基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

【摘要】電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是建筑消防的一部分，對(duì)早期預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生具有非常重要的作用。信息和通信技術(shù)的目標(biāo)已經(jīng)從任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連接任何人,發(fā)展到連接任何物體的階段,而萬(wàn)物的連接就形成了“物聯(lián)網(wǎng)”。本文主要探討如何有效合理地將物聯(lián)技術(shù)應(yīng)用到電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中來(lái),從而搭建一個(gè)完善的電氣火災(zāi)監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)。

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)延伸與應(yīng)用拓展。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)及通信網(wǎng),其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間,進(jìn)行信息交換和通信。通過(guò)傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

1999年英國(guó)的Kenvin Ashton提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念,到今天,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)深人到各個(gè)行業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展更是日臻成熟和完善。借助于物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù),對(duì)傳統(tǒng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造,讓電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在防控火災(zāi)方面發(fā)揮更好的作用,從而為這個(gè)社會(huì)的進(jìn)步、百姓的平安做出更多的貢獻(xiàn)。

2 物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)和三大要素

物聯(lián)網(wǎng)有三大要素,即①信息采集②信息傳遞③信息處理。它們的關(guān)系如圖1所示：

這三大要素決定了物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)體系,即感知層一令網(wǎng)絡(luò)層令一應(yīng)用層“感知層”完成信息采集“網(wǎng)絡(luò)層”完成信息傳遞“應(yīng)用層”完成信息的處理。如圖2所示：

3 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)延伸

根據(jù)的定義,電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、故障電弧探測(cè)裝置組成,并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)布線傳輸組成一個(gè)完整的監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。這其實(shí)也是個(gè)三層的架構(gòu)體系,只要簡(jiǎn)單地做一下延伸,就可以構(gòu)建出電氣火災(zāi)監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

將剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、故障電弧探測(cè)裝置等作為前端的探測(cè)器件來(lái)采集信息,構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的感知層。

將傳統(tǒng)的總線的有線短距離信息傳輸方式改成無(wú)線的等移動(dòng)通道來(lái)實(shí)現(xiàn)不限空間和距離的傳輸方式,從而構(gòu)成移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的傳輸層。

搭建一個(gè)綜合的開(kāi)發(fā)式的監(jiān)控中心平臺(tái)相當(dāng)于一個(gè)多用戶的電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備,并允許客戶通過(guò)自己的賬號(hào)進(jìn)人該平臺(tái),隨時(shí)隨地的查看與自己相關(guān)聯(lián)的電氣火災(zāi)監(jiān)控信息。監(jiān)控中心平臺(tái)也可以適時(shí)地將報(bào)警信息發(fā)送給相關(guān)單位和個(gè)人。這個(gè)監(jiān)控中心平臺(tái)及客戶端就構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層。

4 電氣火災(zāi)監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本組成及工作原理

基于上面的延伸分析,如果想組成一個(gè)完整的電氣火災(zāi)監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),由如下幾部分組成：前端探測(cè)設(shè)備電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、無(wú)線收發(fā)器及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸通道，監(jiān)控中心平臺(tái)，監(jiān)控客戶端。這幾個(gè)部分的關(guān)系如圖3所示：

4.1前端探測(cè)設(shè)備（電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器）

前端探測(cè)設(shè)備,也就是電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器,負(fù)責(zé)對(duì)電氣線路中的剩余電流、電流負(fù)荷、線纜及設(shè)備溫度等相關(guān)電氣參數(shù)進(jìn)行適時(shí)探測(cè)和數(shù)據(jù)采樣,并對(duì)這些采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行適時(shí)的分析整理,數(shù)據(jù)如有異常即會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警同時(shí)也會(huì)對(duì)電氣線路中的電弧現(xiàn)象進(jìn)行有效的監(jiān)控隨時(shí)響應(yīng)消防聯(lián)動(dòng)信號(hào),切實(shí)有效地防患電氣火災(zāi)的發(fā)生。電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器外接無(wú)線收發(fā)器,會(huì)將適時(shí)探測(cè)采樣的數(shù)據(jù)及報(bào)警信息傳送給無(wú)線收發(fā)器,同時(shí)接收并響應(yīng)無(wú)線收發(fā)器發(fā)送過(guò)來(lái)的各類控制命令。

4.2無(wú)線收發(fā)器及移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸通

無(wú)線收發(fā)器通過(guò)連接前端探測(cè)設(shè)備電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器,接收前端探測(cè)設(shè)備傳送上來(lái)的采樣數(shù)據(jù)和報(bào)警信息,并將這些數(shù)據(jù)和信息,利用現(xiàn)有的DPRS和SMS或CDMAEVO移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通道發(fā)送至監(jiān)控中心平臺(tái)和使用單位負(fù)責(zé)人的移動(dòng)通信設(shè)備上,實(shí)現(xiàn)意義上的電氣火災(zāi)遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控。同時(shí)也接收來(lái)自監(jiān)控中心平臺(tái)發(fā)送過(guò)來(lái)的控制命令信息,并將這些命令信息傳遞給前端探測(cè)設(shè)備。

4.3監(jiān)控中心平臺(tái)

監(jiān)控中心平臺(tái)由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和平臺(tái)應(yīng)用軟件兩部分組成。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用來(lái)存儲(chǔ)使用單位的監(jiān)控信息,包括單位簡(jiǎn)介單位定位信息監(jiān)控負(fù)責(zé)人姓名及組,領(lǐng)導(dǎo)報(bào)警短信通知號(hào)碼個(gè)安裝探測(cè)器數(shù)量每個(gè)前端探測(cè)設(shè)備的地址碼、移動(dòng)號(hào)碼、安裝位置說(shuō)明、監(jiān)控報(bào)警狀態(tài)。

平臺(tái)應(yīng)用軟件適時(shí)顯示監(jiān)控及報(bào)警信息,并提供人機(jī)交互界面,方便工作人員對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行內(nèi)容編輯、信息記錄查詢等等。當(dāng)某單位有電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器報(bào)警時(shí),會(huì)自動(dòng)彈出該單位相關(guān)信息,并且可以地圖上直接定位。

4.4監(jiān)控客戶端

在任何一臺(tái)能夠上Internat的電腦上登陸電氣火災(zāi)監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),輸人用戶ID及密碼,即可進(jìn)人監(jiān)控客戶端。此監(jiān)控客戶端能直觀顯示本單位所裝設(shè)電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的相關(guān)信息。如每個(gè)探測(cè)器的地址碼、移動(dòng)號(hào)碼、安裝位置說(shuō)明及備注等等。安裝位置說(shuō)明須分區(qū)域,區(qū)域下分某幢建筑物,建筑物下分樓層。并能實(shí)時(shí)顯示本單位每一臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器當(dāng)前的監(jiān)控及報(bào)警狀態(tài)。并提供人機(jī)交互界面,方便用戶能夠編輯、修改相關(guān)資料,查詢相關(guān)歷史報(bào)警記錄等等。

5 與傳統(tǒng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)劣對(duì)比（見(jiàn)表1）

6 安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

6.1Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

  Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞的集監(jiān)視、報(bào)警、管理于一體的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于大型商場(chǎng)、生活小區(qū)、工礦企業(yè)、辦公大樓、商場(chǎng)酒店等區(qū)域電氣防火的集中監(jiān)控管理。

  Acrel-6000/B型電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備是Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，監(jiān)控設(shè)備通過(guò)RS485總線與多臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器相連，構(gòu)成集散式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣線路的工作狀態(tài)。

  監(jiān)控設(shè)備能實(shí)時(shí)接收處理各路探測(cè)器發(fā)送的漏電、溫度信號(hào)，同時(shí)在液晶屏幕上顯示，當(dāng)漏電、超溫報(bào)警及電源或通訊發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，在屏幕上顯示故障位置及報(bào)警類型，并具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢和報(bào)警控制信號(hào)輸出等功能，還具備對(duì)探測(cè)器的遠(yuǎn)程復(fù)位控制功能。

  Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由Acrel-6000/B型電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、AAFD故障電弧探測(cè)器組成。系統(tǒng)各設(shè)備之間均采用485總線進(jìn)行連接，施工布線簡(jiǎn)單方便。監(jiān)控設(shè)備也可將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)。

6.2Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備

6.2.1面板元件布置及功能說(shuō)明

圖1 Acrel-6000/B面板元件布置及功能說(shuō)明

6.2.2技術(shù)參數(shù)

6.3安科瑞ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器

安科瑞ARCM系列組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置安裝在0.4kV低壓配電系統(tǒng)中，用于檢測(cè)TN-C-S、TN-S及局部TT系統(tǒng)中的聲譽(yù)電流、溫度等電氣參數(shù)，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。當(dāng)被保護(hù)線路中監(jiān)控裝置參數(shù)超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí)，能產(chǎn)生報(bào)警和控制信號(hào)，以便消除剩余電流引起的電氣火災(zāi)隱患。產(chǎn)品采用RS485或二總線進(jìn)行通訊，可以與其它監(jiān)控報(bào)警器、監(jiān)控單元或監(jiān)控主機(jī)聯(lián)合組成火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，可根據(jù)用戶需要選擇集中總線型的信息管理模式或功能分區(qū)型的信息管理模式。

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國(guó)家消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域，符合GB14287-2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》的標(biāo)準(zhǔn)。

6.4安科瑞AKH-0.66L系列剩余電流互感器

安科瑞AKH-0.66L型剩余電流互感器于對(duì)低壓剩余電流信號(hào)的采集，可與電氣火災(zāi)監(jiān)控裝ARCM系列、電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝ARD系列以及剩余電流繼電器ASJ系列配套使用。該產(chǎn)品二次可輸出0-5(2)mA或0-1V，有圓孔型和方孔型供用戶根據(jù)需求選用。

6.5 安科瑞AAFD型故障電弧探測(cè)器 

6.5.1安科瑞AAFD系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的功能

監(jiān)測(cè)單相回路的故障電?。煌ㄟ^(guò)對(duì)電氣線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能及時(shí)、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)電氣線路中的故障和異常狀態(tài)，可幫助用戶迅速查明電氣故障發(fā)生的區(qū)域，以便及時(shí)消除電氣火災(zāi)隱患；

具有聲光報(bào)警功能；本探測(cè)器尺寸小巧、安裝方便，采用標(biāo)準(zhǔn)35mm導(dǎo)軌安裝；具有故障電弧模擬發(fā)生功能，可以通過(guò)模擬故障電弧對(duì)本機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試；具有通用485總線接口，采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，信號(hào)兼容性強(qiáng)。

6.5.2 技術(shù)參數(shù)

7 小結(jié)

把移動(dòng)物聯(lián)的技術(shù)應(yīng)用到電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中,是對(duì)傳統(tǒng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和更新?lián)Q代,使電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)突破了空間距離的限制,實(shí)現(xiàn)廣域的、城域的、甚至于全國(guó)范圍的集中式電氣火災(zāi)監(jiān)控,為電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)注人了新的活力,同時(shí)更擴(kuò)大了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。此外實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的分離,這為發(fā)生火災(zāi)后的調(diào)查、事故原因分析提供了便利。新的電氣火災(zāi)監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為我們構(gòu)筑了更加安全的用電環(huán)境,同時(shí)也描繪了更為廣闊的市場(chǎng)前景。安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一種電氣火災(zāi)的早期預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)線路或設(shè)備發(fā)生電弧故障（串聯(lián)電弧或并聯(lián)電?。r(shí)，能夠及時(shí)并準(zhǔn)確地給出預(yù)警或報(bào)警信號(hào)，將電氣火災(zāi)扼殺在萌芽狀態(tài)。從預(yù)防做起，時(shí)刻防范，安全無(wú)小事，生命重于山。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 呂樹(shù)偉.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展高峰論壇.2001：13

[2] 胡勇.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)[C].2013中國(guó)消防協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)年會(huì).中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2013.

[3] 消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)/防火門監(jiān)控系統(tǒng)/消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)/電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)選型手冊(cè).2019.7版；