地铁工程中消防电源监控系统的运用

刘小军 刘胜飞 巫盼盼 姜 锋

（中建安装集团有限公司）

0 引言

地铁工程结构十分复杂，人员较为密集，设备众多，所以消防安全设计一直属于重点关注对象。同时，在发生火灾的情况下，消防设备对控制火灾蔓延，及时疏散人员，起到了决定性的作用。因此，在地铁工程建设时，必须重视消防设备电源及监控系统，这样可以对地铁工程的运营进行实时监测，做到及时排除安全隐患，强化地铁工程的安全性，也更加保证了消防设备在关键时刻的稳定性与可靠性。

1 消防电源系统的设置意义

其实影响消防安全的因素有很多，不仅包括消防设备自身的状态，还有消防系统电源的工作状态，并且一旦产生火灾事故，所造成的后果是不可挽回的［1］。同时，消防安全性与消防联动设备有着不可分割的关系，前者决定着后者，并且也关系到火灾报警系统能否正常使用。在地铁工程内，任何部位发生火灾且处于蔓延的状态，这时如果消防设备无法正常使用，不仅对工程本身造成损坏，也会影响站内乘客的人身安全。由此来说，消防的安全性，无论对于地铁工程自身来说，还是对于乘客的安全性，都具有十分重要的作用，所以消防设备，电源监控系统的实现，可以有效避免或者消除安全隐患的产生，确保地铁工程安全稳定的运营，这也是消防电源系统存在的主要意义。

2 消防设备电源监控系统方案

2.1 系统概述

消防设备的好坏直接决定消防安全的程度，然而供电电源的工作状态，又影响着消防设备能否正常的使用。同时，长期以来因为消防设备电源出现异常，导致消防设备出现失灵的现象频频发生，尤其是在一些地区，供电较为紧张或者设备质量不佳，安全意识较为淡薄的地铁工程，这一现象十分明显。消防设备电源监控系统，主要是针对消防设备电源的工作状态，并且对消防设备电源的电压电流开关状态等进行检测，从而获取相关电源信息，从而判断电源设备是否出现异常情况。例如，短路嵌入过压、欠压等故障情况［1-2］。

消防设备电源监控系统具有较强的可靠性以及实时性，可以将设备电源的工作状态实时反馈，并且集中显示，这样一旦发生火灾，可以有效避免消防设备因电源出现故障无法使用的情况，尽最大程度做到消防联动，将火灾产生后的损失降低到最小。

消防设备电源监控系统由消防设备电源监控主机、消防设备电源监控分机、光电转换器、监控系统探测传感器（以下简称监控模块）和传输缆线等组成。某城市地铁6号线项目，消防设备电源监控主机安装在车站控制室内（其配电由AT-FAS消防电源箱提供，AC220V），采用壁挂式安装，消防设备电源监控主机和消防设备电源监控分机自带24VDC电源，并为监控模块供电。监控模块由消防设备电源监控主机或消防设备电源监控分机直接提供DC24V工作电源，安装在需要监控的配电箱内，防护等级IP30，标准35mm轨道式安装，配电箱内应预留安装轨道。消防设备电源监控主机、分机与光电转换器、监控模块之间采用专用网络进行通信；其中，传感器主要是对消防电源运行期间的电压、电流等相关信息进行采集，并且传输到监控主机中，主机对电源工作状态的电压、电流进行分析，通过分析判断是否出现故障。如果出现故障，会将信息及时进行反馈，并且启动报警系统，提醒相关工作人员进行及时检修，从而保证消防设备的正常使用。

2.2 系统结构

消防设备电源监控系统，在运行期间，传感器会根据各个消防设备的电源信息，以及预设限制判断电源是否出现故障，这时消防设备电源如果出现故障，会及时启动报警系统，通知相关人员进行检修。同时，监控主机可以通过通信网络，对所有探测器进行统一的管理和集中监测，并且对所收到的各项信息与数据可以准确详细的记录，以便日后使用。另外，通常情况下，监测主机可以对两个回路进行同时监测，每个回路可以与64个传感器进行连接，这时如果系统传输距离不小于500m的话，就需要根据项目实际情况适当增加区域分级，扩展通讯距离。可以根据地铁工程区域结构，实行分区域设置，并且各个区域设置区域分机，区域分机经总线与消防控制室系统中的主机通信进行连接，从而形成完善的监控网络系统，实现对消防设备的实时监测［3］。地铁6号线项目，消防设备电源监控分机的设置：系统网络传输距离超过500m时，通过消防设备电源监控分机扩展；供电电压：AC220V，消防设备电源监控分机内置备用电源，备用电源在放电至终止电压条件下充电24h所获得的容量应能提供监控分机在正常监视状态下至少工作8h，能延长供电，确保监控模块供电正常；消防设备电源监控主机距离监控模块在500m 内时，采用RS485总线（WDZBN-RYJSP-2*1.5）手拉手连接，为保证通讯速率，每条总线监控模块数量不超过20台；消防设备电源监控主机距离监控模块超过500m时，RS485通讯线要增加1对光电转换器 （rs485转光纤），采用光缆连接；通信总线和电源总线共管敷设，穿SC25钢管。

2.3 监控原理

主要是根据配电需求，消防配电形式以及产品等特点，并且一般以典型三项消防配电电源监测为主，其原理如图1所示。

图1 三项消防配电电源监测原理

2.4 监控系统结构图

消防设备电源监控系统按照国家标准《GB28184-2011消防设备电源监控系统》的要求设计，对车站、区间范围内的各类消防设备、重要一级负荷设备供电电源工作状态进行监控，在电源发生过压、欠压、缺相等故障时发出报警信号，其系统结构如图2所示。

图2 消防设备电源系统结构图

3 消防电源系统在地铁中的应用现状

3.1 消防电源监控系统设置要求

消防电源监控系统设置要求，一套可靠性较强的消防电源监控系统，不仅需要根据我国相关标准进行设定，还需要满足以下几点：

（1）系统组成。系统监控主机是消防电源监控系统的核心，主要是在电源出现故障中断时，可以提供相对较为稳定的电源，其供电时间大约在8h以上，并且信息传感器一般以DC24V安全电压为主，主要是因为输出回路具有良好的扩展性。通过利用图像显示装置，可以将消防设备电源的工作状态以及相关的报警信息全面的展示。同时，还需要注意，传感器与中继器之间的传输距离，通常情况下要高于1500m，并且需要具有报警记录、储存以及打印等功能。另外，信号传感器属于监控模块范畴，可以根据实际情况，手动设置电压报警相关参数，这样主要是避免出现误报警的现象，中继器应当配置总线隔离器，这样可以根据情况适当扩展总线通信距离的功能，以此提升消防电源监控器的使用性能以及可靠性。

（2）系统功能。消防设备电源监控系统具有良好的预报警功能，主要是利用灵敏度较高的信号传感器，对消防设备电源运行参数进行实时监测［4］。同时，针对地铁车控室内，应当设置独立的消防电源监控主机，这样可以实时监测车控室内的实际情况，并且将这些数据进行实时准确的上传。另外，由于该系统还具有声光报警功能，这样可以快速有效的帮助检修人员及时发现和排除故障，从而保证消防设备电源处于正常、稳定、安全的工作状态。

（3）系统监测范围。监测范围通常为一级复合主备电源，例如：信号系统电源、防排烟风机、消防泵电源、消防疏散、扶梯电源等方面。对此，其监测范围相对较广，这样在地铁工程应用时，就需要根据实际情况，对消防设备电源监控系统进行实时调整，以此保证监控的效果。

3.2 不同灵敏度信号传感器的系统设置

由于消防设备电源监控系统具有一定的复杂性，所以在低压开关内，应当设置灵敏度较高的传感器，并且可以将先进的信息化技术应用于其中，实现自动巡检和监测，通过监测记录了解消防设备电源的工作状态，以及消防电源的供电，电流、电压等情况，根据所监控的情况，判断是否存在故障［5］。同时，利用综合监控系统，对各项数据进行统一采集，并且显示到控制界面中，从而实现报警以及数据打印等相关功能，对于未设置能源管理的地铁工程，或者未设置灵敏度较高的传感器，这样可以判断消防设备电源的工作状态。将所获取到的信息直接上传到综合监控系统中，通过利用智能马达保护器，根据实际情况，增设信息口电压表，进而对消防设备电源的电压、电流等相关数据进行分析，判断其是否出现故障。

3.3 利用能源管理系统实现消防设备电源监控的功能

根据我国相关标准，消防设备电源监控系统在地铁工程应用时，应当对以下几点进行充分的考虑：

如果日常使用概率较低以及无消防设备电源的巡检设备，并且处于长时间闲置无用的状态，这时一旦发生火灾，应立即投入使用，发挥其自身的作用。这样充分说明，消防设备以及消防设备电源应当时刻处于临战的状态，这样才能保证在火灾发生时从容的应对。从地铁工程的角度来说，为确保消防设备可以正常的使用，需要对消防设备进行每天的检查，如果出现消防设备电源异常的情况，这时能够及时的发现和处理。同时，消防泵以及个别车站，通道大于60m的时候，应当根据实际情况，单独设置专用的排烟风机，这样才能保证地铁工程的安全性。在消防设备电源监控系统应用时，需要利用低压开关柜，环控电控柜，进馈线回路上，设置智能表计，例如，多功能表或者智能电度表，这样不仅可以对能源进行管理，又可以对消防设备电源的工作状态进行监控［6］。同时，智能表计对消防设备的电源，电压，电流等相关信息采集方面也有着十分重要的作用，主要是在综合监控系统中，可以形成两个界面：第一，在能源管理的回路上，对回来的信息进行全面的采集，从而形成能源管理系统界面；第二，在消防设备电源监控的回路上，对回来的信息进行采集，以此形成消防设备电源监控界面。同时，在消防设备电源监控系统界面中，可以将所获取到的信息通过综合监控系统，对消防设备电源工作状态进行分析，从而判断是否出现故障，并且实现报警以及报表打印等相关功能。

3.4 其他建议的做法

可以在低压开关柜，环控电柜内与消防相关的进线馈线等回路上，安装灵感度较高的传感器，这样可以对消防设备的电源工作状态进行实时的检测，并且通过检测实时记录，充分了解消防设备电源的工作状态，判断其是否出现故障［7］。另外，所判断的综合结果，通过利用综合监控系统，进行统一采集，并且上传到消防设备电源监控界面上，以此启动报警系统，工作人员通过报警系统可以及时的对电源故障进行处理，避免产生安全隐患。一些部分地区的地铁工程，没有设置能源管理系统，或者不想设置灵敏度较高的传感器，以利用低压开关柜馈出与消防直接有关联的设备，主要有消防泵电源、总用电电源、EPS电源等方面，从而对消防设备电源进行自动的监控，针对已经判断后的消防设备电源工作状态，可以直接上传到综合监控系统中。同时，利用低压开关柜所退出的与消防直接有关系的主、备电源，通常使用设风流机电源，可以在馈线回路上安装智能电度表，这样可以对消防设备，电源中的电流、电压等相关信息进行实时采集，并且上传到综合监控系统中。也可以在就地控制箱内，安装带通信口的电压表，利用综合监控系统，对消防设备的电源电压、电流等相关信息进行直接采集，并且通过环控电控柜馈出的与消防直接有关联的电源设备，对配电系统进行有效的控制，以此保证消防设备电源的稳定工作状态［8］。

4 结束语

为保证地铁工程的安全性，将消防电源监控系统应用于其中，通过对消防设备的实时监控，判断消防设备电源是否出现异常，如果出现异常，工作人员可以根据系统所获取的相关信息，及时进行处理，以保证消防设备的正常使用。