某电气有限公司建设项目电气火灾/消防电源/智能照明/ 能耗监测系统的设计和应用
摘要：本文以安科瑞消防电源、电气火灾、智能照明、能耗管理系统在某电气有限公司的应用为案例，介绍消防电源系统、电气火灾系统、智能照明系统、能耗管理系统实现对现场设备的系统集成，数据的采集、传输以及存储，验证了该系统的功能及实用性。。
关键词：某电气有限公司；消防电源；电气火灾；智能照明；能耗管理。
1 概述
近十年的火灾事故中，电气火灾位居前列，且年均发生次数占火灾年均总发生次数的27%，占重特大火灾总发生次数的80%，且损失占火灾总损失的53%，而发达国家每年电气火灾发生次数占总火灾发生次数的8%~13%。事实上，电气火灾已成为消防安全的主要致灾因素，其配电系统电气火灾的预防显得更加重要；同时，能源节能管理措施，智能照明场景控制越来越多的运用在各个场合。
安科瑞电气股份有限公司自主研发的安科瑞Acrel-6000/B电气火灾监控系统能够实时监测各个重要回路的漏电流等参量来实现电气火灾的预防。本系统后台在显示各个探测点位数据的同时，还提供越限声光报警、人性化的界面等功能。本系统实现了配电系统的24小时无人实时监控，减少了人力成本，提高了电气火灾隐患的排除效率。
Acrel-iLightControl智能照明监控系统，采用与KNX兼容的Acrel-Bus总线组网方式，通过IP网关接入智能照明控制系统，实现定时控制、高峰全开、亮度调节等各种场景控制，使照明系统按照预先设定的各种模式工作，改善空间光色、立体感、色饱和度，营造舒服宜人灯光效果，节能减耗、有利于人们的身心健康，提高工作效率、提高管理水平。
本文就电气火灾系统、消防电源监测系统、Acrel-iLightControl智能照明监控系统以及能耗管理系统在某电气有限公司的应用，简单介绍安科瑞Acrel-6000/B电气火灾系统、AFPM100消防电源监测系统、智能照明控制系统、能耗管理系统的实际应用和其实际意义。
2 设计依据
GB50045-95(2005版)《高层民用建筑设计防火规范》，其中在条文9.5.1里规定:高层建筑内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统。
国家标准《建筑电气火灾预防要求和检测方法》有关条文也明确要求“应在电源进线端设置自动切断电源或报警的剩余电流动作保护器。
电气火灾监控系统的产品应满足:GB14287.1-2014《电气火灾监控设备》、 GB14287.2-2014《剩余电流式电气火灾监控探测器》、GB14287.3-2014《测温式电气火灾监控探测器》
电气火灾监控系统的安装和运行应满足GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》
电气火灾监控系统的供电应满足GB50052《供配电系统设计规范》的要求
电气火灾监控系统的设计应满足《电气火灾监控系统的设计方法》的要求(暂行规定)
GB 28184-2011 《消防设备电源监控系统》
GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》
GB 50034-2013《建筑照明设计标准》
JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》
GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》
GBZ 20965-2007 《控制网络hbes技术规范 住宅和楼宇控制系统》
3 项目概况
本项目位于江苏扬州，监控范围是某电气有限公司楼层配电箱仪表。现场通过对仪表数据采集、分析、处理，从而分析数据，进而提高能源利用效率、促进和保障电气火灾与消防电源和智能照明水平的提升，并在安全用电节约能源方面发挥重要作用。
4 电气火灾系统组成
1)站控管理层
站控管理层针对电气火灾监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的上层部分。安科瑞电气火灾监控系统主机充分考虑到用户的操作习惯，和持续稳定运行，参照的相应的国家标准和规范。主机主要由监控软件、触摸屏、UPS电源、打印机等设备组成。将现场的各类数据信息进行计算、分析、处理，并以图形、数显、声音、指示灯等方式反应给终端管理人员。使管理人员能够实时掌握系统动态，且实现故障信息可追循，信息可导出等功能。
鉴于本项目中仪表点位以及数据量的规模，现为项目配置安科瑞Acrel-6000/B主机，本主机的具体参数见下文介绍。
2)网络通讯层
本项目中的所有仪表须严格按照手拉手的形式连接，且所有的通讯总线须沿着弱电桥架铺设。本项目的仪表分布在变电所的电气火灾监控探测。
本项目的数据总线设计为五根总线，独立的总线便于后期系统的维护，发生漏电流报警时也可以根据后期我方提供的点检表快速定位故障回路，快速排除故障。
现场电气火灾探测器通过双绞线（ZR-RVSP2*1.0）以手拉手方式进行通讯连接，每根总线的仪表数量在50只左右。
3)现场设备层
本项目中主要是针对楼层配电箱的进线回路安装安科瑞嵌入式电气火灾探测器，通过嵌入式电气火灾探测器实时监控配电回路的漏电流大小来显示整个配电系统的工作状态。
ARCM系列剩余电流式电气火灾监控探测器，是针对 0.4kV 以下的TT、TN 系统设计的，通过对配电回路的剩余电流、导线温度、过电流、过电压等火灾危险参数实施监控和管理，从而预防电气火灾的发生，并实现了对多种电力参数的实时监测,为能耗管理提供准确的数据。产品采用微控制器技术，集成度高，体积小巧，安装方便，集智能化，数字化，网络化于一身，是建筑电气火灾预防监控、系统绝缘老化预估等的理想选择。产品符合 GB14287.2-2005《电气火灾监控系统 第2部分：剩余电流式电气火灾监控探测器》的标准要求。
系统结构拓扑图如下：
5 消防电源系统组成
1）站控管理层
站控管理层针对消防电源监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如触摸屏、UPS电源等组成。监测系统软件对现场各类数据信息计算、分析、处理，并以图形、数显、声音、指示灯等方式反应现场运情况。
监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。
UPS：保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行。
监控主机设置在消控室中，采用壁挂安装。
2）网络通讯层
通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线，以RS485接口，MODBUS通讯协议实现现场设备与上位机的实时通讯。
3）现场设备层
现场设备层是数据采集终端，主要为AFPM100系列消防设备电源监控探测器。
系统结构拓扑图如下：
6 智能照明控制系统组成
安科瑞智能照明监控系统主要实现某电气有限公司的楼层公共区域的照明回路的远程控制。该系统总计ASL100-F4/8 *2; ASL100-S4/16 *31。现场所有智能照明控制模块采用混合串并联的方式接在一起，采用KNX总线通讯，从而完成整个厂区的智能照明控制网络，实现值班室总机的通讯，同时设立区域开关面板，完成后台和分控的数据连接。
安科瑞智能照明监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层；
如图（1）所示：
图（1）网络拓扑图
间隔设备层主要为：开关驱动器，这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均通过现场KNX总线组网通讯，实现数据现场采集。
网络通讯层主要为：智能照明网关，其主要功能为把分散在现场采集装置集中控制，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。
站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。
以上开关模块均采用KNX总线传输，一般都采用4根连线，接线简单方便，传输距离可达1.2km。
7 消防电源系统功能
1）监控报警功能
被监控设备电源回路开关状态
被监控设备电源的工作状态（电压、电流及报警状态信息）
报警响应时间：≤100s
报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动
报警光信号：红色LED指示灯常亮
2）控制输出功能
对个别或全部被监控设备的报警继电器进行远程遥控操作
监控器控制输出：常开无源触点，容量：AC250V 3A或DC30V 3A
3）故障报警功能
监控器与模块（电压/电流信号传感器）之间的连接线断路、短路
监控器主电源欠压（≤80%主电源电压）或过压（≥110%主电源电压）
监控器与其分体电源间连接线断路、短路
当监控器出现以上故障时，能发出与监控报警信号有明显区别的声光故障报警信号
故障报警响应时间：≤100s
故障报警声信号：手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动
故障报警光信号：黄色LED指示灯常亮
故障期间，非故障回路的正常工作不受影响
4）自检功能
连接检查：通信线路及分体电源线路的断路、短路
设备自检：手动检查或系统自检
自检耗时：≤60s
5）报警记录功能
记录10000条相关故障报警信息
报警类型：故障类型、发生时间、故障描述
报警事件查询
报警记录打印
6）打印功能
监控系统可汉字打印，可打印报警事件及时间、故障事件及时间。
7）消音
在发生报警或故障等警报情况下，监控设备的扬声器会发出相应的报警声加以提示，按“消音”键扬声器终止发出警报，报警灯绿灯亮。期间工作人员可以对有关故障进行处理。一切回归正常，报警灯灭。如有新的故障发生时，消音指示灯灭，扬声器将再次发出警报声。
8 电气火灾系统系统组成
1）监控报警功能：监控设备能接收多台探测器的漏电、温度信息，报警时发出声光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按显示屏“复位”按钮远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用显示屏“消声”按钮手动消除。
2）故障报警功能：通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。
电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。
3）自检功能：检查设备中所有状态指示灯、显示屏、喇叭是否正常。
4）报警记录存储查询功能：当发生漏电、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。
5）电源功能：当主电源发生停电、欠压等故障时，监控设备可自动切换到备用电源工作，当主电源恢复正常供电时，自动切回到主电源，切换过程中保证监控设备连续平稳运行。
6）对探测器控制功能：通过监控软件操作，可对连接到本设备的所有探测器进行远程复位控制。
7）权限控制功能：为确保监控系统的安全运行，监控设备软件操作权限分为三级，不同级别的操作员具有不同的操作权限。
9 智能照明控制系统组成
1）定时控制
通过时钟管理器，实现整个系统的有关区域照明的定时和自动管理功能，实现公共通道、景观照明、泛光照明、车库照明定时控制。如百叶窗定时升降、集中供热定时调节、节假日照明定时关闭、定时通知等。
2）场景控制
智能照明控制系统根据各个部门的需求，设定不同种类的场景模式，进行各种照明灯光的组合，达到美化工作环境的效果；结合人体感应传感器，当人员离开时，关闭所有该会议室照明。
3）实时监控
中心控制室，配置一台中控主机，所有照明控制设备，通过KNX网关，接入监控系统，操作管理人员，可以通过中控电脑，实时监视总线、区域、楼层、楼栋等照明状态，并可根据需求进行控制调整。系统绘图工具支持向量图和多层页面，图形页面缩放方便，切换简单，支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等图形对象的嵌入、支持二维、三维图元的绘制，增加可视化的空间效果。
4）报警处理
系统提供了警报处理能力，用户可采用编程来完成不同的任务，当某种警报条件出现时应做什么，可由用户自行确定。
5）事件通报
系统提供了事件通报功能，支持邮件通报、文本输出以及事件驱动打印，可按照用户预先设置的条件，触发事件通报功能。
6）系统联动
系统可以输入模块，接受其他系统或工作人员的强切信号；实现安防系统、广播系统、会议系统，甚至消防系统的联动控制，控制相应灯具点亮和设备启停。
10 能耗管理系统
1）项目概况
根据客户需求及项目实际情况，本项目智能化设计一套Acrel-5000能耗管理系统。该项目现场设备层仪器仪表的具体分布情况如下：
AMC72L-E4/KC：32只
DTSF1352-C：168只
其中：
生产楼CD共5层，34只DTSF1352-C；
生产楼AB共5层，36只DTSF1352-C；
研发楼1(食堂)，共8只DTSF1352-C；
地下室共90只DTSF1352-C；
32只AMC72L-E4/KC。
Acrel-5000能耗系统采集该部分能源信息并解决基础能耗数据的智能化、自动化、可视化、可量化的收集与存储，从而降低能源使用费用，为建立节约型社会发挥作用。
2）系统架构
安科瑞Acrel-5000能耗分析管理系统根据项目现场实际情况，整体网络结构采用屏蔽双绞线直接接至后台能耗网关然后通过TCP/IP网络将数据上传至的监控主机。具体如下图所示：
该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如系统结构图所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。所有仪表通过485屏蔽双绞线铺设至监控中心，经能耗网关再经光纤至系统主机从而完成仪表数据的采集并管理。
3）系统功能
3.1.建立办公建筑能耗计量体系，针对用户的用电结构，能正确无误的统计进出线回路，通过统计分析，帮助用户弄清能源消耗明细，使能源消耗可视化，消除用能盲区；
3.2.对采集数据存储，并形成可视化图表，为节能降耗和能源绩效的考核提供数据支持，诊断出高能耗点：管理人员可通过系统采集数据，正对性的对各个回路同比及环比分析，通过一阶段分析可找出高能耗点，降低成本，节约能源
3.3.系统可以及时通过短信和APP推送，及时提醒用户能源消耗的异常，来提高用能的安全，达到节能的效果。
11 结束语
随着智能建筑及电力系统智能化的发展，政府及民众对电力系统的电气安全以及消防安全的认识度和重视度越来越高。企业建筑、公共建筑以及商业建筑等安装漏电火灾、消防监控系统是智能化建设的必然趋势。同时，智能照明监控系统已成为全国各地重要工程项目、标志性建筑/大型公共设施等大面积多用户的必然选择，电气火灾系统有利于发现安全隐患，及时提醒管理者处理电力安全隐患，对火灾预防有着重要的意义。消防电源监控系统对所监测的消防设备电源的运行信息、故障信息、位置信息等参数进行跟踪采集、存储、分析，方便用户进行管理和监控，本系统在某投入运行以来，帮助企业发现和整改了多处电气安全隐患，提升用能水平，大大提高了工作人员的工作效率，并为也管理者的消防管理提供了科学的依据。
