消防电源设备监控

浅谈消防设备电源监控系统的设计与应用  安科瑞鲍静君
0　引言
(1)繁杂的消防设施
现代大体量建筑、公众聚集场所建筑和一类高层建筑中，设置了大量的消防产品:自动报普系统、自动喷洒系统、消防事故广播l电话、防排烟系统、电气火灾监控系统、气体灭火系统、消火性系统、应急照明系统、消防电梯、卷帘门等。
(2)电源失控的隐患
消防安全很大程度上取决于消防设备的好坏，火灾报替系统及相关的消防联动设备能否正常工作义取决于其供电电源的工作状态。
一直以来，因设备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。这一问题较显得尤为**。
主要适合应用于一些大型的公共建筑，人员密集场所：
1)大型病医院(病房楼、门诊楼)、影剧院、会馆、礼堂、体育馆百货楼、商场；
2)展览楼、**旅馆、财贸金融楼、电信楼、**办公楼；
3)地下铁道、火车站、隧道、汽车站、电影院、礼堂等民用建筑。
 
1　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。整个监控系统功能全面，安全可靠，探测准确，*，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。

2　系统功能
（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
（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）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
（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
（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
（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
 
3　设计案例
3.1系统接线示意图
（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。
（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。
 
3.2设计注意事项
(1)电源、通信电缆说明
①监控主机与探测器的通信线路采用总线型(手拉手)连接方式;
②主机和模块之间的通信线线径不宜小于2x1.0mm电缆;
③探测器电源线不小于2x 1.5mm.
(2)安装位置说明
1)监控主机
①监控主机安装在消防控制室;
②其于消防设备电源监控并独立安装，不能兼用其它功能的监控，不与其它系统共用设备，以保证本系统的稳定安全;
③主机电源由消防电源提供AC220V.
2)探测器
安装在被监侧消防设备供电电源附近的柜(箱)内。在特殊情况下。可安装在所监测的消防设备供电电源的配电箱内。
(3)探测器的配置
1)探测器的设置应采用末端设置，探侧器监控的消防设备电源应包括下表中的消防设施；
2)系统的电压传感器和电流传感器的设置应保证整个消防系统的供电电源工作状态均能在监控器上或消防控制室内实时显示。宜设置在下述部位；建筑内为消防设备供电的主电源和消防电源的配电柜输出端；消防电气控制装置(包括水泵控制器、风机控制器等)的双路电源输人端与输出端；设置在各*分区内的消防设备电源装置(给各消防设备供电的直流电源)的输出端；为消防设备供电配电箱的输出端；消防设备应急电源的愉人端与输出端；应急照明配电箱的输出端；集中电源型消防应急灯具应急电源的输入端与输出端；多路主电源供电的设备应监控其各主供电回路输人端。
3)设置在消防控制室以外的，独立供电的下述消防设备的工作状态如在火灾报瞥控制器或消防联动控制器上没有显示，应在其供电电源的输出端设置电压传感器或电流传感器。
电气火灾监控设备;可燃气体控制器；*卷帘控制器；气体灭火控制器；线型光纤感温火灾探测器；空气采样式感烟火灾探测报瞥器；传输设备；火灾显示盘；其它消防设备。
 
4　设备清单

5　结束语
贯彻实施《消防控制室通用技术要求》和《消防电源监控系统》两项国家标准，推广应用“消防设备电源监控系统”，符合《**关于加强和改进消防工作的意见》以及公安部消防局“推进大城市制定较加严格的消防安全标准”。执行较加严格的消防安全标准的精神。不仅为公安消防部门的执法监督和设计施工单位的实际应用提供了技术依据，较为率先实现有效降低消防设备发生率和建筑火灾隐患、**人民生命和国家财产安全产生积极的作用。该系统实现了消防控制室内有效的实时监测，并显示各个消防用电设备供电电源和备用电源工作状态的各项技术要求，适用于新建、扩建和改建的工业与民用建筑。该系统对于确保建筑消防设施运行状态完好，提高各单位消防安全管理水平和及时发现消防设备故障，预防和减少火灾危害具有非常重要的作用。

浅谈消防设备电源监控系统 安科瑞鲍静君
摘要：根据GB25506-2010《消防控制室通用技术要求》中对消防设备电源的要求，介绍了设置消防设备电源监控系统的必要性，并对消防电源监控系统作了详细的介绍。指出消防设备电源监控系统是从灭火为主转换为预防为主*的新措施，作为一种预报警系统，可提前对消防设备电源故障进行报警，实时监控消防设备电源的运行状态，以保证消防设备处于完好的运行状态。
关键词：消防设备；电源监控系统；监控传感器；运行状态
0 引言
    火灾自动报警和自动灭火系统已成为建筑物的重要组成部分。一直以来，消防设备供电电源系统运行和维护由物业管理公司的设备维护人员管理，其是否正常很大程度取决于维护管理机制及维护人员的责任心，无法保证消防设备供电电源正常工作和消防设备有效运行。近年来，由设备电源故障而导致在发生火灾事故时消防设备不能正常运行，致使火灾蔓延酿成重大人员伤亡及财产损失的事件屡有发生。特别是在供电紧张、电力设备长期处于环境不佳的状态下，消防设备电源故障的问题显得尤为**。
    为了实现对消防设备电源的实时管理，消除人工维护出现的疏忽等问题，需加强消防控制室管理及对其中重要的消防设备供电电源通过技术措施实时监测管理。GB25506-2010《消防控制室通用技术要求》对消防控制室做出明确额强制性规定，消防控制室应能显示系统内各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。通过设置消防设备电源监控系统，实现对消防设备供电电源实时监测管理，确保建筑消防设备运行状态完好，提高建筑消防安全管理水平，及时排除消防设备电源故障，达到预防和减少建筑内火灾危害。
    GB28184-2011《消防电源监控系统》规定，消防电源监控系统用于监控消防设备电源的工作状态，在电源发生过压、欠压、过流、缺相等故障时能发出警报，并强制规定了消防电源监控系统的基本功能、试验和检验规则等内容。
1 消防设备电源监控系统概述
    消防设备电源监控系统能准确地监控消防设备电源的故障和异常状态，*监测电压、电流、断路器发生过压、欠压、过流、缺相等故障，避免火灾发生时消防设备不能正常使用而导致产生火灾不能被有效地控制和蔓延的现象，确保火灾发生时消防设备有效运行。
    消防电源监控系统具有可靠性、实时性特点，并具有数字化、智能化、网络化、自动化和实时监控的功能，实时监控设备电源的状况并集中显示，解决消防设备由于电源故障而发生的无法正常运行的问题，大限度地**消防联动系统的可靠性。
    AFPM100消防设备电源监控系统如图1所示。

图1  AFPM100消防设备电源监控系统
    AFPM100消防设备电源监控系统由监控后台、监控器、电压传感器、电流传感器和传输缆线等组成。其中监控后台多可管理10台监控器，每台监控器可监控128监控模块；每一个监控模块的电源由监控器直接供电，系统主机与监控器采用RS485通讯时距离为1000米，**过1000米采用光纤通讯。
    消防设备电源监控系统如图2所示。

图2 消防设备电源监控系统
2 AFPM100监控器
    监控主机采用集中式、模块化设计，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；通过液晶显示界面，将消防设备电源的数据汇总显示，具有管理、查看、报警、打印等多项功能。监控器的回路数可配接128个监控模块。
3 AFPM-ZJQ消防设备电源监控中继器
    AFPM-ZJQ消防设备电源监控中继器（以下简称中继器）适用于监控器（主机）和现场传感器（监控模块）通讯距离较远的系统。中继器不但可以增加系统的通讯距离，而且可以为连接的现场传感器（监控模块）供电，解决由于距离远而产生的通讯信号和电源输出的衰减。中继器通过通讯总线将连接的现场模块及中继器的电源信息传送到监控器（主机）。
 
4 消防设备电源监控传感器
4.1传感器选型
表1 传感器选型一览表


4.2传感器介绍
4.2.1 单相电源监控模块

图3 单相电源监控模块
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；
    ●采用现场总线通讯技术，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。


4.2.2 三相电源监控模块
 
图4 三相电源监控模块
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；
    ●采用现场总线通讯技术，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。
4.2.3 开关量模块

图5 开关量模块
功能
    ●提供两路或六路开关量输入功能，可监测开关状态；
    ●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；
    ●采用现场总线通讯技术，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。
    双电源排风兼排烟风机消防设备电源监控系统图如6所示。

图6 排风兼排烟风机消防设备电源监控系统图
5 结语
    消防设备电源监控系统作为一种预报警产品，能对消防设备电源实时监控，可提前对消防设备电源故障进行报警，在建筑内发生火灾时保证消防设备处于正常运行状态；还可以解决物业管理公司对消防设备的维护强度，确保消防设施正常运作，提高火灾预防管理水平，及时排除消防设备电源故障，减少火灾危害，保护人身和财产安全，具有明显的社会效益和经济效益。

消防设备电源监控系统的安装要求
监控器的安装应符合相关规范的要求。
监控器的主电源引入线严禁使用电源插头，应直接与消防电源连接；主电源应有明显的*性标志。
监控器内部不同电压等级、不同电流类别、不同功能的端子应分开，并有明显标志。
传感器与裸带电导体应保证安全距离，金属外亮的传感器应安全接地。
同一区域内的传感器宜集中安装在传感器箱内，放置在配电箱附近，并预留与配电箱的接线端子。
传感器（或金属箱）应独立支撑或固定，安装牢固，并应采取防潮、防腐蚀等措施。
传感器的输出回路的连接线，应使用截面积不小于1. 0 m2的双绞铜芯导线，并应留有不小于150 mm 的余量，其端部应有明显标志。
当不具备单独安装条件时，传感器亦可安装在配电箱内，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。
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。

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、国家重点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。整个监控系统功能全面，安全可靠，探测准确，*，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。

江苏安科瑞电器制造有限公司是安科瑞电气股份有限公司（代码：300286 SZ.）的全资子公司，是安科瑞电量采集、电力监控、电能管理、电气安全、低压保护、智能光伏等系列产品的生产基地。公司位于江苏省江阴市，目前现代化生产厂房面积达3万平方米，可年生产电力仪表/测控装置100万台、电流互感器80万只、非标电气柜5000台套。公司电子组装生产线均采用无铅生产工艺，生产检测设备自动化程度高，；建立了集ERP、MES、SRM、PDM的信息管理系统，是江苏省两化融合试点企业。
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公司与上海电科所、东南大学、矿业大学等科研院所、高校组成产学研联合体，围绕智能电网用户端的电力监控、电能管理和电气安全开展产品研发，目前累计获得**共77项，其中发明**5项，并与东南大学共同建立了“江苏省建筑光伏发电输出系统工程技术研发中心”。
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