電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通中的布局設(shè)計與優(yōu)化策略

【摘要】文章以城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)為研究方向。對城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)特征進(jìn)行概述后，分析了發(fā)生電氣火災(zāi)的主要因素，進(jìn)而提出城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用思路。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；電氣火災(zāi)；電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計應(yīng)用

0引言

改革開放至今，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各大城市軌道交通數(shù)量也在不斷增加。然而，現(xiàn)行城市軌道交通安全防范措施中對電氣火災(zāi)早期預(yù)警工作缺少系統(tǒng)制度。根據(jù)我國城市軌道交通工程建設(shè)現(xiàn)狀，在城市軌道交通工程建設(shè)中應(yīng)有效配置消防監(jiān)控系統(tǒng)，通過有效布置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)使城市軌道交通線路降低發(fā)生電氣火災(zāi)事故的危險。對此，文章以城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行討論，以期為廣大學(xué)者提供理論參考及幫助。

1城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)特征

城市軌道交通場所具有人員密集、人員流動速度快、設(shè)施復(fù)雜、投資金額大的特征，如城市軌道交通場所發(fā)生火災(zāi)或出現(xiàn)停電、高溫、混亂甚至是爆炸等現(xiàn)象,不僅對城市軌道交通工作人員和乘客生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，還會對設(shè)施安全、財產(chǎn)安全等造成嚴(yán)重威脅,甚至還會危及到經(jīng)濟(jì)政治和環(huán)境安全，對社會秩序穩(wěn)定和社會發(fā)展造成影響。

城市軌道交通火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計和布置能夠有效地預(yù)防、監(jiān)控和警示城市軌道交通火災(zāi)發(fā)生，其報警功能應(yīng)該設(shè)定分級報警功能與電力設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動，可以設(shè)置跳閘功能。對于初級報警可由工作人員進(jìn)行人工關(guān)閉，之后再派遣專業(yè)人員對其進(jìn)行檢測和處理。初級報警功能也叫預(yù)警功能，與傳統(tǒng)火災(zāi)報警不同，是在火災(zāi)發(fā)生后報警以求減少損失的功能，其主要目的是對火災(zāi)進(jìn)行預(yù)防、預(yù)測或預(yù)警，

從應(yīng)用特征上來看，城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具備可靠性、保密性、實時監(jiān)控性、數(shù)據(jù)傳輸性等功能特點。具體如下:

(1)城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性主要體現(xiàn)在系統(tǒng)單機(jī)和獨立。單機(jī)指城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的運行無需聯(lián)網(wǎng)，斷網(wǎng)不會對預(yù)警系統(tǒng)正常運行造成影響。獨立則是指城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)相對獨立，系統(tǒng)發(fā)生故障不會對其他系統(tǒng)正常運行造成影響，避免出現(xiàn)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)生故障，整個火災(zāi)報警系統(tǒng)*面癱瘓情況。(2)保密性是指城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的保密等級較高，該系統(tǒng)采用多級密碼保護(hù)方式，不同管理層級用戶所擁有權(quán)限也不一樣。(3)城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可對城市軌道交通剩余電流信號、溫度信號、火災(zāi)狀況等進(jìn)行實時、動態(tài)檢測，同時，它還擔(dān)負(fù)著對信號檢測后信息進(jìn)行收集、分析、判斷、決策等工作。(4)為保證電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可有效地實現(xiàn)預(yù)警、檢測電氣火災(zāi)目標(biāo)，需要保證系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸順暢，可實現(xiàn)將故障系統(tǒng)、正常設(shè)備分類處理。

2 發(fā)生電氣火災(zāi)的主要因素

2.1 超載

根據(jù)當(dāng)前我國城市軌道交通建設(shè)現(xiàn)狀，電氣系統(tǒng)超負(fù)荷是導(dǎo)致電氣系統(tǒng)火災(zāi)的重要因素。過載是指在城市軌道交通運輸中由于線路中存在超過線路所能承載的電流*限，導(dǎo)致線路溫度過高。這種情況下**有可能引起線路著火，對城市軌道交通運行安全造成很大威脅。

2.2 短路

短路由外部絕緣材料老化或破壞引起，在這種情況下線纜會快速升溫達(dá)到6000度以上高溫，不僅會點燃線纜上絕緣材料，還會引起周圍塵埃和易燃物燃燒。由此可看出，短路也是引起電氣火災(zāi)的重要原因。短路后未及時發(fā)現(xiàn)切斷電源，將會在短時間內(nèi)造成不可逆轉(zhuǎn)損失，進(jìn)而對城市軌道交通系統(tǒng)運行效率產(chǎn)生影響。

2.3 靜電

靜電積聚可能引起火災(zāi)，對國民生命和財產(chǎn)造成重大損失。通常情況下，當(dāng)靜電荷快速累積時會產(chǎn)生高電壓，高電勢靜電荷會將其所處環(huán)境絕緣體擊穿產(chǎn)生特殊放電現(xiàn)象，電流以聲音、光、熱的方式呈現(xiàn)出來。如引線周圍有足夠多易燃物質(zhì)，則會引起火災(zāi)。

2.4 電氣設(shè)備出現(xiàn)短路

電氣設(shè)備短路通常是由于絕緣層破損脫落造成，短路出現(xiàn)將大大降低線路電阻，從而產(chǎn)生電流快速升高，然后，如出現(xiàn)線路多次碰撞,會導(dǎo)致電流過大。設(shè)備溫度迅速提高，過高溫度與過大電流產(chǎn)生火花相遇就會引起火災(zāi)事故，由短路引起火災(zāi)可通過實時測量剩余電流及預(yù)警處理來避免。

2.5 電流負(fù)荷長期過載

電流負(fù)載長期過載引起火災(zāi)主要是由于電氣設(shè)備和有關(guān)線路電流數(shù)值過載引起溫度升高，從面超過規(guī)范值，當(dāng)溫度超過設(shè)備或絕緣材料燃點，遇到明火就會引起火災(zāi)，甚至是爆炸，這種原因引起事故可以通過對開關(guān)端子溫度進(jìn)行實時監(jiān)控，并及時發(fā)出預(yù)警和進(jìn)行處理來預(yù)防。

2.6 線路接觸不良

由于線路接觸不良而引起火災(zāi)，其根本原因是因為線路和設(shè)備溫度過高所引起。接觸不良線路*有可能會出現(xiàn)電阻過大現(xiàn)象，當(dāng)電流流經(jīng)該電路時，因為過大電阻而產(chǎn)生大量熱量，從而導(dǎo)致溫度升高，甚至?xí)霈F(xiàn)火花，從而引起火災(zāi)事故。這種事故發(fā)生，也可以通過實時檢測開關(guān)端子溫度，并及時預(yù)警處理來避免。

2.7 電力電纜出現(xiàn)故障

在發(fā)生火災(zāi)另一大常見原因中，由于電力電纜出現(xiàn)故障而引起火災(zāi)。在此過程中，由于施工不規(guī)范，電纜接頭壓接不緊等都是造成電力電纜故障根本原因。此外，電力電纜也有**有可能因環(huán)境影響而出現(xiàn)故障，如偶然物理或機(jī)械損壞、環(huán)境過于潮濕導(dǎo)致絕緣層受潮損壞、化學(xué)或微生物侵蝕線路導(dǎo)致電力電纜故障等。如電力電纜絕緣層受到損壞，通常會導(dǎo)致絕緣效果變差，在遇到雷電等突發(fā)情況時，*有可能出現(xiàn)電力電纜被擊穿并著火現(xiàn)象。由于電纜長度較長，線路偏僻，線路隱蔽等原因，電纜故障引發(fā)火情很難預(yù)測，而采用殘余電流探測器對電纜絕緣狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，對防止電纜故障引發(fā)火情起到至關(guān)重要的作用。

2.8斷路器老化

斷路器因老化而產(chǎn)生火災(zāi)，這種情況在一些比較古老使用抽出式斷路器來控制低壓配電系統(tǒng)主開關(guān)城市軌道交通站中比較普遍。如果長時間插拔抽出式斷路器，*有可能會造成斷路器插接處接觸電阻變大，在電流流過這里時，溫度升高數(shù)值會變得很大，當(dāng)溫度超過斷路器規(guī)范值時遇到明火時，*易引起火災(zāi)。

3城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

3.1 總體設(shè)計

城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計遵循預(yù)防為主、消防結(jié)合的基本原則，通過電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)精*地檢測出線路中異常和溫度的變化。特別是當(dāng)線路出現(xiàn)故障時能及時地發(fā)出報警信號，將故障點準(zhǔn)確地報出，設(shè)計電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)時，應(yīng)綜合以下原則:

3.2 功能要求

功能需求根據(jù)城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具體情況進(jìn)行設(shè)置，在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)圍繞以下幾點：

3.3 系統(tǒng)設(shè)計

3.3.1分級分布式體系結(jié)構(gòu)

城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)層次分布架構(gòu)在電氣監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中有著巨大性。該系統(tǒng)不僅可滿足城市軌道交通供電要求，且可為今后一體化應(yīng)用莫定良好基礎(chǔ)。設(shè)計電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)以二級管理、三級控制為主，在級管理之外，在三級管理中又添加了一層“現(xiàn)場"管理。其中，集中式管理功能主要是收集、處理和分析關(guān)于在線監(jiān)控對象狀態(tài)和性能實時數(shù)據(jù)，并通過調(diào)度員工作姑以圖像、文本或表格形式來對其進(jìn)行監(jiān)控。站級監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控站內(nèi)電氣設(shè)備，并構(gòu)成多層次冗余。現(xiàn)場層、中*層與站層之間有接口能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與共享四。

3.3.2 資料庫系統(tǒng)

資料數(shù)據(jù)庫是支撐城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)具有多個網(wǎng)絡(luò)訪問、數(shù)據(jù)庫冗余以及數(shù)據(jù)庫中SOL語言限制等特點。為更好地適應(yīng)城軌交通監(jiān)控需要，應(yīng)從城軌交通監(jiān)控實時數(shù)據(jù)庫、通訊及實時信息中間進(jìn)行設(shè)計，并在系統(tǒng)開發(fā)中提供實時應(yīng)用總線?？偩€提供了對環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控、功率傳輸?shù)确矫嬷С郑瑢崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸擴(kuò)展。

3.3.3 通用程序模型支援

城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中根據(jù)開放性要求，使用更加靈活、適用范圍更廣的插件策略，其中，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由通訊平臺+SCADA、人機(jī)交互平臺三部分組成。同時，該平臺還為開發(fā)人員提供了相應(yīng)應(yīng)用范本對支持系統(tǒng)進(jìn)行了充實和驗證。

3.4 網(wǎng)絡(luò)傳輸

當(dāng)前，對于城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳送布線方式主要分為有線布線與無線布線兩種方式。其中，選擇有線傳輸和無線傳輸?shù)?大影響因素是投資收益率，即如何在硬件與費用間取得平衡。此外，有關(guān)部門還應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)叵罊C(jī)構(gòu)對此措施所提出的有關(guān)要求，以確保網(wǎng)絡(luò)傳輸順利實施，有效提升城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的整體安全性。

3.5 設(shè)備選擇

3.5.1 測溫式電氣火災(zāi)探測器

測溫傳感器通常通常被安裝在位于城市軌道交通電氣設(shè)備上易發(fā)熱位置處。位置選擇范圍比較廣泛并且具有一定特征。值得注意的是，該位置的選擇與溫度或過熱現(xiàn)象檢測和分析之間有著直接關(guān)系，因此要慎重選擇這個位置。為保證殘存測溫型電器能夠科學(xué)有效起到監(jiān)控和預(yù)警作用，在低壓配電室內(nèi)配電箱及配電柜進(jìn)行添加，此外，還可在進(jìn)線柜斷路器上安裝，以此監(jiān)控和預(yù)警。

3.5.2 剩余電流式電氣火災(zāi)探測器

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器是在電纜導(dǎo)線中實時，動態(tài)監(jiān)控剩余電流值是否超過標(biāo)準(zhǔn)限值。若城市軌道交通電氣設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)電氣故障，剩余電流值超過限制報警。此外，工作人員還應(yīng)該對剩余電流式電氣監(jiān)控設(shè)備安裝位置進(jìn)行選擇，保證該設(shè)備能夠有效地發(fā)揮作用。

安裝剩余電流式電氣火災(zāi)探測器時，工作人員要特別關(guān)注實際回路位置，為確保其正常、穩(wěn)定工作，要加強(qiáng)對安裝方法要求，防止由于接頭安裝不當(dāng)或絕緣效果不佳等問題引起誤報或者不報警。

城市軌道交通隧道水泵供電回路中可安裝剩余電流式電氣火災(zāi)探測器。城市軌道交通隧道中水泵電纜和線路所處環(huán)境較為惡劣且需要長期通電，由于受到惡劣環(huán)境和高通電率影響，水泵供電回路絕緣狀況*易受到影響而發(fā)生損壞或效果變差,*大了電纜擊穿、電引發(fā)火災(zāi)等高危事故發(fā)生概率。

3.5.3 探測器

如想實現(xiàn)城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效地運轉(zhuǎn)，就應(yīng)對探測器安裝位置進(jìn)行合理考慮，探測器正確安裝包含了以下內(nèi)容:信息探測收集*面性以及有線或無線傳輸通暢性"。在探測器探測并搜集到與高溫、剩余電流值異常等危險事故有關(guān)信息之后應(yīng)將其快速地傳遞到處理設(shè)備及報警設(shè)備中，探測器測危險信號將傳送到監(jiān)控主機(jī)實現(xiàn)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)檢測和預(yù)繁功能。同時，在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中，相對常見探測器類型通?？杀粍澐殖蓛煞N即測溫式探測器及剩余電流式探測器，具體如下

3.5.4 監(jiān)控主機(jī)

作為電氣火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)應(yīng)該具有如下幾個方面功能。

3.6 具體應(yīng)用場景

3.6.1 遙控防護(hù)

在城市軌道交通電氣系統(tǒng)運行過程中，如存在著安全隱患或者是周期性參數(shù)異常，為保證電氣系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，應(yīng)通過監(jiān)控系統(tǒng)來進(jìn)行相應(yīng)檢測以便及時檢修。從防火角度來看，消防工作人員應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)安全隱患和近期發(fā)生的故障，并采用科學(xué)方法，消除電氣火災(zāi)隱患，防止發(fā)生重大電氣火災(zāi)安全事故。同時，如工作人員采取了有效控制措施，但效果不理想，則應(yīng)及時切斷監(jiān)控回路電源，故障排除后方可繼續(xù)設(shè)備運行。

3.6.2 電氣保護(hù)

城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具有自動監(jiān)控、自動報警等多種功能。城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能使工作人員更好地發(fā)現(xiàn)和預(yù)防電氣火災(zāi)，還能使城市軌道交通系統(tǒng)更好地運行。在電氣保護(hù)情況下，工作人員應(yīng)該對監(jiān)控系統(tǒng)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常問題時，可對電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是否存在故障進(jìn)行判斷，并采取相應(yīng)維修措施，以此對城市軌道交通系統(tǒng)運行狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)。

4安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)介紹

4.1概述

Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)國*消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗*心的消防電子產(chǎn)品試驗認(rèn)證，并且均通過嚴(yán)格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視，實現(xiàn)對電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報警，當(dāng)必要時還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標(biāo)的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。

4.2應(yīng)用場合

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、*家*點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的剩余電流、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，直至按設(shè)備的“復(fù)位"按鈕或觸摸屏的“復(fù)位"按鍵遠(yuǎn)程對探測器實現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動消除。

當(dāng)被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備，當(dāng)報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

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)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時，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。

當(dāng)發(fā)生剩余電流、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。

4.5配置方案

5結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)有城市軌道交通防范措施中，缺少對于電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的重視。從目前我國城市軌道交通發(fā)展趨勢來看，通過科學(xué)、合理的布置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)減少電氣火災(zāi)事故風(fēng)險。因此，在未來城市地鐵建設(shè)中，積*加強(qiáng)電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備布置及運用以成為城市軌道交通中的*點。有關(guān)人員應(yīng)就城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用展開探究，以此保障城市軌道交通電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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