淺談消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)在高層建筑中的應(yīng)用

發(fā)布時間： 2022-11-29　　點擊次數(shù)： 451次

王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

火災(zāi)發(fā)生后，非消防電源被切斷，火災(zāi)報警系統(tǒng)應(yīng)立即接通消防電源，滿足消防設(shè)施處于良好運(yùn)行狀態(tài)，對消防設(shè)備電源狀態(tài)的監(jiān)控是十分必要的。介紹消防設(shè)備電源的重要性和三種類型，分析消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理，提出使用消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的必要性。

0、引言

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑越建越高，地下空間開發(fā)規(guī)模越來越大，火災(zāi)防控日趨復(fù)雜，城市火災(zāi)也越發(fā)高發(fā)，導(dǎo)致造成國家財產(chǎn)及人員的巨大損失。2012年，廈門市一幢28層綜合樓建筑發(fā)生火災(zāi)，該綜合樓設(shè)有二路1OkV市電及一臺800kw柴油發(fā)電機(jī)，火災(zāi)探測器報警后，二路市電均被切斷，柴油發(fā)電機(jī)因長期閑置維護(hù)保養(yǎng)不到位，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā) 生時消防設(shè)備電源不能正常工作，消防水泵無法啟動，排煙風(fēng)機(jī)及送風(fēng)機(jī)無法正常運(yùn)行，靠消防人員歷時5h才撲滅火災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失上億元，損失很慘重。2002年，北京某網(wǎng)吧發(fā)生特大火災(zāi)，由于網(wǎng)吧消防疏散指示標(biāo)志和應(yīng)急照明燈無法正常工作，火災(zāi)現(xiàn)場能見度很低，加上火災(zāi)產(chǎn)生的大量濃煙充滿整個室內(nèi)空間，給現(xiàn)場被困人員的逃生造成一定的難度，

也給消防人員實施滅火救人增加難度，這起火災(zāi)造成25人死亡，12人受傷的嚴(yán)重后果。慘痛的教訓(xùn)說明，在火災(zāi)發(fā)生時，消防設(shè)備電源的可靠性很重要，消防設(shè)備電源能正常工作就可以挽救很多人的生命和財產(chǎn)損失。

近幾年來，發(fā)生火災(zāi)后各類消防設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的火災(zāi)案例屢見不鮮，尤其是公安機(jī) 關(guān)在平常的消防監(jiān)督檢查中發(fā)現(xiàn)，建筑消防設(shè)備存在隱患形同虛設(shè)的情況隨處可見。事實證明，消防設(shè)備能否發(fā)揮應(yīng)有的作用，關(guān)系到初期火災(zāi)能否及時成功撲救，而消防電源的可靠與否關(guān)系到消防設(shè)備能否正常工作的一個根本性問題。為了保證消防設(shè)備電源長期處于完好無損的工作狀態(tài)，有必要在建筑工程上設(shè)置消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)。

1、消防設(shè)備電源的重要性和類型

消防設(shè)備是保障建筑物消防安全的重要消防設(shè)施，而消防設(shè)備能否正常工作又取決于供電電源的可靠性。消防設(shè)施在火災(zāi)情況下能否正常發(fā)揮作用，一方面取決于消防設(shè)施日常的維護(hù)保養(yǎng)，另一方面取決于消防設(shè)備電源自身的可靠性。如果消防設(shè)備電源不工作，消防水

402泵無法啟動，致使火場缺水，火災(zāi)不能得到撲救；防火分隔設(shè)施如防火卷簾不能下降，常開防火門無法關(guān)閉，勢必造成火災(zāi)蔓延；排煙風(fēng)機(jī)無法排煙，送風(fēng)機(jī)無法送風(fēng)導(dǎo)致防煙樓梯間不能防煙，消防電梯不能運(yùn)行，疏散指示標(biāo)志燈和應(yīng)急照明燈無法點亮造成人員疏散困難，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的災(zāi)難性后果。一幢建筑消防設(shè)施的投入資金大概為總投入資金的30，比例相當(dāng)大，如果建筑消防設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)不到位，在火災(zāi)中不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，或者是消防設(shè)備電源出了問題沒有及時發(fā)現(xiàn)，致使消防設(shè)備無法正常工作，會造成很大的浪費(fèi)，后果不堪設(shè)想。

1．1消防設(shè)備電源的類型

消防設(shè)備電源主要有3種類型：消防專用供電線路、自備柴油發(fā)電機(jī)組、EPS備用電源，EPS備用電源可分為直流輸出EPS和交流輸出EPS兩種。消防專用供電線路由二路市電組成，由于二路市電大部分都是由同一個開閉所或者同一個變電站引過來，一旦區(qū)域發(fā)生停電或者斷電的情況下，火災(zāi)時不能保證消防供電，所以不能作為可靠的備用電源來考慮。柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急備用電源，雖然存在占地比較大、啟動時間比較長、易發(fā)生故障等缺陷，但維護(hù)比較簡單，投資成本較低，應(yīng)用歷史比較長，不少單位都在使用。

直流EPS由于應(yīng)急時只能輸出直流電源，采購消防設(shè)備時需選用交直流兩用設(shè)備，在使用時不方便。交流EPS由于內(nèi)部具有直流逆變電路，可以把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，應(yīng)急時可以輸出交流電源，不用改變消防設(shè)備的供電形式，因此使用廣泛。根據(jù)筆者的調(diào)研，目前消防設(shè)備的備用電源很大一部分采用EPS應(yīng)急電源。當(dāng)建筑發(fā)生火災(zāi)，市電斷電或被切掉后，通過雙電源末端切換箱切換到EPS應(yīng)急電源，從而為建筑消防設(shè)備和設(shè)施的正常供電提供了重要保障。EPS應(yīng)急電源一般由主電源和應(yīng)急電源兩部分組成。主電源一般來自城市一路高壓配電，正常狀態(tài)時消防設(shè)備由主電源供電，當(dāng)主電源因為故障或火災(zāi)而停電時，備用電源應(yīng)及時投入運(yùn)行，確保各種消防設(shè)備能夠繼續(xù)有效運(yùn)行。

1．2 EPS備用電源的組成

EPS備用電源由電池組、逆變器、控制電路、充電電路和主備電轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成，見圖1所示。當(dāng)主電電源交流220V正常供電時，控制電路使充電電路為電池組充電，主備電轉(zhuǎn)換開關(guān)使交流220V直接輸出，為消防設(shè)備提供電源；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，主電電源斷開，此時沒有交流220V輸入，控制電路使逆變器工作，同時使主備電轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到備電處，備電開始輸出交流220V，為消防設(shè)備提供可靠的工作電源，其轉(zhuǎn)換時間為毫秒級，實現(xiàn)了“無縫轉(zhuǎn)換"。

從EPS的組成可以看出，除了充電電路、控制電路和逆變電路外，關(guān)鍵部分就是電池組，因為電池組不同于電子電路，它是把電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲存起來，一旦需要就把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能輸出。電池組存在兩個缺陷：一是電池組的壽命較短，一般正常使用維護(hù)保養(yǎng)好的也只能堅持3～4a；二是電池組由多個電池組成，一旦其中一個電池?fù)p壞，就會影響整個電池組的功能。當(dāng)電池組中間有一個性能較差的電池時，充電量只能以這個較差的電池為準(zhǔn)，這就使整個電池組的存儲電能的水平大大下降，結(jié)果造成EPS應(yīng)急的時間大大縮短，甚至不能起到應(yīng)急電源的作用。除電池組外，包括充電電路在內(nèi)的其他幾個電路都可能產(chǎn)生故障，影響到EPS的正常工作。如何實時監(jiān)測EPS完好性，是否能在主電源故障或突然斷電的情況下，及時有效地進(jìn)入工作狀態(tài)為消防設(shè)備提供電源是個重要的問題。

1．3柴油發(fā)電機(jī)

柴油發(fā)電機(jī)也是一種常用的消防設(shè)備應(yīng)急電源裝置，是由控制和充電電路、電池組、啟動馬達(dá)、柴油發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和穩(wěn)壓裝置組成，見圖2所示。

當(dāng)交流220V主電源正常供電時，充電及控制電路為電池組充電，主備電轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點接在上端，220V交流直接輸出；當(dāng)220V主電斷電時，控制電路使電池組接通啟動馬達(dá)，啟動馬達(dá)帶動柴油發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動使其運(yùn)行，同時柴油發(fā)動機(jī)同軸的電動機(jī)開始發(fā)電，經(jīng)過穩(wěn)壓裝置接入主備電開關(guān)觸點下端，控制電路使主備電開關(guān)輸出接到穩(wěn)壓輸出端，此時由發(fā)電機(jī)供電，完成應(yīng)急電源的工作。以上所述由主電到備電轉(zhuǎn)換的過程中，由發(fā)動機(jī)啟動開始到穩(wěn)定地工作，大約需要十幾秒鐘的時間，因此這種主備電的轉(zhuǎn)換是有一個短暫的時間過程，這一點和EPS相比，是個缺陷。

由圖2可見，在柴油發(fā)電機(jī)組工作過程中，和EPS一樣的是，電池組的故障和壽命是影響柴油發(fā)電機(jī)組正常工作的一個重要因素，其次是啟動馬達(dá)、柴油發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制電路和穩(wěn)壓電路正常與否，最后一個是要保證有足夠的燃油。

綜上所述，EPS和柴油發(fā)電機(jī)是建筑項目中經(jīng)常選用作為應(yīng)急電源的，為了保證這些應(yīng)急電源實時處于正常的工作狀態(tài)，就要對其進(jìn)行不間斷的監(jiān)測和測試，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，快速進(jìn)行處理，確保完好有效。對消防電源進(jìn)行經(jīng)常性的維護(hù)保養(yǎng)是保證消防設(shè)備在緊急狀態(tài)下能夠正常工作的根本，但從日常消防安全檢查情況來看，情況不容樂觀，因為消防設(shè)備從建設(shè)開始，有的幾年甚至幾十年都未發(fā)生火災(zāi)，社會單位漸漸的會產(chǎn)生麻痹思想和僥幸心理，往往忽略這些設(shè)備的日常維護(hù)，因此消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的作用就顯得更加重要，它可以把所有消防設(shè)備的電源都進(jìn)行24h不間斷的監(jiān)測及監(jiān)控，必要時發(fā)出報警信息，提醒人們及時進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)。

2消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

2．1對主電電源的監(jiān)測和監(jiān)控

根據(jù)GB25506—2010《消防控制室通用技術(shù)要求》中5．7的要求，消防電源監(jiān)控器應(yīng)符合下列要求：應(yīng)能顯示消防用電設(shè)備的供電電源和備用電源的工作狀態(tài)和故障報警信息；應(yīng)能將消防用電設(shè)備的供電電源和備用電源的工作狀態(tài)和欠壓報警信息傳輸給消防控制室圖形顯示器。在一般情況下，消防設(shè)備電源由市電提供，為了保證消防設(shè)備的正常工作，規(guī)范要求消防設(shè)備電源應(yīng)安裝消防電源監(jiān)控系統(tǒng)，并作為強(qiáng)制性條文提出。當(dāng)主電源欠壓達(dá)到或低于額定電壓的85時，備用電源應(yīng)該啟動，防止消防設(shè)備因為欠壓而不能正常工作。

2．2對電池組的檢測

EPS中重要的組成部分就是電池組，平時對電池組實現(xiàn)較佳充電、保養(yǎng)、維護(hù)和監(jiān)控，以確保電池組在應(yīng)急情況下能夠處于滿容量狀態(tài)是保障EPS應(yīng)急備用電源可靠工作的關(guān)鍵。目前，在我國消防電源中大量使用的交流EPS，對于電池組的充電常采用串聯(lián)集中式充電方式，即由一個集中式充電裝置實現(xiàn)對串聯(lián)電池組充電，如圖3所示。

這種充電方式的優(yōu)點是充電設(shè)備簡單、造價低。但由于每個單獨的電池可能其內(nèi)阻不同，造成各個電池的電壓不同，在充電時會造成對電池組充電不均衡，容易出現(xiàn)一部分電池過充電而另一部分電池欠充電(即充電不足的情況)，而整個電池組的容量是以蓄電池組內(nèi)容量較小的電池為基準(zhǔn)的，長時間工作，就會導(dǎo)致電池組充電容量不足、電池?fù)p壞等現(xiàn)象發(fā)生，大大縮短電池組的壽命。在日常的監(jiān)控中，要針對電池組中的每個電池進(jìn)行監(jiān)控，測量其充放電時的端電壓，及時發(fā)現(xiàn)問題，以便更換有安全隱患的電池，保證備電電源的正常運(yùn)行。

2．3對應(yīng)急電源的短時啟動試驗

以上對電池組的監(jiān)測只能保證對電池組的工作狀態(tài)的檢查，但對整個應(yīng)急電源的狀態(tài)還不能有一個完整的評價。為此，消防電源監(jiān)控系統(tǒng)要對應(yīng)急電源進(jìn)行定期的運(yùn)行檢查，對電池的放電性能進(jìn)行試驗，每3個月進(jìn)行一次自動的應(yīng)急試驗，應(yīng)急時間設(shè)計持續(xù)90min，電池組應(yīng)該在此期間的技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定在正常的范圍內(nèi)，檢查時監(jiān)控設(shè)備自動把主電短時間斷開，觀察備電電源應(yīng)急供電的情況，檢查內(nèi)容包括：電池組短時間電壓下降速率、逆變器溫升、電流輸出變化等內(nèi)容，應(yīng)急供電結(jié)束后，打印出測試結(jié)果作為保留分析之用。這種主動監(jiān)測的方法可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的電池組及相關(guān)電路的隱患，進(jìn)一步提高了消防電源的可靠性和實用性。

針對柴油發(fā)電機(jī)組也可采取相應(yīng)短時間啟動檢查，以便確定柴油發(fā)電機(jī)組是否處于正常的常備工作狀態(tài)。

對于以上測試，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)作記錄，保存在檢查記錄中，以備以后的查詢。

3、使用消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

由于建筑中消防設(shè)備電源的現(xiàn)實情況，即發(fā)生火災(zāi)是偶然的，一幢建筑幾年甚至幾十年沒有發(fā)生過火災(zāi)，因此人們?nèi)菀桩a(chǎn)生麻痹思想，容易忽視消防設(shè)備電源的重要性，即使消防設(shè)備電源發(fā)生了故障也很難被發(fā)現(xiàn)，一旦需要啟動消防應(yīng)急電源時，就會發(fā)生不能啟動的嚴(yán)重問題。為了確保建筑物內(nèi)的消防用電負(fù)荷和重要用電負(fù)荷處于正常使用狀態(tài)，保證24h不間斷供電，確實使消防設(shè)備長期處在應(yīng)急狀態(tài)，保障整幢建筑的消防安全，安裝消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)是必要的。根據(jù)GB 28184—2011《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》的要求，采用電壓、電流、溫度等多種信號傳感器，對監(jiān)測的消防設(shè)備電源進(jìn)行24h的實時自動巡檢、監(jiān)測，從而判斷消防設(shè)備電源是否有中斷供電、過壓、欠壓、過流、缺相等故障，同時進(jìn)行聲光報警。消防控制室應(yīng)能集中顯示消防設(shè)備電源的工作狀態(tài)，一旦消防設(shè)備電源故障報警，能夠?qū)崟r監(jiān)控，及時檢查處理，有效排除故障，確保消防設(shè)備電源正常工作，較大限度地保障消防設(shè)備的可靠運(yùn)行。

基于以上考慮，針對各類消防設(shè)備電源的特點，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑物中的設(shè)計、安裝及使用，可顯著提高消防設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性及備戰(zhàn)能力，讓消防設(shè)備做到真正意義上的“預(yù)防為主、防消結(jié)合"。采用消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)有效降低消防設(shè)備供電電源的故障發(fā)生率，確保消防設(shè)備的正常工作，對有效保障人民生命和國家財產(chǎn)安全產(chǎn)生意義深遠(yuǎn)的積極作用。

4、消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

4.1概述

AFPM系列消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)ο涝O(shè)備的電源進(jìn)行實時監(jiān)控，通過檢測消防設(shè)備電源的電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)等有關(guān)設(shè)備電源信息，從而判斷電源設(shè)備是否有斷路、短路、過壓、欠壓、缺相、錯相以及過流（過載）等故障信息并實時報警、記錄的監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有可靠性、實時性并具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化和連續(xù)監(jiān)控的特性。實時反映出被監(jiān)控設(shè)備電源的狀況，并集中顯示，從而可以有效避免在火災(zāi)發(fā)生時，消防設(shè)備由于電源故障而無法正常工作的危急情況，保障消防聯(lián)動系統(tǒng)的可靠性。

AFPM消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)采用集中供電方式，通過監(jiān)控器給現(xiàn)場傳感器提供DC24V安全電壓，有效保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性?？蓮V泛應(yīng)用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。

AFPM消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)由消防設(shè)備電源狀態(tài)監(jiān)控器（區(qū)域分機(jī)）、傳感器、中繼器、系統(tǒng)主機(jī)和配套附件組成。

4.2應(yīng)用場合

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)