淺談消防系統(tǒng)中電磁干擾的問(wèn)題

摘 要：本文主要論述了目前發(fā)生在消防系統(tǒng)中的電磁干擾的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)消防各個(gè)子系統(tǒng)工作原理的介紹，由理論結(jié)合實(shí)際情況，闡述了不同場(chǎng)合中電磁干擾對(duì)社會(huì)造成的不同危害。通過(guò)城市軌道交通氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工，分析了在復(fù)雜環(huán)境下主要存在的電磁干擾源。闡述了針對(duì)軌道交通氣體滅火系統(tǒng)，應(yīng)該采取哪些有效防御或抑制電磁干擾的方法和措施。

關(guān)鍵詞：消防系統(tǒng) 電磁干擾 干擾源 防干擾

中圖分類號(hào)： TU998 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（a）0000-00

前言：隨著科技不斷發(fā)展、自動(dòng)化設(shè)施工藝水平不斷提高，在人們對(duì)消防安全日益重視的今天，越來(lái)越多的場(chǎng)所安裝了合理的消防系統(tǒng)。但是在筆者十余年從事消防工程的生涯中，曾數(shù)次遇到消防設(shè)備由于受到電磁干擾導(dǎo)致嚴(yán)重后果。這樣了解電磁干擾現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、如何有效的防御和抑制就是擺在從業(yè)人員面前的一個(gè)重要的課題。

1電磁干擾在消防系統(tǒng)中的危害

這里所指的消防系統(tǒng)是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、細(xì)水霧滅火系統(tǒng)等的總稱。由于各類消防系統(tǒng)和消防設(shè)備各司其職工作于不同場(chǎng)合，一旦發(fā)生電磁干擾影響的危害程度也各不相同。

1.1在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中：火災(zāi)報(bào)警主機(jī)接收的是觸發(fā)器件（感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器和手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕等）通過(guò)回路線傳送的信號(hào)。一旦信號(hào)在傳送途中由于電磁干擾導(dǎo)致誤報(bào)，聯(lián)動(dòng)控制器將按設(shè)定的控制邏輯準(zhǔn)確發(fā)出聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)給電梯迫降、非消防電源切斷、消防泵、噴淋泵、防火門(mén)、防火閥、防排煙閥和通風(fēng)等等消防設(shè)備；同時(shí)以聲、光和音響等方式向報(bào)警區(qū)域發(fā)出火災(zāi)警報(bào)信號(hào)，以警示人們迅速采取安全疏散。

聲、光和音響等方式的誤報(bào)警其結(jié)果往往造成人們?cè)S多不必要的恐慌，尤其在人員密集的公眾聚集場(chǎng)所這種潛在危險(xiǎn)更大。電梯迫降和非消防電源切斷等有時(shí)可能造成大的損失和嚴(yán)重后果，本市就曾發(fā)生過(guò)由于電梯迫降產(chǎn)生的人員傷亡事故。

1.2在消防水系統(tǒng)中：在一些高層或超高層的建筑，其室內(nèi)消火栓和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的組成的供水管路，為了保證最不利點(diǎn)出水的壓力其水管管網(wǎng)最大壓力可能到達(dá)1.0MPa或者更高。特別在一些十幾年以上的老舊大樓，由于電氣設(shè)備的無(wú)序添加，致使電磁干擾現(xiàn)象日益嚴(yán)重。一旦水泵遠(yuǎn)程啟動(dòng)模塊受到電磁干擾而發(fā)生誤動(dòng)作，這樣就有可能長(zhǎng)時(shí)間的啟動(dòng)消防泵或者噴淋泵。水泵打出過(guò)高的壓力極有可能破壞原本的消防水管網(wǎng)，造成大面積的出水，甚至發(fā)生人員傷亡事故。這是確實(shí)存在的一種消防隱患。

1.3在氣體滅火系統(tǒng)中：氣體滅火系統(tǒng)主要由報(bào)警觸發(fā)器件（感煙、感溫探測(cè)器等）、警報(bào)裝置（聲光報(bào)警器、警鈴等）、氣體控制盤(pán)、氣體存儲(chǔ)容器和氣體輸送管網(wǎng)等幾大部分組成。其工作原理為：由觸發(fā)器收集火災(zāi)信息，通過(guò)回路線傳送火警信息給控制器。由控制器分別對(duì)一點(diǎn)報(bào)警或兩點(diǎn)報(bào)警進(jìn)行控制輸出。一般當(dāng)兩點(diǎn)報(bào)警后聲光報(bào)警器、警鈴啟動(dòng)，保護(hù)區(qū)域的非消防電源切斷，防火閥關(guān)閉。延時(shí)器即刻啟動(dòng)，當(dāng)30秒后，控制滅火氣體噴放的電磁閥啟動(dòng)，組合分配系統(tǒng)管網(wǎng)的選擇閥開(kāi)啟，滅火氣體迅速通過(guò)管網(wǎng)進(jìn)入保護(hù)區(qū)域撲滅火災(zāi)。由于當(dāng)今越來(lái)越多的電子、通信以及大功率電器的使用，空中電磁干擾日益增多，在實(shí)際情況中無(wú)論是信號(hào)的傳送、控制器的計(jì)算和控制，各個(gè)環(huán)節(jié)都是很容易受到干擾的。一旦有一環(huán)受到干擾，有可能會(huì)造成無(wú)預(yù)警的氣體誤噴而導(dǎo)致人員傷亡，因此，氣體滅火系統(tǒng)的電磁干擾更應(yīng)該成為防范重點(diǎn)。

1.4無(wú)預(yù)警誤噴的實(shí)例：某變電所使用一款型號(hào)為RP-1002的氣體滅火產(chǎn)品。在發(fā)生突然噴放后，檢查人員對(duì)系統(tǒng)本身、報(bào)警觸發(fā)器和主機(jī)操作記錄等做了檢查，但都未檢查出任何異常。直到在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警（FAS）記錄到的噴放時(shí)間與電力設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）上面記錄到的變壓器跳閘時(shí)間一致。在排除其他因素和無(wú)法確認(rèn)其他潛在因素的情況下，調(diào)查組最終認(rèn)定氣體滅火系統(tǒng)是受變壓器跳閘產(chǎn)生的電磁干擾而噴放的。

城市軌道交通、飛機(jī)場(chǎng)、變電所、通信發(fā)射基站等等場(chǎng)所均為電磁干擾復(fù)雜且干擾強(qiáng)度大的環(huán)境，運(yùn)行在這些場(chǎng)所的氣體滅火系統(tǒng)尤其容易受到電磁干擾。下面筆者將以軌道交通為例，分析具體的干擾源是哪些、如何去有效的防御和抑制干擾。

2通過(guò)氣體滅火系統(tǒng)在軌道交通中的實(shí)例來(lái)分析

2.1軌道交通中的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境：地鐵是通過(guò)直流1500V供電驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)而運(yùn)行的，其沿線的變電站是供電設(shè)備的集中場(chǎng)所。在此場(chǎng)所下運(yùn)行的電氣設(shè)備，尤其是氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的抗電磁干擾的能力。還要保證在此場(chǎng)合最大電磁場(chǎng)環(huán)境下，滅火設(shè)備均能不受其干擾而產(chǎn)生異常、故障和誤動(dòng)作。

在軌道交通供電系統(tǒng)及各種通信信號(hào)，無(wú)線通訊、各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，采用了大量的電器產(chǎn)品，其中包括有高壓設(shè)備和線路（35KV交流，1500V 直流），低壓（380V交流，220V交流，24V直流）等多種類型的電壓等級(jí)。設(shè)備所處環(huán)境中，有大量的電磁干擾發(fā)生源，其干擾源從大到幾千千伏安的變壓器到小型無(wú)線通訊設(shè)備等。因此，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和氣體滅火控制系統(tǒng)對(duì)由這些干擾源所產(chǎn)生的電磁干擾進(jìn)行有效的防護(hù)，將是系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的基本保證。

2.2軌道交通中存在的主要干擾源：

1）靜電干擾：靜電干擾是由于帶不同電位的材料或物體相互“接觸分離”過(guò)程中產(chǎn)生了電荷轉(zhuǎn)移從而產(chǎn)生的一種自然的電磁干擾。靜電干擾的危害性極大，對(duì)其防范的疏忽，將可能直接導(dǎo)致設(shè)備中電子電路的損壞。對(duì)氣體滅火系統(tǒng)而言，靜電干擾的發(fā)生主要在人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作、維護(hù)或一般接觸時(shí)產(chǎn)生。

2）雷電干擾：雷電干擾是由于雷電沖擊所產(chǎn)生的自然放電現(xiàn)象。雷電的最大特點(diǎn)是沖擊電流大，其電流高達(dá)幾萬(wàn)至幾十萬(wàn)安培，持續(xù)時(shí)間短，整個(gè)過(guò)程一般不會(huì)超過(guò)60S。同時(shí)，雷電流的變化剃度很大，會(huì)產(chǎn)生較大的交變磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生較大的電磁干擾。

3）電源浪涌干擾：主要是電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路、投切大負(fù)荷是都會(huì)產(chǎn)生大量的輻射電磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生較大的電磁干擾。上述雷電干擾也屬于此類干擾。

4）輻射干擾：這類輻射的干擾源主要是由于電器設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電磁波通過(guò)介質(zhì)（包括自由空間）以電磁波的特性和規(guī)律傳播。產(chǎn)生輻射電磁波的設(shè)備如果是結(jié)構(gòu)開(kāi)放式，幾何尺寸和電磁波的波長(zhǎng)在同一量級(jí)上時(shí)，就會(huì)構(gòu)成輻射干擾。在軌道交通運(yùn)行環(huán)境中，大量使用無(wú)線通訊設(shè)備，而這些設(shè)備的天線就是最大的輻射干擾源，同時(shí)，軌道交通中所大量采用的大型變壓器、整流器、高低壓控制柜、通訊設(shè)備等均是主要的輻射干擾源。

5）傳導(dǎo)干擾：主要是通過(guò)導(dǎo)體傳播的干擾。傳導(dǎo)干擾源產(chǎn)生的電壓電流沿地線網(wǎng)絡(luò)、電源、信號(hào)線等途徑傳輸，在其他電路或設(shè)備中產(chǎn)生相應(yīng)的電流或電壓。傳導(dǎo)干擾的強(qiáng)度與傳導(dǎo)通路密切相關(guān)。在本系統(tǒng)中，鄰近的電源線、接地線、設(shè)備之間的通訊線、控制信號(hào)線等都可能成為其傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生因素。

2.3軌道交通采取防干擾和抑制自身產(chǎn)生干擾的措施：

1）在設(shè)備設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中對(duì)抗電磁干擾的措施：將設(shè)備元器件采用大規(guī)模集成電路和成套生產(chǎn)技術(shù)，盡最大可能排除電磁干擾。同時(shí)，為獲得較小的表面積尺寸及較大的抗射頻噪聲性能，所有設(shè)備的電子線路采用表面焊接技術(shù)，采用屏蔽安裝技術(shù)。相當(dāng)于為設(shè)備加裝了一層屏蔽外殼，更加提高了設(shè)備的抗干擾性。保證設(shè)備及系統(tǒng)均不產(chǎn)生任何影響地鐵環(huán)境中其它設(shè)備、系統(tǒng)或生態(tài)的電磁干擾。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)所要求的電磁兼容性能。

2）防雷擊干擾的方式和措施：本系統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警及氣體滅火控制系統(tǒng)均布置于各建筑物室內(nèi)或地下，而建筑物均設(shè)有避雷裝置（避雷針或防浪涌設(shè)備），此設(shè)備的設(shè)置，將有效地保證建筑物內(nèi)設(shè)備對(duì)雷擊或雷擊干擾的防止。對(duì)于本工程中控制器、模塊箱、手動(dòng)控制箱等設(shè)備外殼，均應(yīng)先通過(guò)接地線與建筑物內(nèi)提供的戶內(nèi)接地網(wǎng)相連接后，再通過(guò)連接地線與變電所戶外主接地網(wǎng)可靠連接，以保證在遭受雷擊時(shí)變電所戶外主接地網(wǎng)的電位升高后，戶內(nèi)接地網(wǎng)的電位跟著升高，使二者的電位差等于零。

3）電磁屏蔽方式：設(shè)備無(wú)論是控制盤(pán)還是手報(bào)箱、端子箱均采用金屬（鋼）外殼封裝形式，該金屬外殼實(shí)際上起電磁屏蔽層的作用，電磁屏蔽層可以達(dá)到消除噪聲電流的目的。

鋼材料的相對(duì)導(dǎo)電率為17，相對(duì)磁導(dǎo)率為200。根據(jù)有關(guān)資料得到厚度為1mm 的鋼板接地面積阻抗對(duì)10HZ-10GHZ不同頻率的阻抗的最小值為106。以而系統(tǒng)內(nèi)的電流一般不會(huì)超過(guò)100mA， 據(jù)此可以算出一般對(duì)地電位差在0.1mV左右，因此無(wú)論是外界對(duì)本設(shè)備的干擾和本設(shè)備對(duì)外界的干擾，均滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。需指出的是，本系統(tǒng)的所有外殼均采用超過(guò)1.5mm的鋼板，無(wú)疑將更大地提高系統(tǒng)的抗干擾和防干擾泄漏的效能。

4）穿管保護(hù)：在本工程的系統(tǒng)施工布線時(shí)，采用穿金屬管的方式進(jìn)行，該金屬管即起到保護(hù)導(dǎo)線的作用，也主要起到屏蔽電磁干擾的作用。金屬管的屏蔽效能和上述金屬外殼的估算方式一樣，通過(guò)對(duì)面積和干擾能量的計(jì)算同樣可以得出，金屬管的壁厚大于1mm時(shí)，就能達(dá)到電磁屏蔽的效能。

5）電磁隔離：對(duì)于與外部設(shè)備相連接的設(shè)備，采用加裝隔離器的電磁隔離措施，防止外來(lái)電磁干擾波進(jìn)入本系統(tǒng)。

3結(jié)束語(yǔ)

電磁干擾問(wèn)題是在電子產(chǎn)品高度發(fā)展的今天是一個(gè)十分廣泛的課題，其中每一個(gè)問(wèn)題都能夠單獨(dú)進(jìn)行深入研究，比如防雷、接地、布線等等，每一個(gè)范疇都是值得深入研究和探討的問(wèn)題，本文只是筆者根據(jù)實(shí)際工程中的設(shè)計(jì)、施工及多年工作的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一次初步的探討，希望對(duì)讀者有所助益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃耀峰. 《電子電氣設(shè)備的接地》 [J].2002.

[2] 《電路抗干擾技術(shù)手冊(cè)》 [M].北京科學(xué)技術(shù)出版社，1987.

[3] 《布線中的屏蔽與非屏蔽》 [N].中國(guó)電磁兼容網(wǎng)，2001.