关键词：文物建筑；电气火灾风险；无线监控系统；应用探讨

0引言
        文物建筑多是木结构或砖木结构，火灾荷载大，容易发生火灾。近年来，随着文物建筑内电气设备的增多，电气火灾已成为文物建筑火灾的主要形式，约占其火灾总数的40％，并且呈上升趋势。电气火灾隐患存留时间长，不易被发现，一旦引发火灾，会给历史文化
遗产造成不可挽回的损失。 
        北京市通州区某寺庙，始建于北齐(公元550—577年)，历经12个朝代，是一座千年古佛道场。寺庙占地面积约4 200 In2，建筑面积约380 m2，殿高7.5m，全部为单层砖木结构，寺庙内现有大殿、天王殿等5间主殿，另有寮房8间。本文依据相关法律法规和标准规范，通过现场勘查和分析，对该建筑内、外院的配电设施、线路、用电设备进行了评估，提出了应用无线电气火灾监控系统的建议。

1电气火灾风险评估
1.1电气火灾风险分析 
        文物建筑电气火灾风险评估，应勘查所涉及评估内容的电气火灾隐患特征，评估确定每一项内容所对应的电气火灾风险别，综合确定文物建筑电气火灾风险等。评估内容包括配电设备、配电线路和用电设备3个大项，见表1。根据对该寺庙进行现场勘查，依据《文物建筑防火设计导则(试行)》(以下简称《导则》)中所列的项目进行了分类评估，再根据分类评估的结果，参考《导则》第3.5.2条、第3.5.3条规定，得出评估结果为整体高危险。
表1 综合电气风险评估表

 

1.2电气火灾隐患分析 
        产生电气火灾隐患的原因多样，自然因素和人为因素均有，但主要是人为因素。人为因素包括：电气工程设计不合理、装修工程引发火灾隐患、施工不规范、使用不合格的电器产品等，对于人为因素我们可以通过加强日常监管和提高施工质量来减少电气火灾隐患。在对该文物建筑进行电气火灾评估后，发现存在下述3项火灾隐患。 
        (1)配电设备。该文物建筑内部导线存在明显老化、腐蚀和损伤现象，配电柜下方进线处电缆外皮有多处破损痕迹，如图1、图2所示。
        (2)配电线路。室外电线、电缆表面有明显的老化、腐蚀和损坏现象，如图3所示。 
        (3)用电设备。①大殿内部分灯头、灯座、荧光灯的镇流器直接安装在木质等可燃材料上，如图4所示；②灯具灯泡的正下方0．3 m范围内有可燃物堆放(包括窗帘等可燃饰物)；③用电设备处于长\期通电运行状态，且未设置动作参数与设备匹配的短路、过载、漏电保护等装置，且寺庙内未设置电气火灾监控系统。

1.3 电气火灾隐患整改措施 
        针对通过评估得到的电气火灾隐患，提出如下3项整改意见： 
        (1)电缆表面有明显的老化、腐蚀和损坏的要及时更换。 
        (2)灯座要调整安装在不燃材料上，或增加有效的防火隔热措施，外露导线要穿管保护，灯具周围有可燃物的，要把可燃物移除，或把灯具移至符合防火要求的距离之外。 
        (3)建议安装电气火灾监控系统。

2电气火灾监控系统的设置 
        电气火灾监控系统是指当配电线路中的漏电电流、温度等被探测到参数超过报警设定值时，能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统，属于先期预报警系统。考虑到该寺庙属于文物建筑，电气火灾监控系统如果采用有线方式传输信号，对于保护文物本体有一定影响，如果安装不规范，就会造成为了安而破坏文物的现象。相比于有线传输，无线系统省去了复杂的布线问题，具有施工工期短、配线故障率低、传输成本低廉、探测器易于安装、组网方便等优点"。基于以上考虑，宜选择安装无线传输方式的电气火灾监控系统。
2.1无线通信方式的选择 
        目，基于短距离无线通信的技术比较多，包括红外线、蓝牙、Wi—Fi、ZigBee等。然而这些通信技术一旦应用于建筑物内进行布局联网时，由于受到墙体材质和建筑结构影响，其信号衰减程度不一，大多需要通过增加无线中继器来延长通信距离，但是增加无线中继器使得整个无线网络变得复杂，降低了无线网络的稳定性，也增加了系统的故障率。相比于上述几种短距离无线通信技术，低功耗广域网(LoRa)通信技术具有功耗低、连接数量大、时延低、网络覆盖广等特点，可以解决目无线产品在距离、功耗方面的瓶颈。综合比较几种无线通信方式的特点H J，考虑到组网简单及通信稳定等优势，选择安装基于LoRa通信技术的无线电气火灾监控系统，见表2。

表2几种无线通信方式的比较

2.2系统组成 
        在该建筑中安装的无线火灾电气监控系统由无线电气火灾监控主机、无线数传电台及组合式电气火灾监控探测器组成，下面对各部分功能及技术指标进行详细介绍。 
        (1)无线电气火灾监控主机。监控主机是无线电气火灾监控系统的中枢设备，可以接收到终端探测器发出的漏电电流、温度等报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，并显示报警类型及位置信息。无线电气火灾监控主机还可以实时监测无线网络中通信模块及各终端设备节点的工作状态，储存和打印报警信息。该监控主机可采用4输出通信回路，每个输出通信回路标准配接63台探测器，即1台监控设备可以连接252台探测器，并提供回路通讯卡、CRT串口通信等多种通讯接口。监控主机内部连接无线数传电台后即组成无线电气火灾监控主机，其主要技术参数见表3。

表3 无线电气火灾监控主机技术参数

 

        (2)无线数传电台。无线数传电台具有无线数据收发功能，是监控主机与末端探测器的通讯传输桥梁，也可作为网络节点便于组网进而延长通讯距离。该电台采用LoRa直序扩频技术，具有功率密度集中、抗干扰能力强和通讯距离远的优势，且采用标准RS232／RS485接口，半双工，收发一体，可使用8～28V直流电源供电，便于现场的安装与调试。无线数传电台与监控主机连接后可作为主机内置无线通讯模块使用。 
        (3)组合式电气火灾监控探测器。采用漏电温度组合式探测器，4通道监测漏电，后4通道监测温度。该探测器用于在线检测AC220 V／380 V配电线路的漏电电流以及配电线路和配电箱体的温度，能同时监测多个部位的绝缘状态或温度，当任一处的漏电电流值大于漏电报警设定值或温度高于温度报警设定值时，仪器立即发出声光报警信号，并显示相应的漏电电流或温度值，指示问题方位。该探测器与无线数传电台相连接，组成无线电气火灾监控探测器，能够将漏电电流或温度值传输给监控主机。其主要技术参数见表4。

表4组合式电气火灾监控探测器技术参数

2．3系统安装 
        经现场勘查调研，对寺庙院内3个动力配电箱各安装1套组合式电气火灾监控探测器，综合考虑院内值守情况，将电气火灾监控主机安装于寮房内，无线数传电台与监控主机及探测器配套安装，形成无线电气火灾监控系统。安装材料清单见表5，系统安装平面图如图5所示。

表5无线电气火灾监控系统材料清单

图5 无线电气火灾监控系统安装平面图

3安科瑞用电云平台及选型
3.1安科瑞用电云平台介绍
        Acrelcloud-6000用电云管理系统能够对剩余电流、设备温度、故障电弧等电气故障进行实时监控、报警、记录，并且通过云端的远程控制。设备与云端的通讯方向不受限制，能上传数据、透传指令，并时间显示实时状态。通过对上传至云端的数据进行分析，为用户提供火灾隐患的相关数据，能够及早的发现问题并实施排查，避免火灾的发生。另一方面，云平台提供超大容量的信息储存及稳定的服务，提升了服务质量，对用户的长远发展具有战略意义。此外，该系统通过集中监控，使得数据通过每个节点的4G网络传输至云端集中式管理和监控，主控端布置于城市消防大队，从而能够对采集的信息进行统一的监控和管理。

 

具体功能如下：
        （1）用电监管服务系统包含用电管理云平台、电脑终端显示系统、手机APP、漏电探测器、漏电互感器、电流互感器等。
        （2）用电监管服务系统平台能展示剩余电流、温度、电流等电气参数的实时监测数据及变化曲线、历史数据与变化曲线、实时报警数据等，能实时显示现场服务次数、排除隐患数、未排除隐患数、报警未处理数、常规巡检及产品维护等数据，监管数据能保存十年以上。
       （3）手机APP软件同时具有IOS版本和安卓版本，能通过手机APP对每条报警记录进行呼叫，便于紧急情况下能尽快通知用电单位。
       （4）能对各个单位及设备的电气运行情况进行自动统计和分析评估，并随时展示电气运行分析报告。
       （5）监控探测终端产品满足国家法律法规和有关技术标准（GB14287.2《剩余电流式电气火灾监控探测器》和GB14287.3《测温式电气火灾监控探测器》）的要求，并通过国家消防产品质量监测检验中心提供的消防3C认证。
       （6）漏电探测器能同时探测剩余电流、四路温度、三相电流等参数值，并能通过无线以移动通讯网络接入用电监管系统平台。
3.2产品选型
3.2.1漏电火灾监控探测器

3.2.2故障电弧探测器
       安科瑞故障电弧产品型号代码为AAFD，共有两种电流等，可监测回路故障电弧的发生，并及时预警，提醒用户处理，防止电弧导致的火灾的发生。
       AAFD可配合AF-GSM400使用并接入用电平台，该产品不可在同一台AF-GSM400下与ARCM混接。如图：

 

3.2.3限流式保护器
       安科瑞限流式保护器型号代码为ASCP200-1，有三种电流等，可监测回路短路过载等故障信息，发生故障时预警和产生灭弧效果，防止电弧导致的火灾的发生。
       ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入用电平台，也能够通过插入SIM卡直接上传到平台。
       以下是ASCP200-1的主要功能：
       短路保护功能。保护器实时监测用电线路电流，当线路发生短路故障时，能在150微内实现快速限流保护，并发出声光报警信号。
       过载保护功能。当被保护线路的电流过载且过载持续时间超过动作时间（3…60可设）时，保护器启动限流保护，并发出声光报警信号。
       表内超温保护功能。当保护器内部器件工作温度过高时，保护器启动超温限流保护，并发出声光报警信号。
       过、欠压保护功能。当保护器检测到线路电压过压或欠压时，保护器发出声光报警信号，可预先设置是否启动限流保护。
       配电线缆温度监测功能。当被监测线缆温度超过报警设定值时，保护器发出声光报警信号，可预先设置是否启动限流保护。
       漏电流监测功能。当被监测的线路漏电超过报警设定值时，保护器发出声光报警信号，可预先设置是否启动限流保护。
       保护器具有1路RS485接口，1路2G无线通讯，可以将数据发送到后台监控系统，实现远程监控。
3.2.4剩余电流互感器

3.2.5 AF-GSM400-2G/4G无线上传模块
       AF-GSM400-2G/4G/CE模块是一款2G/4G有线无线模块，该无线模块为用电云平台用模块。
       AF-GSM400接入每块仪表所需流量为20M/月，单个模块可以接入30块仪表。默认上传间隔2分钟，如发生报警，会实时上传数据。
3.2.6温度传感器

 

       温度传感器为一热敏电阻NTC，它提供0-120°的温度监控基准，可以用来监测线缆或配电箱体的温度，提供温度保护。

4结束语 
       目，电气火灾监控系统在文物建筑中的应用越来越普及，发挥的作用也越来越大。基于无线通信技术的电气火灾监控系统因其具有安装简单、组网方便、成本低廉等优势，近年来市场占有率持续提高。就文物建筑而言，因火灾危险性较大且保护价值很高，若安装基于无线通信技术的电气火灾监控系统，则对其系统运行稳定性和运行监控指标的要求也应相对严格。笔者认为在文物建筑内安装的基于无线通信技术的电气火灾监控系统，其无线通信组件性能应满足GA1151—2014《火灾报警系统无线通信功能通用要求》的技术要求，电气火灾监控系统组件性能应满足GB 14287－－2014(电气火灾监控系统》的技术要求。

参考文献
[1]张宇．雍和宫文物古建筑群存在的电气火灾隐患及防火对策[J]．消防技术与产品信息，2017(11)：68—70．
[2]王靖波，刘恒琪，陈健，雒世骏.无线电气火灾监控系统在文物建筑中的应用
[3]安科瑞用电管理云平台手册.2020.02版.