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淺談電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通的產(chǎn)品選型與應用

閱讀:514        發(fā)布時間:2022-11-1

 

摘要:本文以電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)作為切入點,,簡要敘述電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)構成,論證系統(tǒng)在軌道交通工程中的應用必要性,。隨后,,探討電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在具體場景中的實際應用情況,提出電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的應用建議,。旨在加大電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)代軌道交通工程中的應用推廣力度,,打破系統(tǒng)應用期間遇到的阻力,確保系統(tǒng)功能效用得以充分發(fā)揮,。 
關鍵詞:電氣火災,;監(jiān)控系統(tǒng);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)得到長足發(fā)展,,城市軌道交通總運營里程、軌道交通線路,、客運量等多項指標位居世界前列,。與此同時,在現(xiàn)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(xiàn)電氣故障或電氣 火災事故,,存在安全隱患,,這對電氣火災監(jiān)控能力提出了更高的要求。如何預防電氣火災事故的出現(xiàn),,以及對電氣火災監(jiān)控能力,、應急處置能力的強化,是關乎軌道交通行業(yè)發(fā)展的重要問題,,本文就此開展研究,。
1電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)概述
(1)監(jiān)控原理
       電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)中應用到信息傳感、自動報警與遠程控制等多項技術,,在軌道交通工程中布置若干探測裝置,,持續(xù)采集電流、電壓,、工作溫度,、煙霧濃度等參數(shù),對比實時監(jiān)測值與預設整定值,,在二者偏差超過限定范圍,,或是在視頻圖像中提取到明火、有色煙霧等特征值時,,由監(jiān)控主機自動發(fā)送消防報警信號,,將問題反饋至運營單位與消防局等部門機構,為消防救援,、人群疏散爭取寶貴時間,。此外,,還可以在系統(tǒng)中增設聯(lián)動控制功能,,接入通信廣播、應急照明,、閘機控制,、自動噴淋滅火等子系統(tǒng),在確定出現(xiàn)電氣火災事故后,,基于程序運行準則,,向子系統(tǒng)下達控制指令,如通信廣播系統(tǒng)循環(huán)播報火情信息,、啟動應急照明燈具與地面安全指示燈,、啟動消防電源、開啟閘機,、啟動噴頭向火災蔓延區(qū)域噴水來撲滅初期火勢,。
(2)系統(tǒng)構成
       系統(tǒng)主要由探測器、藍牙數(shù)據(jù)集中器,、通訊總線和監(jiān)控主機 4 部分組成,。第一,,探測器負責持續(xù)采集電氣設備與現(xiàn)場環(huán)境的參數(shù)值,如環(huán)境溫度,、煙霧濃度,、電流值、電壓值等參數(shù),,并將現(xiàn)場監(jiān)測信號向上傳輸,。第二,藍牙數(shù)據(jù)集中器被布置在現(xiàn)場,,負責對一定范圍內(nèi)探測器發(fā)送的監(jiān)測信號進行接收,,經(jīng)過匯總整理等簡單處理后發(fā)送至通訊總線。第三,,通訊總線負責在后臺監(jiān)控主機與現(xiàn)場探測設備間建立溝通橋梁,,持續(xù)把現(xiàn)場檢測信號發(fā)送至監(jiān)控主機,并向數(shù)據(jù)集中器和探測器傳達控制指令,。第四,,監(jiān)控主機負責執(zhí)行數(shù)據(jù)篩選、圖形處理,、運算分析等任務,,根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測信號來描述電氣設備與電氣系統(tǒng)運行狀況,判斷是否存在火災隱患和出現(xiàn)火災事故,,確定火災出現(xiàn)后控制報警器發(fā)送報警信號,。
2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通中的應用必要性
       在軌道交通運營期間,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(xiàn)電氣火災事故,,如配電系統(tǒng)漏電與短路引發(fā)的火災,、用電設備長時間過載運行引發(fā)的火災、封閉式電纜橋架內(nèi)部溫度過高引發(fā)的火災,,這類火災具有突發(fā)性,、蔓延迅速、易形成大面積燃燒的特征,。與此同時,,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行檢查,,測量記錄運行參數(shù),,在檢查到短路、斷路等故障問題時上報至維護中心,其前往現(xiàn)場檢修故障設備,,或是在發(fā)現(xiàn)火災事故后通過按下消防報警器等方式上報問題,,這一模式存在火災事故發(fā)現(xiàn)不及時、實際巡查范圍小,、難以掌握全部電氣設備實時工況的局限性,。相比之下,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)有著很高的自動化水平,,改變了舊有的電氣火災監(jiān)控方式,,可以替代人工完成參數(shù)記錄、設備狀態(tài)檢查,、火災報警等工作,,既簡化了流程步驟與減輕工作負擔,同時,,也可以第一時間發(fā)現(xiàn)和上報電氣火災事故,,并根據(jù)監(jiān)測結果來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措施,,盡可能消除全部的火災隱患。簡單來講,,在軌道交通工程中,,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)價值體現(xiàn)在快速報警、隱患排查,、設備遠程監(jiān)控,、統(tǒng)一管理等方面。
3 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通中的主要應用場景
(1)遠程控制
       在軌道交通電氣系統(tǒng)運行期間,,如果排查到火災安全隱患,,或是出現(xiàn)電氣參數(shù)異常波動等情況,工作人員在火災監(jiān)控系統(tǒng)上下達相應控制指令,,經(jīng)由通信網(wǎng)絡或是通信線路,,把指令傳達至目標設備,,帶動設備機械部分開展動作,,調節(jié)電氣參數(shù)或是切換設備運行模式,實現(xiàn)遠程控制目標,。從火災防控角度來看,,對電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的應用,可以幫助工作人員第一時間對所發(fā)現(xiàn)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(jié)電壓電流值等參數(shù),短時間內(nèi)消除隱患,,或是將火災蔓延范圍控制在一定程度內(nèi),,避免在工作人員前往現(xiàn)場期間導致電氣故障加劇、提前發(fā)展成火災事故,。同時,,在所采取控制措施未起到預期作用、仍舊出現(xiàn)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,,無需抵達現(xiàn)場,不會危及到工作人員的人身安全,。
(2) 電氣保護
       電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)同時具備遠程控制,、參數(shù)調節(jié)、火災報警等使用功能,,既可以幫助工作人員迅速發(fā)現(xiàn)與處理火災事故,,還可以通過參數(shù)調節(jié),將火災事故消弭于無形,。例如,,在電氣保護場景,在系統(tǒng)中增設剩余電流,、過電流,、溫度、超壓與欠壓的保護功能,,實時對比監(jiān)測值和整定值,,在二者誤差超標時判斷出現(xiàn)電氣故障,基于程序運行準則,,根據(jù)故障類型與位置來下達相應控制指令,,采取保護動作,如在檢測到剩余電流值超標時切斷供電電源,,在檢測到短路故障時向探測器發(fā)送脫扣信號,,在檢測到電流值異常波動時控制電流互感器開啟常閉節(jié)點來吸合電流。
(3) 消防報警
       在消防報警場景中,,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)采取對比實時監(jiān)測量與整定值的判定方式持續(xù)采集工作溫度等參數(shù)的測定值,,把測定值轉換為數(shù)字信號發(fā)送至監(jiān)控主機,如果測定值超過或是低于整定值,,且二者偏差程度超過允許區(qū)間,,系統(tǒng)自動判定為出現(xiàn)電氣故障或是電氣火災事故,根據(jù)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,,或是額外啟動報警蜂鳴器,,并在系統(tǒng)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(xiàn)場環(huán)境條件、電氣設備規(guī)格型號,、設備數(shù)量等要素發(fā)生變動時,,工作人員可以對電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的報警整定值、響應靈敏度進行調整,。
(4) 隱患排查
       在隱患排查場景中,,一方面,由系統(tǒng)持續(xù)對電氣設備運行參數(shù)和現(xiàn)場環(huán)境條件進行監(jiān)測,,根據(jù)實時監(jiān)測結果來繪制可視化圖表,,幫助工作人員直觀、掌握電氣系統(tǒng)運行狀況,。同時,,對比實時監(jiān)測數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù),如果檢測到參數(shù)曲線變化趨勢與電氣故障期間數(shù)據(jù)變化曲線的相似度達到一定標準,,則在監(jiān)控報告中標記可能存在的電氣火災隱患,,工作人員根據(jù)報告內(nèi)容開展進一步的排查工作,消除潛在隱患,,提前預防電氣故障與電氣火災事故的出現(xiàn),。另一方面,在系統(tǒng)中設立若干的自檢信號,,定期對監(jiān)控主體,、通信總線、藍牙數(shù)據(jù)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,,可以及時發(fā)現(xiàn)設備故障,避免因此影響到電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)使用功能的正常發(fā)揮,。
4 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在軌道交通中的應用建議
(1) 監(jiān)控主機選型
       要求所選用監(jiān)控主機具備完善的使用功能,,可以滿足不同場景下的操作需求和電氣火災監(jiān)控要求,一般情況下,,監(jiān)控主機具備實時報警,、分區(qū)監(jiān)控、故障自動巡檢,、優(yōu)先報警,、圖形顯示,、在線干預 6 項基本功能,。實時報警是在出現(xiàn)電氣故障或電氣火災后的 15s 以內(nèi)發(fā)出聲光報警,提醒工作人員,必要時引導車站內(nèi)滯留乘客安全疏散,,如果火災報警時間超過這一標準,,容易造成火災迅速蔓延、電氣設備大面積燒損,、出現(xiàn)人員傷亡的嚴重后果,。分區(qū)監(jiān)控是在軌道交通工程中劃分若干監(jiān)控區(qū)域或等級,分別制定各區(qū)域/等級的火災報警整定值,,充分兼顧不同區(qū)域環(huán)境條件與電氣設備規(guī)格型號,。故障自動巡檢是對探測器、報警器與監(jiān)控主機自身等系統(tǒng)設備的運行工況進行檢查,,判斷是否存在故障問題,,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監(jiān)控節(jié)點出現(xiàn)異常狀況時,,進行邏輯分析,,根據(jù)問題嚴重程度、事件發(fā)生時間等信息來排序,,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(jiān)測信號、下達控制指令與監(jiān)控結果以可視化圖形方式在系統(tǒng)界面顯示,,幫助工作人員直觀了解電氣系統(tǒng)運行狀態(tài)和火災情況,。在線干預是在監(jiān)測到電氣設備異常運行時,工作人員可以通過監(jiān)控主機對電氣設備進行聯(lián)動控制,,遠程下達參數(shù)調節(jié)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(jiān)控參數(shù)種類、探測器安裝區(qū)域,、電氣設備種類等因素,,合理選擇探測器型號款式。例如,,以母聯(lián)柜,、饋線回路斷路器接頭作為探測對象時,優(yōu)先配置測溫型探測器,,搭載 6 個以內(nèi)的測溫探頭,,通過等電位方式探測接頭工作溫度。在以低壓饋線回路作為探測對象時,,配置剩余電流型探測器,,持續(xù)監(jiān)測回路中的剩余電流值,。而在以母線電纜或是電纜夾層作為探測對象時,則配置感溫光纖型探測器,,持續(xù)向外發(fā)射脈沖激光束,,根據(jù)光子散射情況與熱運動特征值來判斷工作溫度。其次,,合理選擇探測器安裝位置,,優(yōu)先在室內(nèi)頂棚等空曠、開闊部位安裝探測器,,根據(jù)實際探測范圍來設定探測器數(shù)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(nèi)的現(xiàn)場環(huán)境,,避免因視線遮擋而形成探測盲區(qū),。而對于開關柜、環(huán)控柜等柜體內(nèi)部安裝的探測器,,則根據(jù)柜內(nèi)設備,、線路分布情況來選擇合理的安裝位置,在柜內(nèi)預留出充足的安裝空間,。最后,,考慮到軌道交通火災監(jiān)控參數(shù)種類較多,包括工作溫度,、電流,、電壓、電阻等數(shù)十種參數(shù),,如果在軌道交通現(xiàn)場同時布置單一參數(shù)種類的探測器,,不但會增加系統(tǒng)建設成本,布置過多的探測器,,同時還面臨著探測器安裝空間有限,、各類探測器與電氣設備相互干擾、形成復雜電磁環(huán)境等問題,。對此,,需要優(yōu)先選用一體式監(jiān)控探測器,這類探測器可以同時對若干參數(shù)進行監(jiān)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(jiān)測信號后自動發(fā)送報警信號,,無需在現(xiàn)場額外加裝火災報警器,,有利于簡化系統(tǒng)結構、降低系統(tǒng)建設成本,。
(3) 整定值設置
       如何保證電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時,、準確的匯報電氣火災事故,,同時,避免出現(xiàn)火災誤報,、漏報問題,,是決定系統(tǒng)應用價值能否得以發(fā)揮的關鍵,。對此,,工作人員可以從整定值設置角度著手,對軌道交通電氣設備數(shù)量,、種類,、現(xiàn)場環(huán)境條件、短路等電氣故障表現(xiàn)形式等因素加以綜合分析,,借鑒同類項目監(jiān)控案例,,嚴格遵循《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50116-2013)規(guī)定,準確計算電流,、電壓,、接頭溫度等監(jiān)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 300mA,,系統(tǒng)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,,在泄漏電流值超過500mA 時,,額外啟動報警蜂鳴器,在故障解除或電流值低于 300mA 時自動關閉蜂鳴器,,也可由工作人員手動關閉,。
(4)應用人工智能技術
       目前來看,在軌道交通工程中,,所構建電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)普遍存在自動化程度有余,、智能化程度不足的問題,主要負責完成參數(shù)測量,、火災報警,、設備參數(shù)調節(jié)等基礎性任務,仍舊需要工作人員深度參與到火災監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)中應用到人工智能技術,,使系統(tǒng)具備強大的決策分析能力,面對突發(fā)狀況時,,可以模擬人類思維方式進行決策判斷,。例如,在出現(xiàn)電氣火災事故后,,系統(tǒng)根據(jù)各監(jiān)控節(jié)點上報數(shù)據(jù),,預測未來一段時間火勢的蔓延擴散區(qū)域、蔓延速度,。
5 安科瑞電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)
(1)概述
       Acre1-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng),,是根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨立運行的系統(tǒng),已通過國家消防電子產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心的消防電子產(chǎn)品試驗認證,,并且均通過嚴格的EMC電磁兼容試驗,,保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行,現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應用,。該系統(tǒng)通過對剩余電流,、過電流、過電壓,、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視,,實現(xiàn)對電氣火災的早期預防和報警,當必要時還能聯(lián)動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(jù)用戶的需求,,還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動報警系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換和共享。
(2) 應用場合
       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、電信等領域,。
(3 )系統(tǒng)結構
4 )系統(tǒng)功能
        監(jiān)控設備能接收多臺探測器的剩余電流,、溫度信息,報警時發(fā)出聲,、光報警信號,,同時設備上紅色“報警"指示燈亮,顯示屏指示報警部位及報警類型,記錄報警時間,,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現(xiàn)復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動消除,。
       當被監(jiān)測回路報警時,,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(jiān)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,,監(jiān)控畫面中相應的探測器顯示故障提示,,同時設備上的黃色“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,監(jiān)控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息,,可進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,,將報警部位、故障信息,、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中,,當報警解除、排除故障時,,同樣予以記錄,。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法,。
(5) 配置方案
6 結語
       綜上所述,,為迅速撲滅初期火勢,減少電氣火災事故出現(xiàn)的次數(shù),,保證城市軌道交通運營安全,。運營主管部門在軌道交通工程中搭建電氣火災監(jiān)控系統(tǒng),重點考慮監(jiān)控主機選型,、探測器選型,、整定值設置等系統(tǒng)應用問題,搭配使用人工智能技術,,在遠程控制,、電氣保護、消防報警,、隱患排查等場景中做到對電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)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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