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摘要：本文阐述了在地铁中设置消防电源监视系统的必要性，消防电源监视系统的主要功能，并针对地铁的特殊环境，提出了不同的消防电源监视系统的设计方案，分析了不同方案的优缺点，通过从系统可靠性、施工难度、造价等方面综合考虑，给出了最优设计方案。
关键词：电源监视系统、消防、设计方案
一、消防电源监视系统的必要性
在地铁建筑内部，消防报警、防火、灭火系统种类繁多，并分布在地铁建筑内的各个角落。当灾情发生的时候，消防设备能否处于正常的工作状态，直接关系到人身生命财产安全是否得到及时保全。若因设备老化、电力中断造成监控设备与防火设备的工作中断，延误了火灾的控制，则将会对人民财产造成重大的损失。火灾报警能否及时准确和初期火灾的扑救成功与否，重要的必要条件之一就是消防设备能否起到作用，而消防设备电源就是保证消防设备正常工作的一个根本性问题。
在地铁中的消防安全很大程度上取决于消防设备的好坏，而消防设备是否能正常工作又是基于供电电源的工作状态。地铁车站环境复杂，条件恶劣，如果消防设备电源出现故障，无法工作，则会导致消防水泵不启动，防火分区的防火卷帘和防火门无法到位，排烟风机不启动等，都会导致严重的灾难性后果。如果没有可靠的消防设备电源，投入大量资金的建筑消防设施在火灾中形同虚设，因此必须重视消防设备的电能供给问题。
因此，在《火灾自动报警系统设计规范》2013版中消防联动系统新增消防电源系统，要求实现对系统内各消防用电设备的供电电源和备用电源工作状态和欠压报警信息的监视。
二、消防电源监视系统的主要功能
《消防设备电源监控系统》（以下简称GB 28148-2011）针对消防电源监视系统做出明确规定，消防电源监控系统是“用于监控消防设备电源的工作状态，在电源发生过压、欠压、过流、缺相等故障时能发出警报的监控系统”，并强制规定了消防电源监控系统的基本功能，具体可归纳为以下几点：
（1）消防设备电源监控器应具有主备用电源，并能够自动切换。主电源工作电压应为220V的85%~110%范围内，频率偏差不超过标准频率的±1%时，能够正常工作。
（2）监控器应能接受并显示其监控的所有消防设备的主电源和备用电源的实时工作状态信息。能够在100s内发出故障声、光信号，显示并记录故障的部位、类型和时间。包括被监控消防设备供电中断；监控器与连接外部部件的连接线的短路、断路和影响系统功能的接地；被监控的电源电压值超出额定电压的85%~110%范围；被监控电源发生缺相、过载等供电异常现象；监控器自身备电的断路、短路；监控器自身主电压欠压。
（3）故障报警音应能手动消除，再次有故障信号输入时应能再报出故障；故障光信号应保持至故障排除。任一故障均不得影响非故障部分的正常工作。
（4）故障排除后，故障信号可自动或手动复位。复位后，监控器应在100s内重新显示尚存在的故障。监控器能存储999条信息并能保持断电后14天可查询。
三、消防电源监视系统的设计方案讨论
1、监控主机+监控模块独立组网
在车站控制室单独设置消防电源监控器主机，火灾自动报警系统的火灾报警控制器通过通讯接口接收消防电源监控主机的状态及报警信号。在消防设备供电的配电箱、柜输出端设置监控模块，通过通讯线连接至消防电源监控主机。具体的系统方案构成图如图一所示。
图一 消防电源监视系统方案一构成图
2、监控信息接入FAS模块
利用火灾自动报警系统的输入模块，在消防设备电源箱设置电压、电流传感器，通过输入模块将消防设备的电源信息直接传送给火灾报警控制器，直接通过火灾报警控制器实现对消防电源的监视，从而达到对消防电源的监视功能。此方案的系统构成图如下图二所示。
图二 消防电源监视系统方案二构成图
3、监控信息接入BAS模块
利用环境与设备监控系统的输入模块，在消防设备电源箱设置电源、电流传感器，通过输入模块将电源信息传送至环境与设备监控系统冗余PLC，PLC通过通信接口与火灾自动报警系统的图像工作站连接，将消防电源的状态显示在图形工作站中，以完成对消防电源的监视功能。此方案的系统构成图如下图三所示。
图三 消防电源监视系统方案三构成图
4、方案比选与分析
通过对上述三种设计方案的介绍，现从系统可靠性、施工难度、造价等方面进行方案比选与分析。
方案一单独增加一套消防电源监视系统，并在火灾报警控制器中增加一个通讯卡，接口位置均在车站控制室，相对集中，与其他系统相对独立，耦合性低，可靠性高，易于施工。
方案二不单独增加消防电源监视主机，将其功能通过火灾报警控制器实现，虽减少了相关设备数量，但是需要增加输入模块，可能造成火灾报警控制器回路地址数不足现象。而且接口位置均在消防电源箱接线端子排处，相对分散，对施工和后期维护都存在较大的不便。
方案三通过环境与设备监控系统实现对消防电源的监视功能，相比方案二仅需要增加较少的输入模块，通过对冗余PLC重新编程，达到监控目的。该方案在硬件投资上最少，仅在各消防电源箱处增加电压电流传感器和输入模块即可，但是同样存在接口相对分散的问题。同时，通过环境与设备监控系统监视消防电源，还需要与火灾报警控制系统的图像工作站存在接口用于在车站控制室进行相关状态信息显示，存在接口复杂化、调试复杂化、信号传输不稳定等问题，后期施工调试时难度较大。
下面以某地区一典型地下车站为例，对不同方案的消防电源监视系统投资进行估算：
方案一需要消防电源监视器主机及13个监控模块，并且增加火灾报警控制器通信卡一个；方案二需要增加模块60个和继电器15个，以及相应的模块箱；方案三需要增加模块5个，以及相应的软件调试改造费用，具体估算投资费用如下表二。
由上表可看出，方案一总投资增加适中，方案二总投资增加较多，而方案三硬件投资虽然较少，但是涉及到PLC设备的编程改成和调试，改造费用因不同厂家而异，费用不可控。在方案二中，如若火灾报警控制器的回路地址数不够，比如换乘车站等，待监视消防电源数量较多，还需增加火灾报警控制器，将会再次增加投资。
通过从不同方面对上述三种消防电源监视方案进行对比和分析，可以看出，方案一在可靠性、施工可行性及投资造价中都占有较多的优势，因此本文建议在地铁中消防电源监视方案中优先考虑采用此方案。
四、结束语
消防电源监视系统对于确保地铁中消防设施运行状态完好，提高运营部门消防安全管理水平和及时发现消防设备故障，预防和减少火灾危害具有非常重要的作用。本文通过对比分析不同的消防电源监视方案，提出一个可靠完善的设计方案，从而保证地铁车站整个消防设备电源的正常运作，有效降低消防设备供电电源的故障发生率，确保消防设备的正常工作，从而为在火灾情况下消防设备的正常运行、人员疏散和迎接提供有力的技术保障。
参考文献
[1] GB 28184-2011，消防设备电源监控系统[S].
[2] GB 50116-2013，火灾自动报警系统设计规范[S].
论文作者:李建辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/18
标签：电源论文; 火灾论文; 方案论文; 消防设备论文; 模块论文; 监视系统论文; 监控器论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;