張應(yīng)騰,　鐘　源,　姚少軍

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消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張應(yīng)騰1,鐘源2,姚少軍1

張應(yīng)騰(1987—),男,工程師,從事電氣消防安全與自動(dòng)化方面的工作。

(1.珠海派諾科技股份有限公司, 廣東 珠海519085;

2.廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院, 廣東 廣州510010)

摘要：介紹了消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計(jì),并現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)了監(jiān)控探測(cè)器的位置。指出消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)和監(jiān)控探測(cè)器兩層架構(gòu)組成,能及時(shí)監(jiān)控消防設(shè)備的電源狀態(tài),從而在火災(zāi)發(fā)生時(shí)最大限度地保障消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的安全。

鐘源(1986—),男,工程師,從事建筑電氣設(shè)計(jì)方面的工作。

姚少軍(1979—),男,工程師,從事電氣消防安全與自動(dòng)化方面的工作。

關(guān)鍵詞：消防設(shè)備; 電源監(jiān)控系統(tǒng); 監(jiān)控主機(jī); 監(jiān)控探測(cè)器

0引言

消防設(shè)備是目前保障建筑物消防安全的主要設(shè)施。建筑物的消防安全在很大程度上取決于消防設(shè)備的好壞,而消防設(shè)備是否能正常工作又取決于供電電源的工作狀態(tài)。消防設(shè)備電源直接為建筑中所有消防設(shè)施設(shè)備運(yùn)行提供動(dòng)力,其可靠性直接關(guān)系到建筑中的消防設(shè)施在火災(zāi)情況下能否正常發(fā)揮作用。所以,必須對(duì)消防設(shè)備電源進(jìn)行監(jiān)控,以最大限度地提高消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的安全性。

1方案架構(gòu)

消防設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)和監(jiān)控探測(cè)器組成。探測(cè)器采集各消防設(shè)備電源信息,根據(jù)設(shè)定限值判斷電源是否有異常情況,在消防電源異常時(shí),產(chǎn)生報(bào)警信息,并發(fā)出聲光報(bào)警。監(jiān)控主機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)所有監(jiān)控探測(cè)器進(jìn)行統(tǒng)一管理、集中監(jiān)測(cè),收到探測(cè)器的報(bào)警信息后報(bào)警并記錄。系統(tǒng)內(nèi)部采用兩總線進(jìn)行通信,對(duì)外提供以太網(wǎng)接口,以滿足其他消防系統(tǒng)的接入。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1　監(jiān)控主機(jī)

監(jiān)控主機(jī)以工業(yè)計(jì)算機(jī)為核心,包括液晶顯示器、消防電源、通信管理機(jī)、鉛酸蓄電池、PMAC302開關(guān)量模塊、指示燈、按鍵、打印機(jī)等。消防電源將系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)化為兩路獨(dú)立的24 V低壓直流電源,一路供給系統(tǒng)內(nèi)部使用,另一路供給監(jiān)控探測(cè)器。為防止外部接線造成的短路情況,兩路電源均具獨(dú)立短路、過流保護(hù)功能。消防電源同時(shí)對(duì)系統(tǒng)電源進(jìn)行監(jiān)控,監(jiān)測(cè)電源是否有欠壓、斷電、備電斷路等故障,并將所有電源信息通過通信形式對(duì)外輸出。消防電源使用蓄電池作為備用電源,在系統(tǒng)主電源正常時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電并管理,在主電異常時(shí)使用蓄電池供電。工業(yè)計(jì)算機(jī)運(yùn)行消防電源監(jiān)控軟件,收集消防電源的故障信息。監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)框圖如圖2所示。

消防電源監(jiān)控軟件任務(wù)劃分如圖3所示。軟件系統(tǒng)分為應(yīng)用層與驅(qū)動(dòng)層,應(yīng)用層運(yùn)行串口1任務(wù)、串口2任務(wù)、串口3任務(wù)、串口4任務(wù)、從串口任務(wù)、計(jì)算任務(wù)等主要任務(wù)。串口1任務(wù)、串口2任務(wù)、串口3任務(wù)、串口4任務(wù)作為主設(shè)備任務(wù),負(fù)責(zé)對(duì)下端探測(cè)器回路的通信;從串口任務(wù)作為從設(shè)備任務(wù)完成后天數(shù)據(jù)傳輸功能,在外部請(qǐng)求時(shí)對(duì)外提供數(shù)據(jù);UI任務(wù)、計(jì)算任務(wù)分別負(fù)責(zé)UI及內(nèi)部監(jiān)控報(bào)警工作。所有任務(wù)主要可以概括為通信和監(jiān)控報(bào)警。

圖2　監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)框圖

圖3　監(jiān)控主機(jī)軟件任務(wù)劃分

通信任務(wù)主要流程如圖4所示。轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)約通信:對(duì)外接口把來源外的數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)定協(xié)議內(nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)換,把請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)管理模塊,并且從數(shù)據(jù)管理模塊獲取對(duì)外請(qǐng)求的數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)管理:完成從轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)約通信模塊來的請(qǐng)求,并且管理原始數(shù)據(jù),對(duì)配置數(shù)據(jù)以及通信的內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理;原始數(shù)據(jù)處理以單元通信管理:完成對(duì)終端協(xié)議的打包/解包過程,對(duì)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)申請(qǐng),并且當(dāng)通信異常時(shí)選擇異常通信策略。

監(jiān)控報(bào)警任務(wù)主要完成報(bào)警信息處理等功能。報(bào)警信息處理流程如圖5所示。在讀取某節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息后,對(duì)該狀態(tài)信息進(jìn)行解析,若Bit0~Bit7中有其中一個(gè)不為0,則節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)剩余電流越線報(bào)警,記錄該節(jié)點(diǎn)越線報(bào)警的時(shí)間和位置。當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)讀取完畢時(shí),再返回第一個(gè)節(jié)點(diǎn),繼續(xù)讀取。根據(jù)CCC認(rèn)證要求,在越限報(bào)警產(chǎn)生后,如果該越限消失,越限報(bào)警不能消除,彈出窗口不消失,直至用戶復(fù)位。

圖4　通信任務(wù)流程圖

圖5　報(bào)警信息流程圖

2.2　監(jiān)控探測(cè)器

監(jiān)控探測(cè)器主控制器采用STM32F103VCT6微控制器,使用外部8 MHz晶體振蕩器,上電復(fù)位電路使用RC電路,支持Jtag在線調(diào)試以及ISP離線燒寫。主控制系統(tǒng)電源由外部供應(yīng)(3.3 V),MCU的A/D轉(zhuǎn)換器參考電壓也由外部提供。主控制系統(tǒng)通過各種端口與其他子系統(tǒng)連接。

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)測(cè)量一路交流三相電壓,并兼容測(cè)量兩路單相電壓。每組測(cè)量信號(hào)經(jīng)電阻匹配、低通濾波以及放大后,輸出到MCU的A/D轉(zhuǎn)換器端口。系統(tǒng)電源以及配置電壓由外部提供。一路三相電壓兼容測(cè)試兩路單相電壓,在配置成測(cè)試兩路單相電壓時(shí),兩路信號(hào)互不干擾;在配置為兩路電壓時(shí),兼容直流與交流由配置電路參數(shù)實(shí)現(xiàn)。

3現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)

監(jiān)控探測(cè)器的設(shè)置應(yīng)保證整個(gè)消防系統(tǒng)的供電電源工作狀態(tài)均能在監(jiān)控器上或消防控制室內(nèi)實(shí)時(shí)顯示。 常見的設(shè)置位置有建筑內(nèi)為消防設(shè)備供電的主電源和消防電源的配電柜輸出端、消防電氣控制裝置(包括水泵控制器、風(fēng)機(jī)控制器等)的雙路電源輸入端與輸出端、各防火分區(qū)內(nèi)的消防設(shè)備電源裝置(給各消防設(shè)備供電的直流電源)的輸出端、消防設(shè)備供電配電箱的輸出端、消防設(shè)備應(yīng)急電源的輸入端與輸出端、應(yīng)急照明配電箱的輸出端、集中電源型消防應(yīng)急燈具專用應(yīng)急電源的輸入端與輸出端,多路主電源供電的設(shè)備監(jiān)控各主供電回路輸入端。

設(shè)置在消防控制室以外的獨(dú)立供電消防設(shè)備,如工作狀態(tài)在火災(zāi)報(bào)警控制器或消防聯(lián)動(dòng)控制器上沒有顯示,應(yīng)在其供電電源的輸出端設(shè)置電壓傳感器或電流傳感器,如電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、可燃?xì)怏w控制器、防火卷簾控制器、氣體滅火控制器、線型光纖感溫火災(zāi)探測(cè)器、空氣采樣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警器、傳輸設(shè)備。常見的消防設(shè)備及設(shè)置場(chǎng)所如表1所示。

表1常見的消防設(shè)備及設(shè)置場(chǎng)所

消防設(shè)備設(shè)置場(chǎng)所消火栓(消防炮)系統(tǒng) 消防水泵電源自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、水幕、水噴霧(細(xì)水霧)滅火系統(tǒng)、雨淋噴水滅火系統(tǒng)(泵供水方式) 噴淋泵電源泡沫滅火系統(tǒng) 消防水泵、泡沫液泵電源干粉滅火系統(tǒng) 供電電源氣體滅火系統(tǒng) 供電電源防煙排煙系統(tǒng) 防煙排煙風(fēng)機(jī)電源、電動(dòng)防火閥、電動(dòng)排煙防火閥、常閉送風(fēng)口、排煙閥(口)、電動(dòng)排煙窗、電動(dòng)擋煙垂壁電源防火門和卷簾門系統(tǒng) 防火門和卷門機(jī)供電電源消防電梯 消防電梯供電電源消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng) 照明供電電源消防設(shè)備直流電源 分布在豎井或電氣設(shè)備間,給消防設(shè)備供電的直流電源

監(jiān)控主機(jī)置于有人值班的消防控制室內(nèi),通過通信總線及電源總線與下端探測(cè)器連接。監(jiān)控探測(cè)器安裝于各個(gè)消防設(shè)備的末端配電箱中。通常,消防設(shè)備的電源均為主備電源,探測(cè)器監(jiān)控時(shí)電壓信號(hào)取自雙電源開關(guān)上端,電流信號(hào)取自開關(guān)下端。需要注意電氣設(shè)計(jì)的安全性,探測(cè)器模塊需要具有熔斷保護(hù)功能。監(jiān)控示意圖如圖6所示。

圖6　監(jiān)控示意圖

各監(jiān)測(cè)模塊513A及513A2從各消防設(shè)備電源末端配電箱中收集信號(hào),處理后傳至消防控制室的監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行集中處理、顯示。消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)示意圖如圖7所示。

4結(jié)語

消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)充分考慮了監(jiān)控的可靠性與實(shí)時(shí)性,具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化和不間斷等優(yōu)點(diǎn), 能及時(shí)反映被監(jiān)控設(shè)備的電源狀態(tài),并集中顯示,最大限度地保障了消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的安全。隨著標(biāo)準(zhǔn)GB 50116—2013逐步落實(shí),消防電源監(jiān)控系統(tǒng)必將得到大力推廣,具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖7　消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

參考文獻(xiàn)

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Design of Power Monitoring System for Fire Fighting EquipmentZHANGYingteng1,ZHONGYuan2,YAOShaojun1

(1.Zhuhai Pilot Technology Co., Ltd., Zhuhai 519085, China;

2.Guangdong Province Architectural Design and Research Institute, Guangzhou 510010, China)

Abstract：This paper introduced the system architecture and system design of power monitoring system for fire fighting equipment,and designed the position of monitoring detector on the scene.It is pointed out that the power monitoring system for fire fighting equipment is composed of monitoring host and monitoring detector,which can timely monitor the state power of the fire fighting equipment in order to furthest ensure the safety of the fire control linkage system when the fire happens.

Key words:fire fighting equipment; power monitoring system; monitoring host; monitoring detector

收稿日期：2015-07-22

中圖分類號(hào)：TU 892

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-8417(2016)01-0010-04