浅谈电气火灾监控系统在现代智能建筑中的研究与应用

程瑜

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

【摘要】文章就滨河商务建筑项目展开讨论，针对项目中的电气火灾监控问题提出电气火灾监控系统设计与应用、网络设计、系统监控设计、系统监测、数据收集和分析、远程监控等相关措施，以强化电气火灾监控水平，降低用户使用风险。

【关键词】电气火灾监控系统；设计；应用

1引言

电气火灾监控系统在现代智能建筑中的应用，不仅可以推动建筑行业实现智能化、信息化发展，也可以为用户创造更加安全、舒适的工作环境，使得行业经济效益和大众生活质量共同提升。如何让电气火灾监控系统在工程建设、项目运行过程中发挥应有的作用，需要建设单位、设计单位、规范标准制定单位、系统设备厂家、物业管理单位、社会监督主管门共同重视，避免让电气火灾监控系统变成“鸡肋”。

2工程概况

滨河商务拥有10KV主变电室两座，分变电室两座；1号主变电室位于A座负一层，主要为A座及裙楼供电。2号主变电室位于B座负一层，3号、4号分变电室分别位于C座、D座负一层，分别为C座、D座供电。

电气火灾监控系统有监控主机一套，设置在建筑群消防监控室内；监控分机四套分别安装在四个变电室内。实现了对10KV回路电缆、10KV变压器、400V低压配电柜主要回路、建筑群楼层配电箱、主要动力配电柜的电气火灾监控。监控分机具有报警、查询、打印功能，同时将数据上传至监控主机，在消防监控室内具有报警、查询、打印、消除报警功能。

3电气火灾监控系统应用存在的问题

3.1关于系统运行的问题

在系统运行过程中，工作人员发现以下问题：①没有实现与大厦综合管理系统的系统融合，电气火灾监控系统独立运行；②系统存在误报，对管理人员工作造成干扰；③系统分布范围广，运行管理时多次出现掉线、断网等问题；④系统主服务器为一台PC级服务器，系统可靠性较低。

3.2关于系统管理的问题

项目建设完成后交付专业物业管理单位管理，经过三年时间的跟踪回访，发现如下问题：①物业公司项目部机电人员对电气火灾监控系统重视程度不够；②物业消防控制室监控值班员只能对电气火灾监控系统报警查询，对报警事件转交电工处理；③物业电工对漏电电流大报警、超温报警现象束手无策，发现缺陷容易，解决问题难；④物业消防中控室一般归安保部管理，机电设备一般归工程部管理；电气火灾监控管理处于两个部门共同管理的状态。物业管理人员对电气火灾监控系统的重要性认识不足，容易出现两不管的空档；⑤社会安全监督部门对建筑群的消防监督检查，主要检查火灾报警系统、疏散指示系统、消防通道畅通等。社会安全监督部门对电气火灾监控系统一般不做检查，导致物业管理单位对火灾监控系统的重视程度降低；⑥电气火灾监控系统处于建设重视、管理漠视的“鸡肋”状态。

4电气火灾监控系统设计与应用

4.1明确建筑功能需求

该工程中包含了层建筑，在设计电气火灾监控系统时，设计人员应根据建筑需求设计合理化、可靠度高的系统，以解决系统运行问题。一般高层建筑电气火灾监控系统需要实时采集建筑内部消防类相关数据，并对设备运行的状态进行有效监控，以便于及时发出预警，避免火灾发生。

在设计系统时，可以借助物联网技术采集数据，数据内容主要为低压配电线路相关电气参数等信息。其次，在系统中设计低压配电物联终端和传感器：①安装低压配电物联终端：位置在线路侧、低压侧以及用户侧。主要功能：利用通信通道监控上传的数据信息；②传感器：温度传感器、烟感传感器[1]。主要功能：利用无线上传云主站，完成电气火灾隐患警报、设备运行监视、事故发生溯源等。该项功能可以通过手机进行访问。

4.2系统网络设计

在设计电气火灾监控系统网络时，可以利用无线通信网络提高系统运行水平。该网络主要由这几个部分组成：①监控主站；②上位机单元；③总线；④监控辅站。运行时，ZigBee（紫蜂无线通讯）主站会与总线进行连接，总线接收到上位机单元信息后，主站也会得到实时信息。对系统监控模块进行设计时，可以通过剩余电流探测器以及开关电压调节器，监控电气火灾剩余电流[2]。其中，剩余电流探测器功能包含：①自行检测；②按键切换；③声光报警；④液晶显示等（见图1）。

图1系统网络监测图示

设计人员也可以使用云平台设计电气火灾监控系统，确保电气设备正常运行，保证系统可以对建筑电气火灾进行实时监控与检测。技术人员可以将不同电气火灾探测器安装在关键位置，并将这些探测器收集到的数据信息统一传递至总线监测设备，接着再传递至监控主机，后传递至云平台[3]。根据不同用户需求，划分电气火灾监控系统控制区域，根据每一个区域特征，设置参数不同的灵敏度以及报警值，以防止误报警。利用平台自检功能，对监测主机和探测器故障进行定期检测，发现异常时可及时报警，并将监测到的剩余电流值数据发送至系统；工作人员对数据进行分析和判断，确定报警位置后可及时采取措施，防范火灾事故发生，降低事故损失和火灾风险（见图2）。

图2基于云平台的电气火灾监控系统设计图示

4.3系统监控模块位置设计

在设计电气火灾监控系统时，可以将系统监控模块放在这几个位置：①楼层配电箱。在这个位置安装系统模块，可以在漏电发生时及时找到故障位置和高温隐患位置，且预测的位置较为准确。但是其无法确定哪一个支路发生漏电，也无法检测配电室到竖井间的漏电情况。②低压柜出线。在这个位置安装系统模块，其应用成本低。但是产生漏电电流时，系统只能明确哪一个主回路漏电无法对漏电故障发生的具体位置进行确定，无法对高温隐患位置进行确定；③末端配电箱。在此处安装系统模块可以明确漏电故障以及高温隐患位置，但是对配电室到竖井间以及竖井间到支路间的漏电情况无法确定[4]。④为了解决上述问题，可以分别在3个位置安装探测器，使其形成分层保护，以此来实现全面覆盖与监控。但是这种安装方法成本较高。安装电气火灾监控系统主机时，可以将其布设消防控制室内。在此处安装主机，可以实时传递报警信息和故障信息至消防控制。一旦发现问题，消防控制的工作人员会在一时间处理相关信息，并对建筑电气火灾隐患问题进行解决[5]。也可以将主机安装在变电室之内，电气火灾监控系统会对配电线路中的漏电情况进行监测，将主机设置在此处可以由变电室值班人员进行统一管理。

4.4监控报警设计

在系统中设计监控报警平台时，需要根据不同监控区域部署传感器。利用可视化联网平台实现指令与码流之间的转换。当远程通信中断后，可以实时接收报警信号，并上传至安全管理平台。同时，控制主机会开启周围视频监控点，并及时发出报警信号。为了保证平台信息储存的安全性，设计人员可以在平台设置存储模块，以便于工作人员储存重要信息。对于一些重要的用户信息，可以进行加密处理以保证信息私密性。例如，访客需要登录信息数据库时，通过严格的权限验证才可进入平台查看信息。如连续3次输入错误密码，系统会自动提示需要输入验证码再次登录。在这种防护功能下，可以保护信息不被盗取。另外，为了防止数据库被黑客侵入，也可以设置特殊字符以及逻辑格式过滤验证方式进行防护。由于探测器在实际应用中常常受到其他工况的影响，容易发出错误警报。如电梯在负载状态下，会因以下几种情况发生误报警：①剩余电流互感器在检测到下端有电梯，或者检测到三相电机，且电机处于开启状态，或者检测到变频器；②监控环境中，功率因数低造成电能设备运行质量受到影响；③现场施工不规范，造成混接现象发生。为避免误报警现象发生，相关人员需要对传感器报警装置进行测试[6]。以电梯报警测试为例，可以采用电梯驱动回路进行测试，并结合不同计算方法计算相关数据，如值、半波均方根等。在电梯电源上接入剩余电流互感器，设置报警值：300mA；报警延时时长：0.2s。设置后进行3次监控试验：①电梯静止至开启，再到运行；②电梯正常运行；③运行中的电梯到停止的过程。如发现误报警现象，则应针对实际问题改良传感器误报警问题。

4.5提高人员系统使用与管理水平

电气火灾监控系统运行时，常会受到外界因素干扰造成运行异常。因此，需要通过提高各个部门人员安全管理意识，增强系统维护力度。首先，针对系统运行与维护进行统一培训，突出系统维护要点、技能提升以及人员配合的重要性，从而强化各个人员日常维护与管理意识，并提高维修人员技术水平。培训时，也应面对物业消防控制室监控值班员进行系统基础维护培训，如发生报警情况，班员可做好础处理，既可保证系统快速恢复运行，也可减少维修成本。例如，在日常维护中，如发现系统运行异常时，工作人员应一时间从网络状态、设备状态等方面查找故障原因，尽量在较短时间内完成系统维修，以降低电气火灾监控风险。其次，统一管理电气火灾监控系统提高管理可靠性，加强社会安全主管部门对电气火灾监控系统的重视。相关部门可成立专门管理小组，定期对电气火灾监控系统进行检查与维护，减少系统运行异常情况发生。建立严格的责任制和奖惩制，提高相关人员的监管意识，以确保监管的有效性。监管过程中，相关人员需要实时记录监管问题，定期针对问题开展会议进行协商和解决。对于一些较为紧急的监管问题，可立即召开会议解决实际问题。通过不断更新监管方式和监管制度，提高各部门人员系统维护、系统检查、系统管理等方面的能力。

5安科瑞电气火灾监控系统介绍

5.1概述

Acre1-6000电气火灾监控系统，是根据现行规范标准由安科瑞电气股份有限公司研发的全数字化独立运行的系统，已通过消防电子产品质量监督检验的消防电子产品试验认证，并且均通过严格的EMC电磁兼容试验，保证了该系列产品在低压配电系统中的安全正常运行，现均已批量生产并在全国得到广泛地应用。该系统通过对剩余电流、过电流、过电压、温度和故障电弧等信号的采集与监视，实现对电气火灾的早期预防和报警，当必要时还能联动切除被检测到剩余电流、温度和故障电弧等超标的配电回路;并根据用户的需求，还可以满足与AcreIEMS企业微电网管理云平台或火灾自动报警系统等进行数据交换和共享。

5.2应用场合

适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、重点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。

5.3系统结构

5.4系统功能

监控设备能接收多台探测器的剩余电流、温度信息，报警时发出声、光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按设备的“复位”按钮或触摸屏的“复位”按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声”按键手动消除。

当被监测回路报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。

通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。

当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。

5.5配置方案

应用场合	型号	产品照片	功能
消防控制室	Acrel-6000/B		适用于1~4条通信总线多可连接256个探测器，可适用于壁挂安装的场所。
	Acrel-6000/Q		适用于大型组网，壁挂式监控主机数量较多且需集中查看的场所，主要监测壁挂主机信息。
一、二级 低压配电	ARCM200L-Z 2		三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvar h、Hz、cos中)，视在电能、四象限电能计量，单回路剩余电流监测，4路温度监测，2路继电器输出，4路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，2路独立RS485/Modbus通讯
	ARCM200L-J 8		8路剩余电流监测，2路继电器输出，4路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，1路RS 485/Modbus通讯
	ARCM 300-J 1		1路剩余电流监测，4路温度监测，1路继电器输出，事件记录，LCD显示，1路RS 485/Modbus通讯
	AAFD-□		检测末端线路的故障电弧，485通讯，导轨式安装。
	ASCP 200-□		短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测，1路RS 485通讯，1路GPRS或NB无线通讯，额定电流为0-40A可设。
			短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测，1路RS485通讯，1路NB或4G无线通讯，额定电流为0-63A可设。
配套附件	AKH-0.66		测量型互感器，采集交流电流信号
	AKH-0.66/L		剩余电流互感器，采集剩余电流信号
	ARCM-NTC		温度传感器，采集线缆或配电箱体温度

6结语

电气火灾监控系统在现代智能建筑中的应用必不可缺，通过引进新信息技术提高系统功能设计的可行性和合理性，同时在系统运行期间，加强相关人员的管理培训和专业培训，以保证系统异常时可一时间进行有效处理，从而延长系统使用寿命，使其可以实时监测建筑电气火灾情况。

参考文献：

王少军.电气火灾监控在现代智能建筑中的应用.

彭天海，陈羽，杨帆，等.高层建筑电气火灾监控终端信息模型[J].山东大学学报（工学版），2022，52（5）：132-140.

贺丽.基于云平台的智能配电系统设计[J].工程建设与设计，2022（11）：161-163.

安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版.

审核编辑 黄宇