簡(jiǎn)述消防設備電源監控系統在建筑體系中的設計

摘要  

     本文介紹了安科瑞AFPM系列消防設備電源監控系統監控系統的設計及其應用。通過(guò)監控消防設備電源的工作狀態(tài)，提前發(fā)現可能出現的消防設備問(wèn)題，為消防設備的配電安全提供可靠的保障，能在火災情況下為人員疏散和營(yíng)救起到積極作用。

關(guān)鍵詞  消防電源；電源監控；電壓/電流傳感器；監控系統

0 引言

      建（構）筑物的消防安全很大程度上取決于消防設備，而消防設備能否正常工作又取決于供電電源的工作狀態(tài)。消防設備電源有異?；虿还ぷ?，一旦發(fā)生火災，將導致消防水泵、防火卷簾門(mén)、排煙風(fēng)機、消防電梯等設施不能發(fā)揮作用，火場(chǎng)撲救和人員疏散無(wú)法進(jìn)行，造成嚴重后果。

     消防設備電源監控系統監控系統是依據GB28184-2011《消防設備電源監控系統》設計的，該系統能夠反映被監控設備電源的狀況，從而避免火災發(fā)生時(shí)消防設備由于其供電電源故障而無(wú)法正常工作的危急情況，大限度地保障消防聯(lián)動(dòng)系統的可靠性。

1 系統軟件設計

     消防設備電源監控系統系統組成如圖1所示。消防設備電源監控系統監控系統采用集中式、模塊化設計，以消防設備電源的監測為核心，通過(guò)消防設備電源監控系統監控設備、單/三相（電壓/電流）交/直流監控模塊傳感器，以RS485總線(xiàn)通信技術(shù)采集數據為手段，將建筑物內受檢測的消防設備電源運行信息、故障信息、位置參數等進(jìn)行跟蹤采集、存儲、分析，方便用戶(hù)進(jìn)行管理和監控，并通過(guò)人機交互界面，將消防設備電源的數據匯總顯示，具有管理、查看、報警、打印等多項功能。

     （1）電源故障的建立。電源故障主要有主電故障和備電故障兩種類(lèi)型。當主電斷電或電壓不足時(shí)，監控設備發(fā)出故障信號，主電故障指示燈亮，液晶屏上顯示故障類(lèi)型及時(shí)間。值班人員應檢查主電供電電路及控制裝置內部主電熔斷器是否熔斷，當主電恢復正常后，監控設備自動(dòng)復位。當備電電池有電壓不足、電池連接線(xiàn)斷線(xiàn)、電池短路等故障時(shí)，備電故障指示燈亮，液晶屏上顯示故障類(lèi)型及時(shí)間。值班人員應檢查備電電壓和備電熔斷器以及備電回路是否有斷線(xiàn)，故障解除后監控設備自動(dòng)復位。

     （2）故障報警的建立。當單/三相（電流/電壓）傳感器的通信線(xiàn)、傳感器或傳感器監測的消防電源發(fā)生故障時(shí)，監控器發(fā)出被監測回路的故障信號，點(diǎn)亮故障指示燈，發(fā)出故障報警信號，同時(shí)在液晶屏上顯示故障總數、故障時(shí)間、故障部位及故障類(lèi)型，并按照設置決定是否打印故障信息，所有故障部位可查詢(xún)，當故障解除后故障報警可自動(dòng)解除。

  圖1 消防設備電源監控系統系統組成

     （1）聯(lián)動(dòng)輸出的建立。監控主機帶4組聯(lián)動(dòng)繼電器，每個(gè)聯(lián)動(dòng)繼電器的控制均可手動(dòng)、自動(dòng)實(shí)現聯(lián)動(dòng)繼電器的動(dòng)作和不動(dòng)作?？梢酝ㄟ^(guò)消防設備電源監控系統監控設備輸入/輸出傳感器來(lái)拓展輸出接口。

     （2）事件記錄功能的建立。消防設備電源監控系統監控系統可記錄近發(fā)生的10000條故障報警事件，事件記錄包括事件發(fā)生時(shí)間、類(lèi)型等信息，用戶(hù)可以通過(guò)液晶屏進(jìn)行及案件查詢(xún)。

     消防設備電源監控系統監控系統根據電源需求的多樣性，消防供電又分為直流電源、單相交流電源、三相三線(xiàn)交流電源、三相四線(xiàn)交流電源。因此，消防設備電源監控系統監控系統應具有能夠檢測以上電源類(lèi)型的單/三相（電流/電壓）交/直流監控模塊傳感器，并通過(guò)總線(xiàn)通信的方式，將檢測到的信息傳遞到消防控制室，以便控制室工作人員統一監測并管理。這樣，就構成了一個(gè)完整的消防設備電源監控系統。

2 監控設備及產(chǎn)品

2.1 消防設備電源監控系統監控設備

     消防設備電源監控系統監控系統結構，小型建筑可采用監控主機系統，如圖2所示；

圖2中小型監控系統網(wǎng)絡(luò )拓撲結構圖

     大型建筑或建筑群可采用集中監控主機加多個(gè)區域監控主機系統，如圖3所示。

圖3 大型監控系統網(wǎng)絡(luò )拓撲結構圖

     消防設備電源監控系統監控設備采用實(shí)時(shí)對單/三相電源監控模塊，采用對相仿設備電源進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控，通過(guò)檢測消防設備電源的電壓、電流、開(kāi)光狀態(tài)等有關(guān)設備電源信息，

     從而判斷電源設備是否有斷路、短路、過(guò)壓、缺相、錯相以及過(guò)流（過(guò)載）等故障信息，并報警、記錄監控系統。系統具有數字化。智能化、網(wǎng)絡(luò )化、自動(dòng)化和連續監控特性，實(shí)時(shí)反映被監控設備電源的狀況，并集中顯示，從而可以避免在火災發(fā)生時(shí)消防設備由于電源故障而無(wú)法正常工作的危急情況，大限度地保障消防聯(lián)動(dòng)系統的可靠性。

2.2 工作原理及構成

     控系統主要工作原理：消防設備電源工作狀態(tài)信號由傳感器采集，并進(jìn)入ADC采集模塊，將采集好的數據在*處理單元進(jìn)行計算處理，完畢后通過(guò)RS485上傳至AFPM100監控主機。監控系統對采集的信息進(jìn)行分析、計算，與系統設置數據進(jìn)行比較，從而判斷出消防電源是否存在斷路短路、過(guò)壓欠壓、缺相錯相及過(guò)載等故障狀態(tài)，*處理單元通過(guò)按鍵面板和液晶屏進(jìn)行人機交互，并進(jìn)行報警、顯示和存儲。

     監控系統主要由電源部分、主機部分、人機交互部分和通訊部分組成。

     電源部分主要采用開(kāi)關(guān)電源為中心，由主供電電路和備電電路組成。開(kāi)關(guān)電源將220V交流電轉換為24V直流電，并給主機電路、電池及傳感器提供24V電源。主電工作時(shí)對備電進(jìn)行充電，當電池充滿(mǎn)時(shí)，自動(dòng)轉換為浮充狀態(tài)，抵消電池的自放電，保證電池供電時(shí)的容量。同時(shí)，開(kāi)關(guān)電源給主機線(xiàn)路板提供電源，并通過(guò)線(xiàn)路板轉換，給傳感器、顯示板及打印機供電。主芯片自行檢測主備電的工作狀態(tài)，如主電欠壓、備電斷路、備電短路、備電欠壓等。

     主機部分由單片機、程序存儲器、數據存儲器、接口電路組成。主機采用STM32F系列單片機為核心MCU，人機交互部分主要由MCU芯片完成。監控主機中的電壓、電流、開(kāi)關(guān)量、AD 轉換、運算、校準均由MCU完成。芯片在電源電壓為2.7V～3.6V之間均可正常工作，更好的保證了主機運行的可靠性。主機液晶屏顯示及按鍵面板操作通過(guò)MCU實(shí)現一系列的交互功能。

     通訊接口電路由RS485通訊接口芯片實(shí)現，與傳感器通過(guò)RS485總線(xiàn)進(jìn)行信息交互，監控主機實(shí)時(shí)對傳感器按地址進(jìn)行巡檢接收信號。通訊部分通過(guò)MCU的SCI端口傳遞儀表信息，通過(guò)光耦隔離信號，利用RS485芯片將傳遞出來(lái)的數字信息轉換為差分信號傳播的485通信信號,通訊協(xié)議為MODBUS規約。

2.3 單/三相（電流/電壓）交/直流監控模塊傳感器

     單/三相（電流/電壓）交/直流監控模塊傳感器可實(shí)時(shí)監測單相或三相電量，具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等報警功能；提供一路或兩路開(kāi)關(guān)量輸入功能，可監測開(kāi)關(guān)狀態(tài)；提供一路繼電器輸出，可連接報警控制回路；具有事件存儲功能，報警器能夠記錄報警發(fā)生事件的時(shí)間、類(lèi)型、參數，根據報警記錄可以分析現場(chǎng)情況，為消除故障提供依據；采用現場(chǎng)總通信技術(shù)，上位機管理軟件可以時(shí)刻監控現場(chǎng)的運行情況，及時(shí)發(fā)現報警信息。

     RS485總線(xiàn)的從站通信接口芯片具有可供電、無(wú)極性，兩線(xiàn)制通信機制，標準通信協(xié)議可以與各種標準系統相連；具有集成度高，網(wǎng)絡(luò )化、智能化程度高、動(dòng)作特性合理等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)把故障信息上傳給消防設備電源監控系統，以便信息的集中顯示。該監控模塊具有數字化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化、自動(dòng)化和連續監控的特性。

2.3 系統監測、保護和信息上傳等多種功能于一體實(shí)現

     單/三相（電流/電壓）交/直流監控模塊傳感器實(shí)時(shí)監測單相或三相電量，具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等報警功能；通過(guò)實(shí)時(shí)監測的運行數據和消防電源設備的運行狀態(tài)，實(shí)現消防電源設備故障的預報警功能；并通過(guò)RS485總線(xiàn)通信上傳到監控主機，監控主機可以判斷電源電壓的狀態(tài)，包括過(guò)壓、欠壓、中斷供電等電源狀態(tài)，主機分析處理后指示電源故障類(lèi)型，并發(fā)出聲光報警信號。上位機管理軟件可以時(shí)刻監控現場(chǎng)的運行情況，及時(shí)發(fā)現報警信息，并準確記錄報警發(fā)生的時(shí)間、參數、類(lèi)型，根據報警記錄可以分析現場(chǎng)情況，為消除電源設備故障提供依據。

3 產(chǎn)品應用

     消防設備電源監控系統監控系統的應用采用消防電源分層分布式設計思想，實(shí)施“3+2"分層分布設計，主要將消防用電設備運行的各項數據傳向一體化監控系統中，保障消防設備電源運行的穩定性、可靠性，對建筑消防設施實(shí)施監管。

     消防設備電源主回路監控電路圖如圖4所示。

圖4 消防設備電源主回路監控電路圖

     消防設備電源監控系統監控系統在應用設計上應根據電氣線(xiàn)路敷設和消防用電設備具體情況，確定消防設備電源監控模塊傳感器及傳感器的形式與規格；對于單體建筑且監控點(diǎn)數小于512點(diǎn)的系統，至少應由一臺消防設備電源監控系統監控設備及若干臺電源監控模塊傳感器等設備組成。

     消防設備電源監控系統監控系統應用領(lǐng)域如表1所示。

表1  消防設備電源監控系統監控系統應用領(lǐng)域

     大型建筑或建筑群宜采用分散與集中相結合的控制方式，即在各消防控制室或有人值班場(chǎng)所應用消防設備電源監控系統監控系統，將各消防設備電源狀態(tài)及報警信息傳回至消防控制中心的上位機，統一管理、監測、顯示信息，形成消防設備電源一體化安全監控。

4 結語(yǔ)

     一直以來(lái)，因消防設備電源失控造成的消防設備失靈，致使活在蔓延的事情屢有發(fā)生。如果沒(méi)有可靠的電源保障，大量的消防設施在火災發(fā)生時(shí)形同虛設。要確保消防設備電源的可靠性，就重視消防設備供電安全。消防設備電源監控系統監控系統的設計，通過(guò)監控消防設備電源的工作狀態(tài)，提前發(fā)現可能出現的消防設備問(wèn)題，屬于“事前報警，避免損失"，為消防設備的配電安全提供可靠的保障，能在火災情況下為人員疏散和營(yíng)救起到積極作用。

參考文獻

[1] GB28184-2011 消防設備電源監控系統[S]

[2] GB25506-2010 消防控制室通用技術(shù)要求[S]

[3] 安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2014.11版.

[4] 安科瑞消防設備電源監控系統設計與應用圖集2014.5版.

作者簡(jiǎn)介：周菁，女，本科，就職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，：，，：，。