工礦企業(yè)
某電氣有限公司建設(shè)項(xiàng)目電氣火災(zāi)/消防電源/智能照明/ 能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用
1 概述
近十年的火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)位居前列，且年均發(fā)生次數(shù)占火災(zāi)年均總發(fā)生次數(shù)的27%，占重特大火災(zāi)總發(fā)生次數(shù)的80%，且損失占火災(zāi)總損失的53%，而發(fā)達(dá)國家每年電氣火災(zāi)發(fā)生次數(shù)占總火災(zāi)發(fā)生次數(shù)的8%~13%。事實(shí)上，電氣火災(zāi)已成為消防安全的主要致災(zāi)因素，其配電系統(tǒng)電氣火災(zāi)的預(yù)防顯得更加重要；同時，能源節(jié)能管理措施，智能照明場景控制越來越多的運(yùn)用在各個場合。 安科瑞電氣股份有限公司自主研發(fā)的安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測各個重要回路的漏電流等參量來實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)的預(yù)防。本系統(tǒng)后臺在顯示各個探測點(diǎn)位數(shù)據(jù)的同時，還提供越限聲光報警、人性化的界面等功能。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)的24小時無人實(shí)時監(jiān)控，減少了人力成本，提高了電氣火災(zāi)隱患的排除效率。 Acrel-iLightControl智能照明監(jiān)控系統(tǒng)，采用與KNX兼容的Acrel-Bus總線組網(wǎng)方式，通過IP網(wǎng)關(guān)接入智能照明控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)定時控制、高峰全開、亮度調(diào)節(jié)等各種場景控制，使照明系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定的各種模式工作，改善空間光色、立體感、色飽和度，營造舒服宜人燈光效果，節(jié)能減耗、有利于人們的身心健康，提高工作效率、提高管理水平。 本文就電氣火災(zāi)系統(tǒng)、消防電源監(jiān)測系統(tǒng)、Acrel-iLightControl智能照明監(jiān)控系統(tǒng)以及能耗管理系統(tǒng)在某電氣有限公司的應(yīng)用，簡單介紹安科瑞Acrel-6000/B電氣火災(zāi)系統(tǒng)、AFPM100消防電源監(jiān)測系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用和其實(shí)際意義。
2 設(shè)計依據(jù)
GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》，其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)。 國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進(jìn)線端設(shè)置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護(hù)器。 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足:GB14287.1-2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、 GB14287.2-2014《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2014《測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行應(yīng)滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的供電應(yīng)滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法》的要求(暫行規(guī)定) GB 28184-2011 《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》 GB 50116-2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》 GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》 JGJ 16-2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》 GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》 GBZ 20965-2007 《控制網(wǎng)絡(luò)hbes技術(shù)規(guī)范 住宅和樓宇控制系統(tǒng)》
3 項(xiàng)目概況
本項(xiàng)目位于江蘇揚(yáng)州，監(jiān)控范圍是某電氣有限公司樓層配電箱儀表?，F(xiàn)場通過對儀表數(shù)據(jù)采集、分析、處理，從而分析數(shù)據(jù)，進(jìn)而提高能源利用效率、促進(jìn)和保障電氣火災(zāi)與消防電源和智能照明水平的提升，并在安全用電節(jié)約能源方面發(fā)揮重要作用。
4 電氣火災(zāi)系統(tǒng)組成
1)站控管理層 站控管理層針對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的上層部分。安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)充分考慮到用戶的操作習(xí)慣，和持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，參照的相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。主機(jī)主要由監(jiān)控軟件、觸摸屏、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備組成。將現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計算、分析、處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音、指示燈等方式反應(yīng)給終端管理人員。使管理人員能夠?qū)崟r掌握系統(tǒng)動態(tài)，且實(shí)現(xiàn)故障信息可追循，信息可導(dǎo)出等功能。 鑒于本項(xiàng)目中儀表點(diǎn)位以及數(shù)據(jù)量的規(guī)模，現(xiàn)為項(xiàng)目配置安科瑞Acrel-6000/B主機(jī)，本主機(jī)的具體參數(shù)見下文介紹。
2)網(wǎng)絡(luò)通訊層 本項(xiàng)目中的所有儀表須嚴(yán)格按照手拉手的形式連接，且所有的通訊總線須沿著弱電橋架鋪設(shè)。本項(xiàng)目的儀表分布在變電所的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測。 本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)總線設(shè)計為五根總線，獨(dú)立的總線便于后期系統(tǒng)的維護(hù)，發(fā)生漏電流報警時也可以根據(jù)后期我方提供的點(diǎn)檢表快速定位故障回路，快速排除故障。 現(xiàn)場電氣火災(zāi)探測器通過雙絞線（ZR-RVSP2*1.0）以手拉手方式進(jìn)行通訊連接，每根總線的儀表數(shù)量在50只左右。
3)現(xiàn)場設(shè)備層 本項(xiàng)目中主要是針對樓層配電箱的進(jìn)線回路安裝安科瑞嵌入式電氣火災(zāi)探測器，通過嵌入式電氣火災(zāi)探測器實(shí)時監(jiān)控配電回路的漏電流大小來顯示整個配電系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 ARCM系列剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計的，通過對配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度、過電流、過電壓等火災(zāi)危險參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，并實(shí)現(xiàn)了對多種電力參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測,為能耗管理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品采用微控制器技術(shù)，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化于一身，是建筑電氣火災(zāi)預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。產(chǎn)品符合 GB14287.2-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》的標(biāo)準(zhǔn)要求。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如下：
5 消防電源系統(tǒng)組成
1）站控管理層 站控管理層針對消防電源監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如觸摸屏、UPS電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件對現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析、處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音、指示燈等方式反應(yīng)現(xiàn)場運(yùn)情況。 監(jiān)控主機(jī)：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口，進(jìn)行系統(tǒng)管理、維護(hù)和分析工作。 UPS：保證計算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行。 監(jiān)控主機(jī)設(shè)置在消控室中，采用壁掛安裝。
2）網(wǎng)絡(luò)通訊層 通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，MODBUS通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與上位機(jī)的實(shí)時通訊。
3）現(xiàn)場設(shè)備層 現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要為AFPM100系列消防設(shè)備電源監(jiān)控探測器。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如下：
6 智能照明控制系統(tǒng)組成
安科瑞智能照明監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)某電氣有限公司的樓層公共區(qū)域的照明回路的遠(yuǎn)程控制。該系統(tǒng)總計ASL100-F4/8 *2; ASL100-S4/16 *31。現(xiàn)場所有智能照明控制模塊采用混合串并聯(lián)的方式接在一起，采用KNX總線通訊，從而完成整個廠區(qū)的智能照明控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)值班室總機(jī)的通訊，同時設(shè)立區(qū)域開關(guān)面板，完成后臺和分控的數(shù)據(jù)連接。 安科瑞智能照明監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層； 如圖（1）所示：
圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
間隔設(shè)備層主要為：開關(guān)驅(qū)動器，這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均通過現(xiàn)場KNX總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。 網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：智能照明網(wǎng)關(guān)，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中控制，同時遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。 站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。 以上開關(guān)模塊均采用KNX總線傳輸，一般都采用4根連線，接線簡單方便，傳輸距離可達(dá)1.2km。
7 消防電源系統(tǒng)功能
1）監(jiān)控報警功能 被監(jiān)控設(shè)備電源回路開關(guān)狀態(tài) 被監(jiān)控設(shè)備電源的工作狀態(tài)（電壓、電流及報警狀態(tài)信息） 報警響應(yīng)時間：≤100s 報警聲信號：可手動消除，當(dāng)再次有報警信號輸入時，能再次啟動 報警光信號：紅色LED指示燈常亮
2）控制輸出功能 對個別或全部被監(jiān)控設(shè)備的報警繼電器進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作 監(jiān)控器控制輸出：常開無源觸點(diǎn)，容量：AC250V 3A或DC30V 3A
3）故障報警功能 監(jiān)控器與模塊（電壓/電流信號傳感器）之間的連接線斷路、短路 監(jiān)控器主電源欠壓（≤80%主電源電壓）或過壓（≥110%主電源電壓） 監(jiān)控器與其分體電源間連接線斷路、短路 當(dāng)監(jiān)控器出現(xiàn)以上故障時，能發(fā)出與監(jiān)控報警信號有明顯區(qū)別的聲光故障報警信號 故障報警響應(yīng)時間：≤100s 故障報警聲信號：手動消除，當(dāng)再次有報警信號輸入時，能再次啟動 故障報警光信號：黃色LED指示燈常亮 故障期間，非故障回路的正常工作不受影響
4）自檢功能 連接檢查：通信線路及分體電源線路的斷路、短路 設(shè)備自檢：手動檢查或系統(tǒng)自檢 自檢耗時：≤60s
5）報警記錄功能 記錄10000條相關(guān)故障報警信息 報警類型：故障類型、發(fā)生時間、故障描述 報警事件查詢 報警記錄打印
6）打印功能 監(jiān)控系統(tǒng)可漢字打印，可打印報警事件及時間、故障事件及時間。
7）消音 在發(fā)生報警或故障等警報情況下，監(jiān)控設(shè)備的揚(yáng)聲器會發(fā)出相應(yīng)的報警聲加以提示，按“消音”鍵揚(yáng)聲器終止發(fā)出警報，報警燈綠燈亮。期間工作人員可以對有關(guān)故障進(jìn)行處理。一切回歸正常，報警燈滅。如有新的故障發(fā)生時，消音指示燈滅，揚(yáng)聲器將再次發(fā)出警報聲。
8 電氣火災(zāi)系統(tǒng)系統(tǒng)組成
1）監(jiān)控報警功能：監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的漏電、溫度信息，報警時發(fā)出聲光報警信號，同時設(shè)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，直至按顯示屏“復(fù)位”按鈕遠(yuǎn)程對探測器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動消除。
2）故障報警功能：通訊故障報警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障時，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時設(shè)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(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報警聲響。
3）自檢功能：檢查設(shè)備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。
4）報警記錄存儲查詢功能：當(dāng)發(fā)生漏電、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(dāng)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）電源功能：當(dāng)主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時，監(jiān)控設(shè)備可自動切換到備用電源工作，當(dāng)主電源恢復(fù)正常供電時，自動切回到主電源，切換過程中保證監(jiān)控設(shè)備連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。
6）對探測器控制功能：通過監(jiān)控軟件操作，可對連接到本設(shè)備的所有探測器進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位控制。
7）權(quán)限控制功能：為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行，監(jiān)控設(shè)備軟件操作權(quán)限分為三級，不同級別的操作員具有不同的操作權(quán)限。
9 智能照明控制系統(tǒng)組成
1）定時控制 通過時鐘管理器，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的有關(guān)區(qū)域照明的定時和自動管理功能，實(shí)現(xiàn)公共通道、景觀照明、泛光照明、車庫照明定時控制。如百葉窗定時升降、集中供熱定時調(diào)節(jié)、節(jié)假日照明定時關(guān)閉、定時通知等。
2）場景控制 智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)各個部門的需求，設(shè)定不同種類的場景模式，進(jìn)行各種照明燈光的組合，達(dá)到美化工作環(huán)境的效果；結(jié)合人體感應(yīng)傳感器，當(dāng)人員離開時，關(guān)閉所有該會議室照明。
3）實(shí)時監(jiān)控 中心控制室，配置一臺中控主機(jī)，所有照明控制設(shè)備，通過KNX網(wǎng)關(guān)，接入監(jiān)控系統(tǒng)，操作管理人員，可以通過中控電腦，實(shí)時監(jiān)視總線、區(qū)域、樓層、樓棟等照明狀態(tài)，并可根據(jù)需求進(jìn)行控制調(diào)整。系統(tǒng)繪圖工具支持向量圖和多層頁面，圖形頁面縮放方便，切換簡單，支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等圖形對象的嵌入、支持二維、三維圖元的繪制，增加可視化的空間效果。
4）報警處理 系統(tǒng)提供了警報處理能力，用戶可采用編程來完成不同的任務(wù)，當(dāng)某種警報條件出現(xiàn)時應(yīng)做什么，可由用戶自行確定。
5）事件通報 系統(tǒng)提供了事件通報功能，支持郵件通報、文本輸出以及事件驅(qū)動打印，可按照用戶預(yù)先設(shè)置的條件，觸發(fā)事件通報功能。
6）系統(tǒng)聯(lián)動 系統(tǒng)可以輸入模塊，接受其他系統(tǒng)或工作人員的強(qiáng)切信號；實(shí)現(xiàn)安防系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、會議系統(tǒng)，甚至消防系統(tǒng)的聯(lián)動控制，控制相應(yīng)燈具點(diǎn)亮和設(shè)備啟停。
10 能耗管理系統(tǒng)
1）項(xiàng)目概況 根據(jù)客戶需求及項(xiàng)目實(shí)際情況，本項(xiàng)目智能化設(shè)計一套Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)。該項(xiàng)目現(xiàn)場設(shè)備層儀器儀表的具體分布情況如下： AMC72L-E4/KC：32只 DTSF1352-C：168只 其中： 生產(chǎn)樓CD共5層，34只DTSF1352-C； 生產(chǎn)樓AB共5層，36只DTSF1352-C； 研發(fā)樓1(食堂)，共8只DTSF1352-C； 地下室共90只DTSF1352-C； 32只AMC72L-E4/KC。 Acrel-5000能耗系統(tǒng)采集該部分能源信息并解決基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)的智能化、自動化、可視化、可量化的收集與存儲，從而降低能源使用費(fèi)用，為建立節(jié)約型社會發(fā)揮作用。
2）系統(tǒng)架構(gòu) 安科瑞Acrel-5000能耗分析管理系統(tǒng)根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線直接接至后臺能耗網(wǎng)關(guān)然后通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至的監(jiān)控主機(jī)。具體如下圖所示：
該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。所有儀表通過485屏蔽雙絞線鋪設(shè)至監(jiān)控中心，經(jīng)能耗網(wǎng)關(guān)再經(jīng)光纖至系統(tǒng)主機(jī)從而完成儀表數(shù)據(jù)的采集并管理。
3）系統(tǒng)功能
3.1.建立辦公建筑能耗計量體系，針對用戶的用電結(jié)構(gòu)，能正確無誤的統(tǒng)計進(jìn)出線回路，通過統(tǒng)計分析，幫助用戶弄清能源消耗明細(xì)，使能源消耗可視化，消除用能盲區(qū)；
3.2.對采集數(shù)據(jù)存儲，并形成可視化圖表，為節(jié)能降耗和能源績效的考核提供數(shù)據(jù)支持，診斷出高能耗點(diǎn)：管理人員可通過系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，正對性的對各個回路同比及環(huán)比分析，通過一階段分析可找出高能耗點(diǎn)，降低成本，節(jié)約能源 3.3.系統(tǒng)可以及時通過短信和APP推送，及時提醒用戶能源消耗的異常，來提高用能的安全，達(dá)到節(jié)能的效果。
11 結(jié)束語
隨著智能建筑及電力系統(tǒng)智能化的發(fā)展，政府及民眾對電力系統(tǒng)的電氣安全以及消防安全的認(rèn)識度和重視度越來越高。企業(yè)建筑、公共建筑以及商業(yè)建筑等安裝漏電火災(zāi)、消防監(jiān)控系統(tǒng)是智能化建設(shè)的必然趨勢。同時，智能照明監(jiān)控系統(tǒng)已成為全國各地重要工程項(xiàng)目、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多用戶的必然選擇，電氣火災(zāi)系統(tǒng)有利于發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時提醒管理者處理電力安全隱患，對火災(zāi)預(yù)防有著重要的意義。消防電源監(jiān)控系統(tǒng)對所監(jiān)測的消防設(shè)備電源的運(yùn)行信息、故障信息、位置信息等參數(shù)進(jìn)行跟蹤采集、存儲、分析，方便用戶進(jìn)行管理和監(jiān)控，本系統(tǒng)在某投入運(yùn)行以來，幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)和整改了多處電氣安全隱患，提升用能水平，大大提高了工作人員的工作效率，并為也管理者的消防管理提供了科學(xué)的依據(jù)。
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