消防设备电源监控系统设计

张应腾,　钟　源,　姚少军



消防设备电源监控系统设计

张应腾1,钟源2,姚少军1

张应腾(1987—),男,工程师,从事电气消防安全与自动化方面的工作。

(1.珠海派诺科技股份有限公司, 广东 珠海519085;

2.广东省建筑设计研究院, 广东 广州510010)

摘要：介绍了消防设备电源监控系统的架构、系统设计,并现场设计了监控探测器的位置。指出消防设备电源监控系统由监控主机和监控探测器两层架构组成,能及时监控消防设备的电源状态,从而在火灾发生时最大限度地保障消防联动系统的安全。

钟源(1986—),男,工程师,从事建筑电气设计方面的工作。

姚少军(1979—),男,工程师,从事电气消防安全与自动化方面的工作。

关键词：消防设备; 电源监控系统; 监控主机; 监控探测器

0引言

消防设备是目前保障建筑物消防安全的主要设施。建筑物的消防安全在很大程度上取决于消防设备的好坏,而消防设备是否能正常工作又取决于供电电源的工作状态。消防设备电源直接为建筑中所有消防设施设备运行提供动力,其可靠性直接关系到建筑中的消防设施在火灾情况下能否正常发挥作用。所以,必须对消防设备电源进行监控,以最大限度地提高消防联动系统的安全性。

1方案架构

消防设备监控系统由监控主机和监控探测器组成。探测器采集各消防设备电源信息,根据设定限值判断电源是否有异常情况,在消防电源异常时,产生报警信息,并发出声光报警。监控主机通过通信网络对所有监控探测器进行统一管理、集中监测,收到探测器的报警信息后报警并记录。系统内部采用两总线进行通信,对外提供以太网接口,以满足其他消防系统的接入。系统网络拓扑图如图1所示。

图1　系统网络拓扑图

2系统设计

2.1　监控主机

监控主机以工业计算机为核心,包括液晶显示器、消防电源、通信管理机、铅酸蓄电池、PMAC302开关量模块、指示灯、按键、打印机等。消防电源将系统电源转化为两路独立的24 V低压直流电源,一路供给系统内部使用,另一路供给监控探测器。为防止外部接线造成的短路情况,两路电源均具独立短路、过流保护功能。消防电源同时对系统电源进行监控,监测电源是否有欠压、断电、备电断路等故障,并将所有电源信息通过通信形式对外输出。消防电源使用蓄电池作为备用电源,在系统主电源正常时对电池进行充电并管理,在主电异常时使用蓄电池供电。工业计算机运行消防电源监控软件,收集消防电源的故障信息。监控主机系统框图如图2所示。

消防电源监控软件任务划分如图3所示。软件系统分为应用层与驱动层,应用层运行串口1任务、串口2任务、串口3任务、串口4任务、从串口任务、计算任务等主要任务。串口1任务、串口2任务、串口3任务、串口4任务作为主设备任务,负责对下端探测器回路的通信;从串口任务作为从设备任务完成后天数据传输功能,在外部请求时对外提供数据;UI任务、计算任务分别负责UI及内部监控报警工作。所有任务主要可以概括为通信和监控报警。

图2　监控主机系统框图

图3　监控主机软件任务划分

通信任务主要流程如图4所示。转发规约通信:对外接口把来源外的数据根据设定协议内容进行转换,把请求转发给数据管理模块,并且从数据管理模块获取对外请求的数据;数据管理:完成从转发规约通信模块来的请求,并且管理原始数据,对配置数据以及通信的内存数据进行统一管理;原始数据处理以单元通信管理:完成对终端协议的打包/解包过程,对终端进行数据申请,并且当通信异常时选择异常通信策略。

监控报警任务主要完成报警信息处理等功能。报警信息处理流程如图5所示。在读取某节点的状态信息后,对该状态信息进行解析,若Bit0~Bit7中有其中一个不为0,则节点出现剩余电流越线报警,记录该节点越线报警的时间和位置。当所有节点读取完毕时,再返回第一个节点,继续读取。根据CCC认证要求,在越限报警产生后,如果该越限消失,越限报警不能消除,弹出窗口不消失,直至用户复位。

图4　通信任务流程图

图5　报警信息流程图

2.2　监控探测器

监控探测器主控制器采用STM32F103VCT6微控制器,使用外部8 MHz晶体振荡器,上电复位电路使用RC电路,支持Jtag在线调试以及ISP离线烧写。主控制系统电源由外部供应(3.3 V),MCU的A/D转换器参考电压也由外部提供。主控制系统通过各种端口与其他子系统连接。

数据采集子系统测量一路交流三相电压,并兼容测量两路单相电压。每组测量信号经电阻匹配、低通滤波以及放大后,输出到MCU的A/D转换器端口。系统电源以及配置电压由外部提供。一路三相电压兼容测试两路单相电压,在配置成测试两路单相电压时,两路信号互不干扰;在配置为两路电压时,兼容直流与交流由配置电路参数实现。

3现场设计

监控探测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器上或消防控制室内实时显示。 常见的设置位置有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、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专用应急电源的输入端与输出端,多路主电源供电的设备监控各主供电回路输入端。

设置在消防控制室以外的独立供电消防设备,如工作状态在火灾报警控制器或消防联动控制器上没有显示,应在其供电电源的输出端设置电压传感器或电流传感器,如电气火灾监控设备、可燃气体控制器、防火卷帘控制器、气体灭火控制器、线型光纤感温火灾探测器、空气采样式感烟火灾探测报警器、传输设备。常见的消防设备及设置场所如表1所示。

表1常见的消防设备及设置场所

消防设备设置场所消火栓(消防炮)系统 消防水泵电源自动喷水灭火系统、水幕、水喷雾(细水雾)灭火系统、雨淋喷水灭火系统(泵供水方式) 喷淋泵电源泡沫灭火系统 消防水泵、泡沫液泵电源干粉灭火系统 供电电源气体灭火系统 供电电源防烟排烟系统 防烟排烟风机电源、电动防火阀、电动排烟防火阀、常闭送风口、排烟阀(口)、电动排烟窗、电动挡烟垂壁电源防火门和卷帘门系统 防火门和卷门机供电电源消防电梯 消防电梯供电电源消防应急照明和疏散指示系统 照明供电电源消防设备直流电源 分布在竖井或电气设备间,给消防设备供电的直流电源

监控主机置于有人值班的消防控制室内,通过通信总线及电源总线与下端探测器连接。监控探测器安装于各个消防设备的末端配电箱中。通常,消防设备的电源均为主备电源,探测器监控时电压信号取自双电源开关上端,电流信号取自开关下端。需要注意电气设计的安全性,探测器模块需要具有熔断保护功能。监控示意图如图6所示。

图6　监控示意图

各监测模块513A及513A2从各消防设备电源末端配电箱中收集信号,处理后传至消防控制室的监控主机进行集中处理、显示。消防设备电源监控系统示意图如图7所示。

4结语

消防设备电源监控系统充分考虑了监控的可靠性与实时性,具有数字化、智能化、网络化、自动化和不间断等优点, 能及时反映被监控设备的电源状态,并集中显示,最大限度地保障了消防联动系统的安全。随着标准GB 50116—2013逐步落实,消防电源监控系统必将得到大力推广,具有广阔的应用前景。

图7　消防设备电源监控系统示意图

参考文献

[1]GB 50116—2013火灾自动报警系统设计规范[S].

[2]GB 25506—2010消防控制室通用技术要求[S].

[3]GB 50045—2005高层民用建筑设计防火规范[S].

[4]刘晓岩.设置消防设备电源监控系统的必要性[J].铁道勘察,2014(3):107-109.

[5]贾若双.消防设备供电问题探讨[J].现代建筑电气,2013,4(5):56-58.

Design of Power Monitoring System for Fire Fighting EquipmentZHANGYingteng1,ZHONGYuan2,YAOShaojun1

(1.Zhuhai Pilot Technology Co., Ltd., Zhuhai 519085, China;

2.Guangdong Province Architectural Design and Research Institute, Guangzhou 510010, China)

Abstract：This paper introduced the system architecture and system design of power monitoring system for fire fighting equipment,and designed the position of monitoring detector on the scene.It is pointed out that the power monitoring system for fire fighting equipment is composed of monitoring host and monitoring detector,which can timely monitor the state power of the fire fighting equipment in order to furthest ensure the safety of the fire control linkage system when the fire happens.

Key words:fire fighting equipment; power monitoring system; monitoring host; monitoring detector

收稿日期：2015-07-22

中图分类号：TU 892

文献标志码：B

文章编号：1674-8417(2016)01-0010-04