淺談電氣火災監(jiān)控探測器的設計與應用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司   上海 嘉定   201801

摘要  通過對目前市場產品發(fā)展及應用需求的討論，介紹了一種針對家庭式zui小單元安全使用與控制電能而設計的一種具有綜合保護、小型化、經濟型的家用式終端型電氣火災監(jiān)控產品—ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器。

關鍵詞：監(jiān)控探測器；系統(tǒng)功能；程序功能；電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)；智能電網

0  引 言

    電氣火災監(jiān)控探測器是作為一種預防電氣火災發(fā)生的保護類產品被納入消防產品類別。該類產品經過近十年的發(fā)展與市場考驗得到了進一步充實與發(fā)展，如今電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)涵蓋六類探測器產品及其系統(tǒng)組網平臺即電氣火災監(jiān)控設備組成（如圖1所示），同類該產品被正式公告列入批實施強制性產品認證的消防類產品，將于2013年1月1日起納入國家3C認證產品目錄，可以預見這將為規(guī)范此類產品質量及市場發(fā)揮積作用。

圖1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)組成

    任何產品的發(fā)展源于市場價值的推動，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主要以電子及軟件技術為基礎，作為軟件電子產品具備快速升級的應用優(yōu)勢，伴隨著電子科學技術的發(fā)展及軟件開發(fā)人員技術水平的不斷提升，使得產品功能越來越強大，應用價值更高。當前我國家用電器保護產品主要以漏電、過載、短路保護功能為主。電氣保護型產品結合電子技術研發(fā)具備小型化、綜合功能特性將是未來電子電器（機電一體化）產品的發(fā)展趨勢，該類產品即符合“高新技術改造傳統(tǒng)產業(yè)—電力系統(tǒng)信息化與自動化技術—采樣數(shù)字化、信息化技術，提高設備性能及自動化水平的技術”范疇。

1  ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器

1.1 功能特點

    ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器主要用于各區(qū)域內信號的采集及處理，具有本地數(shù)據顯示、參數(shù)整定和聲光報警等功能，與AKH-0.66L系列剩余電流互感器配合使用。其接收到AKH-0.66L檢測到的監(jiān)測回路中的剩余電流信號后，實時處理并通過標準的MODBUS通信協(xié)議上傳至Acrel-6000監(jiān)控主機。ARCM系列監(jiān)控探測器功能齊全：有單獨剩余電流監(jiān)測功能的監(jiān)控探測器（可選1～8路）；有多種功能組合的監(jiān)控探測器，可實現(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監(jiān)控、配電監(jiān)測、電能計量三大功能于一體，并通過兩路獨立的通信端口分別為電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)及配電監(jiān)控系統(tǒng)提供可靠的實時數(shù)據，減少了探測器終端數(shù)量，為用戶節(jié)省了投資，并且相同功能的監(jiān)控探測器具有多種不同安裝形式，滿足各類不同項目的應用。

1.2 結構方案

    ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器（如圖2所示）在實際使用中通常是將電氣火災監(jiān)控探測器連接斷路器作為執(zhí)行機構形式（如圖3所示）。

圖2 ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器

圖3 電氣火災監(jiān)控裝置接線示意

1.3 硬件設計

    系統(tǒng)結構圖（如圖4所示），該設計方案的電氣火災監(jiān)控探測器的功能有：LCD液晶顯示、故障自動巡檢、漏電檢測、電流檢測、電壓檢測、聲光自檢、數(shù)據可編程、實時通訊、故障記錄和查詢。外部數(shù)據采樣、顯示、控制和電源等硬件電路采用模塊型隔離設計方式，保證了信號的抗干擾性。

    系統(tǒng)功能如圖4所示，分別有電參量采集模塊、實時時鐘和掉電存儲模塊、按鍵模塊、顯示模塊、聲光報警模塊、輸出與輸入模塊和電源模塊等等。

圖4 系統(tǒng)結構框圖

1.4 軟件設計

    程序功能設計：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，*部分為主程序部分（如圖5所示），主要負責調用相關功能子程序。部分為保護監(jiān)控子程序（如圖6所示），主要實現(xiàn)相應的保護和監(jiān)控功能。第三部分為顯示子程序（如圖7所示），主要實現(xiàn)相應的顯示功能。

    系統(tǒng)在正常上電后，預先對正常開機的初始條件進行判斷，在初始化過程中，讀取相關監(jiān)控量數(shù)據，系統(tǒng)開始進行數(shù)據采集，通過濾波處理后，對監(jiān)控采集的數(shù)據進行相應的計算處理，將監(jiān)控量的數(shù)據與用戶設置的數(shù)值進行比較判斷，當監(jiān)測數(shù)據達到設定報警條件，系統(tǒng)執(zhí)行報警動作（報警動作的方式仍為用戶事先設置的數(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  電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的組成及工作原理

2.1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的含義

    電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是指當被保護線路中的被探測參數(shù)超過報警設定值時，能發(fā)出報警信號、控制信號并能指示報警部位的系統(tǒng)。

2.2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成

    Acrel-6000電氣火災監(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)控探測器和Acrel-6000系列監(jiān)控設備等構成。系統(tǒng)各設備之間均采用總線（雙絞線）進行連接，施工布線簡單方便。

    本文主要討論剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，也稱漏電火災報警系統(tǒng)。它由Acrel-6000系列監(jiān)控設備、ARCM系列監(jiān)控探測器和AKH-0.66L系列剩余電流互感器等構成（如圖8所示）。

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

2.3 剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

    一個電氣系統(tǒng)的輸入、輸出端電流值，當無任何損失時，其流入及流出的相量和為零，也就是無剩余電流；如果這個電氣系統(tǒng)有電流泄漏，這個系統(tǒng)的電流相量和就不為零，對外有了泄漏電流，系統(tǒng)中便產生了剩余電流。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)控探測器里，經放大、A/D轉換、CPU對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較，一旦超出設定值則發(fā)出報警信號，同時也傳送到Acrel-6000系列監(jiān)控設備中，再經監(jiān)控設備進一步識別、判定，當確認可能會發(fā)生火災時，監(jiān)控設備發(fā)出火災報警信號，點亮報警指示燈，發(fā)出報警聲響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。值班人員則根據以上顯示的信息，迅速到事故現(xiàn)場進行檢查處理，并將報警信息發(fā)送到集中控制臺。

3　主要表計功能及選型方案

    主要表計功能及選型方案如圖9所示。

圖9 主要表計功能及選型方案

4  結 語

    隨著我國智能電網的發(fā)展，如今保護預防性電氣火災監(jiān)控產品也將不僅僅應用在高層樓宇設計之中，它必將融入家用電氣安防領域。本文研究的ARCM系列電氣火災監(jiān)控探測器，以民用電氣安全為設計出發(fā)點，在保證軟件穩(wěn)定性前提下，除檢測電路外，盡量簡化電路，達到功能與成本*化設計，去除了電氣火災監(jiān)控產品價格昂貴的劣勢。此外，該系統(tǒng)設有通訊功能，應用上位機軟件，可對多個火災探測器進行組網，為電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)普及到家庭提供了可能。

參考文獻

[1] DB34/T855-2008,《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計、施工及驗收規(guī)范》

[2] 安科瑞電氣股份有限公司產品選型手冊2013.1版.

作者簡介：

徐霜，女，工學碩士，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電氣安全