劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：本文簡述了電氣火災監(jiān)控系統的組成原理，分析了電氣火災監(jiān)控系統在應用中的設計依據和相關規(guī)范。zui后通過安科瑞剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統在體外診斷全自動凝血分析產業(yè)化項目的實例介紹，闡述了電氣火災監(jiān)控系統功能的實現及其重要意義。

關鍵詞： 電氣火災；剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器；監(jiān)控系統；Acrel-6000/B；海底撈實業(yè)有限公司。

0 概述

    上海太陽生物技術有限公司位于上海市閔行區(qū)莘莊工業(yè)區(qū)內，成立于 1996 年，為上海市高新技術企業(yè)。

    上海太陽生物技術有限公司是批獲得上海市食品藥品監(jiān)督管理局頒發(fā)的《 器械生產企業(yè)許可證 》生產型企業(yè)， 擁有期超過10000平方米符合 GMP 標準的生產廠房，通過了 ISO13485 ： 2003 和 ISO9001 ： 2000 雙重質量體系認證，并通過出口許可的歐盟 CE 體系認證。

    公司員工80%以上為大專及以上學歷，并有支由碩士及以上學歷的人才組成的研發(fā)團隊，具有很強的科研開發(fā)和科研成果轉化能力，在診斷試劑的研發(fā)、生產方面處于內地位，公司主流產品凝血四項（PT、APTT、TT、FIB）實際使用醫(yī)院數量占據所有產品牌的65%。是大的血栓止血試劑生產廠家，產品遍布全三十個省市五千多家醫(yī)院、藥廠、大專院校，并且出口到印度、中東、歐洲等十幾個家。

    本司的電氣火災監(jiān)控系統Acrel-6000為上海太陽生物技術有限公司在上海閔行區(qū)莘莊工業(yè)區(qū)華寧路（顓興路南側、華寧路西側、橫沙河北側、沙港河東側）的分部提供電氣的保障。

1 參考標準

     近年來，家為了加大電氣火災監(jiān)控防范的力度，相繼制訂或修改了批相關標準規(guī)范，加強對電氣火災的預防。主要有：

    (1)．是GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》，其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內火災危險性大、人員密集等場所宜設置漏電火災報警系統。

    (2)．是GB50016-2006《建筑設計防火規(guī)范》，在條文11.2.7里規(guī)定:下列場所宜設置剩余電流動作電氣火災監(jiān)控系統。這些場所包括各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學校等等。

    (3)．家標準《建筑電氣火災預防要求和檢測方法》有關條文也明確要求“應在電源進線端設置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護器”。

    (4)．電氣火災監(jiān)控系統的產品應滿足:GB14287.1-2005《電氣火災監(jiān)控設備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災監(jiān)控探測器》

    (5)．電氣火災監(jiān)控系統的安裝和運行應滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》

    (6)．電氣火災監(jiān)控系統的供電應滿足GB50052《供配電系統設計規(guī)范》的要求

    (7)．電氣火災監(jiān)控系統的設計應滿足《電氣火災監(jiān)控系統的設計方法》的要求(暫行規(guī)定)

2 系統組成

    根據家標準GB14287-2005《電氣火災監(jiān)控系統》以及相關規(guī)范《電氣火災監(jiān)控系統的設計方法》(暫行規(guī)定)，則電氣火災監(jiān)控系統的基本組成應包括：電氣火災監(jiān)控設備、剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器以及測溫式電氣火災監(jiān)控探測器等三個zui基本產品種類所組成。

    剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統采用分層分布式結構，由站控管理層、網絡通訊層和現場設備層組成。各電氣火災監(jiān)控探測器通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，然后通過五類線TCP/TP協議進入工業(yè)交換機，然后通過光纜到達監(jiān)控主機。

系統組網結構

1）站控管理層

    站控管理層針對電氣火災監(jiān)控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統的zui上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如觸摸屏、UPS電源等組成。監(jiān)測系統軟件對現場各類數據信息計算、分析、處理，并以圖形、數顯、聲音、指示燈等方式反應現場運情況。

    監(jiān)控主機：用于數據采集、處理和數據轉發(fā)。為系統內或外部提供數據接口，進行系統管理、維護和分析工作。

    UPS：保證計算機監(jiān)測系統的正常供電，在整個系統發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行。

    后臺監(jiān)控設備設置在消控，由于監(jiān)控點位小于48個，選用Acrel-6000/B。
2）網絡通訊層

     通訊介質：系統主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，MODBUS通訊協議實現現場設備與上位機的實時通訊。

3）現場設備層

    現場設備層是數據采集終端，主要為ARCM200BL剩余式電氣火災監(jiān)控探測器。

    ARCM200BL型剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統設計的，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度、過電流、過電壓等火災危險參數實施監(jiān)控和管理，從而預防電氣火災的發(fā)生。產品采用先進的微控制器技術，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數字化，網絡化于身，是建筑電氣火災預防監(jiān)控、系統絕緣老化預估等的理想選擇。產品符合 GB14287.2-2005《電氣火災監(jiān)控系統 第2部分：剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》的標準要求。

    現場監(jiān)控設備設置在變電所的低壓配電柜中，由于單個柜體內的監(jiān)控回路僅路，選用ARCM200BL-J1。

    現場總線連接的分布式I/O控制器構成數據采集終端，向數據上傳采集的數據。測量探測器擔負著zui基層的數據采集任務，其監(jiān)測的數據必須完整、準確并實時傳送至監(jiān)控主機。便于運行人員監(jiān)控現場設備運行狀態(tài)，故障報警等情況，有效預防火災事故發(fā)生。

 3 系統特點和工作原理

    電氣火災監(jiān)控系統的特點在于剩余電流電監(jiān)控方面屬于先期預報警系統。與傳統火災自動報警系統不同，電氣火災監(jiān)控系統早期報警是為了避免損失，而傳統火災自動報警系統是為了減少損失。所以，這就是說為什么不管是新建或是改建工程項目，尤其是已經安裝了火災自動報警系統的單位，仍需要安裝電氣火災監(jiān)控系統的根本原因。

    電氣火災監(jiān)控系統測量剩余電流和溫度兩個物理量。

    剩余電流測量是根據基爾霍夫電流定律：在同時刻，電路中流入和流出個節(jié)點的電流矢量和為。以TN-S系統為例，將A/B/C/N同時穿過剩余電流互感器，當系統未發(fā)生漏電時，流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為，此時，剩余電流互感器感應出的二次電流也為0;當某相對大地發(fā)生漏電，此時流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為，其大小等于從大地流走的電流即漏電流。此漏電信號通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣，經運算放大、A/D轉換后送入CPU，經過系列算法后，對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監(jiān)控設備。

    溫度測量采用溫度傳感器，般采用Pt100傳感器進行測量。該種類型的溫度傳感器測溫穩(wěn)定、量程范圍大，適合在現場監(jiān)測線纜溫度和環(huán)境溫度使用。當溫度發(fā)生變化時，Pt100自身阻值發(fā)生同比例變化，將該電阻信號傳輸到電氣，經過系列信號轉化和運算后，將zui終結果同溫度報警定值進行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監(jiān)控設備。

4 系統參數的配置

4.1 報警值設置范圍

    依據家標準GB14287.2-2005中的規(guī)定，剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器的報警值設置范圍在20~1000mA之間。按此要求，般把電源總進線處的剩余電流動作值定為400~800mA，電源分支線路上的剩余電流動作值定為100~400mA.般在實際現場，設置剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器的報警值，具體地說應不小于被保護電氣線路和設備的正常運行時泄漏電流zui大值的2倍，且不大于1000mA。電氣的報警設定值應考慮配電系統及用電設備的正常泄漏電流。

4.2 關于電纜溫升報警設定參考，根據《電力電纜設計規(guī)范》對電纜有關溫度的規(guī)定

    (1)60℃以上高溫場所應按經受高溫及其持續(xù)時間和絕緣類型要求，選用耐熱聚氯乙烯、交聯聚乙烯或乙丙橡皮絕緣等耐熱型電纜100℃以上高溫環(huán)境宜選用礦物絕緣電纜。高溫場所不宜選用普通聚氯乙烯絕緣電纜。

    (2)電纜持續(xù)允許載流量的環(huán)境溫度應按使用地區(qū)的氣象溫度多年平均值確定，并應符合規(guī)定。在戶內電纜溝敷設時，環(huán)境溫度為場所zui熱月的日zui高溫度平均值另加5℃.

    (3)電纜所承受溫升與敷設及散熱條件有關。

5 系統介紹

     Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統是本公司研發(fā)的用于接收剩余電流式電氣等現場設備信號，以實現對被保護電氣線路的報警、監(jiān)視、控制、管理的運行于計算機的工業(yè)級硬件/軟件系統。本系統應用于大型商場、生活小區(qū)、生產基礎、辦公大樓、商場酒店等區(qū)域的消防控制，對分散在建筑內的探測器進行遙測、遙調、遙控、遙信，方便實現監(jiān)控與管理。本系統采用標準的Modbus現場總線將具有通信功能的探測器相互連接起來，當現場保護線路中的被探測參數超過報警設定值時，能發(fā)出報警信號、控制信號，能指示報警部位并保存報警信息。

主要技術參數

(1).電源：                                                           

① 額定工作電壓AC220V（-15% ～ +10%）

② 備用電源：主電源欠壓或停電時，維持監(jiān)控設備工作時間 ≥4小時

(2).工作制：

24小時工作制

(3).通訊方式：

RS485總線通訊，Modbus-RTU通信協議，傳輸距離1km，可通過中繼器延長通訊傳輸距離

(4).監(jiān)控容量：

① 監(jiān)控設備zui高可監(jiān)控200個監(jiān)控單元（探測器）

② 可配接ARCM系列監(jiān)控探測器

(5).監(jiān)控報警項目：

① 剩余電流故障（漏電）：故障單元屬性（部位、類型）

② 溫度報警（超溫）： 故障單元屬性（部位、類型）

③ 電流故障（過流）： 故障單元屬性（部位、類型）

監(jiān)控報警響應時間： ≤30s

監(jiān)控報警聲壓級（A計權）：≥70dB／1m

監(jiān)控報警光顯示：紅色LED指示燈，紅色光報警信號應保持，直至手動復位

監(jiān)控報警聲信號：可手動，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動

(6).故障報警項目：

① 監(jiān)控設備與探測器之間的通訊連接線發(fā)生斷路或短路

② 監(jiān)控設備主電源欠壓或斷電

③ 給電池充電的充電器與電池之間的連接線發(fā)生斷路或短路

故障報警響應時間：≤100s

監(jiān)控報警聲壓級（A計權）：≥70dB／1m

監(jiān)控報警光顯示：黃色LED指示燈，黃色光報警信號應保持至故障排除

故障報警聲信號：可手動，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動

故障期間，非故障回路的正常工作不受影響

(7).控制輸出：

報警控制輸出：1組常開無源觸點，容量：AC250V 3A或DC30V 3A

(8).自檢項目：

① 指示燈檢查：報警、故障、運行、主電源、備用電源指示燈

② 顯示屏檢查

③ 音響器件檢查

自檢耗時 ≤60s

(9).事件記錄：

① 記錄內容：記錄類型、發(fā)生時間、探測器編號、區(qū)域、故障描述，可存儲記錄不少于2萬條

② 記錄查詢：根據記錄的日期、類型等條件查詢

(10).操作分級：

① 日常值班級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢

② 監(jiān)控操作級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢

③ 系統管理級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢，監(jiān)控設備系統參數查詢、監(jiān)控設備各模塊單獨檢測、操作員添加與刪除

(11).使用環(huán)境條件：

① 工作場所：消防控制室內、有人值班的變配電所（配電室）、有人值班的房間內墻壁上

② 工作環(huán)境溫度：0℃～40℃

③ 工作環(huán)境相對濕度：5%～95%RH

④ 海拔高度：≤2500m

基本功能

(1).監(jiān)控報警功能：

    監(jiān)控設備能接收多臺探測器的漏電、溫度信息，報警時發(fā)出聲光報警信號，同時設備上紅色“報警”指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警直保持，直至按顯示屏“復位”按鈕遠程對探測器實現復位。對于聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動。

(2).故障報警功能：

    通訊故障報警：當監(jiān)控設備與所接的任臺探測器之間發(fā)生通訊故障時，監(jiān)控畫面中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。

    電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              進入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

(3).自檢功能：

    檢查設備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。

(4).報警記錄存儲查詢功能：

    當發(fā)生漏電、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。

(5).電源功能：

    當主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時，監(jiān)控設備可自動切換到備用電源工作，當主電源恢復正常供電時，自動切回到主電源，切換過程中保證監(jiān)控設備連續(xù)平穩(wěn)運行。

(6).對探測器控制功能：

    通過監(jiān)控軟件操作，可對連接到本設備的所有探測器進行遠程復位控制。

(7).權限控制功能：

    為確保監(jiān)控系統的運行，監(jiān)控設備軟件操作權限分為三級，不同級別的操作員具有不同的操作權限。

該系統自投運以來，運行良好，在預防電氣火災方面發(fā)揮了重要作用，獲得了客戶對產品和公司的認可與信賴。

參考文獻

[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中電力出版社. 2007. 4

[2].周中.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現代建筑電氣 2010. 6

作者簡介：劉細鳳，女，本科。任職單位：現任職于安科瑞電氣股份有限公司