基于RS485總線(xiàn)的火災監控探測器的設計

　　近年來(lái)， 全國火災事故呈上升趨勢， 而在火災事故中， 電氣火災的比例居高不下， 占火災年均發(fā)生次數的27%，損失占火災損失的52%，每年火災造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失巨大，預防和有效遏制電氣火災的任務(wù)已經(jīng)迫在眉睫。國家有關(guān)部門(mén)相繼制訂或修改了有關(guān)標準規范，要求在建筑中設置電氣火災監控報警系統。本文根據電氣火災監控系統的新標準（GB14827-2005），設計了一智能型剩余電流式電氣火災監控探測器，它既可以單獨使用，也可以通過(guò)RS485 總線(xiàn)與電氣火災監控設備聯(lián)網(wǎng)， 構成一套完整的電氣火災監控系統。

　　2 電氣火災監控探測器的設計依據

　　2.1 探測器相關(guān)標準

　　設計的裝置應符合《電氣火災監控系統》（GB 14287-2005）、《剩余電流式電氣火災監控警裝置》（GB14287.2-2005）、《設計建筑防火規范》（GB 50096-2006）、《高層民用建筑設計防火規范》（GB 50045-2005）、《建筑電氣火災預防要求和檢測方法》和《剩余電流動(dòng)作保護裝置的安裝和運行》（GB13955-2005）等標準。

　　2.2 電氣火災監控系統的簡(jiǎn)介

　　電氣火災監控系統是由電氣火災監控設備和電氣火災監控探測器組成，系統應當滿(mǎn)足《電氣火災監控系統》（GB 14287-2005）的要求。當被保護的線(xiàn)路中的被探測參數超過(guò)報警設定值時(shí)，電氣火災監控系統能發(fā)出報警信號、控制信號并能指示報警部位。

　　電氣火災監控設備能接受來(lái)自電氣火災監控探測器的報警信號， 發(fā)出聲、光報警信號和控制信號， 指示報警部位， 記錄并保存報警信息。

　　剩余電流式電氣火災監控探測器可以探測被保護線(xiàn)路中的剩余電流、溫度等電氣火災危險參數的變化，按工作方式可以分兩類(lèi)：一是獨立式探測器（具有監控報警功能的探測器），二是非獨立式探測器。本文設計了一智能型獨立式探測器。

　　2.3 剩余電流產(chǎn)生的原因

　　正常情況下，電路中沒(méi)有發(fā)生設備漏電或接地故障時(shí)，如圖1 所示，根據電路原理可知， 三相四線(xiàn)電源的電流相量和等于零，即Ia+Ib+Ic+In=0 ，在電流互感器中產(chǎn)生磁通的矢量和等于零。此時(shí)，二次線(xiàn)圈中感應電流IL=0，因此線(xiàn)路正常供電。當電路中發(fā)生設備漏電或故障接地時(shí)， 例如出現故障漏電電流Z I ， 則三相四線(xiàn)電源的電流相量和將不等于零，即Ia+Ib+Ic+In≠0 ，在電流互感器中產(chǎn)生磁通的矢量和也不等于零， 此時(shí)，二次線(xiàn)圈中有感應電流，即剩余電流IL≠0 。

　　圖1 剩余電流互感器工作原理。

2.4 設置電氣火災探測器的必要性

　　電氣接地故障中電弧性對地短路是引發(fā)電氣火災的重要原因。電弧性對地短路具有很大的阻抗和電壓降， 它限制了故障電流， 使過(guò)電流保護器不能動(dòng)作或不能及時(shí)動(dòng)作來(lái)切斷電源，而幾百毫安的漏電弧產(chǎn)生的局部高溫可達2000℃以上，足以引燃周?chē)目扇嘉锒鸹馂?。況且， 用電設備分布在建筑物的各個(gè)角落， 危害范圍廣， 如不對系統的漏電進(jìn)行監測和防控， 就會(huì )對人身和財產(chǎn)安全構成威脅，存在很大的火災隱患。剩余電流式電氣火災監控探測器能準確監控電氣線(xiàn)路的故障和異常狀態(tài)，能有效預防常見(jiàn)的因漏電導致接地電弧所引起的建筑物電氣火災事故。為了保證人民生命財產(chǎn)安全，在建筑物的電源進(jìn)線(xiàn)處及干線(xiàn)上安裝剩余電流式電氣火災監控探測器十分必要。

　　3 探測器的設計

　　3.1 系統基本功能

　　智能型剩余電流式電氣火災監控探測器集剩余電流、短路、過(guò)載、過(guò)壓和欠壓（缺相）等電氣故障的監測、分析、報警及控制于一體。主要具有以下功能：

　?。?） 具有漏電電流、過(guò)電流長(cháng)延時(shí)、過(guò)電流短延時(shí)和短路瞬時(shí)保護功能，組成所需的保護特性。智能設定漏電電流、過(guò)電流長(cháng)延時(shí)、過(guò)電流短延時(shí)和過(guò)電流瞬時(shí)的整定值及預警值。另外還具有過(guò)欠壓報警功能、缺相報警功能。