浅谈电气火灾监控探测器的设计与应用

摘要：通过对目前市场产品发展及应用需求的讨论，介绍了一种针对家庭式*小单元安全使用与控制电能而设计的一种具有综合保护、小型化、经济型的家用式终端型电气火灾监控产品—ARCM系列电气火灾监控探测器。

关键词：监控探测器；系统功能；程序功能；电气火灾监控系统；智能电网

0 引言

电气火灾监控探测器是作为一种预防电气火灾发生的保护类产品被纳入消防产品类别。该类产品经过近十年的发展与市场考验得到了进一步充实与发展，如今电气火灾监控系统涵盖六类探测器产品及其系统组网平台即电气火灾监控设备组成（如图1所示），同类该产品被正式公告列入第二批实施强制性产品认证的消防类产品，将于2013年1月1日起纳入国家3C认证产品目录，可以预见这将为规范此类产品质量及市场发挥积极作用。

图1 电气火灾监控系统组成

任何产品的发展源于市场价值的推动，电气火灾监控系统主要以电子及软件技术为基础，作为软件电子产品具备快速升级的应用优势，伴随着电子科学技术的发展及软件开发人员技术水平的不断提升，使得产品功能越来越强大，应用价值更高。当前我国家用电器保护产品主要以漏电、过载、短路保护功能为主。电气保护型产品结合电子技术研发具备小型化、综合功能特性将是未来电子电器（机电一体化）产品的发展趋势，该类产品即符合“高新技术改造传统产业—电力系统信息化与自动化技术—采样数字化、信息化技术，提高设备性能及自动化水平的技术”范畴。

1 ARCM系列电气火灾监控探测器

1.1 功能特点

ARCM系列电气火灾监控探测器主要用于各区域内信号的采集及处理，具有本地数据显示、参数整定和声光报警等功能，与AKH-0.66L系列剩余电流互感器配合使用。其接收到AKH-0.66L检测到的监测回路中的剩余电流信号后，实时处理并通过标准的MODBUS通信协议上传至Acrel-6000监控主机。ARCM系列监控探测器功能齐全：有单独剩余电流监测功能的监控探测器（可选1～8路）；有多种功能组合的监控探测器，可实现剩余电流、温度、电流和电压功能的多种组合；也有高度集成了火灾监控、配电监测、电能计量三大功能于一体，并通过两路独立的通信端口分别为电气火灾监控系统及配电监控系统提供可靠的实时数据，减少了探测器终端数量，为用户节省了投资，并且相同功能的监控探测器具有多种不同安装形式，满足各类不同项目的应用。

1.2 结构方案

ARCM系列电气火灾监控探测器（如图2所示）在实际使用中通常是将电气火灾监控探测器连接断路器作为执行机构形式（如图3所示）。

图2 ARCM系列电气火灾监控探测器

图3 电气火灾监控装置接线示意

1.3 硬件设计

系统结构图（如图4所示），该设计方案的电气火灾监控探测器的功能有：LCD液晶显示、故障自动巡检、漏电检测、电流检测、电压检测、声光自检、数据可编程、实时通讯、故障记录和查询。外部数据采样、显示、控制和电源等硬件电路采用模块型隔离设计方式，保证了信号的抗干扰性。

系统功能如图4所示，分别有电参量采集模块、实时时钟和掉电存储模块、按键模块、显示模块、声光报警模块、输出与输入模块和电源模块等等。

图4 系统结构框图

1.4 软件设计

程序功能设计：软件流程图（如图5、图6和图7所示），该系统软件主要分成三部分，第一部分为主程序部分（如图5所示），主要负责调用相关功能子程序。第二部分为保护监控子程序（如图6所示），主要实现相应的保护和监控功能。第三部分为显示子程序（如图7所示），主要实现相应的显示功能。

系统在正常上电后，预先对正常开机的初始条件进行判断，在初始化过程中，读取相关监控量数据，系统开始进行数据采集，通过滤波处理后，对监控采集的数据进行相应的计算处理，将监控量的数据与用户设置的数值进行比较判断，当监测数据达到设定报警条件，系统执行报警动作（报警动作的方式仍为用户事先设置的数值）。

图5 软件流程图1

图6 软件流程图2

图7 软件流程图3

2 电气火灾监控系统的组成及工作原理

2.1 电气火灾监控系统的含义

电气火灾监控系统是指当被保护线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统。

2.2 电气火灾监控系统的基本组成

Acrel-6000电气火灾监控系统由AKH-0.66L系列剩余电流互感器、ARCM-NTC温度传感器、ARCM系列监控探测器和Acrel-6000系列监控设备等构成。系统各设备之间均采用总线（双绞线）进行连接，施工布线简单方便。

本文主要讨论剩余电流式电气火灾监控系统，也称漏电火灾报警系统。它由Acrel-6000系列监控设备、ARCM系列监控探测器和AKH-0.66L系列剩余电流互感器等构成（如图8所示）。

图8 Acrel-6000/B（壁挂式）电气火灾监控系统

2.3 剩余电流式电气火灾监控系统的工作原理

一个电气系统的输入、输出端电流值，当无任何损失时，其流入及流出的相量和为零，也就是无剩余电流；如果这个电气系统有电流泄漏，这个系统的电流相量和就不为零，对外有了泄漏电流，系统中便产生了剩余电流。剩余电流是由AKH-0.66L系列剩余电流互感器检测出的，AKH-0.66L系列剩余电流互感器将信息传送到ARCM系列监控探测器里，经放大、A/D转换、CPU对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，一旦超出设定值则发出报警信号，同时也传送到Acrel-6000系列监控设备中，再经监控设备进一步识别、判定，当确认可能会发生火灾时，监控设备发出火灾报警信号，点亮报警指示灯，发出报警声响，同时在液晶显示屏上显示火灾报警等信息。值班人员则根据以上显示的信息，迅速到事故现场进行检查处理，并将报警信息发送到集中控制台。

3主要表计功能及选型方案

主要表计功能及选型方案如图9所示。

图9 主要表计功能及选型方案

4 结语

随着我国智能电网的发展，如今保护预防性电气火灾监控产品也将不仅仅应用在高层楼宇设计之中，它必将融入家用电气安防领域。本文研究的ARCM系列电气火灾监控探测器，以民用电气安全为设计出发点，在保证软件稳定性前提下，除检测电路外，尽量简化电路，达到功能与成本*优化设计，去除了电气火灾监控产品价格昂贵的劣势。此外，该系统设有通讯功能，应用上位机软件，可对多个火灾探测器进行组网，为电气火灾监控系统普及到家庭提供了可能。

参考文献

[1] DB34/T855-2008,《电气火灾监控系统设计、施工及验收规范》

[2] 安科瑞电气股份有限公司产品选型手册2013.1版.