安科瑞 周菁
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 

摘要 

    本文簡述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成原理，分析了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用中的設(shè)計依據(jù)和相關(guān)規(guī)范。后通過安科瑞剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在體外診斷全自動凝血分析產(chǎn)業(yè)化項目的實例介紹，闡述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能的實現(xiàn)及其重要意義。 

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 

    上海太陽生物技術(shù)有限公司位于上海市閔行區(qū)莘莊工業(yè)區(qū)內(nèi)，成立于 1996 年，為上海市*。 

    上海太陽生物技術(shù)有限公司是*獲得上海市食品*頒發(fā)的《 醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)許可證 》生產(chǎn)型企業(yè)， 擁有首期超過10000平方米符合 GMP 標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)廠房，通過了 ISO13485 ： 2003 和 ISO9001 ： 2000 雙重質(zhì)量體系認(rèn)證，并通過出口許可的歐盟 CE 體系認(rèn)證。 

    公司員工80%以上為大專及以上學(xué)歷，并有一支由碩士及以上學(xué)歷的人才組成的研發(fā)團隊，具有很強的科研開發(fā)和科研成果轉(zhuǎn)化能力，在診斷試劑的研發(fā)、生產(chǎn)方面處于國內(nèi)前列，公司主流產(chǎn)品凝血四項（PT、APTT、TT、FIB）實際使用醫(yī)院數(shù)量占據(jù)所有國產(chǎn)品牌的65%。是國內(nèi)大的血栓止血試劑生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品遍布全國三十一個省市五千多家醫(yī)院、藥廠、大專院校，并且出口到印度、中東、歐洲等十幾個國家。 

    本司的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-6000為上海太陽生物技術(shù)有限公司在上海閔行區(qū)莘莊工業(yè)區(qū)華寧路（顓興路南側(cè)、華寧路西側(cè)、橫沙河北側(cè)、沙港河?xùn)|側(cè)）的分部提供電氣安全的保障。 

1 參考標(biāo)準(zhǔn) 

     近年來，國家為了加大電氣火災(zāi)監(jiān)控防范的力度，相繼制訂或修改了一批相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強對電氣火災(zāi)的預(yù)防。主要有： 

    (1)．是GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》，其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)。 

    (2)．是GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，在條文11.2.7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)校等等。 

    (3)．國家標(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(jìn)線端設(shè)置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護(hù)器”。 

    (4)．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足:GB14287.1-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》 

    (5)．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應(yīng)滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護(hù)裝置安裝和運行》 

    (6)．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的供電應(yīng)滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求 

    (7)．電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(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) 

2 系統(tǒng)組成 

    根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB14287-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》以及相關(guān)規(guī)范《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法》(暫行規(guī)定)，則電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成應(yīng)包括：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器以及測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器等三個基本產(chǎn)品種類所組成。 

    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)控探測器通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，然后通過五類線TCP/TP協(xié)議進(jìn)入工業(yè)交換機，然后通過光纜到達(dá)監(jiān)控主機。 

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)場運情況。 

    監(jiān)控主機：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：保證計算機監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設(shè)備的正常運行。 

    后臺監(jiān)控設(shè)備設(shè)置在消控中心，由于監(jiān)控點位小于48個，選用Acrel-6000/B。
2）網(wǎng)絡(luò)通訊層 

     通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，MODBUS通訊協(xié)議實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與上位機的實時通訊。 

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)危險參數(shù)實施監(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 GB14287.2-2005《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》的標(biāo)準(zhǔn)要求。 

    現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備設(shè)置在變電所的低壓配電柜中，由于單個柜體內(nèi)的監(jiān)控回路僅一路，選用ARCM200BL-J1。 

    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)完整、準(zhǔn)確并實時傳送至監(jiān)控主機。便于運行人員監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)，故障報警等情況，預(yù)防火災(zāi)事故發(fā)生。 

 3 系統(tǒng)特點和工作原理 

    電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的特點在于剩余電流電監(jiān)控方面屬于先期預(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。所以，這就是說為什么不管是新建或是改建工程項目，尤其是已經(jīng)安裝了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的單位，仍需要安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的根本原因。 

    電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)測量剩余電流和溫度兩個物理量。 

    剩余電流測量是根據(jù)基爾霍夫電流定律：在同一時刻，電路中流入和流出一個節(jié)點的電流矢量和為零。以TN-S系統(tǒng)為例，將A/B/C/N同時穿過剩余電流互感器，當(dāng)系統(tǒng)未發(fā)生漏電時，流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零，此時，剩余電流互感器感應(yīng)出的二次電流也為0;當(dāng)某相對大地發(fā)生漏電，此時流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為零，其大小等于從大地流走的電流即漏電流。此漏電信號通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災(zāi)探測器，經(jīng)運算放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU，經(jīng)過一系列算法后，對變化的幅值進(jìn)行分析、判斷，并與報警設(shè)定值進(jìn)行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。 

    溫度測量采用溫度傳感器，一般采用Pt100傳感器進(jìn)行測量。該種類型的溫度傳感器測溫穩(wěn)定、量程范圍大，適合在現(xiàn)場監(jiān)測線纜溫度和環(huán)境溫度使用。當(dāng)溫度發(fā)生變化時，Pt100自身阻值發(fā)生同比例變化，將該電阻信號傳輸?shù)诫姎饣馂?zāi)探測器，經(jīng)過一系列信號轉(zhuǎn)化和運算后，將終結(jié)果同溫度報警定值進(jìn)行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。 

4 系統(tǒng)參數(shù)的配置 

4.1 報警值設(shè)置范圍 

    依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB14287.2-2005中的規(guī)定，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警值設(shè)置范圍在20~1000mA之間。按此要求，一般把電源總進(jìn)線處的剩余電流動作值定為400~800mA，電源分支線路上的剩余電流動作值定為100~400mA.一般在實際現(xiàn)場，設(shè)置剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警值，具體地說應(yīng)不小于被保護(hù)電氣線路和設(shè)備的正常運行時泄漏電流大值的2倍，且不大于1000mA。電氣火災(zāi)探測器的報警設(shè)定值應(yīng)考慮配電系統(tǒng)及用電設(shè)備的正常泄漏電流。 

4.2 關(guān)于電纜溫升報警設(shè)定參考，根據(jù)《電力電纜設(shè)計規(guī)范》對電纜有關(guān)溫度的規(guī)定 

    (1)60℃以上高溫場所應(yīng)按經(jīng)受高溫及其持續(xù)時間和絕緣類型要求，選用耐熱聚氯乙烯、交聯(lián)聚乙烯或乙丙橡皮絕緣等耐熱型電纜100℃以上高溫環(huán)境宜選用礦物絕緣電纜。高溫場所不宜選用普通聚氯乙烯絕緣電纜。 

    (2)電纜持續(xù)允許載流量的環(huán)境溫度應(yīng)按使用地區(qū)的氣象溫度多年平均值確定，并應(yīng)符合規(guī)定。在戶內(nèi)電纜溝敷設(shè)時，環(huán)境溫度為場所熱月的日高溫度平均值另加5℃. 

    (3)電纜所承受溫升與敷設(shè)及散熱條件有關(guān)。 

5 系統(tǒng)介紹 

     Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是本公司自主研發(fā)的用于接收剩余電流式電氣火災(zāi)探測器等現(xiàn)場設(shè)備信號，以實現(xiàn)對被保護(hù)電氣線路的報警、監(jiān)視、控制、管理的運行于計算機的工業(yè)級硬件/軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)應(yīng)用于大型商場、生活小區(qū)、生產(chǎn)基礎(chǔ)、辦公大樓、商場酒店等區(qū)域的消防控制中心，對分散在建筑內(nèi)的探測器進(jìn)行遙測、遙調(diào)、遙控、遙信，方便實現(xiàn)監(jiān)控與管理。本系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus現(xiàn)場總線將具有通信功能的探測器相互連接起來，當(dāng)現(xiàn)場保護(hù)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，能指示報警部位并保存報警信息。 

主要技術(shù)參數(shù) 

(1).電源：                                                            

① 額定工作電壓AC220V（-15% ～ +10%） 

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

(2).工作制： 

24小時工作制 

(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 

(4).監(jiān)控容量： 

① 監(jiān)控設(shè)備高可監(jiān)控200個監(jiān)控單元（探測器） 

② 可配接ARCM系列監(jiān)控探測器 

(5).監(jiān)控報警項目： 

① 剩余電流故障（漏電）：故障單元屬性（部位、類型） 

② 溫度報警（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） 

監(jiān)控報警響應(yīng)時間： ≤30s 

監(jiān)控報警聲壓級（A計權(quán)）：≥70dB／1m 

監(jiān)控報警光顯示：紅色LED指示燈，紅色光報警信號應(yīng)保持，直至手動復(fù)位 

監(jiān)控報警聲信號：可手動消除，當(dāng)再次有報警信號輸入時，能再次啟動 

(6).故障報警項目： 

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 監(jiān)控設(shè)備主電源欠壓或斷電 

③ 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 

故障報警響應(yīng)時間：≤100s 

監(jiān)控報警聲壓級（A計權(quán)）：≥70dB／1m 

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

故障報警聲信號：可手動消除，當(dāng)再次有報警信號輸入時，能再次啟動 

故障期間，非故障回路的正常工作不受影響 

(7).控制輸出： 

報警控制輸出：1組常開無源觸點，容量：AC250V 3A或DC30V 3A 

(8).自檢項目： 

① 指示燈檢查：報警、故障、運行、主電源、備用電源指示燈 

② 顯示屏檢查 

③ 音響器件檢查 

自檢耗時 ≤60s 

(9).事件記錄： 

① 記錄內(nèi)容：記錄類型、發(fā)生時間、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 

(10).操作分級： 

① 日常值班級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢 

② 監(jiān)控操作級：實時狀態(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：實時狀態(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)備各模塊單獨檢測、操作員添加與刪除 

(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：0℃～40℃ 

③ 工作環(huán)境相對濕度：5%～95%RH 

④ 海拔高度：≤2500m 

基本功能 

(1).監(jiān)控報警功能： 

    監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的漏電、溫度信息，報警時發(fā)出聲光報警信號，同時設(shè)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，直至按顯示屏“復(fù)位”按鈕遠(yuǎn)程對探測器實現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動消除。 

(2).故障報警功能： 

    通訊故障報警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障時，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時設(shè)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(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報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)信息并可解除報警聲響。 

(3).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).報警記錄存儲查詢功能： 

    當(dāng)發(fā)生漏電、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(dāng)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).電源功能： 

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

(6).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。 

(7).權(quán)限控制功能： 

    為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運行，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。 

該系統(tǒng)自投運以來，運行良好，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計量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣 2010. 6