電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與智慧消防-電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是＂智慧消防”的先期預(yù)報警系統(tǒng)

１智慧消防與電氣火災(zāi)監(jiān)控簡介

按照《消防信息化＂十三五總體規(guī)劃》要求，綜合運用現(xiàn)代新興信息技術(shù)，加快推進＂智慧消防”建設(shè)，全面促進信息化與消防業(yè)務(wù)工作的深度融合，為構(gòu)建立體化、全覆蓋的社會火災(zāi)防控體系，打造符合實戰(zhàn)要求的現(xiàn)代消防警務(wù)勤務(wù)機制提供有力支撐，全面提升社會火災(zāi)防控能力、部隊滅火應(yīng)急救援能力和隊伍管理水平，實現(xiàn)“傳統(tǒng)消防＂向“現(xiàn)代消防＂的轉(zhuǎn)變。

因此，＂智慧消防”應(yīng)運而生?！爸腔巯溃⒕褪侵妇C合利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實、移動互聯(lián)網(wǎng)＋等最新技術(shù)，配合大數(shù)據(jù)云計算平臺、火警智能研判等專業(yè)應(yīng)用，實現(xiàn)城市消防的智能化，是智慧城市消防信息服務(wù)的數(shù)字化基礎(chǔ)，也是智慧城市智慧感知、互聯(lián)互通、智慧化應(yīng)用架構(gòu)的重要組成部分。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是＂智慧消防”組成的一部分，是指當(dāng)被保護線路中的被探測參數(shù)超過報警設(shè)定值時，能發(fā)出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統(tǒng)。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)屬于先期預(yù)報警系統(tǒng)，與傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)不同，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)早期報警是為了避免損失，而傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是為了減少損失。

２我國電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

近些年來，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)被普遍應(yīng)用于一些稍有規(guī)模的建筑中，但是其應(yīng)用卻沒有達到預(yù)期效果。當(dāng)前，我國的大部分建筑只使用了剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，而沒有配套使用測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、故障電弧探測器等，導(dǎo)致系統(tǒng)功能不能得到最大發(fā)揮。分析原因如下：

２。１缺乏規(guī)范性

制約電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能發(fā)揮的最主要因素就是配電系統(tǒng)沒有按照相關(guān)操作規(guī)范進行施工。

因此，在安裝剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器時極易出現(xiàn)接線錯誤、將中性線與ＰＥ線進行混接、導(dǎo)線破損、沒有用接線端子就直接絞接等問題，進而導(dǎo)致配電系統(tǒng)完工后，極易出現(xiàn)線路泄漏電流的問題，泄漏的電流少則幾安培，多則高達幾十安培。

這樣，使得剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器長期處于報警狀態(tài)。

２。２功能不完善

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的相關(guān)功能不完善也是影響電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能發(fā)揮的重要因素。

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器不能對用電設(shè)備啟動時產(chǎn)生的容性電流或感性電流進行有效過濾，因此，一旦這些具有干擾電流的設(shè)備啟動，就會使得剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器探測到的電流達到報警值，甚至可能發(fā)出報警信號。此外，有些產(chǎn)品不能對電氣場所的干擾進行有效辨別，也會產(chǎn)生錯誤報警的問題。

２。３設(shè)計不合理

設(shè)計不合理也是影響電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能發(fā)揮的因素。

這是由于部分系統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計人員沒有對剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的性能進行全面了解，因而導(dǎo)致其安裝的位置不合理，影響其功能的有效發(fā)揮。

此外，對于剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的探測范圍在國家標(biāo)準(zhǔn)中有著明確規(guī)定，一般應(yīng)在１０?。恚恋剑保粒簿褪钦f如果將報警值設(shè)置在３００ｍＡ，被保護線路中的自然泄露電流極值在７００ｍＡ內(nèi)是允許的，但是，當(dāng)前大部分的系統(tǒng)工程設(shè)計中，保護線路的自然漏電值都要高于這一數(shù)值，進而影響探測器的正常運行。

３電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的主要依據(jù)

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，主要依據(jù)是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)條文：

（１?。。牵隆。担埃埃保叮玻埃保础督ㄖO(shè)計防火規(guī)范》１　０。２。７里規(guī)定：下列場所宜設(shè)置剩余電流動作電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。這些場所包括各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學(xué)校等。

（２?。﹪覙?biāo)準(zhǔn)《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進線端設(shè)置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護器＂。

（３?。┫到y(tǒng)產(chǎn)品應(yīng)滿足：ＧＢ?。保矗玻福?。１－２０１４《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、ＧＢ　１４２８７。２－２０１４《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》、ＧＢ?。保矗玻福贰＃常玻埃保础稖y溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》。

（４）系統(tǒng)安裝和運行應(yīng)滿足ＧＢ?。保常梗担担玻埃埃怠妒Ｓ嚯娏鲃幼鞅Ｗo裝置安裝和運行》。

（５?。┫到y(tǒng)的供電應(yīng)滿足ＧＢ?。担埃埃担病豆┡潆娤到y(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求。

（６?。┫到y(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法》的要求（暫行規(guī)定）。

４電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)工作原理

利用電磁場感應(yīng)原理、溫度效應(yīng)的變化對該信息進行采集，并輸送到監(jiān)控探測器里，經(jīng)放大、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換、ＣＰＵ對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設(shè)定值進行比較。

一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報警信號，同時也輸送到監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進＿步識別、判定，當(dāng)確認(rèn)可能會發(fā)生火災(zāi)時，監(jiān)控主機發(fā)出火災(zāi)報警信號，點亮報警指示燈，發(fā)出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報警等信息。

值班人員則根據(jù)以上顯示的信息，迅速到事故現(xiàn)場進行檢查處理，并將報警信息發(fā)送到集中控制臺。

另外，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)還擁有通信組網(wǎng)功能，能夠?qū)⑵渌鶛z測到的相關(guān)火災(zāi)訊息傳遞至中央控制層，使得更高一層的監(jiān)控中心可以獲得火災(zāi)報警信息。

５電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、電氣火災(zāi)探測器、剩余電流互感器和溫度傳感器組成，分層分布式結(jié)構(gòu)，電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)探測器之間采用阻燃屏蔽雙絞線通訊連接。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖如圖１所示。

６電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能

當(dāng)前電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)種類繁多，功能多種多樣，電氣火災(zāi)是一種常見的火災(zāi)類型，其發(fā)生原因眾多，例如絕緣體老化、接地故障、電源短路等，都有可能會導(dǎo)致電氣火災(zāi)的出現(xiàn)。其中，電源短路是最為主要的原因。

在導(dǎo)致電氣火災(zāi)的電源短路中絕大多數(shù)都是電源出現(xiàn)漸變性故障而形成的漏電。要預(yù)防電氣火災(zāi)就需要針對短路的漏電進行準(zhǔn)確的監(jiān)測，裝設(shè)相關(guān)的檢測裝置與監(jiān)測系統(tǒng)，對其周圍介質(zhì)或絕緣體表面電流進行監(jiān)控，以避免電氣火災(zāi)的發(fā)生。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本工作原理是當(dāng)電氣設(shè)備中的電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異?；蛲蛔儠r，終端探測頭（如剩余電流互感器、溫度傳感器等）利用電磁場感應(yīng)原理、溫度效應(yīng)的變化對該信息進行采集，并輸送到監(jiān)控探測器里，經(jīng)放大、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換、ＣＰＵ對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設(shè)定值進行比較。

一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報警信號，同時也輸送到監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進＿步識別、判定，當(dāng)確認(rèn)可能會發(fā)生火災(zāi)時，監(jiān)控主機發(fā)出火災(zāi)報警信號，點亮報警指示燈，發(fā)出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報警等信息。

值班人員則根據(jù)以上顯示的信息，迅速到事故現(xiàn)場進行檢查處理，并將報警信息發(fā)送到集中控制臺。另外，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)還擁有通信組網(wǎng)功能，能夠?qū)⑵渌鶛z測到的相關(guān)火災(zāi)訊息傳遞至中央控制層，使得更高一層的監(jiān)控中心可以獲得火災(zāi)報警信息。

５電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、電氣火災(zāi)探測器、剩余電流互感器和溫度傳感器組成，分層分布式結(jié)構(gòu)，電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)探測器之間采用阻燃屏蔽雙絞線通訊連接。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖如圖１所示。

６電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能

當(dāng)前電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)種類繁多，功能多種多樣，但是總的來說電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)都具有以下基本功能：

（１?。┍Ｗo功能：保護功能主要用于保護漏電電流、短路保護、過電流短延時等特征。能夠設(shè)定漏電電流、過電流長延時、過電流瞬時整定值等數(shù)據(jù)，以便對設(shè)備進行實時的保護。

（２）監(jiān)控功能：實時監(jiān)控并顯示電氣設(shè)備故障發(fā)生處或指定處的漏電流與過電流情況，監(jiān)控相關(guān)參數(shù)與被監(jiān)測設(shè)備，能夠?qū)崟r查詢記錄并且對歷史記錄進行打印。

（３?。┩ㄓ嵶詸z：現(xiàn)場總線通訊技術(shù)下實現(xiàn)快速自檢，持續(xù)對全部監(jiān)控探測設(shè)備布線與數(shù)據(jù)集中控制設(shè)備進行故障排查。

（４?。ε潆姽裰嘘P(guān)鍵位置的溫度進行實時監(jiān)控，實時顯示溫度值，如溫度超過標(biāo)準(zhǔn)值則會上傳，同時還能夠設(shè)定是否自動斷開回路斷路器。

７電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)選型

縱觀國內(nèi)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品市場，其監(jiān)控探測器的結(jié)構(gòu)形式主要有三種類型，即多功能漏電開關(guān)型、分離配置型、分離配置整合型。如何為用戶設(shè)計安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，在實際中又能穩(wěn)定可靠地得到應(yīng)用，則選擇該系統(tǒng)的產(chǎn)品是重要環(huán)節(jié)，也是值得探討的一個問題。

７。１多功能漏電開關(guān)型

多功能漏電開關(guān)型的探測器主要特點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本加大、故障率偏高。該類型監(jiān)控探測器除了自身應(yīng)有的剩余電流探測（或溫度探測）、報警功能外，又?jǐn)U展了多項功能，例如：過電流、過電壓、延時送電、防雷、欠壓、組網(wǎng)實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控以及其他功能等。

這種類型的探測器，外部結(jié)構(gòu)為盒裝，內(nèi)部則是將含有電源變換電路、信號處理電路、報警電路、顯示電路、通信、聯(lián)動接口等的監(jiān)控探測器與電流互感器、剩余電流互感器、主回路分?jǐn)嚅_關(guān)（１００Ａ以下多用磁保持繼電器、１００Ａ以上用接觸器或塑殼斷路器）集聚于一體，組成一種多功能式的漏電開關(guān)產(chǎn)品。

其優(yōu)點突出，保護功能多，內(nèi)置電流互感器、剩余電流互感器（包括溫度傳感器），接線少，整體度高；缺點明顯，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、故障率偏高。特別是信號的監(jiān)控、探測、分析、處理、報警、通信、聯(lián)動接□等電路與ＡＢＣ三相主電（或單相）回路的間隔距離太近，易遭受強電磁場的干擾，降低產(chǎn)品性能的穩(wěn)定可靠性。再說，其內(nèi)部包含的電源控制開關(guān)（斷路器），是低壓配電系統(tǒng)中的關(guān)鍵配電產(chǎn)品，它必須通過電氣開關(guān)類的電氣產(chǎn)品的３Ｃ認(rèn)證。在安裝使用上也不太方便，如新建工程則需要和配電箱（柜）廠家溝通協(xié)商合理組裝，但對改造工程中已經(jīng)成形并使用中的配電箱（柜）則更不適用。

７。２分離配置整合型

分離配置整合型探測器的主要特點是消防中心一體化監(jiān)控，相對復(fù)雜的火災(zāi)報警系統(tǒng)故障率偏高。該類型探測器是電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器（包括終端探測頭）分離配置型的一種特殊類型。它與分離配置型不同的是：其總線直接使用

普通火災(zāi)報警系統(tǒng)的二總線，省去集中控制器和上位機，由火災(zāi)報警控制器整合電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器（包括終端探測頭）探測報警功能后一并控制。

節(jié)減了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)集中控制器和上位機以及組網(wǎng)布線，成本下降，消防中心一體化監(jiān)控，界面統(tǒng)一，管理方便。麻煩的是，這樣一來原先的火災(zāi)報警控制系統(tǒng)，還需要重新通過ＧＢ　１４２８７－２０１４《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》的雙重檢測認(rèn)證，不值得。

再者，這種組合相對復(fù)雜的火災(zāi)報警系統(tǒng)故障率偏高，則直接影響著電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性降低，甚至于造成癱瘓。所以，最好還是設(shè)置獨立的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)分開為宜。

７。３分離配置型

分離配置型探測器是電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器（包括終端探測頭剩余電流互感器、溫度傳感器）分離配置。即通過監(jiān)控探測器（終端探測頭）采樣配電柜（箱）內(nèi)導(dǎo)電母線中的電流和漏電流信號，經(jīng)內(nèi)置單片機系統(tǒng)分析處理后，應(yīng)用二總線通信約定，上報消防控制室或值班室里的電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備，且進一步分析處理后，進行所需要聯(lián)動控制，從而完成該系統(tǒng)應(yīng)有的功能。一般只有剩余電流和溫度探測功能。

該類型探測器分工明確、結(jié)構(gòu)簡單、成本少、故障率偏低，不含電源控制開關(guān)，不串入配電系統(tǒng)，只通過剩余電流互感器（或測溫探頭）取樣信號，性能穩(wěn)定可靠。

其不足之處：監(jiān)控設(shè)備與監(jiān)控探測器、監(jiān)控探測器與終端探測頭之間需要敷設(shè)信號線及２芯脫扣控制線。此種類型產(chǎn)品無論是在新工程還是改造工程上使用，都比較方便。

可以預(yù)見，這種與低壓配電系統(tǒng)相對獨立的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，將是今后電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的主要發(fā)展方向。

８電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

８。１故障電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

配電線路末端由于直接與用電設(shè)備相連，往往是火災(zāi)最高發(fā)的部位。在這部分中，除了由于接觸電阻過大、過載等引發(fā)的溫度升高進而引發(fā)火災(zāi)外，再有就是由于接觸不良、絕緣破損等引發(fā)電弧性放電，進而引發(fā)電氣火災(zāi)。

所以，配電線路末端防護非常重要。故障電弧探測器應(yīng)設(shè)置在末端配電盤進線處。一旦該部分線路和線路內(nèi)的用電設(shè)備發(fā)生電弧性放電，該探測器均能及時探測到，提醒人們及時處理。

８。２剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

需要裝設(shè)在低壓系統(tǒng)首端或第一級配電箱的出線處。如供電線路的泄露電流超出５００ｍＡ的時候則可以裝設(shè)在下＿級配電箱中，以充分保證探測器報警值處于３００ｍＡ?。。担埃埃恚恋姆秶?。

另外，剩余電流式火災(zāi)監(jiān)控探測器不適合用于丨丁系統(tǒng)的監(jiān)控探測。

８。３測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器主要用于監(jiān)控配電系統(tǒng)中接頭部位或整個線路由于過載、接觸不良、接觸電阻增大等原因引起的過熱，進而引燃周圍可燃物引發(fā)火災(zāi)。

測溫式探測器根據(jù)其傳感器特性，分為接觸式和非接觸式?？梢愿鶕?jù)保護對象選擇適宜的探測方式。從完整的線路來看，整個線路中接頭部位最容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，而往往配電線路中接頭部位相對集中在配電柜（盤）中，這樣就給測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器提供了很好的集中布置條件，所以，測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器在配電系統(tǒng)中一般應(yīng)設(shè)置在配電柜。

在有消防控制室的情況下電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備需要安裝在消防控制室中，在沒有裝設(shè)消防控制室的情況下電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備需要裝設(shè)在有人值班的區(qū)域。

如沒有消防控制室并且電氣火災(zāi)監(jiān)控探測設(shè)備的數(shù)量少于８只時，則可以使用獨立式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測設(shè)備。獨立式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測設(shè)備所探測到的信息與故障信息可以同時顯示在火災(zāi)報警控制設(shè)備中。如需要設(shè)置使用自動報警系統(tǒng)，獨立式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測

設(shè)備需要將報警信號傳遞至有工作人員值班的區(qū)域中，以便工作人員可以第一時間發(fā)現(xiàn)警報或異常情況。

總的來說，當(dāng)前電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)得到了普及應(yīng)用，其是否可以快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測預(yù)報火災(zāi)將會直接影響到企業(yè)生產(chǎn)以及人民群眾的生命生產(chǎn)安全。

伴隨著電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，相信在未來電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)必然會出現(xiàn)眾多更加智能、更加高效、更加可靠、更加多功能的綜合探測器，以便能夠準(zhǔn)確、高效地探測各種早期火災(zāi)隱患，從而減少火災(zāi)造成的損失。

與此同時，隨著科技不斷進步、技術(shù)硬件條件逐漸發(fā)展完善及產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖賶汛?，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)將會進一步助力“智慧消防”的建設(shè)。從而提升消防管理智能化，實現(xiàn)智慧防控、智慧管理，最大限度做到“早預(yù)判、早發(fā)現(xiàn)、早除患、早撲救＂，打造從城市到家庭的“防火墻”。