在深圳華為坂田基地J區(qū)-J1企業(yè)網(wǎng)展廳的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)研究及應(yīng)用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹深圳華為坂田基地J區(qū)-J1企業(yè)網(wǎng)展廳，采用安科瑞剩余電流式電氣火災(zāi)探測器，就地組網(wǎng)方式，通過現(xiàn)場總線通訊遠(yuǎn)傳至后臺，從而實(shí)現(xiàn)剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的搭建，完成對現(xiàn)場配電回路的實(shí)時(shí)漏電流的監(jiān)測。

關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)；剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器；監(jiān)控系統(tǒng)；Acrel-6000/B；

0  概述

  華為坂田基地占地1.3平方公里，由培訓(xùn)中心、研發(fā)中心、中試中心、行政中心、生產(chǎn)中心、數(shù)據(jù)中心、機(jī)加中心及百草園員工公寓等各具特色的建筑群組成，為員工提供了一個(gè)優(yōu)美、整潔、舒適的工作環(huán)境。具體來說，包括行政中心A區(qū)，華電B區(qū)，數(shù)據(jù)中心C區(qū)，研發(fā)中心E區(qū)和F區(qū)，生產(chǎn)中心G區(qū)，技加中心K區(qū)，培訓(xùn)中心J區(qū)。

  本項(xiàng)目承接其電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，在消防控制室都放置一臺Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)，接入一層動(dòng)力柜和照明箱部分火災(zāi)探測器，通過對區(qū)域所分布的ARCM200BL型火災(zāi)探測器的數(shù)據(jù)采集，完成在Acrel-6000/B主機(jī)的漏電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警。

1  應(yīng)用介紹

  Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞自主研發(fā)的集監(jiān)視、報(bào)警、管理于一體的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于大型商場、生活小區(qū)、工礦企業(yè)、辦公大樓、商場、酒店等區(qū)域電氣防火的集中監(jiān)控管理。

  Acrel-6000/B型電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備是Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，監(jiān)控設(shè)備通過RS485總線與多臺電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器相連，構(gòu)成集散式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣線路的工作狀態(tài)。

  監(jiān)控設(shè)備能實(shí)時(shí)接收處理各路探測器發(fā)送的剩余電流、溫度信號，同時(shí)在液晶屏幕上顯示，當(dāng)出現(xiàn)剩余電流、運(yùn)行溫度超限及電源或通訊發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備能發(fā)出聲、光報(bào)警信號，在屏幕上顯示報(bào)警類型、故障位置等信息，具有數(shù)據(jù)存儲、查詢、報(bào)警、控制輸出等功能，并支持對探測器的遠(yuǎn)程復(fù)位控制功能。

  本設(shè)備結(jié)構(gòu)合理、體積小，可靠性高、功能強(qiáng)，維護(hù)方便、性價(jià)比高，系統(tǒng)界面友好直觀、易學(xué)易用。

2  參考標(biāo)準(zhǔn)

本設(shè)備符合國家標(biāo)準(zhǔn)

GB14287.1-2014 《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第1部分：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》 

GB14287.2-2014 《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》 

GB14287.3-2014 《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第3部分：測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》 

GB50016-2014 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 

JGJ 16-2008 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》 

GB50116-2013 《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 

GB50054-2011 《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》 

GB13955-2005 《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的安裝和運(yùn)行》 

GB50055-2011 《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》 

GB50217-2007 《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》 

3  系統(tǒng)組成

  剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層組成。各電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器通過阻燃屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入壁掛式主機(jī)。

系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1）站控管理層

  站控管理層針對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如觸摸屏、UPS電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件對現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析、處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音、指示燈等方式反應(yīng)現(xiàn)場運(yùn)情況。

  監(jiān)控主機(jī)：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口，進(jìn)行系統(tǒng)管理、維護(hù)和分析工作。

  UPS：保證計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生供電問題時(shí)，保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行。

  后臺監(jiān)控設(shè)備設(shè)置在消控中心。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

  通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用阻燃屏蔽雙絞線，以RS485接口，MODBUS通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊。

3）現(xiàn)場設(shè)備層

  現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要為ARCM200BL剩余式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。ARCM200BL型剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，通過對配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度、過電流、過電壓等火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。產(chǎn)品采用先進(jìn)的微控制器技術(shù)，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化于一身，是建筑電氣火災(zāi)預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。產(chǎn)品符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB14287.1-2014 《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第1部分：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》 的標(biāo)準(zhǔn)要求。

  現(xiàn)場總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳采集的數(shù)據(jù)。測量探測器擔(dān)負(fù)著基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其監(jiān)測的數(shù)據(jù)必須完整、準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)傳送至監(jiān)控主機(jī)。便于運(yùn)行人員監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，故障報(bào)警等情況，有效預(yù)防火災(zāi)事故發(fā)生。

4）項(xiàng)目組網(wǎng)情況

  本項(xiàng)目華為坂田基地J區(qū)-J1企業(yè)網(wǎng)展廳現(xiàn)場分布的ARCM200BL型火災(zāi)探測器9臺，采用手拉手方式就地組網(wǎng)，上傳至消防控制中心。

4  系統(tǒng)功能

4.1監(jiān)控報(bào)警功能

  監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報(bào)警時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警信號，同時(shí)設(shè)備上紅色“報(bào)警”指示燈亮，顯示屏指示報(bào)警部位及報(bào)警類型，記錄報(bào)警時(shí)間，聲光報(bào)警一直保持，直至按設(shè)備的“復(fù)位”按鈕或觸摸屏的“復(fù)位”按鍵遠(yuǎn)程對探測器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報(bào)警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動(dòng)消除。

4.2控制輸出功能

  當(dāng)被監(jiān)測回路報(bào)警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備，當(dāng)報(bào)警消除后，控制輸出繼電器釋放。

4.3故障報(bào)警功能

  通訊故障報(bào)警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時(shí)設(shè)備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報(bào)警聲音。

  電源故障報(bào)警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報(bào)警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報(bào)警聲響。

4.4自檢功能

  檢查設(shè)備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。

4.5報(bào)警記錄存儲查詢功能

  當(dāng)發(fā)生剩余電流、超溫報(bào)警或通訊、電源故障時(shí)，將報(bào)警部位、故障信息、報(bào)警時(shí)間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)報(bào)警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

4.6電源功能

  當(dāng)主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備可自動(dòng)切換到備用電源工作，當(dāng)主電源恢復(fù)正常供電時(shí)，自動(dòng)切回到主電源，切換過程中保證監(jiān)控設(shè)備連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。

4.7對探測器控制功能

  通過監(jiān)控軟件操作，可對連接到本設(shè)備的所有探測器進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位控制。

4.8權(quán)限控制功能

  為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行，監(jiān)控設(shè)備軟件操作權(quán)限分為三級，不同級別的操作員具有不同的操作權(quán)限。

5  主要技術(shù)參數(shù)

5.1電源

①　額定工作電壓AC220V（85% ～ 110%）。

②　備用電源：主電源欠壓或停電時(shí)，維持監(jiān)控設(shè)備工作時(shí)間 ≥4小時(shí)。

5.2工作制

24小時(shí)工作制。

5.3通訊方式

RS485總線通訊，Modbus-RTU通信協(xié)議，傳輸距離1km，可通過中繼器延長通訊傳輸距離。

5.4監(jiān)控容量

①　監(jiān)控設(shè)備可監(jiān)控512個(gè)監(jiān)控單元（探測器）；

②　可配接ARCM系列監(jiān)控探測器。

5.5監(jiān)控報(bào)警項(xiàng)目

①　剩余電流故障（漏電）：故障單元屬性（部位、類型）；

②　溫度報(bào)警（超溫）： 故障單元屬性（部位、類型）；

③　電流故障（過流）： 故障單元屬性（部位、類型）；

④　監(jiān)控報(bào)警響應(yīng)時(shí)間： ≤10s；

⑤　監(jiān)控報(bào)警聲壓級（A計(jì)權(quán)）：≥70dB／1m；

⑥　監(jiān)控報(bào)警光顯示：紅色LED指示燈，紅色光報(bào)警信號應(yīng)保持，直至手動(dòng)復(fù)位；

⑦　監(jiān)控報(bào)警聲信號：可手動(dòng)消除，當(dāng)再次有報(bào)警信號輸入時(shí)，能再次啟動(dòng)。

5.6故障報(bào)警項(xiàng)目

①　監(jiān)控設(shè)備與探測器之間的通訊連接線發(fā)生斷路或短路；

②　探測器與剩余電流傳感器、溫度傳感器之間連接線發(fā)生短路或短路；

③　監(jiān)控設(shè)備主電源欠壓或斷電；

④　給電池充電的充電器與電池之間的連接線發(fā)生斷路或短路；

⑤　故障報(bào)警響應(yīng)時(shí)間：≤100s；

⑥　監(jiān)控報(bào)警聲壓級（A計(jì)權(quán)）：≥70dB／1m；

⑦　監(jiān)控報(bào)警光顯示：黃色LED指示燈，黃色光報(bào)警信號應(yīng)保持至故障排除；

⑧　故障報(bào)警聲信號：可手動(dòng)消除，當(dāng)再次有報(bào)警信號輸入時(shí)，能再次啟動(dòng)；

⑨　故障期間，非故障回路的正常工作不受影響。

5.7控制輸出

報(bào)警控制輸出：1組常開無源觸點(diǎn)；容量：AC250V 3A或DC30V 3A.

5.8自檢項(xiàng)目

①　指示燈檢查：報(bào)警、故障、運(yùn)行、主電源、備用電源指示燈 ；

②　顯示屏檢查；

③　音響器件檢查；

④　自檢耗時(shí) ≤60s 

5.9事件記錄

①　記錄內(nèi)容：記錄類型、發(fā)生時(shí)間、探測器編號、區(qū)域、故障描述，可存儲記錄不少于2萬條；

②　記錄查詢：根據(jù)記錄的日期、類型等條件查詢。

5.10操作權(quán)限分級

①　日常值班級：實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢；

②　監(jiān)控操作級：實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠(yuǎn)程復(fù)位、設(shè)備自檢；

③　系統(tǒng)管理級：實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠(yuǎn)程復(fù)位、設(shè)備自檢，監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)參數(shù)查詢、

監(jiān)控設(shè)備各模塊單獨(dú)檢測、操作員添加與刪除。

5.11使用環(huán)境條件

①　工作場所：消防控制室內(nèi)、有人值班的變配電所（配電室）、有人值班的房間內(nèi)墻壁上；

②　工作環(huán)境溫度：-10℃～50℃；

③　工作環(huán)境相對濕度：5%～95%RH；

④　海拔高度：≤2500m。

6  設(shè)備組成部件

6.1主要參數(shù)及組成部件

①　主控單元：工業(yè)級平板電腦，配有觸摸顯示屏，WinXP操作系統(tǒng)；

②　輸入輸出：內(nèi)置公司開發(fā)的智能DCMOD模塊，具有多路輸入輸出；

③　聲光報(bào)警器：內(nèi)置喇叭、LED指示燈；

④　備用電源： 2節(jié)12V/7.2Ah的免維護(hù)蓄電池.

6.2面板元件布置及功能說明

Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備面板布置如圖1所示：

圖1  監(jiān)控設(shè)備面板示意圖

報(bào)警指示燈（紅色）：設(shè)備接收到探測器發(fā)出的報(bào)警信號時(shí)，報(bào)警指示燈常亮；

故障指示燈（黃色）：當(dāng)本系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)（如通訊故障、電源故障等），故障指示燈常亮；

運(yùn)行指示燈（綠色）：設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，指示燈常亮；

消音指示燈（綠色）：軟件消音時(shí)，指示燈常亮；

復(fù)位按鈕（紅色）：對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位操作；

該系統(tǒng)自投運(yùn)以來，運(yùn)行良好，在預(yù)防電氣火災(zāi)方面發(fā)揮了重要作用，獲得了客戶對產(chǎn)品和公司的認(rèn)可與信賴。

參考文獻(xiàn)

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中.電力儀表在大型公共建筑電能分項(xiàng)計(jì)量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣 2010. 6

[3]. 部消防局. 中國消防年鑒.2014. 云南人民出版社.2014.11

[4]. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50116-2013. 中國計(jì)劃出版社出版.2014.3