安科瑞消防設備電源監控系統在某煙廠中的應用
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易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：介紹了消防設備電源監控系統的基本架構和功能，結合某卷煙廠建設實例分析了在工業建筑中選用消防設備電源狀態監控主機、監控傳感器的兩層結構組網模式的優點，并總結了消防電源監控系統的功能，實現了及時有效的監控消防設備的電源狀態，從而在火災發生時很大限度地保障消防聯動的系統安全。
關鍵詞:消防設備電源監控系統； 監控主機； 監控傳感器
0 引言
消防設備是大型工業建筑、大體量民用建筑以及人員密集場所建筑中保障消防安全的主要設施，在建筑安全設計中不可或缺。為保障建筑物的消防安全，在建筑物中設置了大量消防設備：火災自動報警系統、自動噴灑系統、防排煙系統、電氣火災監控系統、氣體滅火系統、應急照明系統等。
消防設備的優劣對于消防安全有著很大的影響，火災自動報警系統及相關的消防聯動設備的工作狀態取決于供電電源的工作狀態。消防設備電源是否可靠關系著建筑中的消防設施在發生火災時能否正常運行。長久以來，因設備老化、供電中斷造成消防監控設備與防火設備的工作中斷，延誤了火災的控制而導致的悲劇屢見不鮮。因此，如何從技術手段實現對消防設備供電電源工作狀態的監測就顯得很有必要，而相繼出臺的 GB 25506-2010《消防控制室通用技術要求》、GB28184-2011《消防設備電監控系統》強制性國家標準，充分說明了消防設備電源的監控系統在各類建筑建設中的重要性。本文主要以消防設備電源監控系統中簡單的二級組網模式為例，介紹其在某卷煙廠建設中的應用情況。
1、工程概況
某卷煙廠進行異地技術升級改造，規劃新建廠區占地約 120 000m 2 ，新建聯合生產工房 49 000m 2 ，動力中心 7 500m 2 ，香精香料庫 720m 2 ，片煙醇化庫22 500m 2 ，生產指揮中心7 910m 2 ，工業垃圾站、污水處理站及大門等零星建筑共 1 440m 2 。 其中聯合生產工房為主要生產工房，生產指揮中心為主要的辦公大樓，全廠的消防控制室在生產指揮中心內，其他建筑為公用工程配套設施。
根據設計要求需要對全廠消防用電設備的電源工作狀態進行全過程連續監測、集中控制和統一調度。
2、系統組網設計
消防設備電源監控系統（基本結構框架見圖 1）由系統主機、監控傳感器以及諸多消防用電設備等元素組成。 整個系統功能全面、探測準確、性價比高。
圖 1 某卷煙廠消防電源設備監控系統拓撲示意圖
考慮到卷煙廠廠區面積大，建筑物功能性劃分比較清晰且距離較遠，消防用電設備主要集中在聯合工房、動力中心、生產指揮中心。 全廠消防控制室位于生產指揮中心，設置了兩臺消防電源監控設備主機，消防電源監控設備主機 A 為聯合工房和動力中心等生產工房內的消防用電設備服務，消防電源監控設備主機 B 為消防控制室內部及生產指揮中心等辦公區的消防用電設備服務，根據其服務對象的類別及區域位置，通過 CAN 總線將這兩臺消防電源監控設備主機所監控顯示的內容統一在消防控制室內的監控大屏上呈現。
根據某卷煙廠消防電源監控系統拓撲圖（圖 2）可知，一臺監控主機配合不同類型的現場傳感器即可監控不同消防設備的電源狀態。 根據不同消防設備所需電源以及監控要求選擇相應的監控傳感器。
由于消防設備的供電電源是雙路電源（一路工作電源，一路備用電源），因此結合各個建筑物監控傳感器的分布情況，本項目消防設備電源監控系統采用小型組網方式即可，即消防設備電源狀態監控器加電壓傳感器的兩層結構組網模式，從而簡化了系統結構設計。
圖 2 中小型監控系統網絡拓撲結構圖
本系統單臺標準主機具有 2／4／6 個回路，單個回路通信有效傳輸距離理論值為 2km。每個回路可連接 128 個不同類型的監控傳感器。 監控傳感器采用 DC 24V 集中供電，在卷煙廠生產區當傳感器距離供電電源≥500m 時需要加裝電源中繼箱。 每種監控傳感器均可通過其內置軟件設定與監控主機的通信地址。
本系統通信傳輸采用 CAN 總線，總線電纜采用NH-RVS2 ×1. 5mm 2 電纜。 監控主機或電源中繼箱使用 220V 交流電源供電，電源線纜采用 NH-RVR3×2. 5mm 2 電纜，由消防控制室消防電源提供。 監控主機或電源中繼箱為監控傳感器提供 DC 24V 電源，電源線采用 NH-BV2 ×2. 5mm 2 電纜。 消防電源監控設備通過 CAN／ RS-485 總線把各個點的監控信息上傳到生產指揮中心的消防控制室的一體化消防圖像顯示裝置，通信線采用 NH-RVS2 × 1. 5mm 2 電纜。
監控傳感器的設置應保證整個廠區消防系統供電電源工作狀態均能在監控器或消防控制室內實時顯示。 常見的設置位置有建筑內為消防設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（包括消防水泵控制器、防排煙風機控制器等）的雙路電源輸入端與輸出端、各防火分區內的消防設備電源裝置（給各消防設備供電的）的輸出端、消防設備供電配電箱的輸出端、消防設備應急電源的輸入端與輸出端、應急照明配電箱的輸出端、集中電源型消防應急燈具專用應急電源的輸入端與輸出端，多路主電源供電的設備監控各主供電回路輸入端。
設置在消防控制室以外的供電消防設備，如工作狀態在火災報警控制器或消防聯動控制器上沒有顯示，應在其供電電源的輸出端設置電壓傳感器或電流傳感器，如電氣火災監控設備、可燃氣體控制器、防火卷簾控制器、氣體滅火控制器、線型光纖感溫火災傳感器、吸氣式感煙火災傳感器、傳輸設備等。
監控主機設置于有人值班的消防控制室內，通過通信總線及電源總線與下端監控傳感器連接。 監控傳感器安裝于各個消防設備的末端配電箱中。 通常，消防設備的電源均為主備電源，傳感器監控時電壓信號取自雙電源開關上端，電流信號取自開關下端。 需要注意電氣設計的安全性，監控傳感器需要具有熔斷保護功能。 監控示意圖如圖 3 所示。
圖 3 中小型監控系統監控示意圖
監控傳感器從各消防設備電源末端配電箱中收集信號，處理后傳至消防控制室的監控主機進行集中處理、顯示。
3、消防設備電源監控系統特點
消防設備電源監控系統具有功能多樣、可靠性高、簡單實用的特點。 監控主機采用 CAN 總線數據傳輸方式，配接單相直流監控傳感器、單相交流監控傳感器、三相交流消防電源監控傳感器組網形成大規模電源監控系統，適用各個場所的消防電源監控。
監控傳感器的系統電路主要由電源電路、主機電路、通信接口電路和顯示電路組成。 電源電路主要由主供電電路和備電電路構成，主電路正常工作時可對備電進行充電（電池欠壓時），同時電源對主備電源狀態進行自檢，例如主電欠壓、備電欠壓、備電斷路、備電短路等，同時進行聲光報警；主機電路由單片機、程序存儲器、數據存儲器、接口電路組成，其中單片機采用高性能、指令功能強大的進口芯片，運算速度快，抗干擾能力強；通信接口電路由 CAN通信專用接口芯片實現功能，與監控傳感器通過CAN 總線進行信息傳遞，監控主機循環對總線上的所有監控傳感器按地址進行巡檢，檢測其工作狀態進行分析處理；顯示電路由液晶顯示電路聯動電路和打印機組成，通過這些電路可進行指令輸入、報警輸出等操作。
4、消防設備電源監控系統功能
4.1 監控報警
主要功能包括：（1）被監控設備電源回路開關狀態；（2）被監控設備電源的工作狀態（電壓、電流及報警狀態信息）；（3）報警響應時間≤30s；（4）報警聲信號可手動消除，再次有報警信號輸入時能再次啟動；（5）報警光信號：紅色 LED 指示燈常亮。
4.2 故障報警
主要功能包括：（1）監控主機與監控傳感器（電壓／ 電流監控傳感器）之間的連接線斷路、短路；（2）監控主機主電源欠壓（≤80％ 主電電壓） 或過壓（≥110％ 主電電壓）；（3）監控主機與其分體電源間連線斷路、短路；（4）故障報警響應時間≤100s；（5）故障報警聲信號：手動消除，當再次有報警信號輸入時，能再次的啟動；（6）故障報警光信號：黃色LED 指示燈常亮；（7）故障期間非故障回路不受影響。
4.3 控制輸出
主要功能包括：（1）對個別或是全部被監控設備的報警繼電器進行遠程操作；（2）監控主機報警控制輸出：常開無源觸點，容量：AC 220V 1A 或DC 30V 1A；（3）監控主機輸出控制：常開無源觸點容量：AC 220V 或 DC 30V 1A。
4.4 自檢
主要功能包括：（1）連接檢查：通信線路以及分體電源線路的斷路、短路；（2）設備自檢：手動檢查或是系統自檢；（3）自檢耗時≤60s。
4.5 報警記錄
主要功能包括：（1）記錄 10 000 條相關故障報警信息；（2）報警類型：故障類型、發生時間、故障描述；（3）報警事件查詢；（4）報警記錄打印，可設置是否即時打印報警事件及時間、故障及時間。
4.6 操作分級
主要功能包括：（1）日常操作級別：可進入軟件界面查看實時監測情況、消除報警聲音和查詢報警記錄；（2）監控操作級別：可操作除針對系統本身的信息維護外的其他操作；（3）系統管理級別：可操作系統的任何一個功能模塊。
4.7 網絡
主要功能包括：自帶一路 RS485 接口，可與上位機進行信息交互。
5、消防設備電源監控系統系統調試
系統現場調試流程主要分為如下幾個步驟。
（1）監控系統主機接入電源，主機與監控傳感器之間的連接安裝完成，之后檢查各種連線規格是否滿足要求，連線是否有短路、松動現象。
（2）在施工方已完成接地絕緣電阻測試，并確定絕緣電阻滿足施工要求的前提下，用萬用表測量，接入線對大地的絕緣電阻應≥50MΩ。
（3）首先將監控傳感器通電，待其穩定，報警主機進行信號采集后，設置傳感器的通信地址碼、電壓報警值等，并對傳感器的各項功能進行測試。
（4）打開監控系統主電源，用萬用表測量各條線上的電壓是否正常，之后配置監控主機的系統參數（包括通信接口、傳感器的通信地址碼等）。 檢查通信是否連通，如通信不能連通應檢查通信地址及通信線，直至正常通信。 對監控系統基本功能、報警、控制輸出等功能進行試驗。
（5）全部調試完畢，試運行 3 天。 系統驗收后方能投入正常運行。
6、安科瑞消防設備電源監控系統
6.1概述
AFPM系列消防設備電源監控系統能夠對消防設備的電源進行實時監控，通過檢消防設備電源的電壓、電流、開關狀態等有關設備電源信息，從而判斷電源設備是否有斷路、短路、過壓、欠壓、缺相、錯相以及過流（過載）等故障信息并實時報警、記錄的監控系統。此系統具有可靠性、實時性并具有數字化、智能化、網絡化、自動化和連續監控的特性。實時反映出被監控設備電源的狀況，并集中顯示，從而可以有效避免在火災發生時，消防設備由于電源故障而無法正常工作的危急情況，保障消防聯動系統的可靠性。
AFPM消防設備電源監控系統采用集中供電方式，通過監控器給現場傳感器提供DC24V安全電壓，有效保證系統的穩定性和安全性。可廣泛應用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。
AFPM消防設備電源監控系統由消防設備電源狀態監控器（區域分機）、傳感器、中繼器、系統主機和配套附件組成。
6.2 應用場合
適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域。
6.3 系統結構
6.4 系統功能
6.4.1 壁掛式：AFPM100/B1消防設備電源監控設備
6.4.2 壁掛式：AFPM100/B消防設備電源監控設備
6.4.3軟件畫面
6.5選型方案
6.5.1消防設備電源監控主機
6.5.2 消防設備電源監控模塊
7、結束語
消防設備電源監控系統作為一種預警系統，在工業廠房設計中被廣泛應用，其簡單的系統架構（消防設備電源狀態監控器加電壓傳感器的兩層結構組網模式）有效地實現了消防設備的實時監測，并反映出消防用電設備的供電電源、備用電源實時工作狀態的技術要求，保障了消防聯動系統的安全。該系統對于確保工業建筑消防設備正常運行，提高單位消防安全管理水平具有非常重要的作用。 同時，可以及時發現消防設備故障，以達到預防和減少火災事故的目的，為工廠的安全運行和人民生命財產安全保駕護航。
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氣火災監控系統選型手冊. 2022.05版
