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淺談電氣火災監控系統在軌道交通的產(chǎn)品選型與應用

更新時(shí)間:2022-11-01瀏覽:842次
摘要:本文以電氣火災監控系統作為切入點(diǎn),簡(jiǎn)要敘述電氣火災監控系統的工作原理與系統構成,論證系統在軌道交通工程中的應用必要性。隨后,探討電氣火災監控系統在具體場(chǎng)景中的實(shí)際應用情況,提出電氣火災監控系統的應用建議。旨在加大電氣火災監控系統在現代軌道交通工程中的應用推廣力度,打破系統應用期間遇到的阻力,確保系統功能效用得以充分發(fā)揮。 
關(guān)鍵詞:電氣火災;監控系統;軌道交通
0 前 言
       當前城市化發(fā)展步伐加快,我國軌道交通事業(yè)得到長(cháng)足發(fā)展,城市軌道交通總運營(yíng)里程、軌道交通線(xiàn)路、客運量等多項指標位居世界前列。與此同時(shí),在現代軌道交通工程中,搭建大量的電氣設備,受到設備老化、外部環(huán)境等因素影響,電氣設備運行期間偶爾出現電氣故障或電氣 火災事故,存在安全隱患,這對電氣火災監控能力提出了更高的要求。如何預防電氣火災事故的出現,以及對電氣火災監控能力、應急處置能力的強化,是關(guān)乎軌道交通行業(yè)發(fā)展的重要問(wèn)題,本文就此開(kāi)展研究。
1電氣火災監控系統概述
(1)監控原理
       電氣火災監控系統中應用到信息傳感、自動(dòng)報警與遠程控制等多項技術(shù),在軌道交通工程中布置若干探測裝置,持續采集電流、電壓、工作溫度、煙霧濃度等參數,對比實(shí)時(shí)監測值與預設整定值,在二者偏差超過(guò)限定范圍,或是在視頻圖像中提取到明火、有色煙霧等特征值時(shí),由監控主機自動(dòng)發(fā)送消防報警信號,將問(wèn)題反饋至運營(yíng)單位與消防局等部門(mén)機構,為消防救援、人群疏散爭取寶貴時(shí)間。此外,還可以在系統中增設聯(lián)動(dòng)控制功能,接入通信廣播、應急照明、閘機控制、自動(dòng)噴淋滅火等子系統,在確定出現電氣火災事故后,基于程序運行準則,向子系統下達控制指令,如通信廣播系統循環(huán)播報火情信息、啟動(dòng)應急照明燈具與地面安全指示燈、啟動(dòng)消防電源、開(kāi)啟閘機、啟動(dòng)噴頭向火災蔓延區域噴水來(lái)?yè)錅绯跗诨饎荨?/div>
(2)系統構成
       系統主要由探測器、藍牙數據集中器、通訊總線(xiàn)和監控主機 4 部分組成。第一,探測器負責持續采集電氣設備與現場(chǎng)環(huán)境的參數值,如環(huán)境溫度、煙霧濃度、電流值、電壓值等參數,并將現場(chǎng)監測信號向上傳輸。第二,藍牙數據集中器被布置在現場(chǎng),負責對一定范圍內探測器發(fā)送的監測信號進(jìn)行接收,經(jīng)過(guò)匯總整理等簡(jiǎn)單處理后發(fā)送至通訊總線(xiàn)。第三,通訊總線(xiàn)負責在后臺監控主機與現場(chǎng)探測設備間建立溝通橋梁,持續把現場(chǎng)檢測信號發(fā)送至監控主機,并向數據集中器和探測器傳達控制指令。第四,監控主機負責執行數據篩選、圖形處理、運算分析等任務(wù),根據現場(chǎng)監測信號來(lái)描述電氣設備與電氣系統運行狀況,判斷是否存在火災隱患和出現火災事故,確定火災出現后控制報警器發(fā)送報警信號。
2 電氣火災監控系統在軌道交通中的應用必要性
       在軌道交通運營(yíng)期間,受到電氣設備老化、錯誤操作、外力碰撞等因素影響,偶爾出現電氣火災事故,如配電系統漏電與短路引發(fā)的火災、用電設備長(cháng)時(shí)間過(guò)載運行引發(fā)的火災、封閉式電纜橋架內部溫度過(guò)高引發(fā)的火災,這類(lèi)火災具有突發(fā)性、蔓延迅速、易形成大面積燃燒的特征。與此同時(shí),早期軌道交通工程中采取人工巡查方式,由工作人員定期對電氣設備狀況進(jìn)行檢查,測量記錄運行參數,在檢查到短路、斷路等故障問(wèn)題時(shí)上報至維護中心,其前往現場(chǎng)檢修故障設備,或是在發(fā)現火災事故后通過(guò)按下消防報警器等方式上報問(wèn)題,這一模式存在火災事故發(fā)現不及時(shí)、實(shí)際巡查范圍小、難以掌握全部電氣設備實(shí)時(shí)工況的局限性。相比之下,電氣火災監控系統有著(zhù)很高的自動(dòng)化水平,改變了舊有的電氣火災監控方式,可以替代人工完成參數記錄、設備狀態(tài)檢查、火災報警等工作,既簡(jiǎn)化了流程步驟與減輕工作負擔,同時(shí),也可以第一時(shí)間發(fā)現和上報電氣火災事故,并根據監測結果來(lái)排查是否存在電氣火災隱患,起到?jīng)Q策支持作用,幫助管理人員采取改進(jìn)措施,盡可能消除全部的火災隱患。簡(jiǎn)單來(lái)講,在軌道交通工程中,電氣火災監控系統價(jià)值體現在快速報警、隱患排查、設備遠程監控、統一管理等方面。
3 電氣火災監控系統在軌道交通中的主要應用場(chǎng)景
(1)遠程控制
       在軌道交通電氣系統運行期間,如果排查到火災安全隱患,或是出現電氣參數異常波動(dòng)等情況,工作人員在火災監控系統上下達相應控制指令,經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò )或是通信線(xiàn)路,把指令傳達至目標設備,帶動(dòng)設備機械部分開(kāi)展動(dòng)作,調節電氣參數或是切換設備運行模式,實(shí)現遠程控制目標。從火災防控角度來(lái)看,對電氣火災監控系統的應用,可以幫助工作人員第一時(shí)間對所發(fā)現安全隱患、電氣故障采取有效控制措施,如切斷故障部分和非故障部分連接、調節電壓電流值等參數,短時(shí)間內消除隱患,或是將火災蔓延范圍控制在一定程度內,避免在工作人員前往現場(chǎng)期間導致電氣故障加劇、提前發(fā)展成火災事故。同時(shí),在所采取控制措施未起到預期作用、仍舊出現電氣故障和火災事故的情況下,由于工作人員遠程下達控制指令,無(wú)需抵達現場(chǎng),不會(huì )危及到工作人員的人身安全。
(2) 電氣保護
       電氣火災監控系統同時(shí)具備遠程控制、參數調節、火災報警等使用功能,既可以幫助工作人員迅速發(fā)現與處理火災事故,還可以通過(guò)參數調節,將火災事故消弭于無(wú)形。例如,在電氣保護場(chǎng)景,在系統中增設剩余電流、過(guò)電流、溫度、超壓與欠壓的保護功能,實(shí)時(shí)對比監測值和整定值,在二者誤差超標時(shí)判斷出現電氣故障,基于程序運行準則,根據故障類(lèi)型與位置來(lái)下達相應控制指令,采取保護動(dòng)作,如在檢測到剩余電流值超標時(shí)切斷供電電源,在檢測到短路故障時(shí)向探測器發(fā)送脫扣信號,在檢測到電流值異常波動(dòng)時(shí)控制電流互感器開(kāi)啟常閉節點(diǎn)來(lái)吸合電流。
(3) 消防報警
       在消防報警場(chǎng)景中,電氣火災監控系統采取對比實(shí)時(shí)監測量與整定值的判定方式持續采集工作溫度等參數的測定值,把測定值轉換為數字信號發(fā)送至監控主機,如果測定值超過(guò)或是低于整定值,且二者偏差程度超過(guò)允許區間,系統自動(dòng)判定為出現電氣故障或是電氣火災事故,根據測定值偏差程度觸發(fā)不同等級的報警程序,如單獨記錄報警信息和閃爍報警指示燈,或是額外啟動(dòng)報警蜂鳴器,并在系統界面上以電子地圖的形式顯示報警位置,輸出報警報告。此外,在現場(chǎng)環(huán)境條件、電氣設備規格型號、設備數量等要素發(fā)生變動(dòng)時(shí),工作人員可以對電氣火災監控系統的報警整定值、響應靈敏度進(jìn)行調整。
(4) 隱患排查
       在隱患排查場(chǎng)景中,一方面,由系統持續對電氣設備運行參數和現場(chǎng)環(huán)境條件進(jìn)行監測,根據實(shí)時(shí)監測結果來(lái)繪制可視化圖表,幫助工作人員直觀(guān)、掌握電氣系統運行狀況。同時(shí),對比實(shí)時(shí)監測數據與歷史數據,如果檢測到參數曲線(xiàn)變化趨勢與電氣故障期間數據變化曲線(xiàn)的相似度達到一定標準,則在監控報告中標記可能存在的電氣火災隱患,工作人員根據報告內容開(kāi)展進(jìn)一步的排查工作,消除潛在隱患,提前預防電氣故障與電氣火災事故的出現。另一方面,在系統中設立若干的自檢信號,定期對監控主體、通信總線(xiàn)、藍牙數據集合器、探測器與報警器等硬件設備的運行狀態(tài)加以檢查,可以及時(shí)發(fā)現設備故障,避免因此影響到電氣火災監控系統使用功能的正常發(fā)揮。
4 電氣火災監控系統在軌道交通中的應用建議
(1) 監控主機選型
       要求所選用監控主機具備完善的使用功能,可以滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的操作需求和電氣火災監控要求,一般情況下,監控主機具備實(shí)時(shí)報警、分區監控、故障自動(dòng)巡檢、優(yōu)先報警、圖形顯示、在線(xiàn)干預 6 項基本功能。實(shí)時(shí)報警是在出現電氣故障或電氣火災后的 15s 以?xún)劝l(fā)出聲光報警,提醒工作人員,必要時(shí)引導車(chē)站內滯留乘客安全疏散,如果火災報警時(shí)間超過(guò)這一標準,容易造成火災迅速蔓延、電氣設備大面積燒損、出現人員傷亡的嚴重后果。分區監控是在軌道交通工程中劃分若干監控區域或等級,分別制定各區域/等級的火災報警整定值,充分兼顧不同區域環(huán)境條件與電氣設備規格型號。故障自動(dòng)巡檢是對探測器、報警器與監控主機自身等系統設備的運行工況進(jìn)行檢查,判斷是否存在故障問(wèn)題,或是探測器探測精度不達標。優(yōu)先報警是在主機接收到多個(gè)監控節點(diǎn)出現異常狀況時(shí),進(jìn)行邏輯分析,根據問(wèn)題嚴重程度、事件發(fā)生時(shí)間等信息來(lái)排序,優(yōu)先提交重大事件的報警信號。圖形顯示功能是把所采集監測信號、下達控制指令與監控結果以可視化圖形方式在系統界面顯示,幫助工作人員直觀(guān)了解電氣系統運行狀態(tài)和火災情況。在線(xiàn)干預是在監測到電氣設備異常運行時(shí),工作人員可以通過(guò)監控主機對電氣設備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制,遠程下達參數調節等控制指令,迅速恢復電氣設備的正常運行工況,避免電氣故障發(fā)展為電氣火災事故。
(2)探測器選型設計
       首先,綜合分析監控參數種類(lèi)、探測器安裝區域、電氣設備種類(lèi)等因素,合理選擇探測器型號款式。例如,以母聯(lián)柜、饋線(xiàn)回路斷路器接頭作為探測對象時(shí),優(yōu)先配置測溫型探測器,搭載 6 個(gè)以?xún)鹊臏y溫探頭,通過(guò)等電位方式探測接頭工作溫度。在以低壓饋線(xiàn)回路作為探測對象時(shí),配置剩余電流型探測器,持續監測回路中的剩余電流值。而在以母線(xiàn)電纜或是電纜夾層作為探測對象時(shí),則配置感溫光纖型探測器,持續向外發(fā)射脈沖激光束,根據光子散射情況與熱運動(dòng)特征值來(lái)判斷工作溫度。其次,合理選擇探測器安裝位置,優(yōu)先在室內頂棚等空曠、開(kāi)闊部位安裝探測器,根據實(shí)際探測范圍來(lái)設定探測器數量、臨近探測器間隔距離,確保探測器可以有效感知探測范圍內的現場(chǎng)環(huán)境,避免因視線(xiàn)遮擋而形成探測盲區。而對于開(kāi)關(guān)柜、環(huán)控柜等柜體內部安裝的探測器,則根據柜內設備、線(xiàn)路分布情況來(lái)選擇合理的安裝位置,在柜內預留出充足的安裝空間。最后,考慮到軌道交通火災監控參數種類(lèi)較多,包括工作溫度、電流、電壓、電阻等數十種參數,如果在軌道交通現場(chǎng)同時(shí)布置單一參數種類(lèi)的探測器,不但會(huì )增加系統建設成本,布置過(guò)多的探測器,同時(shí)還面臨著(zhù)探測器安裝空間有限、各類(lèi)探測器與電氣設備相互干擾、形成復雜電磁環(huán)境等問(wèn)題。對此,需要優(yōu)先選用一體式監控探測器,這類(lèi)探測器可以同時(shí)對若干參數進(jìn)行監測采集,還具備火災報警功能,在探測到明火、煙霧或是采集異常監測信號后自動(dòng)發(fā)送報警信號,無(wú)需在現場(chǎng)額外加裝火災報警器,有利于簡(jiǎn)化系統結構、降低系統建設成本。
(3) 整定值設置
       如何保證電氣火災監控系統能夠及時(shí)、準確的匯報電氣火災事故,同時(shí),避免出現火災誤報、漏報問(wèn)題,是決定系統應用價(jià)值能否得以發(fā)揮的關(guān)鍵。對此,工作人員可以從整定值設置角度著(zhù)手,對軌道交通電氣設備數量、種類(lèi)、現場(chǎng)環(huán)境條件、短路等電氣故障表現形式等因素加以綜合分析,借鑒同類(lèi)項目監控案例,嚴格遵循《火災自動(dòng)報警系統設計規范》(GB50116-2013)規定,準確計算電流、電壓、接頭溫度等監控指標的較好整定值。例如,在某軌道交通工程中,把泄漏電流整定值設定為 300mA 與 500mA,如果泄漏電流超過(guò) 300mA,系統將記錄報警信息和閃爍報警信號燈,直至電流值低于 300mA 后恢復預警回路。同時(shí),在泄漏電流值超過(guò)500mA 時(shí),額外啟動(dòng)報警蜂鳴器,在故障解除或電流值低于 300mA 時(shí)自動(dòng)關(guān)閉蜂鳴器,也可由工作人員手動(dòng)關(guān)閉。
(4)應用人工智能技術(shù)
       目前來(lái)看,在軌道交通工程中,所構建電氣火災監控系統普遍存在自動(dòng)化程度有余、智能化程度不足的問(wèn)題,主要負責完成參數測量、火災報警、設備參數調節等基礎性任務(wù),仍舊需要工作人員深度參與到火災監控工作當中,完成一些決策型工作,如判斷火災等級、預測火勢蔓延情況等。對此,需要在電氣火災監控系統中應用到人工智能技術(shù),使系統具備強大的決策分析能力,面對突發(fā)狀況時(shí),可以模擬人類(lèi)思維方式進(jìn)行決策判斷。例如,在出現電氣火災事故后,系統根據各監控節點(diǎn)上報數據,預測未來(lái)一段時(shí)間火勢的蔓延擴散區域、蔓延速度。
5 安科瑞電氣火災監控系統
(1)概述
       Acre1-6000電氣火災監控系統,是根據國家現行規范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數字化獨立運行的系統,已通過(guò)國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗中心的消防電子產(chǎn)品試驗認證,并且均通過(guò)嚴格的EMC電磁兼容試驗,保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統中的安全正常運行,現均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應用。該系統通過(guò)對剩余電流、過(guò)電流、過(guò)電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監視,實(shí)現對電氣火災的早期預防和報警,當必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據用戶(hù)的需求,還可以滿(mǎn)足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動(dòng)報警系統等進(jìn)行數據交換和共享。
(2) 應用場(chǎng)合
       適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領(lǐng)域。
(3 )系統結構
4 )系統功能
        監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息,報警時(shí)發(fā)出聲、光報警信號,同時(shí)設備上紅色“報警"指示燈亮,顯示屏指示報警部位及報警類(lèi)型,記錄報警時(shí)間,聲光報警一直保持,直至按設備的“復位"按鈕或觸摸屏的“復位"按鍵遠程對探測器實(shí)現復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動(dòng)消除。
       當被監測回路報警時(shí),控制輸出繼電器閉合,用于控制被保護電路或其他設備,當報警消除后,控制輸出繼電器釋放。
       通訊故障報警:當監控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時(shí),監控畫(huà)面中相應的探測器顯示故障提示,同時(shí)設備上的黃色“故障"指示燈亮,并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警:當主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí),監控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息,可進(jìn)入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。
       當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時(shí),將報警部位、故障信息、報警時(shí)間等信息存儲在數據庫中,當報警解除、排除故障時(shí),同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢(xún)方法。
(5) 配置方案
6 結語(yǔ)
       綜上所述,為迅速撲滅初期火勢,減少電氣火災事故出現的次數,保證城市軌道交通運營(yíng)安全。運營(yíng)主管部門(mén)在軌道交通工程中搭建電氣火災監控系統,重點(diǎn)考慮監控主機選型、探測器選型、整定值設置等系統應用問(wèn)題,搭配使用人工智能技術(shù),在遠程控制、電氣保護、消防報警、隱患排查等場(chǎng)景中做到對電氣火災監控系統的落地應用,為軌道交通事業(yè)的發(fā)展保駕護航。
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【7】林冰.電氣火災監控系統在軌道交通的應用研究.
作者簡(jiǎn)介:柏為為,現任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事電氣火災監控系統的研發(fā)和應用


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