國家圖書館二期電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)升級改造分析

程奇勝

（中國國家圖書館，北京 100081）

國家圖書館二期電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)自2008年建成投入以來，運行不到5年時間，系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定性逐步下降，其誤報率、故障率不斷增高，影響和干擾了正常的監(jiān)控系統(tǒng)運行。2013年，該系統(tǒng)基本處于癱瘓狀態(tài)，后經(jīng)過廠家多次上門維修，因設(shè)備更新?lián)Q代較快，原設(shè)備過于老化，維修配件缺失，且新的產(chǎn)品又與現(xiàn)行軟件不匹配兼容，導(dǎo)致該系統(tǒng)關(guān)閉停用。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)保護(hù)國家圖書館電氣安全。因此，要對國家圖書館二期的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，實時監(jiān)控。

1 電氣火災(zāi)發(fā)生起因及預(yù)防措施

1.1 發(fā)生起因

電氣火災(zāi)發(fā)生的原因有很多的，主要有短路、連接不良、電氣裝置布置安裝不當(dāng)和過載等幾類起因。國家圖書館電氣設(shè)備眾多，辦公區(qū)以及讀者多的時候有可能會發(fā)生過載，引起火災(zāi)。嚴(yán)格根據(jù)讀者和開館情況確定設(shè)備的使用量，避免引發(fā)過載發(fā)熱情況。

1.2 預(yù)防措施

對于電氣火災(zāi)具有的突然性和隱蔽性，早期的監(jiān)測是非常有效和必要的手段。最易引起火災(zāi)的短路接地這種故障，無論是金屬性的還是電弧性的，都能用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的剩余電流動作保護(hù)器(RCD)及時有效地切斷電源并發(fā)出信號，來及時預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。電流只有達(dá)到300mA以上的電弧才可以引燃可燃物發(fā)生火災(zāi)，剩余電流動作保護(hù)器對接地故障的動作高靈敏度完全可以滿足預(yù)防電氣火災(zāi)的要求，用RCD防止接地故障引起的剩余電流起火非常簡單、有效，安裝十分的簡便。電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備只能監(jiān)測相應(yīng)的配電柜，對于辦公區(qū)的一些設(shè)備，在發(fā)生過熱、發(fā)燙等情況時，可以通過安防設(shè)備的手報，中控室人員進(jìn)行跑點查看是否出現(xiàn)問題。

2 項目概況

國家圖書館二期建筑面積8萬平方米，共設(shè)置34個配電間，108個配電柜，其中含有6個消防配電柜和2個高壓細(xì)水霧配電柜。根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》，剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器不宜安裝在IT系統(tǒng)的配電線路和消防配電線路中，但國家圖書館是國家級消防重點單位，有必要對消防配電柜進(jìn)行監(jiān)測，防止該配電柜產(chǎn)生過熱等情況，影響火災(zāi)時的正常使用。根據(jù)國家相關(guān)消防的標(biāo)準(zhǔn)，像國家圖書館這種藏書上千萬冊的地方，必須設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

根據(jù)國家圖書館二期現(xiàn)場勘查后，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)探測器可集中設(shè)置在金屬箱體內(nèi)，使用220V電源供電，并使用UPS作為備用電源，采用導(dǎo)軌方式安裝在各柜體墻面，信號線穿過頂部或底部線槽匯集于國家圖書館二期消防控制室，安裝電氣監(jiān)控系統(tǒng)主機集中監(jiān)控。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)剩余電流互感器安裝在各饋線回路上，由于二期鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)投入使用，所以采用開口式互感器進(jìn)行安裝，施工期間不停電，也不拆除任何母排或電纜。

3 系統(tǒng)改造

3.1 系統(tǒng)組成

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是消防火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的一個分開的獨立子系統(tǒng)，屬于火災(zāi)報警系統(tǒng)中的預(yù)警級別。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成示意圖，如圖1所示。該系統(tǒng)主要包括電氣火災(zāi)監(jiān)控器和電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器。

3.1.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控器

電氣火災(zāi)監(jiān)控器是火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的主機，主要用于為前方所連接的電氣火災(zāi)探測器提供電，使其正常工作，還能接收來自電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器傳回報警信號，發(fā)出刺耳的峰鳴聲、閃爍光報警信號和控制信號，顯出報警地址的部位，記錄并保存當(dāng)時的報警具體信息。

3.1.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器是電流互感器的一種，能夠?qū)ΡＷo(hù)相線中的剩余電流、溫度等電氣故障參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和響應(yīng)，產(chǎn)生自動報警信息，然后向電氣火災(zāi)監(jiān)控器主機傳輸報警信號。

3.1.3 LDK8000功能介紹

LDK8000EN電氣火災(zāi)報警監(jiān)控設(shè)備采用分部設(shè)計、可靠性非常高、誤報率比較低，可維修性比較好。顯示界面采用的大屏設(shè)計，人易于查看、使用性強，具有人機良好的互動和交互性。該設(shè)備一共10路探測回路，其中一個回路可以鏈接128個單點設(shè)備點。采用12.4寸24位彩色TFT工業(yè)大液晶屏，具有溫度范圍寬、抗干擾能力強等優(yōu)點。具有強大的黑匣子記憶方面的功能，最多可以能存貯1024條火警報警記錄和1024條故障記錄。對于頻繁報警的設(shè)備，具有操作等級的用戶可以在線修改漏電報警閾值，也就是報警范圍。通過485協(xié)議，支持與消防控制室圖形顯示裝置（CRT）通信功能，并通過CAN總線可實現(xiàn)與圖形顯示裝置的信息上傳。圖形顯示功能，通過圖形顯示能夠更直觀地實時觀察各個點的對應(yīng)狀態(tài)。系統(tǒng)支持常備電功能，使用的24V蓄電池。在主電斷開的情況下，自動實現(xiàn)主備電切換，具有電池充放電智能管理功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組成示意圖

3.2 系統(tǒng)工作原理

發(fā)生電氣短路、負(fù)載等故障時，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器將保護(hù)線路中的不平衡電流等電氣故障參數(shù)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘枺?jīng)過內(nèi)部集中器數(shù)據(jù)處理后，火災(zāi)探測器根據(jù)內(nèi)部邏輯關(guān)系做出是否報警的判斷，將電氣報警信息傳送到電氣火災(zāi)監(jiān)控器中。電氣火災(zāi)監(jiān)控器在接收到前端探測器的報警地址信息，記錄前端探測器報警的日期時間，同時聯(lián)動安裝在保護(hù)區(qū)域現(xiàn)場的消防警報裝置，發(fā)出聲光警報，消防控制室人員采取相應(yīng)的處置措施，排除電氣故障，消除電氣火災(zāi)隱患，防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理如圖2所示。

圖2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

3.3 系統(tǒng)設(shè)計與安裝

3.3.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的設(shè)置

監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)根據(jù)建設(shè)工程規(guī)模和被保護(hù)電氣線路的實際情況，確定采用獨立式探測器或非獨立式探測器；當(dāng)沒有消防控制室、且探測器數(shù)量不超過8個的，可采用獨立式探測器。國家圖書館二期設(shè)有獨立的消防控制室，將現(xiàn)有108個配電柜重新安裝剩余電流電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，選用利達(dá)8000型。供電線路泄漏電流大于500mA時，應(yīng)在下一級配電箱設(shè)置。探測器的報警值既要考慮線路上負(fù)載的自然漏流，又要考慮泄漏電流達(dá)到一定值會引發(fā)火災(zāi)的特性，在設(shè)置參數(shù)時，可結(jié)合設(shè)計參考值和實際探測到剩余電流值進(jìn)行修正，一般工程可選實際探測到剩余電流值的兩倍進(jìn)行設(shè)置，可在300～500mA的范圍內(nèi)選擇。安裝完成后進(jìn)行逐點測試。如圖3所示。

圖3 剩余電流電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器安裝實例

3.3.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控器的設(shè)置

根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，凡是設(shè)有消防控制室的建筑結(jié)構(gòu)，電氣火災(zāi)監(jiān)控器都應(yīng)設(shè)置在消防控制室屋內(nèi)或者保護(hù)區(qū)的周邊。國家圖書館二期設(shè)有獨立的消防控制室，因此，要設(shè)置在控制室內(nèi)。安裝后顯示運行界面，如圖4所示。

圖4 電氣火災(zāi)監(jiān)控器

3.3.3 系統(tǒng)調(diào)試

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)安裝完成通電后必須進(jìn)行系統(tǒng)全面的驗收調(diào)試，調(diào)試開通確認(rèn)所有狀態(tài)和參數(shù)運行合格后才可投入運行。測試內(nèi)容如圖5。施工人員安裝完成后，經(jīng)過廠家專業(yè)人員進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，設(shè)備使用正常，地址和通訊均為正常。

圖5 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)測試內(nèi)容

3.3.4 測試步驟

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)完成基本調(diào)試后，應(yīng)按國家相關(guān)規(guī)定對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格測試，測試結(jié)果如表1所示。

自檢功能，由測試人員進(jìn)行按下自檢功能鍵，設(shè)備經(jīng)過5分鐘的巡檢。報警功能，使用電流改變器，測試108個探測器，每個探測器測試3次，并查看主機是否報警，地址是否正確。在探測器測試過程中，調(diào)試人員同步做消音和復(fù)位功能，查看是否正常消音。測試完成前3項以后，斷開任意2處總線，查看通訊功能是否正常，是否發(fā)出報警。人為斷開任意2處剩余電流互感器，查看傳感器故障功能是否報警。最后對主機進(jìn)行測試，按下電源轉(zhuǎn)換鍵，查看系統(tǒng)主機的主、備電源自動轉(zhuǎn)換功能是否正常。

表1 監(jiān)控系統(tǒng)測試結(jié)果

通過表1，我們看出，監(jiān)控系統(tǒng)的自檢、報警、消音、復(fù)位、通訊故障報警、傳輸報警故障、主備電轉(zhuǎn)換等功能，經(jīng)過系統(tǒng)的測試實驗，均正常，系統(tǒng)可以正常使用。基礎(chǔ)功能的完備，是整個系統(tǒng)使用的關(guān)鍵所在。

3.3.5 系統(tǒng)運行和短信遠(yuǎn)程監(jiān)控

LDK8000電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備外部接線無誤后接通電源，監(jiān)控系統(tǒng)開始對其設(shè)備進(jìn)行自檢，設(shè)備主要對AC220V電源進(jìn)行檢查。當(dāng)自檢完畢，進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，監(jiān)控狀態(tài)顯示界面分為5個區(qū)域。當(dāng)發(fā)生機器報警時，中控員迅速查看主機地址界面圖，鎖定探測器位置，現(xiàn)場查警，確定有無火情。當(dāng)有火情時，迅速啟動相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案。當(dāng)無火情時，記錄誤報情況，立即復(fù)位。

LDK8000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機可以通過LD6920-DX短信通訊卡向用戶發(fā)送狀態(tài)信息，狀態(tài)信息包括火警、故障。最多可向5個指定用戶發(fā)送信息。利用短信等相關(guān)功能可以實現(xiàn)消防安全管理人員24小時，監(jiān)控電氣設(shè)備的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題，及時后處理。該系統(tǒng)大大提高了發(fā)生故障和火警時的準(zhǔn)確處置。如圖6所示。

圖6 短信遠(yuǎn)程監(jiān)控

3.3.6 系統(tǒng)維修

一個好的產(chǎn)品包括可靠性和維修性兩個方面。電子器件的本身屬于易損件，電流或者電壓過高，都會導(dǎo)致如探測器損壞的問題。為了進(jìn)一步測試，實驗人員把其中一個配電柜的電壓反復(fù)變動，經(jīng)過上百次的調(diào)節(jié)，探測器發(fā)生故障，不能正常報點。維修人員更換探測器，LDK8000型的配套探測器不需要進(jìn)行地址更換，裝上即可正常報警。

4 辦公室電氣設(shè)備監(jiān)測

配電柜的電氣設(shè)備監(jiān)測可以使用LDK8000。對于辦公室的電腦和手機充電設(shè)備這些無法做到監(jiān)測。只能通過消防安全責(zé)任制的落實，每個人員在上下班時，將設(shè)備電源進(jìn)行關(guān)閉，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時報告相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行修理。對于重要部位，可以通過安防設(shè)備，安裝手報進(jìn)行報警，相關(guān)人員直接鎖定地址。一些員工在使用設(shè)備時，不注意擺放，因此，需要在檢測和跑點過程中，對辦公室人員進(jìn)行宣傳教育培訓(xùn)。

5 結(jié)語

分析國家圖書館二期電氣火災(zāi)設(shè)備老舊問題，重新設(shè)計更換了利達(dá)8000型電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。

根據(jù)國家圖書館二期實際情況，選用了剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，報警值設(shè)定為300～500mA。

按照設(shè)計圖紙，安裝完成后，對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了測試，測試結(jié)果均為正常。

在使用過程中，能夠準(zhǔn)確地鎖定報警地點，查警人員可以迅速確認(rèn)火情。

系統(tǒng)維修性比較好，更換十分簡單，不用重新設(shè)置地址等內(nèi)容，即插即用。

對于辦公區(qū)的部分設(shè)備，安裝手動報警裝置，通過安防設(shè)備，相關(guān)人員直接鎖定地址，并對辦公室部分人員進(jìn)行安全宣傳教育。