摘要:以某文物建筑為對(duì)象,評(píng)估了電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),分析了火災(zāi)隱患,對(duì)無線電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在該建筑中的設(shè)置與應(yīng)用進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞:文物建筑;電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn);無線監(jiān)控系統(tǒng);應(yīng)用探討
0引言
文物建筑多是木結(jié)構(gòu)或磚木結(jié)構(gòu),火災(zāi)荷載大,*發(fā)生火災(zāi)。近年來,隨著文物建筑內(nèi)電氣設(shè)備的增多,電氣火災(zāi)已成為文物建筑火災(zāi)的主要形式,約占其火災(zāi)總數(shù)的40%,并且呈上升趨勢(shì)。電氣火災(zāi)隱患存留時(shí)間長,不易被發(fā)現(xiàn),一旦引發(fā)火災(zāi),會(huì)給歷史文化
遺產(chǎn)造成不可挽回的損失。
北京市通州區(qū)某寺廟,始建于北齊(公元550—577年),歷經(jīng)12個(gè)朝代,是一座千年古佛道場(chǎng)。寺廟占地面積約4 200 In2,建筑面積約380 m2,殿高7.5m,全部為單層磚木結(jié)構(gòu),寺廟內(nèi)現(xiàn)有大殿、天王殿等5間主殿,另有寮房8間。本文依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,通過現(xiàn)場(chǎng)勘查和分析,對(duì)該建筑內(nèi)、外院的配電設(shè)施、線路、用電設(shè)備進(jìn)行了評(píng)估,提出了應(yīng)用無線電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的建議。
1電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
1.1電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析
文物建筑電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,應(yīng)勘查所涉及評(píng)估內(nèi)容的電氣火災(zāi)隱患特征,評(píng)估確定每一項(xiàng)內(nèi)容所對(duì)應(yīng)的電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別,綜合確定文物建筑電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。評(píng)估內(nèi)容包括配電設(shè)備、配電線路和用電設(shè)備3個(gè)大項(xiàng),見表1。根據(jù)對(duì)該寺廟進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查,依據(jù)《文物建筑*設(shè)計(jì)導(dǎo)則(試行)》(以下簡稱《導(dǎo)則》)中所列的項(xiàng)目進(jìn)行了分類評(píng)估,再根據(jù)分類評(píng)估的結(jié)果,參考《導(dǎo)則》*3.5.2條、*3.5.3條規(guī)定,得出評(píng)估結(jié)果為整體高危險(xiǎn)級(jí)。
表1 綜合電氣風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估表
1.2電氣火災(zāi)隱患分析
產(chǎn)生電氣火災(zāi)隱患的原因多樣,自然因素和人為因素均有,但主要是人為因素。人為因素包括:電氣工程設(shè)計(jì)不合理、裝修工程引發(fā)火災(zāi)隱患、施工不規(guī)范、使用不合格的電器產(chǎn)品等,對(duì)于人為因素我們可以通過加強(qiáng)日常監(jiān)管和提高施工質(zhì)量來減少電氣火災(zāi)隱患。在對(duì)該文物建筑進(jìn)行電氣火災(zāi)評(píng)估后,發(fā)現(xiàn)存在下述3項(xiàng)火災(zāi)隱患。
(1)配電設(shè)備。該文物建筑內(nèi)部導(dǎo)線存在明顯老化、腐蝕和損傷現(xiàn)象,配電柜下方進(jìn)線處電纜外皮有多處破損痕跡,如圖1、圖2所示。
(2)配電線路。室外電線、電纜表面有明顯的老化、腐蝕和損壞現(xiàn)象,如圖3所示。
(3)用電設(shè)備。①大殿內(nèi)部分燈頭、燈座、熒光燈的鎮(zhèn)流器直接安裝在木質(zhì)等可燃材料上,如圖4所示;②燈具燈泡的正下方0.3 m范圍內(nèi)有可燃物堆放(包括窗簾等可燃飾物);③用電設(shè)備處于長期通電運(yùn)行狀態(tài),且未設(shè)置動(dòng)作參數(shù)與設(shè)備匹配的短路、過載、漏電保護(hù)等裝置,且寺廟內(nèi)未設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。
1.3 電氣火災(zāi)隱患整改措施
針對(duì)通過評(píng)估得到的電氣火災(zāi)隱患,提出如下3項(xiàng)整改意見:
(1)電纜表面有明顯的老化、腐蝕和損壞的要及時(shí)更換。
(2)燈座要調(diào)整安裝在不燃材料上,或增加有效的*隔熱措施,外露導(dǎo)線要穿管保護(hù),燈具周圍有可燃物的,要把可燃物移除,或把燈具移至符合*要求的距離之外。
(3)建議安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。
2電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置
電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是指當(dāng)配電線路中的漏電電流、溫度等被探測(cè)到參數(shù)**過報(bào)警設(shè)定值時(shí),能發(fā)出報(bào)警信號(hào)、控制信號(hào)并能指示報(bào)警部位的系統(tǒng),屬于先期預(yù)報(bào)警系統(tǒng)??紤]到該寺廟屬于文物建筑,電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)如果采用有線方式傳輸信號(hào),對(duì)于保護(hù)文物本體有一定影響,如果安裝不規(guī)范,就會(huì)造成為了安而破壞文物的現(xiàn)象。相比于有線傳輸,無線系統(tǒng)省去了復(fù)雜的布線問題,具有施工工期短、配線故障率低、傳輸成本低廉、探測(cè)器易于安裝、組網(wǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)"?;谝陨峡紤],宜選擇安裝無線傳輸方式的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。
2.1無線通信方式的選擇
目前,基于短距離無線通信的技術(shù)比較多,包括紅外線、藍(lán)牙、Wi—Fi、ZigBee等。然而這些通信技術(shù)一旦應(yīng)用于建筑物內(nèi)進(jìn)行布局聯(lián)網(wǎng)時(shí),由于受到墻體材質(zhì)和建筑結(jié)構(gòu)影響,其信號(hào)衰減程度不一,大多需要通過增加無線中繼器來延長通信距離,但是增加無線中繼器使得整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)變得復(fù)雜,降低了無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,也增加了系統(tǒng)的故障率。相比于上述幾種短距離無線通信技術(shù),低功耗廣域網(wǎng)(LoRa)通信技術(shù)具有功耗低、連接數(shù)量大、時(shí)延低、網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣等特點(diǎn),可以解決目前無線產(chǎn)品在距離、功耗方面的瓶頸。綜合比較幾種無線通信方式的特點(diǎn)H J,考慮到組網(wǎng)簡單及通信穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì),選擇安裝基于LoRa通信技術(shù)的無線電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),見表2。
表2幾種無線通信方式的比較
2.2系統(tǒng)組成
在該建筑中安裝的無線火災(zāi)電氣監(jiān)控系統(tǒng)由無線電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)、無線數(shù)傳電臺(tái)及組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器組成,下面對(duì)各部分功能及技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)介紹。
(1)無線電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)。監(jiān)控主機(jī)是無線電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的**設(shè)備,可以接收到終端探測(cè)器發(fā)出的漏電電流、溫度等報(bào)警信號(hào),點(diǎn)亮報(bào)警指示燈,發(fā)出報(bào)警音響,并顯示報(bào)警類型及位置信息。無線電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無線網(wǎng)絡(luò)中通信模塊及各終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài),儲(chǔ)存和打印報(bào)警信息。該監(jiān)控主機(jī)可采用4輸出通信回路,每個(gè)輸出通信回路標(biāo)準(zhǔn)配接63臺(tái)探測(cè)器,即1臺(tái)監(jiān)控設(shè)備可以連接252臺(tái)探測(cè)器,并提供回路通訊卡、CRT串口通信等多種通訊接口。監(jiān)控主機(jī)內(nèi)部連接無線數(shù)傳電臺(tái)后即組成無線電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī),其主要技術(shù)參數(shù)見表3。
表3 無線電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)技術(shù)參數(shù)
(2)無線數(shù)傳電臺(tái)。無線數(shù)傳電臺(tái)具有無線數(shù)據(jù)收發(fā)功能,是監(jiān)控主機(jī)與末端探測(cè)器的通訊傳輸橋梁,也可作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)便于組網(wǎng)進(jìn)而延長通訊距離。該電臺(tái)采用LoRa直序擴(kuò)頻技術(shù),具有功率密度集中、抗干擾能力強(qiáng)和通訊距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì),且采用標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485接口,半雙工,收發(fā)一體,可使用8~28V直流電源供電,便于現(xiàn)場(chǎng)的安裝與調(diào)試。無線數(shù)傳電臺(tái)與監(jiān)控主機(jī)連接后可作為主機(jī)內(nèi)置無線通訊模塊使用。
(3)組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。采用漏電溫度組合式探測(cè)器,前4通道監(jiān)測(cè)漏電,后4通道監(jiān)測(cè)溫度。該探測(cè)器用于在線檢測(cè)AC220 V/380 V配電線路的漏電電流以及配電線路和配電箱體的溫度,能同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)部位的絕緣狀態(tài)或溫度,當(dāng)任一處的漏電電流值大于漏電報(bào)警設(shè)定值或溫度**溫度報(bào)警設(shè)定值時(shí),儀器立即發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),并顯示相應(yīng)的漏電電流或溫度值,指示問題方位。該探測(cè)器與無線數(shù)傳電臺(tái)相連接,組成無線電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器,能夠?qū)⒙╇婋娏骰驕囟戎祩鬏斀o監(jiān)控主機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)見表4。
表4組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器技術(shù)參數(shù)
2.3系統(tǒng)安裝
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查調(diào)研,對(duì)寺廟院內(nèi)3個(gè)動(dòng)力配電箱各安裝1套組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器,綜合考慮院內(nèi)值守情況,將電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)安裝于寮房內(nèi),無線數(shù)傳電臺(tái)與監(jiān)控主機(jī)及探測(cè)器配套安裝,形成無線電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。安裝材料清單見表5,系統(tǒng)安裝平面圖如圖5所示。
表5無線電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)材料清單
圖5 無線電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)安裝平面圖
3安科瑞安全用電云平臺(tái)及選型
3.1安科瑞安全用電云平臺(tái)介紹
Acrelcloud-6000安全用電云管理系統(tǒng)能夠?qū)κS嚯娏?、設(shè)備溫度、故障電弧等電氣故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警、記錄,并且通過云端的遠(yuǎn)程控制。設(shè)備與云端的通訊方向不受限制,能上傳數(shù)據(jù)、透?jìng)髦噶?,并時(shí)間顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過對(duì)上傳至云端的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,為用戶提供火災(zāi)隱患的相關(guān)數(shù)據(jù),能夠及早的發(fā)現(xiàn)問題并實(shí)施排查,避免火災(zāi)的發(fā)生。另一方面,云平臺(tái)提供**大容量的信息儲(chǔ)存及穩(wěn)定的服務(wù),提升了服務(wù)質(zhì)量,對(duì)用戶的長遠(yuǎn)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。此外,該系統(tǒng)通過集中監(jiān)控,使得數(shù)據(jù)通過每個(gè)節(jié)點(diǎn)的4G網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端集中式管理和監(jiān)控,主控端布置于城市消防大隊(duì),從而能夠?qū)Σ杉男畔⑦M(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。
具體功能如下:
(1)安全用電監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)包含安全用電管理云平臺(tái)、電腦終端顯示系統(tǒng)、手機(jī)APP、漏電探測(cè)器、漏電互感器、電流互感器等。
(2)安全用電監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)能展示剩余電流、溫度、電流等電氣安全參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線、歷史數(shù)據(jù)與變化曲線、實(shí)時(shí)報(bào)警數(shù)據(jù)等,能實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)次數(shù)、排除隱患數(shù)、未排除隱患數(shù)、報(bào)警未處理數(shù)、常規(guī)巡檢及產(chǎn)品維護(hù)等數(shù)據(jù),監(jiān)管數(shù)據(jù)能保存十年以上。
(3)手機(jī)APP軟件同時(shí)具有IOS版本和安卓版本,能通過手機(jī)APP對(duì)每條報(bào)警記錄進(jìn)行呼叫,便于緊急情況下能盡快通知用電單位。
(4)能對(duì)各個(gè)單位及設(shè)備的電氣安全運(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和分析評(píng)估,并隨時(shí)展示電氣安全運(yùn)行分析報(bào)告。
(5)監(jiān)控探測(cè)終端產(chǎn)品滿足國家法律法規(guī)和有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(GB14287.2《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》和GB14287.3《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》)的要求,并通過國家消防產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)中心提供的消防3C認(rèn)證。
(6)漏電探測(cè)器能同時(shí)探測(cè)剩余電流、四路溫度、三相電流等參數(shù)值,并能通過無線以移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)接入安全用電監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)。
3.2產(chǎn)品選型
3.2.1漏電火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器
3.2.2故障電弧探測(cè)器
安科瑞故障電弧產(chǎn)品型號(hào)代碼為AAFD,共有兩種電流等級(jí),可監(jiān)測(cè)回路故障電弧的發(fā)生,并及時(shí)預(yù)警,提醒用戶處理,防止電弧導(dǎo)致的火災(zāi)的發(fā)生。
AAFD可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺(tái),該產(chǎn)品不可在同一臺(tái)AF-GSM400下與ARCM混接。如圖:
3.2.3限流式保護(hù)器
安科瑞限流式保護(hù)器型號(hào)代碼為ASCP200-1,有三種電流等級(jí),可監(jiān)測(cè)回路短路過載等故障信息,發(fā)生故障時(shí)預(yù)警和產(chǎn)生滅弧效果,防止電弧導(dǎo)致的火災(zāi)的發(fā)生。
ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺(tái),也能夠通過插入SIM卡直接上傳到平臺(tái)。
以下是ASCP200-1的主要功能:
短路保護(hù)功能。保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電線路電流,當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí),能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù),并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
過載保護(hù)功能。當(dāng)被保護(hù)線路的電流過載且過載持續(xù)時(shí)間**過動(dòng)作時(shí)間(3…60秒可設(shè))時(shí),保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù),并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
表內(nèi)**溫保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí),保護(hù)器啟動(dòng)**溫限流保護(hù),并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
過、欠壓保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器檢測(cè)到線路電壓過壓或欠壓時(shí),保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。
配電線纜溫度監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)線纜溫度**過報(bào)警設(shè)定值時(shí),保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。
漏電流監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的線路漏電**過報(bào)警設(shè)定值時(shí),保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。
保護(hù)器具有1路RS485接口,1路2G無線通訊,可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
3.2.4剩余電流互感器
3.2.5 AF-GSM400-2G/4G無線上傳模塊
AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有線無線模塊,該無線模塊為安全用電云平臺(tái)**模塊。
AF-GSM400接入每塊儀表所需流量為20M/月,單個(gè)模塊可以接入30塊儀表。默認(rèn)上傳間隔2分鐘,如發(fā)生報(bào)警,會(huì)實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)。
3.2.6溫度傳感器
溫度傳感器為一熱敏電阻NTC,它提供0-120°的溫度監(jiān)控基準(zhǔn),可以用來監(jiān)測(cè)線纜或配電箱體的溫度,提供溫度保護(hù)。
4結(jié)束語
目前,電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在文物建筑中的應(yīng)用越來越普及,發(fā)揮的作用也越來越大?;跓o線通信技術(shù)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)因其具有安裝簡單、組網(wǎng)方便、成本低廉等優(yōu)勢(shì),近年來市場(chǎng)占有率持續(xù)提高。就文物建筑而言,因火災(zāi)危險(xiǎn)性較大且保護(hù)**很高,若安裝基于無線通信技術(shù)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),則對(duì)其系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和運(yùn)行監(jiān)控指標(biāo)的要求也應(yīng)相對(duì)嚴(yán)格。筆者認(rèn)為在文物建筑內(nèi)安裝的基于無線通信技術(shù)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),其無線通信組件性能應(yīng)滿足GA1151—2014《火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)無線通信功能通用要求》的技術(shù)要求,電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組件性能應(yīng)滿足GB 14287--2014(電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》的技術(shù)要求。
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