基于物联网技术的电气火灾监控系统设计

【摘要】电气火灾监控系统是建筑消防的一部分，对早期预防电气火灾的发生具有非常重要的作用。信息和通信技术的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人,发展到连接任何物体的阶段,而万物的连接形成了“物联网”。本文主要探讨如何有效合理地将移动物联技术应用到电气火灾监控系统中来,从而搭建一个完善的电气火灾监控物联网的应用系统。

【关键词】电气火灾监控系统；物联网。

1 引言

物联网是互联网和通信网的网络延伸与应用拓展。物联网的核心和基础仍然是互联网及通信网,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。通过传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

1999年英国的Kenvin Ashton提出了物联网的概念,到,物联网的应用已经深人到各个行业、各个领域,物联网技术的发展更是日臻成熟和完善。借助于物联网的技术,对传统的电气火灾监控系统进行升级改造,让电气火灾监控系统在防控火灾方面发挥更好的作用,从而为这个社会的进步、百姓的平安做出更多的贡献。

2 物联网的体系架构和三大要素

物联网有三大要素,即①信息采集②信息传递③信息处理。它们的关系如图1所示：

这三大要素决定了物联网的三层架构体系,即感知层一令网络层令一应用层“感知层”完成信息采集“网络层”完成信息传递“应用层”完成信息的处理。如图2所示：

3 电气火灾监控系统的物联网延伸

根据的定义,电气火灾监控系统由电气火灾监控设备、剩余电流式电气火灾监控探测器、测温式电气火灾监控探测器、故障电弧探测装置组成,并且通过网络布线传输组成一个完整的监控预警系统。这其实也是个三层的架构体系,只要简单地做一下延伸,可以构建出电气火灾监控的物联网系统。

将剩余电流式电气火灾监控探测器、测温式电气火灾监控探测器、故障电弧探测装置等作为前端的探测器件来采集信息,构成物联网的感知层。

将传统的总线的有线短距离信息传输方式改成无线的等移动通道来实现不限空间和距离的传输方式,从而构成移动物联网的传输层。

搭建一个综合的开发式的监控中心平台相当于一个多用户的电气火灾监控设备,并允许客户通过自己的账号进人该平台,随时随地的查看与自己相关联的电气火灾监控信息。监控中心平台也可以适时地将信息发送给相关单位和个人。这个监控中心平台及客户端构成了物联网的应用层。

4 电气火灾监控的物联网系统的基本组成及工作原理

基于上面的延伸分析,如果想组成一个完整的电气火灾监控的物联网系统,由如下几部分组成：前端探测设备电气火灾监控探测器、无线收发器及移动网络数据传输通道，监控中心平台，监控客户端。这几个部分的关系如图3所示：

4.1前端探测设备（电气火灾监控探测器）

前端探测设备,也是电气火灾监控探测器,负责对电气线路中的剩余电流、电流负荷、线缆及设备温度等相关电气参数进行适时探测和数据采样,并对这些采样数据进行适时的分析整理,数据如有异常即会发出声光同时也会对电气线路中的电弧现象进行有效的监控随时响应消防联动信号,切实有效地防患电气火灾的发生。电气火灾监控探测器外接无线收发器,会将适时探测采样的数据及信息传送给无线收发器,同时接收并响应无线收发器发送过来的各类控制命令。

4.2无线收发器及移动数据传输通

无线收发器通过连接前端探测设备电气火灾监控探测器,接收前端探测设备传送上来的采样数据和信息,并将这些数据和信息,利用现有的DPRS和SMS或CDMAEVO移动网络数据通道发送至监控中心平台和使用单位负责人的移动通信设备上,实现意义上的电气火灾远程无线监控。同时也接收来自监控中心平台发送过来的控制命令信息,并将这些命令信息传递给前端探测设备。

4.3监控中心平台

监控中心平台由数据库服务器和平台应用软件两部分组成。数据库服务器用来存储使用单位的监控信息,包括单位简介单位定位信息监控负责人姓名及dianhua组,领导短信通知yidong电hua号码个安装探测器数量每个前端探测设备的地址码、移动号码、安装位置说明、监控状态。

平台应用软件适时显示监控及信息,并提供人机交互界面,方便工作人员对相关信息进行内容编辑、信息记录查询等等。当某单位有电气火灾监控探测器时,会自动弹出该单位相关信息,并且可以地图上直接定位。

4.4监控客户端

在任何一台能够上Internat的电脑上登陆电气火灾监控物联网系统wang址,输人用户ID及密码,即可进人监控客户端。此监控客户端能直观显示本单位所装设电气火灾监控探测器的相关信息。如每个探测器的地址码、移动号码、安装位置说明及备注等等。安装位置说明须分区域,区域下分某幢建筑物,建筑物下分楼层。并能实时显示本单位每一台电气火灾监控探测器当前的监控及状态。并提供人机交互界面,方便用户能够编辑、修改相关资料,查询相关历史记录等等。

5 与传统的电气火灾监控系统的优劣对比（见表1）

6 安科瑞电气火灾监控系统

6.1Acrel-6000电气火灾监控系统

  Acrel-6000/B电气火灾监控系统是安科瑞研发的集监视、、管理于一体的计算机测控系统，该系统适用于大型商场、生活小区、工矿企业、办公大楼、商场酒店等区域电气防火的集中监控管理。

  Acrel-6000/B型电气火灾监控设备是Acrel-6000电气火灾监控系统的核心，监控设备通过RS485总线与多台电气火灾监控探测器相连，构成集散式电气火灾监控系统，实时监控电气线路的工作状态。

  监控设备能实时接收处理各路探测器发送的漏电、温度信号，同时在液晶屏幕上显示，当漏电、超温及电源或通讯发生故障时，监控设备能发出声光信号，在屏幕上显示故障位置及类型，并具有数据存储、查询和控制信号输出等功能，还具备对探测器的远程复位控制功能。

  Acrel-6000电气火灾监控系统由Acrel-6000/B型电气火灾监控设备、AAFD故障电弧探测器组成。系统各设备之间均采用485总线进行连接，施工布线简单方便。监控设备也可将数据上传到云平台。

6.2Acrel-6000/B电气火灾监控设备

6.2.1面板元件布置及功能说明

图1 Acrel-6000/B面板元件布置及功能说明

6.2.2技术参数

6.3安科瑞ARCM系列电气火灾监控探测器

安科瑞ARCM系列组合式电气火灾监控装置安装在0.4kV低压配电系统中，用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的声誉电流、温度等电气参数，从而预防电气火灾的发生。当被保护线路中监控装置参数超过设定值时，能产生和控制信号，以便消除剩余电流引起的电气火灾隐患。产品采用RS485或二总线进行通讯，可以与其它监控器、监控单元或监控主机联合组成火灾监控系统，可根据用户需要选择集中总线型的信息管理模式或功能分区型的信息管理模式。

适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域，符合GB14287-2014《电气火灾监控系统》的标准。

6.4安科瑞AKH-0.66L系列剩余电流互感器

安科瑞AKH-0.66L型剩余电流互感器于对低压剩余电流信号的采集，可与电气火灾监控装ARCM系列、电动机保护装ARD系列以及剩余电流继电器ASJ系列配套使用。该产品二次可输出0-5(2)mA或0-1V，有圆孔型和方孔型供用户根据需求选用。

6.5 安科瑞AAFD型故障电弧探测器 

6.5.1安科瑞AAFD系列电气火灾监控探测器的功能

监测单相回路的故障电弧；通过对电气线路的实时监测能及时、准确的发现电气线路中的故障和异常状态，可帮助用户迅速查明电气故障发生的区域，以便及时消除电气火灾隐患；

具有声光功能；本探测器尺寸小巧、安装方便，采用标准35mm导轨安装；具有故障电弧模拟发生功能，可以通过模拟故障电弧对本机进行性能测试；具有通用485总线接口，采用标准Modbus协议进行数据交换，信号兼容性强。

6.5.2 技术参数

7 小结

把移动物联的技术应用到电气火灾监控系统中,是对传统的电气火灾监控系统进行升级和更新换代,使电气火灾监控系统突破了空间距离的限制,实现广域的、城域的、甚至于全国范围的集中式电气火灾监控,为电气火灾监控技术注人了新的活力,同时更扩大了电气火灾监控系统的应用范围。此外实现了监控数据与监控现场的分离,这为发生火灾后的调查qu证、事故原因分析提供了便利。新的电气火灾监控物联网系统为我们构筑了更加安全的用电环境,同时也描绘了更为广阔的市场前景。安科瑞电气火灾监控系统是一种电气火灾的早期预警系统，当线路或设备发生电弧故障（串联电弧或并联电弧）时，能够及时并准确地给出预警或信号，将电气火灾扼杀在萌芽状态。从预防做起，时刻防范，安全无小事，生命重于山。

【参考文献】

[1] 吕树伟.物联网应用.物联网发展高峰论坛.2001：13

[2] 胡勇.电气火灾监控系统与物联网[C].2013中国消防协会科学技术年会.中国科学技术出版社,2013.

[3] 消防应急照明和疏散指示系统/防火门监控系统/消防设备电源监控系统/电气火灾监控系统选型手册.2019.7版；