某商场消防设备电源监控系统设计及应用

江苏安科瑞电器制造有限公司

AFPM型消防设备电源监控系统 安科瑞鲍静君

1　概述

　　AFPM系列消防设备电源监控系统能够对消防设备的电源进行实时的监控，通过检测消防设备电源的电压、电流、开关状态等有关设备电源信息，从而判断消防设备电源是否有断路、短路、过压、欠压、缺相、错相以及过流（过载）等故障信息并报警、记录的监控系统。此系统具有可靠性、实时性并具有数字化、智能化、网络化、自动化和连续监控的特性。实时反映出被监控设备电源的状况，并集中显示，从而可以有效避免在火灾发生时，消防设备由于电源故障而无法正常工作的危急情况，zui大限度的**消防联动系统的可靠性。

　　适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域，符合GB 28184-2011 《消防设备电源监控系统》及GB 25506-2010 《消防控制室通用技术要求》的标准。

　　

2　 适用环境

　　●工作温度：-10℃~+55℃

　　●储存温度：-20℃~+70℃

　　●相对湿度：≤95%不结露

　　●海拔高度：≤2500m

　　●污染等级：Ⅲ级，安装类别：Ⅲ级

3系统功能

3.1 监控报警

　　●被监控设备电源回路开关状态

　　●被监控设备电源的工作状态（电压、电流及报警状态信息）

　　●报警响应时间：≤30s

　　●报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动

　　●报警光信号：红色LED指示灯常亮

3.2 故障报警

　　●监控器与模块（电压/电流信号传感器）之间的连接线断路、短路

　　●监控器主电源欠压（≤80%主电源电压）或过压（≥110%主电源电压）

　　●监控器与其分体电源间连接线断路、短路

　　●当监控器出现以上故障时，能发出与监控报警信号有明显区别的声光故障报警信号

　　●故障报警响应时间：≤100s

　　●故障报警声信号：手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动

　　●故障报警光信号：黄色LED指示灯常亮

　　●故障期间，非故障回路的正常工作不受影响

3.3 控制输出

　　●对个别或全部被监控设备的报警继电器进行远程遥控操作

　　●监控器报警控制输出：常开无源触点，容量：AC250V 3A或DC30V 3A

　　●监控器控制输出：常开无源触点，容量：AC250V 3A或DC30V 3A

3.4 自检

　　●连接检查：通信线路及分体电源线路的断路、短路

　　●设备自检：手动检查或系统自检

　　●自检耗时：≤60s

3.5 报警记录

　　●记录1000条相关故障报警信息

　　●报警类型：故障类型、发生时间、故障描述

　　●报警事件查询

　　●报警记录打印

3.6 操作分级

　　●日常值班级：可进入软件界面查看实时监测情况、消除报警声音和查询报警记录

　　●监控操作级：可操作除针对系统本身的信息维护外的其他操作

　　●系统管理级：可操作系统的任何一个功能模块

4　AFPM100监控探测器技术指标

4.1 工作电源

　　●主电源：AC220V 50Hz（允许85%~110%范围内变化）

　　●备用电源：主电源低电压或停电时，维持监控设备工作时间≥8h

　　●监控器为连接的模块（电压/电流信号传感器）提供DC24V电源

4.2 工作制和传输方式

　　24小时工作制，Modbus-RTU通信协议，RS485半双工总线方式，传输距离1km（可通过中继器延长通讯传输距离）。

4.3 主要参数及组成部件

　　AFPM100型消防设备电源状态监控器为壁挂式安装方式，其主要功能及组成部件如下：

　　●监控容量：≤128点

　　●显示方式：点阵液晶

　　●输入输出模块：内置远程智能I/O模块

　　●声光报警模块：内置喇叭，蜂鸣器，LED指示灯

　　●备用电源：DC24V，24Ah

4.4 监控设备面板元件布置及功能说明

　　壁挂式消防设备电源监控器（主机）主要组成部分

4.5 软件监控画面

4.6 接线示意图

5　电源监控模块（电压/电流信号传感器）

5.1 电源监控模块选型

5.2 监控模块介绍

5.2.1 AFPM1-AV、AFPM1-AVI、AFPM1-DV、AFPM1-DVI、AFPM1-2AV单相电源监控模块

5.2.1.1 功能

　　●实时监测一路单相交流电压/电流、一路直流电压/电流、或两路单相交流电压；

　　●具有过压、欠压、过流（具有电流检测产品）报警；提供一路或两路（监控两路单相交流电压产品）开关量输入功能，可监测开关状态；

　　●提供一路继电器输出，可连接报警控制回路；

　　●具有事件存储功能，报警器能够记录报警发生的时间、类型、参数，根据报警记录可以分析现场情况，为消除故障提供依据；

　　●采用现场总线通信技术，上位机管理软件可以时刻监控现场的运行情况，及时发现报警信息。通过RS485接口，标准MODBUS协议可以与各种标准系统相连；

　　●集成度高，网络化，智能化程度高，动作特性合理；

5.2.1.2 技术参数

5.2.1.3 外形及安装尺寸(mm)

5.2.1.4 接线端子

 5.2.2  AFPM3-AV、AFPM3-AVI、AFPM3-2AV三相电源监控模块

5.2.2.1 功能

　　●实时监测一路三相交流电压/电流、或两路三相电压；

　　●具有过压、欠压、缺相、错相、过流（具有电流检测产品）报警；

　　●提供一路或两路（监控两路三相交流电压产品）开关量输入功能，可监测开关状态；

　　●提供一路继电器输出，可连接报警控制回路；

　　●具有事件存储功能，报警器能够记录报警发生的时间、类型、参数，根据报警记录可以分析现场情况，为消除故障提供依据；

　　●采用现场总线通信技术，上位机管理软件可以时刻监控现场的运行情况，及时发现报警信息。通过RS485接口，标准MODBUS协议可以与各种标准系统相连；

　　●集成度高，网络化，智能化程度高，动作特性合理；

5.2.2.2 技术参数

5.2.2.3 外形及安装尺寸

5.2.2.4接线端子

5.2.3 AFPM5-2/2、AFPM5-6/1开关量模块

5.2.3.1功能

　　●提供两路或六路开关量输入功能，可检测开关状态；

　　●提供一路或两路继电器输出，可连接报警控制回路；

　　●具有事件存储功能，报警器能够记录报警发生的时间、类型、参数，根据报警记录可以分析现场情况，为消除故障提供依据

　　●采用现场总线通信技术，上位机管理软件可以时刻监测现场的运行情况，及时发现报警信息。通过RS485借口，标准MODBUS协议可以与各种标准系统相连；

　　●集成度高，网络化，智能化程度高，动作特性合理；

5.2.3.2技术参数

5.2.3.3外形及安装尺寸(mm)

5.2.3.4接线端子

6　 附件

6.1 AKH-0.66I型电流互感器

6.2 霍尔电流传感器及交流电流互感器技术参数

6.3交流电流互感器及霍尔电流传感器技术参数

7　系统结构

　　AFPM100 消防设备电源监控系统采用：用电设备+监控模块+系统主机三层结构组网模式，从而简化了系统结构设计。整个监控系统功能，安全可靠，探测准确，性价比高，系统内部采用RS485网络通信，对外提供Modbus-RTU通信协议，以满足其他标准系统的连接。

8　设计参考附录

8.1 系统接线示意图

8.1.1中小型监控系统网络拓扑结构图  

　　●模块AFPM-□为传感器（监控模块）。监控器（主机）能接收并显示被监控消防设备电源的工作状态和中继器的工作状态。

　　●传输距离大于500m时，需加中继器，1合中继器占用1个传感器（监控模块）地址，中继器的AC220V电源线采用3*1.5mm^2，由现场消防电源或消防监控室监控器（主机）提供。

　　●传输方式为RS485总线，图中以A/B表示，其电缆屏蔽层应与监控器（主机）的保护接地可靠连接。

　　●每一种传感器（监控模块）通过编码开关设定与监控器（主机）的通信地址。

　　●根据工程需要在通信线上zui远端传感器（监控模块）处宜连接120Ω-10KΩ/1W匹配电阻，提高通信稳定性。

　　●一般电源监控器（主机）有4个输出回路，每个回路可连接32个传感器（监控模块）。特殊情况下可扩展更多回路。

8.1.2大型监控系统网络拓扑结构图

　　●此系统用于建筑群或现场设备较多，需要分为多个区域的情况。

　　●每个区域监控器（主机）可采集128个传感器（监控模块），特殊情况可扩展。

　　●监控器（主机）供电主要电器AC220V，备用电源可自带，也可现场提供。

某商场消防设备电源监控系统设计及应用 安科瑞 鲍静君

摘要 ：从系统组网方案设计、系统安装设计和系统现场调试这三个方面介绍了某商场消防设备电源监控系统的设计及具体应用。

关键词：系统组网方案设计；系统安装设计；系统现场调试；消防设备电源状态监控器；传感器

0  引言

    建筑物的消防安全很大程度上取决于消防设备的好坏，而消防设备能否正常工作又取决于供电电源的工作状态。一直以来因消防设备供电电源失控造成消防设备失灵，致使火灾蔓延的事情屡有发生，特别是在社会供电紧张、设备质量不佳、安全意识淡薄的时期，这一问题更显得**。如何从技防手段上实现对消防设备供电电源工作状态的实时监测，一直受到公安消防部门的高度重视。并在2011年7月1日开始贯彻实施的GB 25506-2010《消防控制室通用技术要求》中做出了：“消防控制室应能显示消防用电设备的供电电源和备用电源的工作状态和欠压报警信息”的强制性规定[1]。GB 28184-2011《消防设备电源监控系统》也于2011年12月28日颁布，2012年8月1日实施。该标准强制规定了消防设备电源监控系统的基本功能、试验和检验规则等内容[2]。

1  工程概况

    某商场综合楼，地上7层，地下4层，总建筑面积**过11万m2,为一类高层建筑。主要功能为专卖、餐饮、影院、花园、精品店及服务配套，其中地下2～4层为停车库，地下1层和地上1～7层为专卖、餐饮、影院、花园、精品店和服务配套区域,屋顶局部为设备用房。

    根据智能化管理要求，需要对整个商场综合楼的消防设备供电电源的工作状态进行全过程连续监测、集中控制和统一调度。

2  消防设备电源监控系统简介

    AFPM消防设备电源监控系统能够对消防设备电源的工作状态进行实时的监控，通过检测消防设备电源的电压、电流、开关状态等有关设备电源信息，从而判断电源设备是否有开路、短路、过压、欠压、缺相、错相以及过流（过载）等故障信息并报警、记录的监控系统。此系统具有可靠性、实时性并具有数字化、智能化、网络化、自动化和连续监控的特性。实时反映出被监控设备电源的工作状况，并集中显示，从而可以有效避免在火灾发生时，消防设备由于电源故障而无法正常工作的危急情况，较大限度的**消防联动系统的可靠性。

    AFPM消防设备电源监控系统主要由消防设备电源状态监控器及传感器组成。它采用集中供电方式，通过监控器给现场传感器提供DC24V安全电压，有效保证系统的稳定性和安全性。可广泛应用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家消防单位以及石油化工、文教卫生、金融和电信等领域[3]。

3　系统组网方案设计

3.1 系统组网结构

    本商场综合楼项目的传感器主要安装在1#井、2#井、3#井和地下室这四个区域，由于消防设备的供电电源是一路主电源和一路备用电源，因此传感器选用AFPM3-2AV，其中1#井分布19个AFPM3-2AV，2#井分布14个AFPM3-2AV，3#井分布28个AFPM3-2AV，地下室分布38个AFPM3-2AV，总计99个。结合传感器数量及其实际分布情况，消防设备电源监控系统采用小型组网方式即可，即消防设备电源状态监控器+电压传感器的两层结构组网模式如图1所示，从而简化了系统结构设计。整个监控系统功能，安全可靠，探测准确，性价比高，系统内部采用RS485网络通信，对外提供Modbus-RTU通信协议，以满足其它标准系统的连接。

图1 小型消防设备电源监控系统拓扑图

3.2 现场监测设备功能及特点

    AFPM3-2AV三相交流双电源电压传感器用于在现场对各种消防设备的电源及设备运行状态实时监测并进行数据采集，具有过压、欠压、缺相、错相报警，同时具有事件存储功能，报警器能够记录报警发生的时间、类型、参数，根据报警记录可以分析现场情况，为消除故障提供依据；另外，此传感器采用现场总线通信技术，上位机管理软件可以实时监控现场的运行情况，及时发现报警信息。通过RS485接口，标准Modbus协议可以与各种标准系统相连，具有集成度高、网络化、智能化程度高、动作特性合理等优点。

    AFPM100/B消防设备电源状态监控器采用集中式、模块化设计，配接AFPM3-2AV三相交流双电源电压传感器，对所监测的消防设备电源的运行信息、故障信息、位置信息等参数进行跟踪采集、存储、分析，方便用户进行管理和监控；通过人机交互界面，将消防设备电源的工作状态数据汇总显示，具有管理、查看、报警和打印等多项功能。

4  系统安装设计

4.1 系统布线设计

    本商场综合楼项目的消防设备电源监控系统的布线设计应遵循以下准则：

1.系统的布线，应符合GB 50303《建筑电气装置工程施工质量验收规范》的要求。

2.在管内或线槽内的穿线，应在建筑抹灰及地面工程结束后进行。在穿线前，应将管内或线槽内的积水及杂物清除干净。

3.系统应单独布线，系统内不同电压等级、不同电流类别的线路，不应布在同一管内或线槽的同一槽孔内。

4.导线在管内或线槽内，不应有接头或扭结。导线的接头，应在接线盒内焊接或用端子连接。

5.敷设在多尘或潮湿场所管路的管口和管子连接处，均应作密封处理。

6.系统导线敷设后，应对每回路的导线用500V的兆欧表测量绝缘电阻，其对地绝缘电阻应不小于50MΩ。

7.同一工程中的导线，应根据不同用途选择不同颜色加以区分，相同用途的导线颜色应一致。电源线正极应为红色，负极应为蓝色或黑色。

8.AFPM100/B消防设备电源状态监控器与AFPM3-2AV传感器之间的线路距离不应**过500m,应尽可能的不要在强电及环境复杂的区域布线。监控器与传感器之间的通讯线规格：ZR-RVSP-2×1.0mm2，电源线规格：ZR-RVS-2×1.5mm2，以上规格规格为较低要求。线路穿线管宜采用金属管。

4.2 监控器安装设计

    《消防控制室通用技术要求》中指出：“消防控制室内设置的消防设备应包括火灾报警控制器、消防联动控制器、消防控制室图形显示装置、消防电话总机、消防应急广播控制装置、消防应急照明和疏散指示系统控制装置、消防电源监控器等设备，或具有相应功能的组合设备。”即国标中明确规定了消防设备电源状态监控器应安装在消防控制室内。倘若没有消防控制室，则应安装在有人值班的场所。

    本商场综合楼项目的消防设备电源状态监控器安装在变电所值班室内，监控器的安装应遵循以下准则：

1.监控器在墙上安装时，其底边距地（楼）面高度宜为1.3m～1.5m，其靠近门轴的侧面距离不应小于0.5m,正面操作距离不应小于1.2m。

2.落地安装时，其底边宜高出地（楼）面0.1m～0.2m。

3.监控器应安装牢固，不得倾斜。安装在轻质墙上时，应采取加固措施。

4.监控器每一总线回路连接设备的总数不宜过多，宜应留有不少于回路额定容量10%的余量，方便以后系统扩展。

5.监控器的交流电源应使用消防电源。

    根据现场情况，本项目的消防设备电源状态监控器挂墙安装，其底边距地面高度为1.4m。

4.3 传感器安装设计

    本商场综合楼项目的AFPM3-2AV三相交流双电源电压传感器安装于断路器或隔离开关的输出端和双电源切换装置的输入端之间，主电源电压信号接1,2,3,4这四个端子，备用电源电压信号接5,6,7,8这四个端子，以位于地下室区域的消火栓泵配电箱双电压监控为例，传感器AFPM3-2AV安装位置示意图如图2所示，实物安装位置图如图3所示,电压信号接线示意图如图4所示。

图2 AFPM3-2AV安装位置示意图

图3 AFPM3-2AV实物安装位置图

图4 AFPM3-2AV电压信号接线示意图

    传感器的安装应遵循以下准则：

1.禁止在不切断电源的情况下安装传感器。

2.传感器应独立支撑或固定，安装牢固，并应采取防潮、防腐蚀等措施。

3.当不具备单独安装条件时，传感器可安装在配电箱内，但不能对供电主回路产生影响。应尽量保持一定距离，并有明显标志。

4.传感器的安装不应破坏被监控线路的完整性，不应增加线路接点。

5.AFPM3-2AV传感器安装设计时，采集电压信号时需在相线串接规格为1A额定电流的熔断器，总计需要6个。

6.AFPM3-2AV传感器的供电电源不能从其它地方取得,必须由消防设备电源状态监控器提供,供电电压为DC24V。

5  系统现场调试

    系统现场调试流程如下：

1.监控系统接入电源，主机与传感器之间的连接安装完成，之后检查各种连线规格是否满足要求，连线是否有短路、松动现象。

2. 在施工方已完成接地绝缘电阻测试，并确定绝缘电阻满足施工要求的前提下，用万用表测量，接入线对大地的绝缘电阻应不小于50MΩ。

3. 首先将传感器通电，待其稳定，报警器进行信号采集后，设置传感器的通讯地址码，电压报警值等，并对传感器的各项功能进行测试。

4.打开监控系统主电，用万用表测量各条线上的电压是否正常，之后配置监控主机的系统参数（包括通讯端口、传感器的通讯地址码等）。检查通讯是否连通，如通讯不能连通应检查通讯地址码及通讯线，直至正常通讯。对监控系统基本功能、报警、控制输出等功能进行试验。

 5.全部调试完毕，试运行3天。系统验收后方能投入正常运行。

    本商场综合楼项目的消防设备电源监控画面如图5所示。

图5 消防设备电源监控画面

6  结语

    本文主要从系统组网方案设计、系统安装设计和系统现场调试三个方面介绍了某商场消防设备电源监控系统的设计及应用。消防设备电源监控系统目前还是个新生事物，相关的标准及应用机制还不够健全。随着该系统相关产品在实际场合的具体应用，相关问题和不足都将得到应有的处理和解决。消防设备电源监控系统作为一种预警系统，随着现场的实际投入使用，商场的消防设备运行可靠性必将得到良好的保证，从而为商场的正常运行和人民生命财产安全保航护驾[4]。

 

文章来源：《智能建筑电气技术》2015年1期

 

参考文献

[1] 公安部沈阳消防研究所，辽宁省公安消防总队，浙江省公安消防总队，等. GB 25506-2010 消防控制室通用技术要求[S]. 北京：中国标准出版社，2011.

[2] 公安部沈阳消防研究所，北京恒业世纪科技股份有限公司，北京原杰电子有限责任公司. GB 28184-2011 消防设备电源监控系统[S]. 北京：中国标准出版社，2012.

[3] 周中. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. 北京：机械工业出版社，2011.

[4] 公安部沈阳消防研究所. GB 50116-2013 火灾自动报警系统设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2014.