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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”。
AFPM100消防设备电源监控系统 安科瑞鲍静君
摘要：本文简述了消防设备电源的组成原理，分析了消防设备电源监控系统在应用中的设计依据和相关规范。较后通过安科瑞消防设备电源监控系统在陕西锦世达置业有限公司万达高新项目的实例介绍，阐述了消防设备电源功能的实现及其重要意义。
关键词：消防设备电源；电源监控模块；监控系统；AFPM100
0 概述
AFPM消防设备电源监控系统是安科瑞*的集监视、报警、管理于一体的计算机测控系统，该系统可广泛应用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。
AFPM100消防设备电源状态监控器是AFPM消防设备电源监控系统的核心，AFPM100监控器通过RS485总线与多台传感器相连，构成集散式消防设备电源监控系统，实时监控消防设备主、备电源的工作状态。
监控器采用集中式、模块化设计，配接传感器，通过监测消防设备电源的电压、电流、开关状态等运行相关信息、报警信息、故障信息等，并存储、分析、统计，方便用户进行监控和管理；通过人机交互界面，将消防设备电源的数据汇总显示，具有管理、查看、报警、打印等功能。
本项目为陕西锦世达置业有限公司万达高新项目，现场共分布AFPM3-2AV消防电源监控模块24只，分别安装于楼层内强电井消防配电箱内。现场消防电源监控模块采用总线方式接至消控中心的AFPM100壁挂式消防电源监控系统。本设备结构合理、可靠性高、功能较强、维护方便、性价比高，系统界面友好、易学易用。
1 用户需求
本项目要求消防设备电源监控系统能通过对陕西锦世达置业有限公司万达高新项目消防设备的供电电源的故障和异常状态进行监控，及时报警提醒相关人员消除这些隐患，防止发生火灾时，消防设备无电可用，设备不能正常投入使用。
为便于值班监控管理，*主机具有以下主要功能：
1)按照配电图纸，对各回路消防设备进行监控，掌握消防设备电源的运行情况。
2)消防设备电源监控系统内部能够实现统一的监控平台，能够得到系统内部全部参数的实时数据；对整个消防设备电源监控系统的智能化管理，能够通过检测消防设备电源的电压状态等相关信息，从而判断消防设备电源是否有断路、短路、过压、欠压、缺相、错相等故障信息。
3)主机对监控报警和故障报警事件应具有实时打印事件编号、监控部位、事件性质、报警参数及日期时间等数据的功能。报警事件数据应专门储存，有独立的查询界面，并不可修改，以供故障责任分析之用。
4)除以上条款要求外，主机的其它功能和性能尚应符合国标GB 28184-2011 《消防设备电源监控系统》的规定及GB 25506-2010 《消防控制室通用技术要求》的标准。
2 参考标准
2.1．GB25506-2010《消防控制室通用技术要求》，在条文 5.7 消防电源监控器应符合下列要求：
a)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故障报警信息。
b)应能将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传输给消防控制室图 形显示装置。
2.2．GB 28184-2011 《消防设备电源监控系统》
2.3．GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》
3 系统组成
陕西锦世达置业有限公司万达高新项目消防设备电源监控系统项目由消防设备电源监控主机、消防设备电源探测器组成。
本项目通讯总线共接入2条通讯总线，探测器模块接入壁挂式主机。AFPM100消防设备电源监控系统采用消防设备电源状态监控器+电压/电流传感器的两层结构组网模式。整个监控系统功能，安全可靠，探测准确，性价比高，系统内部采用RS485网络通信，对外提供Modbus-RTU通信协议，以满足其他标准系统的连接，以上所述组成一套信号稳定，精度可靠的消防设备电源监测系统。本系统组网共分为三层：
1）站控管理层
站控管理层针对消防电源监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的较上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如触摸屏、UPS电源等组成。监测系统软件对现场各类数据信息计算、分析、处理，并以图形、数显、声音、指示灯等方式反应现场运情况。
监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。
UPS：保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行。
监控主机设置在消控室中，采用壁挂安装。
2）网络通讯层
通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线，以RS485接口，MODBUS通讯协议实现现场设备与上位机的实时通讯。
3）现场设备层
现场设备层是数据采集终端，主要为AFPM100系列消防设备电源监控探测器。
系统结构拓扑图如下：
4 消防设备电源设备
4.1、 AFPM100消防设备电源主机
主要技术参数：
电源主电源：AC220V 50Hz（允许85%－110%范围内变化）
备用电源：主电源低电压或停电时，维持监控设备工作时间≥8h
监控器为连接的模块（电压/电流信号传感器）提供DC24V电源
工作制:24小时工作制
通讯方式:
Modbus-RTU通信协议，RS485半双工总线方式，传输距离500m（若**过可通过中继器延长通讯传输距离）。
操作分级
① 日常值班级：实时状态监视、历史记录查询。
② 监控操作级：实时状态监视、历史记录查询、探测器远程复位。
③ 系统管理级：实时状态监视、历史记录查询、探测器远程复位、探测器参数远程修改、监控设备系统参数设定与修改、操作员添加与删除。
使用环境条件
① 工作场所：消防控制室内，或与消防控制台并列安装
② 工作环境温度：-10℃～+55℃
③ 工作环境相对湿度：≤95%不结露
④ 海拔高度：≤2500m
⑤ 污染等级：Ⅲ级，安装类别：Ⅲ级
4.2、AFPM100系列仪表
4.2.1、实时监测两路三相电压；
4.2.2、具有过压、欠压、缺相、错相、过流（具有电流检测产品）报警；
4.2.3、提供一路或两路（监控两路三相交流电压产品）开关量输入功能，可监测开关状态；（详见模块选型）
4.2.4、提供一路继电器输出，可连接报警控制回路；
4.2.5、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；
4.2.6、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；
4.2.7、集成度高，网络化，智能化程度高，动作特性合理
5 系统功能
5.1、监控报警功能
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、电流及报警状态信息）
报警响应时间：≤100s
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
5.2、控制输出功能
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
5.3、故障报警功能
监控器与模块（电压/电流信号传感器）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
5.4、自检功能
连接检查：通信线路及分体电源线路的断路、短路
设备自检：手动检查或系统自检
自检耗时：≤60s
5.5、报警记录功能
记录10000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
5.6、打印功能
监控系统可汉字打印，可打印报警事件及时间、故障事件及时间。
5.7、消音
在发生报警或故障等警报情况下，监控设备的扬声器会发出相应的报警声加以提示，按“消音”键扬声器终止发出警报，报警灯绿灯亮。期间工作人员可以对有关故障进行处理。一切回归正常，报警灯灭。如有新的故障发生时，消音指示灯灭，扬声器将再次发出警报声。
6 结束语
陕西锦世达置业有限公司万达高新项目消防设备电源监控系统由消防设备电源监控装置AFPM100、消防设备电源探测器组成。AFPM消防设备电源监控系统是安科瑞*的集监视、报警、管理于一体的计算机测控系统，该系统可广泛应用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。AFPM100消防设备电源状态监控器是AFPM消防设备电源监控系统的核心，监控设备通过RS485总线与多台传感器相连，构成集散式消防设备电源监控系统，实时监控消防设备电源的工作状态。控器采用集中式、模块化设计，配接传感器，对所监测的消防设备电源的运行信息、故障信息、位置信息等参数进行跟踪采集、存储、分析，方便用户进行管理和监控；通过人机交互界面，将消防设备电源的数据汇总显示，具有管理、查看、报警、打印等多项功能。本设备结构合理、可靠性高、功能较强、维护方便、性价比高，系统界面直观、易用。
