吳恩遠(山東省建筑設(shè)計研究院，濟南市 250001)
劉菁(江陰市科博建筑設(shè)計院有限公司，江蘇省江陰市 214400)
裴善勇(安科瑞電氣股份有限公司，上海市 201801)
宗壽松(江蘇安科瑞電器制造有限公司，江蘇省江陰市 214405)
摘 要：介紹消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理、組成、功能及特點，消防設(shè)備電源狀態(tài)監(jiān)控器及消防設(shè)備電源傳感器的設(shè)計與安裝，及其在實際應(yīng)用中的一些注意事項。
關(guān)鍵詞：消防設(shè)備;電源監(jiān)控;消防控制室;消防設(shè)備電源狀態(tài)監(jiān)控器;消防設(shè)備電源傳感器;應(yīng)用安裝;注意事項;設(shè)計案例
0 引言
隨著我國城市建設(shè)的不斷加快，大量的高層建筑及大型公共建筑拔地而起。為了保證建筑物的消防安全，設(shè)置了大量的消防設(shè)備，如：消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、防火門和卷簾門系統(tǒng)、消防電梯、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)等。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，能否及時滅火、快速疏散人群、隔離火災(zāi)區(qū)域，很大程度上取決于這些消防設(shè)備能否正常運行。因此，公安部消防部門高度關(guān)注如何用技防手段實現(xiàn)對消防設(shè)備供電電源的實時監(jiān)測。在2011年7月1日開始執(zhí)行的強制性國家標準GB 25506-2010《消防控制室通用技術(shù)要求》中5.3.14條提出：“消防控制室應(yīng)能顯示消防用電設(shè)備的供電電源和備用電源的工作狀態(tài)和欠壓報警信息。”從而在國家標準層面上規(guī)定了消控室中需裝設(shè)消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，作為消防系統(tǒng)中的一種預(yù)警系統(tǒng)。而另一個關(guān)于該系統(tǒng)的產(chǎn)品標準GB 28184-2011《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》也應(yīng)運而生，使得消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)有了相應(yīng)的產(chǎn)品檢測依據(jù)。
1 消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)介紹
消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)作為一種預(yù)警報警系統(tǒng)，主要檢測消防設(shè)備電源的相關(guān)電氣參數(shù)，在電源發(fā)生過壓、欠壓、過流、缺相、錯相等故障及異常時，相關(guān)電氣參數(shù)不在設(shè)定值要求范圍內(nèi)時應(yīng)能發(fā)出報警信號，并在系統(tǒng)中指示出具體報警部位，記錄并保存報警信息，以便及早維護，保證消防設(shè)備的供電可靠性，避免火災(zāi)發(fā)生時因消防設(shè)備不能正常使用而導(dǎo)致火災(zāi)災(zāi)情不能有效控制，減少火災(zāi)損失。
AFPM100型消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)由安科瑞電氣股份有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)，主要由消防設(shè)備電源狀態(tài)監(jiān)控器及傳感器組成。該監(jiān)控系統(tǒng)是由安科瑞電氣股份有限公司依據(jù)GB 25506-2010《消防控制室通用技術(shù)要求》及GB 28184-2011《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》的標準要求，結(jié)合多年電氣產(chǎn)品的設(shè)計經(jīng)驗研發(fā)設(shè)計。此監(jiān)控系統(tǒng)具有可靠性、實時性，并具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化和連續(xù)監(jiān)控的特性，實時反映出被監(jiān)控設(shè)備電源的狀況，并集中顯示，從而有效避免火災(zāi)發(fā)生時消防設(shè)備由于電源故障而無法正常工作的危急情況，最大限度地保障消防聯(lián)動系統(tǒng)的可靠性。
1.1基本原理
AFPM100型消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)ο涝O(shè)備的電源進行實時的監(jiān)控，通過檢測消防設(shè)備電源的電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)等相關(guān)信息，從而判斷消防設(shè)備電源是否有斷路、短路、過壓、欠壓、缺相、錯相以及過流(過負荷)等故障信息并報警、記錄。該監(jiān)控系統(tǒng)具有RS485通信接口，與現(xiàn)場的電壓/電流傳感器進行數(shù)據(jù)交換;采用Modbus-RTU通訊協(xié)議，可與其它標準系統(tǒng)相連接;通過友好的人機交互界面，實時反映出被監(jiān)控設(shè)備電源的狀況，并集中顯示。
1.2基本組成
《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》中給出了消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的定義及基本組成。AFPM100型消防設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)由消防設(shè)備電源狀態(tài)監(jiān)控器、電壓傳感器、電流傳感器、電壓/電流傳感器等部分或全部設(shè)備組成。其中消防設(shè)備電源為交流或直流電源，包括主電源和備用電源。
國家建筑標準設(shè)計圖集10CX504《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》中，根據(jù)工程項目的大小不同，給出了適用于各類不同的系統(tǒng)解決方案，以達到更優(yōu)、更好的目標。一般分為兩類：小型消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)(如圖1所示);大型消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)(如圖2所示)。
圖1 小型消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖 圖2 大型消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖
1.3基本功能及特點
傳感器用于在現(xiàn)場對各種消防設(shè)備的電源及設(shè)備運行狀態(tài)實時監(jiān)測并進行信息采集，同時具有事件存儲功能，報警器能夠記錄報警發(fā)生的時間、類型、參數(shù)，根據(jù)報警記錄可以分析現(xiàn)場情況，為消除故障提供依據(jù);另外，傳感器采用現(xiàn)場總線通信技術(shù)，上位機管理軟件。可以時刻監(jiān)控現(xiàn)場的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)報警信息。通過 RS485接口、標準Modbus協(xié)議可以與各種標準系統(tǒng)相連，具有集成度高、網(wǎng)絡(luò)化和智能化程度高、動作特性合理等優(yōu)點。實際應(yīng)用中可通過選擇功能不同的傳感器實現(xiàn)對不同消防設(shè)備電源的監(jiān)控要求。主要將傳感器分為3大類：AFPM1表示單相電源傳感器，用于監(jiān)測電源的交流/直流電壓、電流;AFPM3表示三相電源傳感器，用于監(jiān)測三相電源的電壓、電流;AFPM5為開入開出傳感器，可監(jiān)測開關(guān)狀態(tài)，并可以連接報警控制回路。模塊采用標準模塊化設(shè)計，導(dǎo)軌安裝，方便現(xiàn)場使用。采用高性能單片機嵌入數(shù)據(jù)采集和通信程序，以實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)采集和傳輸。中繼器適用于監(jiān)控器和現(xiàn)場傳感器距離較遠的系統(tǒng)。
中繼器不但可以增加系統(tǒng)的通信距離，而且可以為連接的現(xiàn)場傳感器供電，解決由于距離遠而產(chǎn)生的通信信號和電源輸出的衰減。中繼器通過通信總線將連接的現(xiàn)場模塊及中繼器的電源信息傳送到監(jiān)控器。監(jiān)控器集中顯示消防設(shè)備電源的運行信息、故障信息和位置信息等參數(shù)，并在發(fā)現(xiàn)消防設(shè)備電源故障時能有提示性的聲光報警信號。
2 消防設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及安裝
《消防控制室通用技術(shù)要求》中3.1條指出：“消防控制室內(nèi)設(shè)置的消防設(shè)備應(yīng)包括火災(zāi)報警控制器、消防聯(lián)動控制器、消防控制室圖形顯示裝置、消防電話總機、消防應(yīng)急廣播控制裝置、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)控制裝置、消防電源監(jiān)控器等設(shè)備，或具有相應(yīng)功能的組合設(shè)備。”
標準中明確提出控制室內(nèi)應(yīng)安裝消防電源監(jiān)控器。
2.1 消防設(shè)備電源狀態(tài)監(jiān)控器的設(shè)計及安裝
消防設(shè)備電源狀態(tài)監(jiān)控器(即系統(tǒng)主機)應(yīng)裝設(shè)在消防控制室內(nèi)，在無消防控制室的場所，監(jiān)控器應(yīng)設(shè)置在有人值班的場所。對于大型建筑或建筑群宜采用分散與集中相結(jié)合的控制方式，即在各消防控制室或有人值班場所設(shè)置監(jiān)控器，將各消防設(shè)備電源狀態(tài)及報警信息傳回至控制中心的中央監(jiān)控器，統(tǒng)一管理、監(jiān)控和顯示信息。
監(jiān)控器并沒有具體的規(guī)范指出其安裝設(shè)置要求，但作為消防類的監(jiān)控系統(tǒng)，可以參照GB 50116-2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中對火災(zāi)報警控制器的有關(guān)要求。
2.2 消防設(shè)備電源傳感器的設(shè)計及安裝
目前在國家標準中并未明確指出傳感器的裝設(shè)位置，《消防控制室通用技術(shù)要求》僅簡單地提到需監(jiān)控各消防用電設(shè)備的供電電源和備用電源的工作狀態(tài)和故障報警信息。整個系統(tǒng)的設(shè)計程度在很大程度上掌握在設(shè)計人員的手中。
以《山西省消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》為例，宜設(shè)置在下述部位：建筑內(nèi)為消防設(shè)備供電的主電源和消防電源的配電柜輸出端;消防電氣控制裝置(包括水泵控制器、風(fēng)機控制器等)的雙路電源輸入端與輸出端;各防火分區(qū)內(nèi)的消防設(shè)備電源裝置(給各消防設(shè)備供電的直流電源)的輸出端;為消防設(shè)備供電配電箱的輸出端;消防設(shè)備應(yīng)急電源的輸入端與輸出端;應(yīng)急照明配電箱的輸出端;集中電源型消防應(yīng)急燈具專用應(yīng)急電源的輸入端與輸出端;多路主電源供電的設(shè)備應(yīng)監(jiān)控其各主供電回路輸入端。就目前大多數(shù)項目來看，如果對所有消防配電箱的出線回路都進行監(jiān)測，整個項目的造價及成本都將非常高。所以在傳感器設(shè)置位置上應(yīng)有重點的考慮，針對不同的消防用電設(shè)備設(shè)計安裝不同類型的傳感器。
可以按不同的消防設(shè)備在配電箱配置不同的傳感器，例如：消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機等重要的滅火設(shè)備需要電壓、電流全面監(jiān)控;防火卷簾、應(yīng)急照明等火災(zāi)初期短時工作的系統(tǒng)和不宜出現(xiàn)過負荷、短路等負荷可只監(jiān)測電源，簡化系統(tǒng)，降低造價。
下面給出幾個比較典型的消防設(shè)備中的傳感器設(shè)計案例(以安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品為例)：
a.消防泵房低壓配電系統(tǒng)圖(如圖3所示)。在進線處對雙電源電壓進行檢測，選用AFPM3-2AV型三相雙電壓傳感器。出線回路宜選用AFPM3-AVI型電壓電流傳感器，這樣可以對各消防泵的電源及工作狀態(tài)進行全面監(jiān)測。
圖3 消防泵房低壓配電系統(tǒng)圖
b.消防動力回路配電系統(tǒng)圖，以消防排風(fēng)兼排煙風(fēng)機為例(如圖4所示)。動力回路在進線處對雙電源電壓進行檢測，選用AFPM3-2AV型三相雙電壓傳感器。出線回路宜選用AFPM3-AVI型電壓電流傳感器，這樣可以對各消防動力設(shè)備的電源及工作狀態(tài)進行全面監(jiān)測。
圖4 消防排風(fēng)兼排煙風(fēng)機配電系統(tǒng)圖
c.防火卷簾及應(yīng)急照明配電系統(tǒng)圖(如圖5所示)。在配電箱進線處對雙電源電壓進行檢測，選用AFPM3-2AV型三相雙電壓傳感器。
圖5 消防卷簾及應(yīng)急照明配電系統(tǒng)圖
3 安裝運行時的注意事項
a.傳感器安裝設(shè)計時，電壓電流信號的采集不能破壞被監(jiān)測回路的線路。故電壓信號采集時需在相線或正極串聯(lián)一個1A的熔斷器，電流信號應(yīng)用互感器方式采集。
b. 傳感器的供電電源必須由消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)提供，即監(jiān)控器(或中繼器)提供，不能從其他系統(tǒng)中取得。
c. 傳感器與監(jiān)控器(或中繼器)之間的線路距離不應(yīng)超過500m，布線時應(yīng)盡量避開強電及環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域。傳感器的電源線應(yīng)采用截面不小于1.5mm2的阻燃耐火雙絞線，通訊線應(yīng)采用截面不小于1.0mm2的阻燃耐火雙絞線，截面除應(yīng)滿足電流強度需要外，還應(yīng)考慮滿足機械強度要求，選用的線材應(yīng)滿足消防要求，條件允許的情況下宜采用屏蔽線，線路穿線管宜選用金屬線管。
d.監(jiān)控器(或中繼器)每一總線回路連接設(shè)備的總數(shù)不宜過多，且應(yīng)留有不少于回路額定容量10%的裕量，方便以后系統(tǒng)擴展。
e.監(jiān)控器(或中繼器)的交流電源應(yīng)使用消防電源。
4 結(jié)語
本文主要從設(shè)計及安裝方面介紹了消防設(shè)備的電源監(jiān)控系統(tǒng)，總體來說消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)目前還處于起步階段，相關(guān)的標準及應(yīng)用都還比較匱乏。相信隨著消防設(shè)備的電源監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品在項目中的不斷應(yīng)用，這些問題和不足都將得到標準化的處理和改善。該系統(tǒng)作為一種預(yù)警系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)的投入使用，可以提高消防設(shè)備的運行可靠性，減少不必要的損失，更好地為社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生命財產(chǎn)安全保駕護航。
文章來源：《建筑電氣》2014年第9期
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