淺談電氣火災監(jiān)控探測器的設(shè)計與應用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801

    摘要 通過對目前市場產(chǎn)品發(fā)展及應用需求的討論，介紹了一種針對家庭式最小單元安全使用與控制電能而設(shè)計的一種具有綜合保護、小型化、經(jīng)濟型的家用式終端型電氣火災監(jiān)控產(chǎn)品—ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器。

    0 引 言

    電氣火災監(jiān)控探測器是作為一種預防電氣火災發(fā)生的保護類產(chǎn)品被納入消防產(chǎn)品類別。該類產(chǎn)品經(jīng)過近十年的發(fā)展與市場考驗得到了進一步充實與發(fā)展，如今電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)涵蓋六類探測器產(chǎn)品及其系統(tǒng)組網(wǎng)平臺即電氣火災監(jiān)控設(shè)備組成（如圖1所示），同類該產(chǎn)品被正式公告列入第二批實施強制性產(chǎn)品認證的消防類產(chǎn)品，將于2013年1月1日起納入國家3C認證產(chǎn)品目錄，可以預見這將為規(guī)范此類產(chǎn)品質(zhì)量及市場發(fā)揮積極作用。

圖1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)組成

    任何產(chǎn)品的發(fā)展源于市場價值的推動，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主要以電子及軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，作為軟件電子產(chǎn)品具備快速升級的應用優(yōu)勢，伴隨著電子科學技術(shù)的發(fā)展及軟件開發(fā)人員技術(shù)水平的不斷提升，使得產(chǎn)品功能越來越強大，應用價值更高。當前我國家用電器保護產(chǎn)品主要以漏電、過載、短路保護功能為主。電氣保護型產(chǎn)品結(jié)合電子技術(shù)研發(fā)具備小型化、綜合功能特性將是未來電子電器（機電一體化）產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，該類產(chǎn)品即符合“高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)—電力系統(tǒng)信息化與自動化技術(shù)—采樣數(shù)字化、信息化技術(shù)，提高設(shè)備性能及自動化水平的技術(shù)”范疇。

    1 ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器

    1.1 功能特點

    ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器主要用于各區(qū)域內(nèi)信號的采集及處理，具有本地數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)整定和聲光報警等功能，與AKH-0.66L系列剩余電流互感器配合使用。其接收到AKH-0.66L檢測到的監(jiān)測回路中的剩余電流信號后，實時處理并通過標準的MODBUS通信協(xié)議上傳至Acrel-6000監(jiān)控主機。ARCM系列監(jiān)控探測器功能齊全：有單獨剩余電流監(jiān)測功能的監(jiān)控探測器（可選1～8路）；有多種功能組合的監(jiān)控探測器，可實現(xiàn)剩余電流、溫度、電流和電壓功能的多種組合；也有高度集成了火災監(jiān)控、配電監(jiān)測、電能計量三大功能于一體，并通過兩路獨立的通信端口分別為電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)及配電監(jiān)控系統(tǒng)提供可靠的實時數(shù)據(jù)，減少了探測器終端數(shù)量，為用戶節(jié)省了投資，并且相同功能的監(jiān)控探測器具有多種不同安裝形式，滿足各類不同項目的應用。

    1.2 結(jié)構(gòu)方案

    ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器（如圖2所示）在實際使用中通常是將電氣火災監(jiān)控探測器連接斷路器作為執(zhí)行機構(gòu)形式（如圖3所示）。

圖2 ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器

圖3 電氣火災監(jiān)控裝置接線示意

    1.3 硬件設(shè)計

    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（如圖4所示），該設(shè)計方案的電氣火災監(jiān)控探測器的功能有：LCD液晶顯示、故障自動巡檢、漏電檢測、電流檢測、電壓檢測、聲光自檢、數(shù)據(jù)可編程、實時通訊、故障記錄和查詢。外部數(shù)據(jù)采樣、顯示、控制和電源等硬件電路采用模塊型隔離設(shè)計方式，保證了信號的抗干擾性。
系統(tǒng)功能如圖4所示，分別有電參量采集模塊、實時時鐘和掉電存儲模塊、按鍵模塊、顯示模塊、聲光報警模塊、輸出與輸入模塊和電源模塊等等。

圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

    1.4 軟件設(shè)計

    程序功能設(shè)計：軟件流程圖（如圖5、圖6和圖7所示），該系統(tǒng)軟件主要分成三部分，第一部分為主程序部分（如圖5所示），主要負責調(diào)用相關(guān)功能子程序。第二部分為保護監(jiān)控子程序（如圖6所示），主要實現(xiàn)相應的保護和監(jiān)控功能。第三部分為顯示子程序（如圖7所示），主要實現(xiàn)相應的顯示功能。
系統(tǒng)在正常上電后，預先對正常開機的初始條件進行判斷，在初始化過程中，讀取相關(guān)監(jiān)控量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)開始進行數(shù)據(jù)采集，通過濾波處理后，對監(jiān)控采集的數(shù)據(jù)進行相應的計算處理，將監(jiān)控量的數(shù)據(jù)與用戶設(shè)置的數(shù)值進行比較判斷，當監(jiān)測數(shù)據(jù)達到設(shè)定報警條件，系統(tǒng)執(zhí)行報警動作（報警動作的方式仍為用戶事先設(shè)置的數(shù)值）。

圖5 軟件流程圖1

圖6 軟件流程圖2

圖7 軟件流程圖3

    2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的組成及工作原理

    2.1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的含義

    電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是指當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)。

    2.2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成

    Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)由AKH-0.66L系列剩余電流互感器、ARCM-NTC溫度傳感器、ARCM系列監(jiān)控探測器和Acrel-6000系列監(jiān)控設(shè)備等構(gòu)成。系統(tǒng)各設(shè)備之間均采用總線（雙絞線）進行連接，施工布線簡單方便。

    本文主要討論剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，也稱漏電火災報警系統(tǒng)。它由Acrel-6000系列監(jiān)控設(shè)備、ARCM系列監(jiān)控探測器和AKH-0.66L系列剩余電流互感器等構(gòu)成（如圖8所示）。

圖8 Acrel-6000/B（壁掛式）電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

    2.3 剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

    一個電氣系統(tǒng)的輸入、輸出端電流值，當無任何損失時，其流入及流出的相量和為零，也就是無剩余電流；如果這個電氣系統(tǒng)有電流泄漏，這個系統(tǒng)的電流相量和就不為零，對外有了泄漏電流，系統(tǒng)中便產(chǎn)生了剩余電流。剩余電流是由AKH-0.66L系列剩余電流互感器檢測出的，AKH-0.66L系列剩余電流互感器將信息傳送到ARCM系列監(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，同時也傳送到Acrel-6000系列監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進一步識別、判定，當確認可能會發(fā)生火災時，監(jiān)控設(shè)備發(fā)出火災報警信號，點亮報警指示燈，發(fā)出報警聲響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。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。

    3　主要表計功能及選型方案

    主要表計功能及選型方案如圖9所示。

圖9 主要表計功能及選型方案

    4 結(jié) 語

    隨著我國智能電網(wǎng)的發(fā)展，如今保護預防性電氣火災監(jiān)控產(chǎn)品也將不僅僅應用在高層樓宇設(shè)計之中，它必將融入家用電氣安防領(lǐng)域。本文研究的ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器，以民用電氣安全為設(shè)計出發(fā)點，在保證軟件穩(wěn)定性前提下，除檢測電路外，盡量簡化電路，達到功能與成本最優(yōu)化設(shè)計，去除了電氣火災監(jiān)控產(chǎn)品價格昂貴的劣勢。此外，該系統(tǒng)設(shè)有通訊功能，應用上位機軟件，可對多個火災探測器進行組網(wǎng)，為電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)普及到家庭提供了可能。

    參考文獻

    [1] DB34/T855-2008,《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計、施工及驗收規(guī)范》

    [2] 安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊2013.1版.

    作者簡介：

    徐霜，女，工學碩士，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電氣安全。<