任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定 201801

摘要：在社會發(fā)展水平不斷提升的背景下，人們的用電量逐漸攀升，電氣火災發(fā)生率也有所上升，只有做好火災監(jiān)控與防護工作才能夠保障用電安全?；诖耍槍﹄姎饣馂谋O(jiān)控系統(tǒng)與電氣火災防護進行了分析，以期優(yōu)化電氣火災防護效果。在查閱并分析相關資料后發(fā)現(xiàn)，靈活應用現(xiàn)代化監(jiān)控與防護手段有利于降低電氣火災發(fā)生概率，保障人們的人身安全。因此，在開展電氣火災防范工作時應根據(jù)實際需求設計完善的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)并不斷提高電氣設計水平、加強針對性防護。

關鍵詞：電氣火災；監(jiān)控系統(tǒng)；火災防護

1引言

經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，電氣火災事故發(fā)生量逐年攀升，對社會安全與穩(wěn)定產(chǎn)生了較大威脅。而靈活應用信息技術手段與智能化設備有利于全面監(jiān)控電氣火災，為電氣火災的防護提供支持，因此需要提高對監(jiān)控系統(tǒng)與防護措施的重視程度，從而減少電氣火災的發(fā)生概率。

2電氣火災概述

（1）概念

電氣火災主要指電氣線路、用電設備、供配電設備等出現(xiàn)故障性/非故障性釋放熱能且引燃本體或其他可燃物而引發(fā)的火災，多發(fā)生在建筑物當中，可能會演變?yōu)橹靥卮蠡馂氖鹿?，具有較大的危險性。

（2）原因

電氣火災主要是由短路、電阻過大以及過載等因素造成的。一，短路。短路指的是不同電位的導電部分直接金屬性連接或經(jīng)過小阻抗連接在一起，主要包括金屬性短路與電弧性短路，是引發(fā)電氣火災的關鍵原因之一。例如，一些電氣設備在運行過程中可能會出現(xiàn)短路等問題，這會導致短路點附近出現(xiàn)電弧與電火花，繼而引燃附近的可燃物品進而造成電氣火災。二，電阻過大。這一問題指的是導線與導線、導線與配用電設備之間在連接時出現(xiàn)接觸電阻過大的問題且使局部產(chǎn)生高溫、電弧，繼而引燃附近的可燃物，主要是由接頭松動、線路連接處氧化等原因造成的。三，過載。若導線中的電流超過安全載流量時，導線就會出現(xiàn)高溫并引燃附近可燃物，造成電氣火災。

3電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)及其設計

3.1電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

在用電量不斷增加的過程中，電氣火災事故發(fā)生率越來越高，利用傳統(tǒng)的保護設備已無法有效防范電氣火災，而應用電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)可有效防范火災并提高安全用電水平，所以需要充分了解電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。

3.1.1原理與構成

一，原理。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)靈活應用了電子技術、網(wǎng)絡技術以及通信技術等，在運行過程中可以對電氣線路與電氣設備進行實時監(jiān)控，全面采集線路與設備的電流、溫度以及剩余電流等參數(shù)，并對數(shù)據(jù)信息進行過濾、放大、對比等處理，終判斷數(shù)據(jù)指標是否超過預定值并發(fā)出相應的報警信號^[3]。

二，構成。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主要是由火災監(jiān)控單元、區(qū)域監(jiān)控主機、監(jiān)控主機以及數(shù)據(jù)庫服務器共同構成，其中火災監(jiān)控單元可以通過傳感器檢測電氣參數(shù)并經(jīng)過現(xiàn)場總線將數(shù)據(jù)信息輸送至區(qū)域監(jiān)控主機中；區(qū)域監(jiān)控主機可以監(jiān)控、存儲數(shù)據(jù)并實現(xiàn)報警顯示與查詢；監(jiān)控主機位于監(jiān)控，具備通知、聯(lián)動等多個模塊；數(shù)據(jù)庫服務器是數(shù)據(jù)，可有效存儲數(shù)據(jù)。

3.1.2電氣火災監(jiān)控探測器

電氣火災監(jiān)控探測器是監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵構成部分，可有效檢測出隱蔽性的火災風險。常用的探測器類型有剩余電流式、測溫式，不同類型探測器的主要功能不同。一，剩余電流式探測器。這種探測器在配電線路狀態(tài)監(jiān)控中發(fā)揮著重要作用，可以及時檢測出電氣故障與火災隱患，降低電氣火災的發(fā)生概率。在應用過程中應嚴格控制探測器的使用數(shù)量以及安裝位置，從而優(yōu)化使用效果。二，測溫式探測器。過熱問題可能會引發(fā)電氣火災，而應用測溫式電氣火災監(jiān)控探測器可有效檢

測出線路過熱或接頭過熱等問題。常用的測溫式探測器有接觸式與非接觸式這2種類型，在應用時應根據(jù)火災防范需求選擇合適的類型，且需要優(yōu)先將探測器安裝在配電柜當中，提高過熱問題的檢測效率。三，電弧式探測器。電弧所產(chǎn)生的能量

可能會引燃周邊的可燃物，應用電弧式探測器可以有效控制配電線路的末端，充分了解電弧的產(chǎn)生情況，所以可以將這種類型的探測器應用在電氣系統(tǒng)中。四，測量熱解粒子式探測器。這種探測器可有效監(jiān)控電氣故障以及系統(tǒng)溫度變化情況，且可以在發(fā)生明火前進行報警，有利于減少火災的發(fā)生。

3.1.3電氣火災監(jiān)控設備

電氣火災監(jiān)控設備主要包括監(jiān)控主機、以太網(wǎng)模塊、觸摸屏模塊等。一，監(jiān)控主機。監(jiān)控主機處于核心地位，具有報警聲光輸出、存儲報警記錄等功能，在系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。二，以太網(wǎng)模塊。以太網(wǎng)傳輸具有速度快、可靠性強等優(yōu)勢，

可以為數(shù)據(jù)信息的傳輸提供支持，所以需要科學選擇以太網(wǎng)模塊。三，觸摸屏模塊。在系統(tǒng)智能化水平不斷提升的背景下，觸摸屏模塊成為系統(tǒng)的關鍵設備，有利于實現(xiàn)人機互動。在選擇觸摸屏模塊時需要充分考慮設備性能、功能以及實用性等情況。四，存儲模塊。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在運行過程中需要存儲溫度、剩余電流等數(shù)據(jù)，對存儲設備的要求相對較高，所以需要選擇存儲能力強的設備。

3.2電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計

在應用電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)前不僅需要了解系統(tǒng)，也需要做好系統(tǒng)的設計工作，確保系統(tǒng)符合實際需求：

3.2.1硬件設計

1. 監(jiān)控設備硬件總體設計。在進行電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計時應優(yōu)化監(jiān)控設備硬件總設計，將U盤存儲、觸摸屏、以太網(wǎng)、電源電路、復位電路等模塊納入系統(tǒng)中，并將各個模塊與監(jiān)控設備CPU連接在一起。

2. 監(jiān)控設備控制芯片。控制芯片在監(jiān)控設備中發(fā)揮著重要作用，會對電氣火災監(jiān)控產(chǎn)生較大影響，所以需要靈活應用單片機，提高控制效率。常用的單片機AVR、51、PIC等不同系列，其中AVR與PIC系列的單片機具有執(zhí)行效率高等優(yōu)勢，且PIC單片機具有存儲空間大、功耗低、可靠性高等優(yōu)勢，因此可以將PIC單片機應用在監(jiān)控設備中。在明確單片機后需要做好單片機的引腳分配工作，充分發(fā)揮單片機的作用。

3. 現(xiàn)場總線電路設計。在進行現(xiàn)場總線電路設計時應做好通信芯片選擇以及電路設計等環(huán)節(jié)的工作。首先，RS-485的抗干擾能力相對較強、傳輸距離相對較遠，比較符合電氣火災監(jiān)控的需求，所以可以應用RS-485總線，且需要選擇合適的控制芯片，進一步提高系統(tǒng)的傳輸速率。其次，若總線上任何一個節(jié)點出現(xiàn)故障，總線都可能無法正常運行，所以需要在總線中設置PTC自恢復保險，使PTC電阻直接保護次，電氣控制現(xiàn)場較為復雜，若電壓超過接收器的極限接收電壓就會損壞芯片，因此需要利用直流電壓轉換模塊對系統(tǒng)電源與通信芯片電源進行隔離處理。需要將光耦器件應用在系統(tǒng)中并優(yōu)化光耦抗干擾電路設計。

4. 可數(shù)據(jù)存儲模塊設計。這一環(huán)節(jié)包括存儲模塊設計、存儲模塊接口電路設計等內(nèi)容，應根據(jù)實際需求進行設計。剩余電流值、溫度值等數(shù)據(jù)在電氣火災隱患的判斷中發(fā)揮著重要作用，只有全面存儲電氣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息才能夠為隱患判斷提供數(shù)據(jù)支撐，所以需要靈活應用U盤，通過U盤存儲數(shù)據(jù)信息。另外，需要利用SPI接口將監(jiān)控主機系統(tǒng)與存儲模塊連接在一起，充分發(fā)揮存儲模塊的作用。

5. 觸摸屏模塊設計。觸摸屏在人機交互中具有重要作用，可以讓工作人員查詢數(shù)據(jù)并控制系統(tǒng)。在設計時需要選擇合適的智能終端，通過該終端進行控制、查詢以及顯示。且需要優(yōu)化觸摸屏與監(jiān)控主機之間的接口電路設計，通過5V直流電源直接供電。

6. 以太網(wǎng)模塊設計。在電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)中應用以太網(wǎng)模塊可以讓工作人員遠程監(jiān)測火災探測器并獲取相應的數(shù)據(jù)信息，因此應合理選擇以太網(wǎng)擴展方案，實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包與單片機數(shù)據(jù)的透明傳輸。且需要進行單片機的擴展，通過擴展出的串口連接以太網(wǎng)。

3.2.2軟件設計

軟件設計在電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計中占據(jù)著重要地位，應提高對這一環(huán)節(jié)的重視程度。

一，應優(yōu)化軟件總體設計。應將自檢程序、初始化程序納入總體設計中，通過自檢程序使監(jiān)控設備自動檢測探測器的功能，判斷探測器是否能夠正常使用，若不能便自動報警，通過初始化程序使探測器進入正常運行狀態(tài)。

二，應優(yōu)化通信軟件設計。硬件中的現(xiàn)場總線需要通信軟件的支持，因此應優(yōu)化通信軟件設計。首先，應科學選擇通信協(xié)議。Modbus協(xié)議具有數(shù)據(jù)采集等功能，可以對主機與從機之間的工作形式進行規(guī)定與控制，所以需要將其RTU模式應用在電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的通信軟件中。其次，應優(yōu)化循環(huán)冗余校驗算法。在通信過程中，數(shù)據(jù)可能會受到分布參數(shù)、傳輸距離等多種因素的影響，很可能會出現(xiàn)一些問題，而應用循環(huán)冗余校驗這種算法可以對數(shù)據(jù)傳送進行校驗，為此需要將其應用在通信軟件中。應優(yōu)化發(fā)送程序。在RTU模式中，時間會對報文間隔產(chǎn)生較大影響，所以需要在接收與發(fā)送程序中應用串行通信模塊。

4電氣火災防護措施

在工作過程中需要靈活應用電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)以及各種防護手段進行電氣火災的預防，從而減少事故的發(fā)生。

4.1提高電氣設計水平

電氣設計會對電氣設備以及線路運行的合理性產(chǎn)生較大影響，只有優(yōu)化電氣設計才能夠減少電氣火災的發(fā)生，因此需要通過有效手段提高電氣設計水平。一是，在進行電氣設備以及電氣線路設計時應充分考慮環(huán)境因素以及人為因素，盡力減少設備與線路受外界環(huán)境以及人為操作等因素的影響。二是，在進行電氣設計時應不斷優(yōu)化細節(jié)設計并將電氣系統(tǒng)與電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)結合起來，直接通過監(jiān)控系統(tǒng)對電氣設備與線路進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)電氣火災隱患。

4.2做好針對性防護工作

從上述內(nèi)容來看，短路、過載等是引發(fā)電氣火災的關鍵原因，應針對這些做好相應的防護工作。一，做好短路與過載的防護工作。在日常工作過程中應確保電氣設備與線路的絕緣層完整無損，且需要不斷提高絕緣水平，從而預防短路問題。若想達到良好的保護效果就需要在電氣系統(tǒng)中安裝含有過流保護功能的設備，使設備在電流超過安全載流量時能夠及時切斷線路，從而預防短路等問題。二，做好接地與漏電防護工作。在預防接地與漏電等問題時，需要通過電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)處理剩余電流超標等報警信號，從而達到預防效果。且需要通過RCD等保護設備及時切斷線路，提高保護水平。三，做好接觸不良的防護工作。在應用電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)時，應科學選擇測溫式探測器且需要定期對線路連接處進行巡檢。

4.3做好電氣線路火災防護工作

從實際情況來看，電氣線路火災在電氣火災中的占比較高，其主要是由電氣線路選型不當?shù)纫蛩卦斐傻模瑧ㄟ^有效手段進行防護。一方面，應加大防范力度。例如，應進行規(guī)范性設計并做好設計審核工作，增強線路設計的合理性；科學選擇電氣線路并做好線路質(zhì)量的檢測工作，避免應用不合格的線路產(chǎn)品；靈活應用斷路器等保護設備。另一方面，應加大保護力度。如果出現(xiàn)電氣線路火災就需要按照相關規(guī)定切斷電源，避免出現(xiàn)帶負荷拉閘等問題且需要做好處理工作，避免造成嚴重問題。

4.4做好電氣照明火災防護工作

在生活生產(chǎn)活動不斷增加的過程中，各種電氣照明裝置的應用范圍越來越廣。與此同時，電氣照明火災的發(fā)生率也不斷上升，應加強防護。首先，應科學選擇燈具。例如，戶外場所可以應用封閉型燈具或含有防火燈座的開啟型燈具；在含有腐蝕性氣體的場所中可以應用密封型燈具；在可能會產(chǎn)生爆炸介質(zhì)的場所中可以應用整體防爆型燈具。其次，應科學安裝燈具。大多數(shù)場所中都具有可燃物，所以在安裝燈具時應確保燈具與可燃物之間的距離在50cm以上且與地面之間的距離在2m以上，若達不到這些安全距離就需要設置防護設施。再次，應靈活應用各種附件并確保附件符合照明供電系統(tǒng)對電流以及電壓的要求。應合理控制電氣照明。需要優(yōu)化照明電流的分支回路并在回路中設置短路保護設施，降低出現(xiàn)短路等問題的概率。同時，在保護過程中應優(yōu)化三相負荷的平衡配置。

4.5加大檢查力度

相比于其他類型的火災，電氣火災具有較強的隱蔽性，所以需要加大檢查力度，及時發(fā)現(xiàn)火災隱患。應定期對電氣線路與設備進行巡視，判斷線路與設備的絕緣等各個方面是否存在老化等問題，若存在須及時更換。且需要檢查設備與線路附近是否存在可燃物，若存在須及時清理，從而有效避免火災的發(fā)生。另外，電氣火災具有較強的季節(jié)性，多發(fā)生在夏季與冬季，應做好季節(jié)性的檢查工作并調(diào)整供電負荷，及時排除電氣系統(tǒng)中的安全隱患。

5安科瑞電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

（1）概述

Acre1-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨立運行的系統(tǒng)，已通過消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應用。該系統(tǒng)通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視，實現(xiàn)對電氣火災的早期預防和報警，當必要時還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動報警系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換和共享。

（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(yè)、重點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領域。

（3）系統(tǒng)結構

。

（4）系統(tǒng)功能

監(jiān)控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時發(fā)出聲、光報警信號，同時設備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位"按鈕或觸摸屏的“復位"按鍵遠程對探測器實現(xiàn)復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動消除。

當被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

通訊故障報警：當監(jiān)控設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，監(jiān)控畫面中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當報警解除、排除故障時，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。

（5）配置方案

6結論

全面監(jiān)控和防護電氣火災可以保障人們的安全和社會穩(wěn)定發(fā)展，因此需要充分了解電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的原理與構成并根據(jù)實際需求優(yōu)化系統(tǒng)的軟硬件設計，同時也需要不斷提高電氣設計水平、強化針對性防護并做好線路火災、照明火災等事故的防護工作，將火災防范落實在各個環(huán)節(jié)中。

參考文獻

1. 蔣劍鋒,楊留方,徐天奇,等.單片機與LoRa通信模塊的電氣火災探測器設計[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2021,21(1):84-87.

2. 任金偉.物聯(lián)網(wǎng)視角下醫(yī)療設備電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].電氣自動化,2021,43(3):24-25+47.

3. 田純.基于LoRa的智能建筑電氣火災自動報警系統(tǒng)設計[J].自動化技術與應用,2022,41(11):65-68+91.

4. 于蘭,賈振國.基于神經(jīng)網(wǎng)絡技術的電氣火災預警系統(tǒng)研究[J].自動化與儀表,2022,37(8):19-23+35.

5. 趙月愛,郭興原.基于多源數(shù)據(jù)協(xié)同感知的電氣火災預警算法研究[J].太原理工大學學報,2021,52(6):907-912.

6. 鄧俊,李冬,張琪,等.高層建筑施工中防火封堵材料的應用及火災預防[J].材料保護,2021,54(4):197-198.

7. 閆家偉,張苗,宋文華.智能視頻分析技術在火災防控中的應用[J].南開大學學報(自然科學版),2021,54(3):108-112

8. 周毅飛，張芷銘.電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)與電氣火災防護

9. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版

作者簡介

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。