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纵观消防设备电源监控系统设计简介 安科瑞鲍静君
摘要：依据GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》等规范要求，通过对消防设备管理现状的分析，概述设置消防设备电源监控系统的必要性，介绍消防设备电源监控系统的功能要求、系统基本构成及监控模块的类型，提出系统方案的选择和设计方法。
关键词：火灾自动报警系统；消防设备电源监控系统；监控模块；电压传感器；电流传感器；电源工作状态；故障报警
0 引言
现代建筑内设置的火灾自动报警系统及消防灭火系统功能日益完善，自动化程度越来越高，然而发生火灾后各类消防设备不能正常运行的案例频发，各地消防部门在日常防火检查中发现投入大量资金设置的消防设备形同虚设的情况比较常见。无数经验和教训都证明，消防设备能否发挥作用是火灾报警是否及时准确和初期火灾扑救是否成功的重要条件之一，而稳定可靠的消防设备电源则是消防设备正常工作的根本**。所以2014年5月1日开始实施的GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》增加了消防设备电源监控系统的设置要求。本文着重就消防设备电源监控系统设置的必要性及设计方法作一讨论。
1 设置消防设备电源监控系统的必要性
为了预防和减少火灾危害，现代建筑内设置了火灾自动报警系统、消防应急广播系统、自动喷淋系统、消火栓系统、防排烟系统、消防应急照明系统、消防电梯系统、防火门及卷帘系统、防火门监控系统、电气火灾监控系统等多个系统，这些消防系统对建筑消防安全起到了较其重要的作用。这些系统能否正常工作取决于消防设备电源的工作状态，如果没有可靠稳定的消防设备电源，即使安装较的消防系统，终端灭火设施再完善，一旦发生火警，整个消防系统也将无法正常运行，不能有效预警和灭火，其后果将是灾难性的。因此，消防设备电源是各类型消防系统的工作基础，可靠稳定的消防设备电源对消防系统有效发挥作用至关重要。
消防设备电源的特点是使用概率很低，长期闲置待用，一旦使用必须发挥作用，应始终处于“临战”状态；为了确保消防设备电源可靠，对消防设备电源的管理及日常检查就显得尤为重要。但是由于消防设备电源的特殊性，人们对消防设备电源的日常检查往往因长期不使用而出现麻痹思想，依靠人为措施基本无法保证消防设备电源时刻处于完好状态，真正发生火情时，消防设备的供电可靠性无法得到有效**。所以除加强管理外，很有必要采取技术措施尽早发现并解决问题。
如何从技防手段上实现对消防设备供电电源的实时监测，一直受到公安消防部门的高度重视。在深刻吸取火灾事故教训之后，为了切实加强消防控制室管理，公安部消防局组织编制了国家标准GB 25506-2010《消防控制室通用技术要求》，并于2011年7月1日开始贯彻实施，其中作出了“消防电源监控器应能显示消防用电设备的供电电源和备用电源的工作状态和欠压报警信息”的强制性规定，与之相对应也就规定了消防控制室内应设置消防设备电源监控系统。该系统对于确保建筑消防设施运行状态完好，提高各单位消防安全管理水平和及时发现消防设备故障，预防和减少火灾危害具有非常重要的作用。国家标准GB 28184-2011《消防设备电源监控系统》于2012年8月1日实施，该标准强制规定了消防设备电源监控系统的基本功能、试验和检验规则等内容。2014年5月1日实施的GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》3.4.2条也增加了设置消防设备电源监控系统的相关规定。
2 消防设备电源监控系统的构成
GB 28184-2011《消防设备电源监控系统》3.1条给出了消防设备电源的定义：“消防设备电源为各类消防设备供电的交流或直流电源，包括主电源和备用电源”；3.2条对消防设备电源监控系统提出来要求：“消防设备电源监控系统用于监控消防设备电源工作状态，在电源发生过压、欠压、过流、缺相等故障时能发出报警信号的监控系统。”
消防设备电源监控系统是集工业计算机技术、通信、抗电磁干扰、数字传感技术于一体的智能化产品，系统由消防设备电源状态监控主机、监控模块、电压传感器、电流传感器、电压/电流传感器等部分或全部设备组成。采用高灵敏度多种信号传感器，对监测的消防设备电源进行24h实时自动巡检。监测。通过监测消防设备电源是否有中断供电、过压、欠压、过流、缺相等故障，并进行声光报警和记录。消防设备电源的工作状态，均在消防控制室内的消防设备电源状态监控主机上集中显示，故障报警后可及时进行处理，排除故障隐患，使消防设备电源始终处于正常状态，从而有效避免火灾发生时消防设备由于电源故障而无法正常工作的情况，较大限度地**消防设备的可靠运行。
根据国家标准GB 28184-2011《消防设备电源监控系统》要求，针对各类消防设备电源的特点，全国各地消防公司积极研发，成功研制出了多种类型的消防设备电源监控系统主机和监控模块。安科瑞应时代主流要求，开发了AFPM100消防设备电源监控系统，并取得了相当可观的业绩。
2.1系统基本结构
系统基本结构一般是监控主机+监控模块两层结构，系统构架简洁。整个监控系统功能，每个监控模块有一个独立的地址编码，系统内部采用RS485网络通信，对外提供通信，以满足接入其他消防系统的要求。消防设备电源监控系统结构示意如图1所示。
图1 AFPM100消防设备电源监控系统结构示意图
2.2 消防设备电源监控模块分类
消防设备电源监控模块根据监控对象不同，分为直流、交流、单相、三相、一路电源、两路电源等几种类型，见表1.
表1 消防设备电源监控模块分类
有的产品每个监控模块只能监控一路电源，有的产品一个监控模块可以同时监控两路电源，图2是多功能消防电源监控模块电路图，可监控两路交流电源电压、电流。
图2是多功能消防电源监控模块电路图
消防设备电源监控模块在建筑电气施工图中设计应用示例见图3
图3 配电系统图（有消防设备电源监控模块）
2.3消防设备电源监控系统功能
2.3.1 故障报警
● 监控器与模块（电压/电流信号开入开出传感器）之间的连接线断路、短路；
● 监控器主电源欠压（≤80%主电源电压）或过压（≥110%主电源电压）；
● 监控器与其分体电源间连接线断路、短路；
● 当监控器出现以上故障时，能发出与监控报警信号有明显区别的声光故障报警信号；
● 故障报警响应时间：≤100s；
● 故障报警声信号：手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动；
● 故障报警光信号：黄色LED指示灯常亮；
● 故障期间，非故障回路的正常工作不受影响
2.3.2 消防设备电源故障报警
● 被监控设备电源回路开关状态；
● 被监控设备电源的工作状态（电压、电流及开关状态信息）；
● 报警响应时间：≤30s；
● 报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动；
● 报警光信号：红色LED指示灯常亮。
2.3.3 控制输出
● 对个别或全部被监控设备的报警继电器进行远程遥控操作；
● 监控器控制输出：常开无源触点，容量：AC250V 3A或DC30V 3A。
2.3.4 报警记录
● 记录999条相关故障报警信息；
● 报警类型：故障类型、发生时间、故障描述；
● 报警事件查询；
● 报警记录打印。
2.3.5监控主机功能
● 主电源为AC 220V, 50Hz；
● 采用蓄电池作为备用电源，主电对备电充电24h的容量满足整个系统工作**时8h；
● 监控模块工作电源必须由监控主机供电，不能直接取市电，监控主机为连接的所有监控模块供电DC 24V
●对外通信采用RS485接口。
3 监控系统主机及监控模块的安装位置
3.1监控系统主机的安装位置
小型系统主机壁挂式安装，应设置在消防控制室内，未设置消防控制室的小型建筑，监控系统应设置在有人值班的场所。大型系统可采用台式或柜式，监控系统主机及图形显示装置应设置在消防控制室内。
3.2监控模块的安装位置
监控模块安装在被监控消防设备供电电源附近的**箱内，也可以安装在被监控消防设备供电电源箱内；监控模块应设置在末端，系统的电压传感器和电流传感器的设置应保证整个消防系统的供电电源工作状态均能在监控模块或消防控制室内实时显示。
4 消防设备电源监控系统的形式选择和设计要求
消防设备电源监控系统作为一个相对独立的监控系统，其系统构架与火灾自动报警系统相似。小型建筑可采用监控主机系统，如图4所示；
图4 中小型监控系统网络拓扑结构图
大型建筑或建筑群可采用集中监控主机加多个区域监控主机系统，如图5所示。
图5 大型监控系统网络拓扑结构图
主机至监控模块间传输距离大于产品要求是，需加中继器占用1个监控模块地址，中继器AC 220V电源由现场消防电源或消防监控室监控主机提供，每个中继器可带32个监控模块。监控主机电源为AC 220V，备用电源可自带，也可现场提供。设计中应注意监控模块工作电源必须由监控主机或中继器供电，不能直接取市电，监控主机或中继器为连接的所有监控模块供电（DC 24V）。
5 结束语
《火灾自动报警系统设计规范》和《消防设备电源监控系统》等规范标准为设计单位进行消防设备电源监控系统的设计提供了技术规范依据。
消防设备能否正常工作取决于消防设备供电电源的工作状态是否稳定良好运行。为了保证建筑物内的消防电源在任何时候任何情况下不断电，切实消除消防安全隐患、**消防安全，设置消防设备电源监控系统是必要的。设置消防设备电源监控系统能对整个建筑消防安全实施科学管理，让消防设备做到真正意义上的“预防为主、防消结合”。
消防设备电源监控系统设计及应用简析 安科瑞鲍静君
摘 要：介绍消防设备电源监控系统的基本原理、组成、功能及特点，消防设备电源状态监控器及消防设备电源传感器的设计与安装，及其在实际应用中的一些注意事项。
关键词：消防设备；电源监控；消防控制室；消防设备电源状态监控器；消防设备电源传感器；应用安装；注意事项；设计案例
0 引言
随着我国城市建设的不断加快，大量的高层建筑及大型公共建筑拔地而起。为了保证建筑物的消防安全，设置了大量的消防设备，如：消火栓系统、自动喷水灭火系统、泡沫灭火系统、防排烟系统、防火门和卷帘门系统、消防电梯、消防应急照明和疏散指示系统等。当火灾发生时，能否及时灭火、快速疏散人群、隔离火灾区域，很大程度上取决于这些消防设备能否正常运行。因此，公安部消防部门高度关注如何用技防手段实现对消防设备供电电源的实时监测。在2011年7月1日开始执行的强制性国家标准GB 25506-2010《消防控制室通用技术要求》中5.3.14条提出：“消防控制室应能显示消防用电设备的供电电源和备用电源的工作状态和欠压报警信息。”从而在国家标准层面上规定了消控室中需装设消防设备电源监控系统，作为消防系统中的一种预警系统。而另一个关于该系统的产品标准GB 28184-2011《消防设备电源监控系统》也应运而生，使得消防设备电源监控系统有了相应的产品检测依据。
1 消防设备电源监控系统介绍
消防设备电源监控系统作为一种预警报警系统，主要检测消防设备电源的相关电气参数，在电源发生过压、欠压、过流、缺相、错相等故障及异常时，相关电气参数不在设定值要求范围内时应能发出报警信号，并在系统中指示出具体报警部位，记录并保存报警信息，以便及早维护，保证消防设备的供电可靠性，避免火灾发生时因消防设备不能正常使用而导致火灾灾情不能有效控制，减少火灾损失。
AFPM100型消防设备电源监控系统由安科瑞电气股份有限公司*和生产，主要由消防设备电源状态监控器及传感器组成。该监控系统是由安科瑞电气股份有限公司依据GB 25506-2010《消防控制室通用技术要求》及GB 28184-2011《消防设备电源监控系统》的标准要求，结合多年电气产品的设计经验研发设计。此监控系统具有可靠性、实时性，并具有数字化、智能化、网络化、自动化和连续监控的特性，实时反映出被监控设备电源的状况，并集中显示，从而有效避免火灾发生时消防设备由于电源故障而无法正常工作的危急情况，较大限度地**消防联动系统的可靠性。
1．1基本原理
AFPM100型消防设备电源监控系统能够对消防设备的电源进行实时的监控，通过检测消防设备电源的电压、电流、开关状态等相关信息，从而判断消防设备电源是否有断路、短路、过压、欠压、缺相、错相以及过流（过负荷）等故障信息并报警、记录。该监控系统具有RS485通信接口，与现场的电压/电流传感器进行数据交换；采用Modbus-RTU通讯协议，可与其它标准系统相连接；通过友好的人机交互界面，实时反映出被监控设备电源的状况，并集中显示。
1．2基本组成
《消防设备电源监控系统》中给出了消防设备电源监控系统相关的定义及基本组成。AFPM100型消防设备监控系统由消防设备电源状态监控器、电压传感器、电流传感器、电压/电流传感器等部分或全部设备组成。其中消防设备电源为交流或直流电源，包括主电源和备用电源。
国家建筑标准设计图集10CX504《消防设备电源监控系统》中，根据工程项目的大小不同，给出了适用于各类不同的系统解决方案，以达到更优、更好的目标。一般分为两类：小型消防设备电源监控系统（如图1所示）；大型消防设备电源监控系统（如图2所示）。
图1 小型消防设备电源监控系统拓扑图 图2 大型消防设备电源监控系统拓扑图
1．3基本功能及特点
传感器用于在现场对各种消防设备的电源及设备运行状态实时监测并进行信息采集，同时具有事件存储功能，报警器能够记录报警发生的时间、类型、参数，根据报警记录可以分析现场情况，为消除故障提供依据；另外，传感器采用现场总线通信技术，上位机管理软件。可以时刻监控现场的运行情况，及时发现报警信息。通过RS485接口、标准Modbus协议可以与各种标准系统相连，具有集成度高、网络化和智能化程度高、动作特性合理等优点。实际应用中可通过选择功能不同的传感器实现对不同消防设备电源的监控要求。主要将传感器分为3大类：AFPM1表示单相电源传感器，用于监测电源的交流/直流电压、电流；AFPM3表示三相电源传感器，用于监测三相电源的电压、电流；AFPM5为开入开出传感器，可监测开关状态，并可以连接报警控制回路。模块采用标准模块化设计，导轨安装，方便现场使用。采用高性能单片机嵌入数据采集和通信程序，以实现可靠的数据采集和传输。中继器适用于监控器和现场传感器距离较远的系统。
中继器不但可以增加系统的通信距离，而且可以为连接的现场传感器供电，解决由于距离远而产生的通信信号和电源输出的衰减。中继器通过通信总线将连接的现场模块及中继器的电源信息传送到监控器。监控器集中显示消防设备电源的运行信息、故障信息和位置信息等参数，并在发现消防设备电源故障时能有提示性的声光报警信号。
2 消防设备监控系统的设计及安装
《消防控制室通用技术要求》中3.1条指出：“消防控制室内设置的消防设备应包括火灾报警控制器、消防联动控制器、消防控制室图形显示装置、消防电话总机、消防应急广播控制装置、消防应急照明和疏散指示系统控制装置、消防电源监控器等设备，或具有相应功能的组合设备。”
标准中明确提出控制室内应安装消防电源监控器。
2．1 消防设备电源状态监控器的设计及安装
消防设备电源状态监控器（即系统主机）应装设在消防控制室内，在无消防控制室的场所，监控器应设置在有人值班的场所。对于大型建筑或建筑群宜采用分散与集中相结合的控制方式，即在各消防控制室或有人值班场所设置监控器，将各消防设备电源状态及报警信息传回至控制中心的*监控器，统一管理、监控和显示信息。
监控器并没有具体的规范指出其安装设置要求，但作为消防类的监控系统，可以参照GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》中对火灾报警控制器的有关要求。
2．2 消防设备电源传感器的设计及安装
目前在国家标准中并未明确指出传感器的装设位置，《消防控制室通用技术要求》仅简单地提到需监控各消防用电设备的供电电源和备用电源的工作状态和故障报警信息。整个系统的设计程度在很大程度上掌握在设计人员的手中。
以《山西省消防设备电源监控系统技术规程》为例，宜设置在下述部位：建筑内为消防设备供电的主电源和消防电源的配电柜输出端；消防电气控制装置（包括水泵控制器、风机控制器等）的双路电源输入端与输出端；各防火分区内的消防设备电源装置（给各消防设备供电的直流电源）的输出端；为消防设备供电配电箱的输出端；消防设备应急电源的输入端与输出端；应急照明配电箱的输出端；集中电源型消防应急灯具**应急电源的输入端与输出端；多路主电源供电的设备应监控其各主供电回路输入端。就目前大多数项目来看，如果对所有消防配电箱的出线回路都进行监测，整个项目的造价及成本都将非常高。所以在传感器设置位置上应有的考虑，针对不同的消防用电设备设计安装不同类型的传感器。
可以按不同的消防设备在配电箱配置不同的传感器，例如：消防水泵、消防电梯、防排烟风机等重要的灭火设备需要电压、电流监控；防火卷帘、应急照明等火灾初期短时工作的系统和不宜出现过负荷、短路等负荷可只监测电源，简化系统，降低造价。
下面给出几个比较典型的消防设备中的传感器设计案例（以安科瑞电气股份有限公司产品为例）：
a.消防泵房低压配电系统图（如图3所示）。在进线处对双电源电压进行检测，选用AFPM3-2AV型三相双电压传感器。出线回路宜选用AFPM3-AVI型电压电流传感器，这样可以对各消防泵的电源及工作状态进行监测。
图3 消防泵房低压配电系统图
b.消防动力回路配电系统图，以消防排风兼排烟风机为例（如图4所示）。动力回路在进线处对双电源电压进行检测，选用AFPM3-2AV型三相双电压传感器。出线回路宜选用AFPM3-AVI型电压电流传感器，这样可以对各消防动力设备的电源及工作状态进行监测。
图4 消防排风兼排烟风机配电系统图
c.防火卷帘及应急照明配电系统图（如图5所示）。在配电箱进线处对双电源电压进行检测，选用AFPM3-2AV型三相双电压传感器。
图5 消防卷帘及应急照明配电系统图
3 安装运行时的注意事项
a.传感器安装设计时，电压电流信号的采集不能破坏被监测回路的线路。故电压信号采集时需在相线或正极串联一个1A的熔断器，电流信号应用互感器方式采集。
b. 传感器的供电电源必须由消防设备电源监控系统提供，即监控器（或中继器）提供，不能从其他系统中取得。
c. 传感器与监控器（或中继器）之间的线路距离不应**过500m，布线时应尽量避开强电及环境复杂的区域。传感器的电源线应采用截面不小于1.5mm2的阻燃耐火双绞线，通讯线应采用截面不小于1.0mm2的阻燃耐火双绞线，截面除应满足电流强度需要外，还应考虑满足机械强度要求，选用的线材应满足消防要求，条件允许的情况下宜采用屏蔽线，线路穿线管宜选用金属线管。
d.监控器（或中继器）每一总线回路连接设备的总数不宜过多，且应留有不少于回路额定容量10％的裕量，方便以后系统扩展。
e.监控器（或中继器）的交流电源应使用消防电源。
4 结语
本文主要从设计及安装方面介绍了消防设备的电源监控系统，总体来说消防设备电源监控系统目前还处于起步阶段，相关的标准及应用都还比较匮乏。相信随着消防设备的电源监控系统产品在项目中的不断应用，这些问题和不足都将得到标准化的处理和改善。该系统作为一种预警系统，随着系统的投入使用，可以提高消防设备的运行可靠性，减少不必要的损失，更好地为社会经济发展和人民生命财产安全保驾**。
文章来源：《建筑电气》2014年9期
参考文献
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