淺談電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801

    摘要 通過(guò)對(duì)目前市場(chǎng)產(chǎn)品發(fā)展及應(yīng)用需求的討論，介紹了一種針對(duì)家庭式最小單元安全使用與控制電能而設(shè)計(jì)的一種具有綜合保護(hù)、小型化、經(jīng)濟(jì)型的家用式終端型電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品—ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。

    0 引 言

    電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器是作為一種預(yù)防電氣火災(zāi)發(fā)生的保護(hù)類(lèi)產(chǎn)品被納入消防產(chǎn)品類(lèi)別。該類(lèi)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展與市場(chǎng)考驗(yàn)得到了進(jìn)一步充實(shí)與發(fā)展，如今電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)涵蓋六類(lèi)探測(cè)器產(chǎn)品及其系統(tǒng)組網(wǎng)平臺(tái)即電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備組成（如圖1所示），同類(lèi)該產(chǎn)品被正式公告列入第二批實(shí)施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證的消防類(lèi)產(chǎn)品，將于2013年1月1日起納入國(guó)家3C認(rèn)證產(chǎn)品目錄，可以預(yù)見(jiàn)這將為規(guī)范此類(lèi)產(chǎn)品質(zhì)量及市場(chǎng)發(fā)揮積極作用。

圖1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組成

    任何產(chǎn)品的發(fā)展源于市場(chǎng)價(jià)值的推動(dòng)，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要以電子及軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，作為軟件電子產(chǎn)品具備快速升級(jí)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，伴隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及軟件開(kāi)發(fā)人員技術(shù)水平的不斷提升，使得產(chǎn)品功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用價(jià)值更高。當(dāng)前我國(guó)家用電器保護(hù)產(chǎn)品主要以漏電、過(guò)載、短路保護(hù)功能為主。電氣保護(hù)型產(chǎn)品結(jié)合電子技術(shù)研發(fā)具備小型化、綜合功能特性將是未來(lái)電子電器（機(jī)電一體化）產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，該類(lèi)產(chǎn)品即符合“高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)—電力系統(tǒng)信息化與自動(dòng)化技術(shù)—采樣數(shù)字化、信息化技術(shù)，提高設(shè)備性能及自動(dòng)化水平的技術(shù)”范疇。

    1 ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

    1.1 功能特點(diǎn)

    ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器主要用于各區(qū)域內(nèi)信號(hào)的采集及處理，具有本地?cái)?shù)據(jù)顯示、參數(shù)整定和聲光報(bào)警等功能，與AKH-0.66L系列剩余電流互感器配合使用。其接收到AKH-0.66L檢測(cè)到的監(jiān)測(cè)回路中的剩余電流信號(hào)后，實(shí)時(shí)處理并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通信協(xié)議上傳至Acrel-6000監(jiān)控主機(jī)。ARCM系列監(jiān)控探測(cè)器功能齊全：有單獨(dú)剩余電流監(jiān)測(cè)功能的監(jiān)控探測(cè)器（可選1～8路）；有多種功能組合的監(jiān)控探測(cè)器，可實(shí)現(xiàn)剩余電流、溫度、電流和電壓功能的多種組合；也有高度集成了火災(zāi)監(jiān)控、配電監(jiān)測(cè)、電能計(jì)量三大功能于一體，并通過(guò)兩路獨(dú)立的通信端口分別為電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)及配電監(jiān)控系統(tǒng)提供可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，減少了探測(cè)器終端數(shù)量，為用戶節(jié)省了投資，并且相同功能的監(jiān)控探測(cè)器具有多種不同安裝形式，滿足各類(lèi)不同項(xiàng)目的應(yīng)用。

    1.2 結(jié)構(gòu)方案

    ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器（如圖2所示）在實(shí)際使用中通常是將電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器連接斷路器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式（如圖3所示）。

圖2 ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

圖3 電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置接線示意

    1.3 硬件設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（如圖4所示），該設(shè)計(jì)方案的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的功能有：LCD液晶顯示、故障自動(dòng)巡檢、漏電檢測(cè)、電流檢測(cè)、電壓檢測(cè)、聲光自檢、數(shù)據(jù)可編程、實(shí)時(shí)通訊、故障記錄和查詢(xún)。外部數(shù)據(jù)采樣、顯示、控制和電源等硬件電路采用模塊型隔離設(shè)計(jì)方式，保證了信號(hào)的抗干擾性。
系統(tǒng)功能如圖4所示，分別有電參量采集模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和掉電存儲(chǔ)模塊、按鍵模塊、顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、輸出與輸入模塊和電源模塊等等。

圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

    1.4 軟件設(shè)計(jì)

    程序功能設(shè)計(jì)：軟件流程圖（如圖5、圖6和圖7所示），該系統(tǒng)軟件主要分成三部分，第一部分為主程序部分（如圖5所示），主要負(fù)責(zé)調(diào)用相關(guān)功能子程序。第二部分為保護(hù)監(jiān)控子程序（如圖6所示），主要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)和監(jiān)控功能。第三部分為顯示子程序（如圖7所示），主要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的顯示功能。
系統(tǒng)在正常上電后，預(yù)先對(duì)正常開(kāi)機(jī)的初始條件進(jìn)行判斷，在初始化過(guò)程中，讀取相關(guān)監(jiān)控量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)濾波處理后，對(duì)監(jiān)控采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算處理，將監(jiān)控量的數(shù)據(jù)與用戶設(shè)置的數(shù)值進(jìn)行比較判斷，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定報(bào)警條件，系統(tǒng)執(zhí)行報(bào)警動(dòng)作（報(bào)警動(dòng)作的方式仍為用戶事先設(shè)置的數(shù)值）。

圖5 軟件流程圖1

圖6 軟件流程圖2

圖7 軟件流程圖3

    2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成及工作原理

    2.1 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的含義

    電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是指當(dāng)被保護(hù)線路中的被探測(cè)參數(shù)超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)、控制信號(hào)并能指示報(bào)警部位的系統(tǒng)。

    2.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成

    Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由AKH-0.66L系列剩余電流互感器、ARCM-NTC溫度傳感器、ARCM系列監(jiān)控探測(cè)器和Acrel-6000系列監(jiān)控設(shè)備等構(gòu)成。系統(tǒng)各設(shè)備之間均采用總線（雙絞線）進(jìn)行連接，施工布線簡(jiǎn)單方便。

    本文主要討論剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，也稱(chēng)漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。它由Acrel-6000系列監(jiān)控設(shè)備、ARCM系列監(jiān)控探測(cè)器和AKH-0.66L系列剩余電流互感器等構(gòu)成（如圖8所示）。

圖8 Acrel-6000/B（壁掛式）電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

    2.3 剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

    一個(gè)電氣系統(tǒng)的輸入、輸出端電流值，當(dāng)無(wú)任何損失時(shí)，其流入及流出的相量和為零，也就是無(wú)剩余電流；如果這個(gè)電氣系統(tǒng)有電流泄漏，這個(gè)系統(tǒng)的電流相量和就不為零，對(duì)外有了泄漏電流，系統(tǒng)中便產(chǎn)生了剩余電流。剩余電流是由AKH-0.66L系列剩余電流互感器檢測(cè)出的，AKH-0.66L系列剩余電流互感器將信息傳送到ARCM系列監(jiān)控探測(cè)器里，經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、CPU對(duì)變化的幅值進(jìn)行分析、判斷，并與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較，一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)也傳送到Acrel-6000系列監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步識(shí)別、判定，當(dāng)確認(rèn)可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，監(jiān)控設(shè)備發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，點(diǎn)亮報(bào)警指示燈，發(fā)出報(bào)警聲響，同時(shí)在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報(bào)警等信息。值班人員則根據(jù)以上顯示的信息，迅速到事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查處理，并將報(bào)警信息發(fā)送到集中控制臺(tái)。

    3　主要表計(jì)功能及選型方案

    主要表計(jì)功能及選型方案如圖9所示。

圖9 主要表計(jì)功能及選型方案

    4 結(jié) 語(yǔ)

    隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展，如今保護(hù)預(yù)防性電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品也將不僅僅應(yīng)用在高層樓宇設(shè)計(jì)之中，它必將融入家用電氣安防領(lǐng)域。本文研究的ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，以民用電氣安全為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，在保證軟件穩(wěn)定性前提下，除檢測(cè)電路外，盡量簡(jiǎn)化電路，達(dá)到功能與成本最優(yōu)化設(shè)計(jì)，去除了電氣火災(zāi)監(jiān)控產(chǎn)品價(jià)格昂貴的劣勢(shì)。此外，該系統(tǒng)設(shè)有通訊功能，應(yīng)用上位機(jī)軟件，可對(duì)多個(gè)火災(zāi)探測(cè)器進(jìn)行組網(wǎng)，為電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)普及到家庭提供了可能。

    參考文獻(xiàn)

    [1] DB34/T855-2008,《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》

    [2] 安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品選型手冊(cè)2013.1版.

    作者簡(jiǎn)介：

    徐霜，女，工學(xué)碩士，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)殡姎獍踩��?SPAN style="FONT-FAMILY: Webdings"><