簡述消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)在建筑體系中的設計

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司    上海 嘉定 201801

摘要  本文介紹了安科瑞AFPM系列消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的設計及其應用。通過監(jiān)控消防設備電源的工作狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的消防設備問題，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救起到積作用。

關鍵詞  消防電源；電源監(jiān)控；電壓/電流傳感器；監(jiān)控系統(tǒng)

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)。消防設備電源有異常或不工作，一旦發(fā)生火災，將導致消防水泵、防火卷簾門、排煙風機、消防電梯等設施不能發(fā)揮作用，火場撲救和人員疏散無法進行，造成嚴重后果。

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

1 系統(tǒng)軟件設計

    消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)組成如圖1所示。消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)采用集中式、模塊化設計，以消防設備電源的監(jiān)測為核心，通過消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控設備、單/三相（電壓/電流）交/直流監(jiān)控模塊傳感器，以RS485總線通信技術采集數(shù)據(jù)為手段，將建筑物內(nèi)受檢測的消防設備電源運行信息、故障信息、位置參數(shù)等進行跟蹤采集、存儲、分析，方便用戶進行管理和監(jiān)控，并通過人機交互界面，將消防設備電源的數(shù)據(jù)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型。當主電斷電或電壓不足時，監(jiān)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型及時間。值班人員應檢查主電供電電路及控制裝置內(nèi)部主電熔斷器是否熔斷，當主電恢復正常后，監(jiān)控設備自動復位。當備電電池有電壓不足、電池連接線斷線、電池短路等故障時，備電故障指示燈亮，液晶屏上顯示故障類型及時間。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，故障解除后監(jiān)控設備自動復位。

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

  圖1 消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)組成

    （3）聯(lián)動輸出的建立。監(jiān)控主機帶4組聯(lián)動繼電器，每個聯(lián)動繼電器的控制均可手動、自動實現(xiàn)聯(lián)動繼電器的動作和不動作?？梢酝ㄟ^消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控設備輸入/輸出傳感器來拓展輸出接口。

    （4）事件記錄功能的建立。消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)可記錄zui近發(fā)生的10000條故障報警事件，事件記錄包括事件發(fā)生時間、類型等信息，用戶可以通過液晶屏進行及案件查詢。

    消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)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、三相三線交流電源、三相四線交流電源。因此，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)應具有能夠檢測以上電源類型的單/三相（電流/電壓）交/直流監(jiān)控模塊傳感器，并通過總線通信的方式，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(tǒng)一監(jiān)測并管理。這樣，就構成了一個完整的消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)。

2 監(jiān)控設備及產(chǎn)品

2.1 消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控設備

    消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構，小型建筑可采用監(jiān)控主機系統(tǒng)，如圖2所示；

圖2中小型監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構圖

    大型建筑或建筑群可采用集中監(jiān)控主機加多個區(qū)域監(jiān)控主機系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 大型監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構圖

    消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控設備采用實時對單/三相電源監(jiān)控模塊，采用對相仿設備電源進行實時的監(jiān)控，通過檢測消防設備電源的電壓、電流、開光狀態(tài)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、缺相、錯相以及過流（過載）等故障信息，并報警、記錄監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)具有數(shù)字化。智能化、網(wǎng)絡化、自動化和連續(xù)監(jiān)控特性，實時反映被監(jiān)控設備電源的狀況，并集中顯示，從而可以避免在火災發(fā)生時消防設備由于電源故障而無法正常工作的危急情況，zui大限度地保障消防聯(lián)動系統(tǒng)的可靠性。

2.2 工作原理及構成

    控系統(tǒng)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，并進入ADC采集模塊，將采集好的數(shù)據(jù)在中央處理單元進行計算處理，完畢后通過RS485上傳至AFPM100監(jiān)控主機。監(jiān)控系統(tǒng)對采集的信息進行分析、計算，與系統(tǒng)設置數(shù)據(jù)進行比較，從而判斷出消防電源是否存在斷路短路、過壓欠壓、缺相錯相及過載等故障狀態(tài)，中央處理單元通過按鍵面板和液晶屏進行人機交互，并進行報警、顯示和存儲。

    監(jiān)控系統(tǒng)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關電源為中心，由主供電電路和備電電路組成。開關電源將220V交流電轉(zhuǎn)換為24V直流電，并給主機電路、電池及傳感器提供24V電源。主電工作時對備電進行充電，當電池充滿時，自動轉(zhuǎn)換為浮充狀態(tài)，抵消電池的自放電，保證電池供電時的容量。同時，開關電源給主機線路板提供電源，并通過線路板轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(jiān)控主機中的電壓、電流、開關量、AD 轉(zhuǎn)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MCU實現(xiàn)一系列的交互功能。

    通訊接口電路由RS485通訊接口芯片實現(xiàn)，與傳感器通過RS485總線進行信息交互，監(jiān)控主機實時對傳感器按地址進行巡檢接收信號。通訊部分通過MCU的SCI端口傳遞儀表信息，通過光耦隔離信號，利用RS485芯片將傳遞出來的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為差分信號傳播的485通信信號,通訊協(xié)議為MODBUS規(guī)約。

2.3 單/三相（電流/電壓）交/直流監(jiān)控模塊傳感器

    單/三相（電流/電壓）交/直流監(jiān)控模塊傳感器可實時監(jiān)測單相或三相電量，具有過壓、欠壓、過流等報警功能；提供一路或兩路開關量輸入功能，可監(jiān)測開關狀態(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)生事件的時間、類型、參數(shù)，根據(jù)報警記錄可以分析現(xiàn)場情況，為故障提供依據(jù)；采用現(xiàn)場總通信技術，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。

    RS485總線的從站通信接口芯片具有可供電、無性，兩線制通信機制，標準通信協(xié)議可以與各種標準系統(tǒng)相連；具有集成度高，網(wǎng)絡化、智能化程度高、動作特性合理等優(yōu)點；同時把故障信息上傳給消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)，以便信息的集中顯示。該監(jiān)控模塊具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化、自動化和連續(xù)監(jiān)控的特性。

2.4 系統(tǒng)監(jiān)測、保護和信息上傳等多種功能于一體實現(xiàn)

    單/三相（電流/電壓）交/直流監(jiān)控模塊傳感器實時監(jiān)測單相或三相電量，具有過壓、欠壓、過流等報警功能；通過實時監(jiān)測的運行數(shù)據(jù)和消防電源設備的運行狀態(tài)，實現(xiàn)消防電源設備故障的預報警功能；并通過RS485總線通信上傳到監(jiān)控主機，監(jiān)控主機可以判斷電源電壓的狀態(tài)，包括過壓、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型，并發(fā)出聲光報警信號。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，并準確記錄報警發(fā)生的時間、參數(shù)、類型，根據(jù)報警記錄可以分析現(xiàn)場情況，為電源設備故障提供依據(jù)。

3 產(chǎn)品應用

    消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的應用采用消防電源分層分布式設計思想，實施“3+2"分層分布設計，主要將消防用電設備運行的各項數(shù)據(jù)傳向一體化監(jiān)控系統(tǒng)中，保障消防設備電源運行的穩(wěn)定性、可靠性，對建筑消防設施實施監(jiān)管。

    消防設備電源主回路監(jiān)控電路圖如圖4所示。

圖4 消防設備電源主回路監(jiān)控電路圖

    消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)在應用設計上應根據(jù)電氣線路敷設和消防用電設備具體情況，確定消防設備電源監(jiān)控模塊傳感器及傳感器的形式與規(guī)格；對于單體建筑且監(jiān)控點數(shù)小于512點的系統(tǒng)，至少應由一臺消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控設備及若干臺電源監(jiān)控模塊傳感器等設備組成。

    消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)應用領域如表1所示。

表1  消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)應用領域

    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應用消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，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(tǒng)一管理、監(jiān)測、顯示信息，形成消防設備電源一體化安全監(jiān)控。

4 結(jié)語

    一直以來，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。如果沒有可靠的電源保障，大量的消防設施在火災發(fā)生時形同虛設。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(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的設計，通過監(jiān)控消防設備電源的工作狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的消防設備問題，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救起到積作用。

參考文獻

[1] GB28184-2011 消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)[S]

[2] GB25506-2010 消防控制室通用技術要求[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(jiān)控系統(tǒng)設計與應用圖集2014.5版.