電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)原理及應(yīng)用研究

喻曉

摘要：隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，用電設(shè)備數(shù)量持續(xù)增加，負(fù)荷不斷上升，電氣安全事故一直居高不下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)因電氣原因?qū)е碌幕馂?zāi)占火災(zāi)總數(shù)的比例一直在30%左右，是所有火災(zāi)類型中的首位。為從根本上預(yù)防和減少電氣火災(zāi)，推廣和應(yīng)用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為重要。在科技日新月異的背景下，具備在線監(jiān)測(cè)和預(yù)警技術(shù)等主動(dòng)防控技術(shù)的電氣火災(zāi)智能化監(jiān)控技術(shù)將成為未來(lái)的主流。

關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi);監(jiān)控系統(tǒng);智能化;應(yīng)用

一、電氣火災(zāi)監(jiān)控必要性分析

電氣火災(zāi)是一種常見的火災(zāi)類型，據(jù)原公安部消防局《中國(guó)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，1993年至2002年這十年間發(fā)生電氣火災(zāi)合計(jì)203780起，占火災(zāi)總數(shù)的25%。而2007年電氣火災(zāi)數(shù)量上升至45703起，為1993年至2002十年間平均數(shù)量的2倍多，占火災(zāi)總數(shù)比例是30%左右。2018年1-8月，全國(guó)發(fā)生火災(zāi)16.6萬(wàn)起，因電氣引發(fā)的火災(zāi)占34%。特別需要注意的是，重特大火災(zāi)中電氣火災(zāi)的占比更高，造成的損失無(wú)法估量。電氣火災(zāi)發(fā)生原因眾多，例如絕緣體老化、接地故障、電源短路等，都有隱患會(huì)導(dǎo)致電氣火災(zāi)的出現(xiàn)。現(xiàn)在使用的各類傳統(tǒng)開關(guān)，則根本不能有效杜絕電氣火災(zāi)的發(fā)生。反觀電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，日本自八十年代末期強(qiáng)制推行電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)，其電氣火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的比例由原來(lái)的30%突破性下降到2%。因此，結(jié)合我國(guó)發(fā)生火災(zāi)的趨勢(shì)和引起事故的原因，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)行具有其迫切性和必要性。

二、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)原理

1. 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成及功能

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要分為三大部分，分別為監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)設(shè)備以及測(cè)溫式電氣火災(zāi)探測(cè)器。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)通常裝設(shè)在電氣控制室當(dāng)中，而監(jiān)控探測(cè)器、傳感器、互感器等則裝設(shè)在配電箱的饋出回路當(dāng)中。當(dāng)前電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)種類繁多，功能多種多樣，但是總的來(lái)說(shuō)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)都具有以下基本功能：一是保護(hù)功能。主要用于保護(hù)漏電電流、短路保護(hù)、過(guò)電流短延時(shí)等特征;二是監(jiān)控功能。實(shí)時(shí)監(jiān)控并顯示電氣設(shè)備故障發(fā)生處或指定處的漏電流與過(guò)電流情況，監(jiān)控相關(guān)參數(shù)與被監(jiān)測(cè)設(shè)備;三是通訊自檢。現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)下實(shí)現(xiàn)快速自檢，持續(xù)對(duì)全部監(jiān)控探測(cè)設(shè)備布線與數(shù)據(jù)集中控制設(shè)備進(jìn)行故障排查;四是實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵位置的溫度。

2. 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的原理

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)屬于漏電監(jiān)控方面的預(yù)報(bào)警系統(tǒng)，主要由一臺(tái)主控機(jī)（SDFK）和若干個(gè)剩余電流式火災(zāi)報(bào)警裝置（SDFA）、總線隔離器經(jīng)雙總線連接而成。一旦電氣設(shè)備中的溫度、電流等參數(shù)發(fā)生異常或者突變，終端探測(cè)頭（如溫度傳感器、剩余電流互感器等）即利用溫度效應(yīng)的變化、電磁場(chǎng)感應(yīng)原理對(duì)信息進(jìn)行采集，同時(shí)輸送至監(jiān)控探測(cè)器，經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換和CPU對(duì)變化幅值進(jìn)行分析與判斷，與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較后，超出設(shè)定值立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并輸送至監(jiān)控設(shè)備，再由監(jiān)控設(shè)備作進(jìn)一步識(shí)別與判定，一旦確認(rèn)可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)，監(jiān)控主機(jī)就會(huì)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，同時(shí)點(diǎn)亮報(bào)警指示燈和發(fā)出報(bào)警音響，并在液晶顯示屏中顯示火災(zāi)報(bào)警等一系列信息。值班人員則可以根據(jù)以上顯示的信息，快速到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查和處理，同時(shí)將報(bào)警信息發(fā)送到集中控制臺(tái)。值得注意的是電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不同，前者是為了避免損失，而后者是為了減少損失。

三、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展

1. 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)需要針對(duì)建筑物的性質(zhì)來(lái)進(jìn)行調(diào)試，根據(jù)電氣火災(zāi)的危險(xiǎn)性進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)全面分析建筑電氣線路敷設(shè)的情況以及用電設(shè)備的具體使用狀態(tài)來(lái)明確電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的裝設(shè)形式以及裝設(shè)位置。一是剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器需要裝設(shè)在低壓系統(tǒng)首端或第一級(jí)配電箱的出線處。如供電線路的泄露電流超出500mA的時(shí)候則可以裝設(shè)在下一級(jí)配電箱中，以充分保證探測(cè)器報(bào)警值處于300-500mA的范圍中。二是測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器應(yīng)該裝設(shè)在電纜接頭、端子等容易高溫發(fā)熱的位置。其保護(hù)對(duì)象為低于1000V的配電線路，安裝方式需要選擇接觸式安裝。如為1000V以上配電線路則需要使用光柵光纖電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)設(shè)備可以直接裝設(shè)在配電箱中不需要拆動(dòng)線路的合適位置。三是安裝位置，在有消防控制室的情況下電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備需要安裝在消防控制室中，在沒(méi)有裝設(shè)消防控制室的情況下電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備需要裝設(shè)在有人值班的區(qū)域。

2. 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

現(xiàn)在普遍使用的剩余電流報(bào)警閥值只能依靠人工進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定固定的報(bào)警閥值可能會(huì)造成在實(shí)際運(yùn)行中的誤報(bào)警或漏報(bào)警。而智能型的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)卻具備隨被保護(hù)配電設(shè)備的負(fù)荷變化，其剩余電流報(bào)警閥值亦進(jìn)行實(shí)時(shí)自適應(yīng)的調(diào)整功能，即“實(shí)時(shí)跟蹤”功能。筆者認(rèn)為，智能化是未來(lái)火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的方向，要真正實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)的有效監(jiān)控和預(yù)防，必須在智能化化技術(shù)上有實(shí)質(zhì)性的突破，并加大電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。電氣火災(zāi)智能化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展的關(guān)鍵在于構(gòu)建以下幾個(gè)系統(tǒng)：

一是系統(tǒng)功能一體化系統(tǒng)。在高低壓電氣網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)/線式狀態(tài)探測(cè)，達(dá)到對(duì)電纜、高低壓電氣設(shè)備、分布式溫度、漏電電流以及配電網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)等電氣安全狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)的目的。不僅僅可以應(yīng)用在民用建筑的電氣火災(zāi)綜合防控，還可以應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)所電氣火災(zāi)防控;二是安全可視化系統(tǒng)。主要包括故障報(bào)警可視化、故障定位可視化、故障分析可視化以及狀態(tài)監(jiān)控可視化，基于傳統(tǒng)文字監(jiān)測(cè)及聲光報(bào)警技術(shù)，實(shí)現(xiàn)直觀圖形監(jiān)控和多媒體報(bào)警，使得電氣火災(zāi)隱患監(jiān)控一目了然;三是數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。根據(jù)全數(shù)字化的組成單元，運(yùn)用總線連接手段，構(gòu)建一個(gè)功能一體化分布式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，不僅可以起到硬件間的網(wǎng)絡(luò)連接作用，還可以實(shí)現(xiàn)軟件功能組件之間的分布配合;四是智能信息化系統(tǒng)。包括組成單元的智能化化和功能的智能化，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)外提供網(wǎng)絡(luò)接、達(dá)到信息的遠(yuǎn)程發(fā)布及監(jiān)測(cè)的目的。

四、結(jié)束語(yǔ)

能否有效監(jiān)控及預(yù)測(cè)電氣火災(zāi)直接影響到企業(yè)生產(chǎn)以及人民群眾的生命生產(chǎn)安全，因此安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展不可缺失的安全防范措施。隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的革新，未來(lái)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)必然更加智能、高效、可靠，以便能夠準(zhǔn)確、高效的探測(cè)各種早期火災(zāi)隱患，最大限度減少火災(zāi)造成的損失。

參考文獻(xiàn)

[1]陳堯.嵌入式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2010.

[2]蔡玉鵬，王福海，馬利斌.淺談電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].科技致富向?qū)В?011（27）：228.

[3]銀聯(lián)翠.地鐵電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用 [J].自動(dòng)化應(yīng)用，2016（10）：27-28.

[4]火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50116-2013）

[5]《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》（暫行）