淺談電氣火災監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展及應用需求的討論，介紹了一種針對家庭式最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控產品—ARCM系列電氣火災監控探測器。

    0 引 言

    電氣火災監控探測器是作為一種預防電氣火災發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展與市場考驗得到了進一步充實與發展，如今電氣火災監控系統涵蓋六類探測器產品及其系統組網平臺即電氣火災監控設備組成（如圖1所示），同類該產品被正式公告列入第二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，可以預見這將為規范此類產品質量及市場發揮積極作用。

圖1 電氣火災監控系統組成

    任何產品的發展源于市場價值的推動，電氣火災監控系統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勢，伴隨著電子科學技術的發展及軟件開發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）產品的發展趨勢，該類產品即符合“高新技術改造傳統產業—電力系統信息化與自動化技術—采樣數字化、信息化技術，提高設備性能及自動化水平的技術”范疇。

    1 ARCM系列電氣火災監控探測器

    1.1 功能特點

    ARCM系列電氣火災監控探測器主要用于各區域內信號的采集及處理，具有本地數據顯示、參數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通信協議上傳至Acrel-6000監控主機。ARCM系列監控探測器功能齊全：有單獨剩余電流監測功能的監控探測器（可選1～8路）；有多種功能組合的監控探測器，可實現剩余電流、溫度、電流和電壓功能的多種組合；也有高度集成了火災監控、配電監測、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控系統及配電監控系統提供可靠的實時數據，減少了探測器終端數量，為用戶節省了投資，并且相同功能的監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系列電氣火災監控探測器（如圖2所示）在實際使用中通常是將電氣火災監控探測器連接斷路器作為執行機構形式（如圖3所示）。

圖2 ARCM系列電氣火災監控探測器

圖3 電氣火災監控裝置接線示意

    1.3 硬件設計

    系統結構圖（如圖4所示），該設計方案的電氣火災監控探測器的功能有：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、數據可編程、實時通訊、故障記錄和查詢。外部數據采樣、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），主要負責調用相關功能子程序。第二部分為保護監控子程序（如圖6所示），主要實現相應的保護和監控功能。第三部分為顯示子程序（如圖7所示），主要實現相應的顯示功能。
系統在正常上電后，預先對正常開機的初始條件進行判斷，在初始化過程中，讀取相關監控量數據，系統開始進行數據采集，通過濾波處理后，對監控采集的數據進行相應的計算處理，將監控量的數據與用戶設置的數值進行比較判斷，當監測數據達到設定報警條件，系統執行報警動作（報警動作的方式仍為用戶事先設置的數值）。

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 電氣火災監控系統的組成及工作原理

    2.1 電氣火災監控系統的含義

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

    2.2 電氣火災監控系統的基本組成

    Acrel-6000電氣火災監控系統由AKH-0.66L系列剩余電流互感器、ARCM-NTC溫度傳感器、ARCM系列監控探測器和Acrel-6000系列監控設備等構成。系統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控系統，也稱漏電火災報警系統。它由Acrel-6000系列監控設備、ARCM系列監控探測器和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）電氣火災監控系統

    2.3 剩余電流式電氣火災監控系統的工作原理

    一個電氣系統的輸入、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；如果這個電氣系統有電流泄漏，這個系統的電流相量和就不為零，對外有了泄漏電流，系統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出報警信號，同時也傳送到Acrel-6000系列監控設備中，再經監控設備進一步識別、判定，當確認可能會發生火災時，監控設備發出火災報警信號，點亮報警指示燈，發出報警聲響，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，迅速到事故現場進行檢查處理，并將報警信息發送到集中控制臺。

    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展，如今保護預防性電氣火災監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系列電氣火災監控探測器，以民用電氣安全為設計出發點，在保證軟件穩定性前提下，除檢測電路外，盡量簡化電路，達到功能與成本最優化設計，去除了電氣火災監控產品價格昂貴的劣勢。此外，該系統設有通訊功能，應用上位機軟件，可對多個火災探測器進行組網，為電氣火災監控系統普及到家庭提供了可能。

    參考文獻

    [1] DB34/T855-2008,《電氣火災監控系統設計、施工及驗收規范》

    [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。<