浅谈电气火灾监控在防火监督中的作用

刘崇

（南京市消防救援支队雨花台区消防救援大队，江苏 南京 210000）

如今许多领域都开展应用电气设备，而这类设备运行的安全也得到关注，电气系统要预防发生火灾事故，否则会造成无法弥补的损失，这需要强化防火监督工作，本文主要介绍了防火监督中电气火灾监控系统的作用。

1 防火监督的概念及意义

防火监督是指在火灾发生前对隐患实施事前监管的重要工作，其也是许多领域消防工作的开展基础，需经常性开展，一些容易发生火灾的建筑还会定期全面实施监督，比如，生产电子产品的厂房以及居民区域，要在防火监督中加强隐患排除检查，降低火灾事故发生的可能性，从源头强化控制。防火监督可以提高火灾预防的安全水平，相关监督人员会认真、细致挖掘隐藏隐患，再全面规范整改，将火灾风险降到最低标准，对社会发展有着维护稳定的意义。同时，防火监督开展也能使大众消防意识增强，因与自身安全和利益有关，大众也会积极参与监督工作。

2 电气火灾监控在防火监督中的重要作用

2.1 对电气设备与线路安全状态有效监测

电气火灾监控的对应机制中会安装各种实时监控设备，其可以针对电气设备与对应线路有效监测，及时发现异常情况，判断是否处于安全状态，比如，对于电流过载或走电的安全问题，电气火灾监控设备会第一时间报警，其自动检测线路或连接电源产生的电流异常变化，一般为增加电流，进而通过火灾探测报警器发出提醒信号，这种监测和报警的原理是充分利用电压变压器，在通电后，相关线路与电气设备连接点位置产生的复电流量相关零点与对数间差值若超出阈值标准，则表示电流过大、电压异常，很容易出现引发火灾的隐患，故而报警提示专业人员注意处理。在电气设备或连接线路出现温度升高时，电气火灾监控系统也能监测得知，其在重要节点安装了温度传感器采集温度信息，一旦发现温度超出承受设定的极限值，探测器就会被激活报警信号，进而向控制端人员提示，以免温度较高引起火灾事故，增强了防火监督的可靠性与有效性。此外，电气火灾监控也具有探测并记录电气设备与线路日常运行情况的功能，其可以发现许多常见故障，为电气设备的维修提供帮助，以免因诊断不当造成故障严重，像是线路直接短路后容易引发火灾。还可以远程借助多种类型探测器监管控制线路和设备，防范其出现不良运行状况。

2.2 提高火灾安全防范性能并减少事故

一方面，在火灾隐患出现后，电气火灾监控系统可以自动输出信号，控制电气电源的切断，避免隐患从线路蔓延，同时会提醒工作人员及时介入处理，采用合理的消防手段排除隐患，促进火灾安全性能的提高，强化防火监督效应。另一方面，电气火灾监控设备在日常即可实时获取电压数据、电流数据等重要参数，在进行深入分析，第一时间发现过负荷、短路、积聚电流以及漏电等情况，再针对性排除隐患，以此来减少火灾事故的发生，这也能满足防火监督工作的重要要求。除此之外，电气火灾监控设备的普及式运用，还能让社会大众更加深刻认识到消防安全的重要性，对于推动消防工作开展有着促进影响。

3 建筑防火监督中电气火灾监控系统的应用

3.1 关键技术

3.1.1 剩余电流探测监控技术

针对建筑防火监督工作的要求，其低压配电过程中的电气设备与线路会存在剩余电流，主要指不为零及矢量电流部分。若电气设备出现故障问题，在一瞬间电流会产生异常变化，借助人体、带电体等直接传入到大地内，而配电线路中电流进和出之间差值变大，产生瞬间的矢量电流，这也就是常说的漏电，容易间接引发火灾事故。对于建筑工程而言，其电气系统产生剩余电流受到几项原因的影响：第一，实施建筑电气施工作业时有部分预埋的电线或电管安装不当，譬如，其附近墙壁存在毛刺，长时间使用后容易导致线缆外侧绝缘片被刮伤，因此会出现漏电问题；第二，电气设备线路长期使用后自然老化，可能会存在漏电风险；第三，用户不规范使用电气设备，致使建筑总负荷大幅增加，线缆承受电流过大，引发温度升高或漏电问题。为了防范漏电引起的火灾事故，在建筑电气火灾监控系统中要设置剩余电流探测监控技术，其主要安装剩余电流的相互感器，及时获取配电线路中的电流数据信息，再判断是否有事故隐患，相关配电的回路由三相线路组成，每相内都会穿过电流，当开关处于闭合状态时，互感器内部铁芯线圈会通过剩余电流，若线路正常运转，则无法测得其中电流矢量，而一旦遇到电气设备或线路故障问题引发漏电，对应电流表就能测得矢量值，即剩余电流不再为0，将检测到的电流数值与标准值对比分析，就能判断电气设备是否为正常运行状态，存在的偏差过大时，探测剩余电流的装置也会发出信号，提醒系统将故障电路及时切断处理，以预防电气设备的火灾事故，在第一时间安排专业人员实施检修。此外，为了发挥出剩余电流探测监控技术的作用，还要合理选择探测装置在电路中的布点，还要依据有关规定进行安装，确保其响应时间、保护动作值以及直接作用区域都能按标准设定。

3.1.2 故障电弧探测监控技术

建筑防火监督机制的电气火灾监控系统中，对于故障电弧探测监控技术应用也较多，其也是借助专用探测器发挥作用。在电气设备运行时可能会遇到短路、接触不良等常见故障，这类故障都可能成为火灾事故的诱发因素，发生故障后电弧会有所变化，可以被探测器监控到，之后则采用系统的继电保护器来处理，以降低火灾发生的概率。为了保证故障电弧探测监控技术发挥出应有价值，在建筑电气设备安装时就要考虑后续运行的短路问题，若短路导致电弧在线路中传送出现阻抗，则电流会在某个节点积聚，产生限制作用，而断路器也可能无法按照预定做出保护动作，使整个系统的运行都受到负面影响，其故障造成的危害较大，譬如故障电弧可能直接使线路外部绝缘片碳化并高温起火，在局部点燃后迅速蔓延，烧毁电路，甚至引发更加严重的火灾，故而要及时预防。在易发生短路的位置科学配置探测器，实时监控故障电弧的产生，探测器会采集故障后电弧进入电气系统的电流值、电压值等数据，再进一步整理、分析，若监测发现参数超出阈值，就可判断电弧异常，进而将预警信号发出，人员再根据实际情况进行隐患排除。另外，电弧探测的装置也能灵活运用，帮助改进电气火灾监控系统的不足之处，使其运行的安全水平提升，预警更为及时、高效，加强对火灾的防范。

3.1.3 异常温度探测监控技术

许多关于电气系统的火灾事故发生，都是电气设备或电路过热引起，对此，开展建筑防火监督时，也要在电气火灾监控系统内运用异常温度探测监控技术，主动干预过热问题，确保电气系统的安全稳定运行。相关技术常用的测温设备布置结构主要有三种类型，即线式测温、点式测温以及面式测温。探测电气系统温度需针对重点电气设备，包括配电箱、配电柜以及核心配电线路等，都要避免其温度过高，可以在监控系统内设定一个阈值，当温度超出标准后，探测器就会报警，进而防范过热引起的火灾。异常温度探测监控技术的应用场景较特殊，其一般只针对特定电气区域，相关设备经常会出现温度升高情况。在进行线式测温布置时，要将探测监控设备安装到竖井、地下电缆以及桥架等区域，其可以实时监测线缆输电温度的变化，发生异常过热问题时，会预警并及时处理；在进行点式测温布置时，可以将测温监控设备安装到配电箱内部、一级与二级配电柜位置，有效监测重要电气设备的温度变化情况，还有与电气设备连接的关键线路也会配置测温装置，有效保障线路稳定运行，以防高温烧毁；在进行面式测温布置时，通常会结合运用红外装置，即利用红外线开展测温工作，对目标电气区域辐射红外能量，准确获取其物体表面温度数据，红外探测的设备可以由多个角度传感器组成，使探测面更广、测温结果更加准确，这种测温设备的性能较强但经济成本颇高，因而在运用时也要考虑到建筑项目造价水平和防火等级要求。

3.2 系统设计

3.2.1 系统基本构成

建筑防火监督的电气火灾监控系统中融入了先进的网络技术、数据分析技术、电子技术以及通信技术等，其作用原理是对电气设备与线路的电流、电压、温度等参数全面采集，再进行数据信息筛选过滤、放大处理以及对比分析，最终判断数据与预定值相比是否异常，进而判断火灾隐患情况。该系统的基本组成包括四项单元，即数据库服务器单元、火灾监控总单元、中心监控主机单元以及区域监控主机单元，数据库服务器主要负责对采集的电气数据信息有效存储；火灾监控总单元是负责控制各部分传感器采集电气参数，再利用现场总线技术将数据信息传送到监控主机进一步分析处理；中心监控主机可以联动各项功能模块，还能将报警信息通知到各模块中；区域监控主机则是对设备进行监控，还能查询及显示对应信息。

3.2.2 硬件设计

电气火灾监控系统的硬件设计从几点出发：（1）要优化硬件总布置设计，明确纳入系统的核心硬件架构，包括电源电路、存储U 盘、复位电路、以太网以及触摸屏等，将其妥善连接到监控装置的CPU 上；（2）要对控制芯片加强优化，为保证监控设备发挥出应有作用，芯片要采用灵活性较强的单片机芯片，可以在PIC、AVR以及51 等型号中选择，其控制效率都比较高，前两种型号芯片的执行性能颇强，其中PIC 芯片还能降低功耗且具有较大存储空间，能够保证监控系统的可靠运行，因此，应用较广泛，在选定了单片机后还需注意合理分配引脚；（3）基于实际需求设计现场总线电路，保证线路满足传输距离需求，通常电气火灾监控都要求总线较长，同时要具备良好的抗干扰特性，确保系统高效运转，总线上还应设置自恢复保险功能，避免某一阶段故障时影响到整体运行，因电气设备的控制要求较高，因而还要注意将系统电源与通信模块隔离；（4）合理设计数据存储的功能模块，要注意存储接口的电路规划设计，电气系统的温度、电流等数据都会有效存储到该模块中，为精准判断火灾隐患提供重要依据，相关SPI 接口要连接到U 盘，同时与主机相连；（5）针对以太网进行完善设计，以太网要帮助电气火灾监控系统发挥出远程监控火灾隐患的功能，其需要配合各类探测器的运行，确保数据信息及时传送，可适当扩展设计，优化网络数据包，增设传输数据的串口；（6）从人性化角度设计系统触摸屏，其要满足人机交互基本需求，人员可通过操作电气火灾监控系统顺利查询数据信息，因此会设计出智能控制终端，具备显示和查询功能，屏幕和监控主机间的接口主要会通过5V 直流电流，再借助电源实施供电即可。

3.2.3 软件设计

电气火灾监控系统的软件设计主要注意两方面要求：（1）针对总体设计进行优化，确保系统具有最基本的初始化程序和自动检查程序，前者可以将系统恢复到出厂设置，保证探测器运行控制的稳定，后者则是可自动对探测器使用的状态进行判断，发现不足时，会自动发出报警信号，若无法正常报警则可进行初始化处理；（2）注重通信软件的合理设计，为确保监控功能得到有效控制，通信软件的支持必不可少，其设计时可运用Modbus 协议，确保数据信息的高效准确采集，同时也可结合RTU 模式优化冗余校验，排除数据采集中因距离和分散导致的不利影响。此外，发送程序设计也要结合实际需求，尽可能缩短报文响应时间，可进行串行通信。

4 结语

综上所述，建筑防火监督中应用电气火灾监控系统可以预防火灾事故，及时排除安全隐患，同时也能防范电气故障问题。由本文分析可知，建筑防火监督中电气火灾监控系统的关键技术包括剩余电流探测监控技术、故障电弧探测监控技术、异常温度探测监控技术等。