程奇勝

（中國國家圖書館，北京 100081）

國家圖書館二期電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)自2008年建成投入以來，運行不到5年時間，系統(tǒng)設備穩(wěn)定性逐步下降，其誤報率、故障率不斷增高，影響和干擾了正常的監(jiān)控系統(tǒng)運行。2013年，該系統(tǒng)基本處于癱瘓狀態(tài)，后經過廠家多次上門維修，因設備更新?lián)Q代較快，原設備過于老化，維修配件缺失，且新的產品又與現行軟件不匹配兼容，導致該系統(tǒng)關閉停用。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)保護國家圖書館電氣安全。因此，要對國家圖書館二期的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)進行改造，實時監(jiān)控。

1 電氣火災發(fā)生起因及預防措施

1.1 發(fā)生起因

電氣火災發(fā)生的原因有很多的，主要有短路、連接不良、電氣裝置布置安裝不當和過載等幾類起因。國家圖書館電氣設備眾多，辦公區(qū)以及讀者多的時候有可能會發(fā)生過載，引起火災。嚴格根據讀者和開館情況確定設備的使用量，避免引發(fā)過載發(fā)熱情況。

1.2 預防措施

對于電氣火災具有的突然性和隱蔽性，早期的監(jiān)測是非常有效和必要的手段。最易引起火災的短路接地這種故障，無論是金屬性的還是電弧性的，都能用電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)中的剩余電流動作保護器(RCD)及時有效地切斷電源并發(fā)出信號，來及時預防火災的發(fā)生。電流只有達到300mA以上的電弧才可以引燃可燃物發(fā)生火災，剩余電流動作保護器對接地故障的動作高靈敏度完全可以滿足預防電氣火災的要求，用RCD防止接地故障引起的剩余電流起火非常簡單、有效，安裝十分的簡便。電氣火災監(jiān)控設備只能監(jiān)測相應的配電柜，對于辦公區(qū)的一些設備，在發(fā)生過熱、發(fā)燙等情況時，可以通過安防設備的手報，中控室人員進行跑點查看是否出現問題。

2 項目概況

國家圖書館二期建筑面積8萬平方米，共設置34個配電間，108個配電柜，其中含有6個消防配電柜和2個高壓細水霧配電柜。根據《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》，剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器不宜安裝在IT系統(tǒng)的配電線路和消防配電線路中，但國家圖書館是國家級消防重點單位，有必要對消防配電柜進行監(jiān)測，防止該配電柜產生過熱等情況，影響火災時的正常使用。根據國家相關消防的標準，像國家圖書館這種藏書上千萬冊的地方，必須設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。

根據國家圖書館二期現場勘查后，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)探測器可集中設置在金屬箱體內，使用220V電源供電，并使用UPS作為備用電源，采用導軌方式安裝在各柜體墻面，信號線穿過頂部或底部線槽匯集于國家圖書館二期消防控制室，安裝電氣監(jiān)控系統(tǒng)主機集中監(jiān)控。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)剩余電流互感器安裝在各饋線回路上，由于二期鋼結構建筑已經投入使用，所以采用開口式互感器進行安裝，施工期間不停電，也不拆除任何母排或電纜。

3 系統(tǒng)改造

3.1 系統(tǒng)組成

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是消防火災自動報警系統(tǒng)的一個分開的獨立子系統(tǒng)，屬于火災報警系統(tǒng)中的預警級別。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的組成示意圖，如圖1所示。該系統(tǒng)主要包括電氣火災監(jiān)控器和電氣火災監(jiān)控探測器。

3.1.1 電氣火災監(jiān)控器

電氣火災監(jiān)控器是火災監(jiān)控系統(tǒng)的主機，主要用于為前方所連接的電氣火災探測器提供電，使其正常工作，還能接收來自電氣火災監(jiān)控探測器傳回報警信號，發(fā)出刺耳的峰鳴聲、閃爍光報警信號和控制信號，顯出報警地址的部位，記錄并保存當時的報警具體信息。

3.1.2 電氣火災監(jiān)控探測器

電氣火災監(jiān)控探測器是電流互感器的一種，能夠對保護相線中的剩余電流、溫度等電氣故障參數進行轉換和響應，產生自動報警信息，然后向電氣火災監(jiān)控器主機傳輸報警信號。

3.1.3 LDK8000功能介紹

LDK8000EN電氣火災報警監(jiān)控設備采用分部設計、可靠性非常高、誤報率比較低，可維修性比較好。顯示界面采用的大屏設計，人易于查看、使用性強，具有人機良好的互動和交互性。該設備一共10路探測回路，其中一個回路可以鏈接128個單點設備點。采用12.4寸24位彩色TFT工業(yè)大液晶屏，具有溫度范圍寬、抗干擾能力強等優(yōu)點。具有強大的黑匣子記憶方面的功能，最多可以能存貯1024條火警報警記錄和1024條故障記錄。對于頻繁報警的設備，具有操作等級的用戶可以在線修改漏電報警閾值，也就是報警范圍。通過485協(xié)議，支持與消防控制室圖形顯示裝置（CRT）通信功能，并通過CAN總線可實現與圖形顯示裝置的信息上傳。圖形顯示功能，通過圖形顯示能夠更直觀地實時觀察各個點的對應狀態(tài)。系統(tǒng)支持常備電功能，使用的24V蓄電池。在主電斷開的情況下，自動實現主備電切換，具有電池充放電智能管理功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)組成示意圖

3.2 系統(tǒng)工作原理

發(fā)生電氣短路、負載等故障時，電氣火災監(jiān)控探測器將保護線路中的不平衡電流等電氣故障參數信號轉變?yōu)殡娏餍盘?，經過內部集中器數據處理后，火災探測器根據內部邏輯關系做出是否報警的判斷，將電氣報警信息傳送到電氣火災監(jiān)控器中。電氣火災監(jiān)控器在接收到前端探測器的報警地址信息，記錄前端探測器報警的日期時間，同時聯(lián)動安裝在保護區(qū)域現場的消防警報裝置，發(fā)出聲光警報，消防控制室人員采取相應的處置措施，排除電氣故障，消除電氣火災隱患，防止電氣火災的發(fā)生。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理如圖2所示。

圖2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

3.3 系統(tǒng)設計與安裝

3.3.1 電氣火災監(jiān)控探測器的設置

監(jiān)控系統(tǒng)的設計應根據建設工程規(guī)模和被保護電氣線路的實際情況，確定采用獨立式探測器或非獨立式探測器；當沒有消防控制室、且探測器數量不超過8個的，可采用獨立式探測器。國家圖書館二期設有獨立的消防控制室，將現有108個配電柜重新安裝剩余電流電氣火災監(jiān)控探測器，選用利達8000型。供電線路泄漏電流大于500mA時，應在下一級配電箱設置。探測器的報警值既要考慮線路上負載的自然漏流，又要考慮泄漏電流達到一定值會引發(fā)火災的特性，在設置參數時，可結合設計參考值和實際探測到剩余電流值進行修正，一般工程可選實際探測到剩余電流值的兩倍進行設置，可在300～500mA的范圍內選擇。安裝完成后進行逐點測試。如圖3所示。

圖3 剩余電流電氣火災監(jiān)控探測器安裝實例

3.3.2 電氣火災監(jiān)控器的設置

根據國家相關標準和規(guī)范，凡是設有消防控制室的建筑結構，電氣火災監(jiān)控器都應設置在消防控制室屋內或者保護區(qū)的周邊。國家圖書館二期設有獨立的消防控制室，因此，要設置在控制室內。安裝后顯示運行界面，如圖4所示。

圖4 電氣火災監(jiān)控器

3.3.3 系統(tǒng)調試

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)安裝完成通電后必須進行系統(tǒng)全面的驗收調試，調試開通確認所有狀態(tài)和參數運行合格后才可投入運行。測試內容如圖5。施工人員安裝完成后，經過廠家專業(yè)人員進行系統(tǒng)調試，設備使用正常，地址和通訊均為正常。

圖5 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)測試內容

3.3.4 測試步驟

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)完成基本調試后，應按國家相關規(guī)定對監(jiān)控系統(tǒng)進行嚴格測試，測試結果如表1所示。

自檢功能，由測試人員進行按下自檢功能鍵，設備經過5分鐘的巡檢。報警功能，使用電流改變器，測試108個探測器，每個探測器測試3次，并查看主機是否報警，地址是否正確。在探測器測試過程中，調試人員同步做消音和復位功能，查看是否正常消音。測試完成前3項以后，斷開任意2處總線，查看通訊功能是否正常，是否發(fā)出報警。人為斷開任意2處剩余電流互感器，查看傳感器故障功能是否報警。最后對主機進行測試，按下電源轉換鍵，查看系統(tǒng)主機的主、備電源自動轉換功能是否正常。

表1 監(jiān)控系統(tǒng)測試結果

通過表1，我們看出，監(jiān)控系統(tǒng)的自檢、報警、消音、復位、通訊故障報警、傳輸報警故障、主備電轉換等功能，經過系統(tǒng)的測試實驗，均正常，系統(tǒng)可以正常使用。基礎功能的完備，是整個系統(tǒng)使用的關鍵所在。

3.3.5 系統(tǒng)運行和短信遠程監(jiān)控

LDK8000電氣火災監(jiān)控設備外部接線無誤后接通電源，監(jiān)控系統(tǒng)開始對其設備進行自檢，設備主要對AC220V電源進行檢查。當自檢完畢，進入監(jiān)控狀態(tài)，監(jiān)控狀態(tài)顯示界面分為5個區(qū)域。當發(fā)生機器報警時，中控員迅速查看主機地址界面圖，鎖定探測器位置，現場查警，確定有無火情。當有火情時，迅速啟動相應應急預案。當無火情時，記錄誤報情況，立即復位。

LDK8000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主機可以通過LD6920-DX短信通訊卡向用戶發(fā)送狀態(tài)信息，狀態(tài)信息包括火警、故障。最多可向5個指定用戶發(fā)送信息。利用短信等相關功能可以實現消防安全管理人員24小時，監(jiān)控電氣設備的狀態(tài)，發(fā)現問題，及時后處理。該系統(tǒng)大大提高了發(fā)生故障和火警時的準確處置。如圖6所示。

圖6 短信遠程監(jiān)控

3.3.6 系統(tǒng)維修

一個好的產品包括可靠性和維修性兩個方面。電子器件的本身屬于易損件，電流或者電壓過高，都會導致如探測器損壞的問題。為了進一步測試，實驗人員把其中一個配電柜的電壓反復變動，經過上百次的調節(jié)，探測器發(fā)生故障，不能正常報點。維修人員更換探測器，LDK8000型的配套探測器不需要進行地址更換，裝上即可正常報警。

4 辦公室電氣設備監(jiān)測

配電柜的電氣設備監(jiān)測可以使用LDK8000。對于辦公室的電腦和手機充電設備這些無法做到監(jiān)測。只能通過消防安全責任制的落實，每個人員在上下班時，將設備電源進行關閉，一旦發(fā)現異常，及時報告相關負責人進行修理。對于重要部位，可以通過安防設備，安裝手報進行報警，相關人員直接鎖定地址。一些員工在使用設備時，不注意擺放，因此，需要在檢測和跑點過程中，對辦公室人員進行宣傳教育培訓。

5 結語

分析國家圖書館二期電氣火災設備老舊問題，重新設計更換了利達8000型電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。

根據國家圖書館二期實際情況，選用了剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器，報警值設定為300～500mA。

按照設計圖紙，安裝完成后，對監(jiān)控系統(tǒng)進行了測試，測試結果均為正常。

在使用過程中，能夠準確地鎖定報警地點，查警人員可以迅速確認火情。

系統(tǒng)維修性比較好，更換十分簡單，不用重新設置地址等內容，即插即用。

對于辦公區(qū)的部分設備，安裝手動報警裝置，通過安防設備，相關人員直接鎖定地址，并對辦公室部分人員進行安全宣傳教育。