基于物聯網技術的電氣火災監控系統設計

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

【摘要】電氣火災監控系統是建筑消防的一部分，對早期預防電氣火災的發生具有非常重要的作用。信息和通信技術的目標已經從任何時間、任何地點連接任何人,發展到連接任何物體的階段,而萬物的連接就形成了“物聯網”。本文主要探討如何有效合理地將移動物聯技術應用到電氣火災監控系統中來,從而搭建一個完善的電氣火災監控物聯網的應用系統。

【關鍵詞】電氣火災監控系統；物聯網。

1 引言

物聯網是互聯網和通信網的網絡延伸與應用拓展。物聯網的核心和基礎仍然是互聯網及通信網,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。通過傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

1999年英國的Kenvin Ashton提出了物聯網的概念,到今天,物聯網的應用已經深人到各個行業、各個領域,物聯網技術的發展更是日臻成熟和完善。借助于物聯網的技術,對傳統的電氣火災監控系統進行升級改造,讓電氣火災監控系統在防控火災方面發揮更好的作用,從而為這個社會的進步、百姓的平安做出更多的貢獻。

2 物聯網的體系架構和三大要素

物聯網有三大要素,即①信息采集②信息傳遞③信息處理。它們的關系如圖1所示：

這三大要素決定了物聯網的三層架構體系,即感知層一令網絡層令一應用層“感知層”完成信息采集“網絡層”完成信息傳遞“應用層”完成信息的處理。如圖2所示：

3 電氣火災監控系統的物聯網延伸

根據的定義,電氣火災監控系統由電氣火災監控設備、剩余電流式電氣火災監控探測器、測溫式電氣火災監控探測器、故障電弧探測裝置組成,并且通過網絡布線傳輸組成一個完整的監控預警系統。這其實也是個三層的架構體系,只要簡單地做一下延伸,就可以構建出電氣火災監控的物聯網系統。

將剩余電流式電氣火災監控探測器、測溫式電氣火災監控探測器、故障電弧探測裝置等作為前端的探測器件來采集信息,構成物聯網的感知層。

將傳統的總線的有線短距離信息傳輸方式改成無線的等移動通道來實現不限空間和距離的傳輸方式,從而構成移動物聯網的傳輸層。

搭建一個綜合的開發式的監控中心平臺相當于一個多用戶的電氣火災監控設備,并允許客戶通過自己的賬號進人該平臺,隨時隨地的查看與自己相關聯的電氣火災監控信息。監控中心平臺也可以適時地將報警信息發送給相關單位和個人。這個監控中心平臺及客戶端就構成了物聯網的應用層。

4 電氣火災監控的物聯網系統的基本組成及工作原理

基于上面的延伸分析,如果想組成一個完整的電氣火災監控的物聯網系統,由如下幾部分組成：前端探測設備電氣火災監控探測器、無線收發器及移動網絡數據傳輸通道，監控中心平臺，監控客戶端。這幾個部分的關系如圖3所示：

4.1前端探測設備（電氣火災監控探測器）

前端探測設備,也就是電氣火災監控探測器,負責對電氣線路中的剩余電流、電流負荷、線纜及設備溫度等相關電氣參數進行適時探測和數據采樣,并對這些采樣數據進行適時的分析整理,數據如有異常即會發出聲光報警同時也會對電氣線路中的電弧現象進行有效的監控隨時響應消防聯動信號,切實有效地防患電氣火災的發生。電氣火災監控探測器外接無線收發器,會將適時探測采樣的數據及報警信息傳送給無線收發器,同時接收并響應無線收發器發送過來的各類控制命令。

4.2無線收發器及移動數據傳輸通

無線收發器通過連接前端探測設備電氣火災監控探測器,接收前端探測設備傳送上來的采樣數據和報警信息,并將這些數據和信息,利用現有的DPRS和SMS或CDMAEVO移動網絡數據通道發送至監控中心平臺和使用單位負責人的移動通信設備上,實現意義上的電氣火災遠程無線監控。同時也接收來自監控中心平臺發送過來的控制命令信息,并將這些命令信息傳遞給前端探測設備。

4.3監控中心平臺

監控中心平臺由數據庫服務器和平臺應用軟件兩部分組成。數據庫服務器用來存儲使用單位的監控信息,包括單位簡介單位定位信息監控負責人姓名及組,領導報警短信通知號碼個安裝探測器數量每個前端探測設備的地址碼、移動號碼、安裝位置說明、監控報警狀態。

平臺應用軟件適時顯示監控及報警信息,并提供人機交互界面,方便工作人員對相關信息進行內容編輯、信息記錄查詢等等。當某單位有電氣火災監控探測器報警時,會自動彈出該單位相關信息,并且可以地圖上直接定位。

4.4監控客戶端

在任何一臺能夠上Internat的電腦上登陸電氣火災監控物聯網系統,輸人用戶ID及密碼,即可進人監控客戶端。此監控客戶端能直觀顯示本單位所裝設電氣火災監控探測器的相關信息。如每個探測器的地址碼、移動號碼、安裝位置說明及備注等等。安裝位置說明須分區域,區域下分某幢建筑物,建筑物下分樓層。并能實時顯示本單位每一臺電氣火災監控探測器當前的監控及報警狀態。并提供人機交互界面,方便用戶能夠編輯、修改相關資料,查詢相關歷史報警記錄等等。

5 與傳統的電氣火災監控系統的優劣對比（見表1）

6 安科瑞電氣火災監控系統

6.1Acrel-6000電氣火災監控系統

  Acrel-6000/B電氣火災監控系統是安科瑞自主研發的集監視、報警、管理于一體的計算機測控系統，該系統適用于大型商場、生活小區、工礦企業、辦公大樓、商場酒店等區域電氣防火的集中監控管理。

  Acrel-6000/B型電氣火災監控設備是Acrel-6000電氣火災監控系統的核心，監控設備通過RS485總線與多臺電氣火災監控探測器相連，構成集散式電氣火災監控系統，實時監控電氣線路的工作狀態。

  監控設備能實時接收處理各路探測器發送的漏電、溫度信號，同時在液晶屏幕上顯示，當漏電、超溫報警及電源或通訊發生故障時，監控設備能發出聲光報警信號，在屏幕上顯示故障位置及報警類型，并具有數據存儲、查詢和報警控制信號輸出等功能，還具備對探測器的遠程復位控制功能。

  Acrel-6000電氣火災監控系統由Acrel-6000/B型電氣火災監控設備、AAFD故障電弧探測器組成。系統各設備之間均采用485總線進行連接，施工布線簡單方便。監控設備也可將數據上傳到云平臺。

6.2Acrel-6000/B電氣火災監控設備

6.2.1面板元件布置及功能說明

圖1 Acrel-6000/B面板元件布置及功能說明

6.2.2技術參數

6.3安科瑞ARCM系列電氣火災監控探測器

安科瑞ARCM系列組合式電氣火災監控裝置安裝在0.4kV低壓配電系統中，用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統中的聲譽電流、溫度等電氣參數，從而預防電氣火災的發生。當被保護線路中監控裝置參數超過報警設定值時，能產生報警和控制信號，以便消除剩余電流引起的電氣火災隱患。產品采用RS485或二總線進行通訊，可以與其它監控報警器、監控單元或監控主機聯合組成火災監控系統，可根據用戶需要選擇集中總線型的信息管理模式或功能分區型的信息管理模式。

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業、國家消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域，符合GB14287-2014《電氣火災監控系統》的標準。

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低壓剩余電流信號的采集，可與電氣火災監控裝ARCM系列、電動機保護裝ARD系列以及剩余電流繼電器ASJ系列配套使用。該產品二次可輸出0-5(2)mA或0-1V，有圓孔型和方孔型供用戶根據需求選用。

6.5 安科瑞AAFD型故障電弧探測器 

6.5.1安科瑞AAFD系列電氣火災監控探測器的功能

監測單相回路的故障電弧；通過對電氣線路的實時監測能及時、準確的發現電氣線路中的故障和異常狀態，可幫助用戶迅速查明電氣故障發生的區域，以便及時消除電氣火災隱患；

具有聲光報警功能；本探測器尺寸小巧、安裝方便，采用標準35mm導軌安裝；具有故障電弧模擬發生功能，可以通過模擬故障電弧對本機進行性能測試；具有通用485總線接口，采用標準Modbus協議進行數據交換，信號兼容性強。

6.5.2 技術參數

7 小結

把移動物聯的技術應用到電氣火災監控系統中,是對傳統的電氣火災監控系統進行升級和更新換代,使電氣火災監控系統突破了空間距離的限制,實現廣域的、城域的、甚至于全國范圍的集中式電氣火災監控,為電氣火災監控技術注人了新的活力,同時更擴大了電氣火災監控系統的應用范圍。此外實現了監控數據與監控現場的分離,這為發生火災后的調查、事故原因分析提供了便利。新的電氣火災監控物聯網系統為我們構筑了更加安全的用電環境,同時也描繪了更為廣闊的市場前景。安科瑞電氣火災監控系統是一種電氣火災的早期預警系統，當線路或設備發生電弧故障（串聯電弧或并聯電弧）時，能夠及時并準確地給出預警或報警信號，將電氣火災扼殺在萌芽狀態。從預防做起，時刻防范，安全無小事，生命重于山。

【參考文獻】

[1] 呂樹偉.物聯網應用.物聯網發展高峰論壇.2001：13

[2] 胡勇.電氣火災監控系統與物聯網[C].2013中國消防協會科學技術年會.中國科學技術出版社,2013.

[3] 消防應急照明和疏散指示系統/防火門監控系統/消防設備電源監控系統/電氣火災監控系統選型手冊.2019.7版；