地铁车站电气火灾监控系统设计方案研究

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摘要：摘要：地铁车站作为大型公共交通系统的重要组成部分，日常运营中面临着各种潜在的安全风险。其中，电气火灾是导致车站事故和人员伤亡的重要原因之一。因此，建立一个可靠的电气火灾监控系统对于确保地铁车站的安全运营至关重要。关键词：地铁车站；电气火灾；监控系统；...

关键词：

地铁车站；电气火灾；监控系统；设计方案

出处：

《探索科学》2024年2期

DOI：
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
专辑：
科学Ⅰ辑;信息科技
专题：
信息、科学;综合科技
分类号：
G90;N92

摘要：地铁车站作为大型公共交通系统的重要组成部分，日常运营中面临着各种潜在的安全风险。其中，电气火灾是导致车站事故和人员伤亡的重要原因之一。因此，建立一个可靠的电气火灾监控系统对于确保地铁车站的安全运营至关重要。

关键词：地铁车站；电气火灾；监控系统；设计方案

火灾是一种对公共安全造成极大威胁的常见灾害，尤其是由电气设备引起的火灾。近年来，电气设备引发的火灾在所有火灾中所占比例逐渐增加。地铁作为现代城市中人员密集的场所之一，一旦发生火灾，将给人员疏散和消防救援带来巨大挑战。因此本文就对地铁车站电气火灾监控系统设计方案进行研究，从而保障地铁车站运行安全[1]。

一、地铁中电气火灾发生的原因

（一）漏电
地铁车辆或设备的绝缘损坏或老化可能导致电流从导线中泄漏到接地或其他不应该进入的区域，如地铁车站。当电路中的电流流动不受控制时，其会产生能量，从而产生热量，甚至引发火灾。因此，漏电可能会对地铁车站的安全造成极大威胁，应该及时发现并进行维修或更换。

（二）短路

电路短路意味着电流没有绕过电阻，直接从高区域流到低区域。地铁车站的线路、设备或电缆线可能因老化等原因而短路，使得电流无法流动到应该到达的位置，而通过其他路径流动，可能导致火灾。在发现地铁车站存在电路短路时，应该立即采取措施进行修缮，以免引发火灾。

（三）过载

当地铁车辆或设备在运转时使用电力超过其承载能力时，会导致过载。这种情况很容易产生过热现象，也就是电路产生的热量，和接地的物体接触就和火花一样的快速燃烧产生火灾。因此，应该确保地铁车辆或设备在设计和使用中不超过其承载能力，以防止过载发生，进而避免其带来的危险。同时，在发生过载时，应该及时采取措施防止其引发火灾[2]。

二、地铁中电气火灾监控系统的工作原理

当电气线路或设备的温度、电流等参数发生异常或突变时，终端探测器会通过温度效应的变化和电磁感应的原理来采集信息。这些信息将被传送到探测器中，并经过放大和A/D转换处理。然后，探测器会对变化的幅值进行分析和判断，并与事先设定的报警阈值进行比较。一旦超过了设定的阈值，探测器会通过总线将报警信息传送到监控设备中。监控设备会进一步识别和判定这些报警信号，如果确认可能发生火灾，监控设备会触发声光报警系统，以发出火灾报警信号。同时，监控设备会在显示屏上实时显示报警回路信息，并打印输出相关信息，这样可以提醒值班人员按照报警信息来排查危险情况，以减少和避免火灾的发生，这种系统的设计目的是提供即时的火灾预警和报警保护，从而确保及时采取措施来保护人员和财产的安全[3]。通过使用探测器、监控设备和报警系统，可以有效地监测电气线路和设备的状态，并在可能发生火灾的早期阶段发出警报，以便及时采取行动（地铁火灾监控系统如图1所示）。

地铁车站电气火灾监控系统设计方案研究(图1)

图1：地铁火灾监控系统

三、地铁中电气火灾监控系统的构成及功能

（一）地铁中电气火灾监控系统的构成

1.电气火灾监控系统主机

地铁中的电气火灾监控系统通常由主机设备、监控探测器和传感器等组成。主机设备是系统的核心控制单元，安装在地铁车控室、值班室和变电所等地方。它的主要功能是接收和处理来自监控探测器和传感器的数据，并根据预设的条件进行报警和控制操作。监控探测器通常安装在地铁车辆和设备周围的关键部位，包括电缆通道、电气设备、开关箱等。这些探测器具有高灵敏度和精确的火灾探测能力，能够及时监测到电气设备产生的异常温度、电弧和火花等情况。传感器则负责监测电气设备的运行状态和温度等参数，并将数据传输给主机设备进行处理。这些传感器通常包括温度传感器、电流传感器、电压传感器等，通过实时监测和采集数据，可以及时发现电气设备的异常情况。除了主机设备、监控探测器和传感器外，电气火灾监控系统还包括报警设备和控制装置。报警设备可以通过声光报警等方式向人员发出火灾警报，以便及时采取应急措施；控制装置则可根据系统的预设设置，对电气设备进行自动或远程控制，以防止火灾蔓延和损坏。

电气火灾监控系统的构成使得地铁能够实时监测电气设备的状态，及早发现火灾隐患，并采取相应的应急措施，以确保乘客和运营安全[4]。

2.电气火灾监控探测器

地铁中的电气火灾监控系统是一种用于保护地铁车站和隧道安全的设备，它主要由电气火灾监控探测器（现场监控模块）组成，这些探测器被安装在地铁的低压配电柜内。电气火灾监控探测器的主要功能是监测配电柜内部的电气参数，例如电流、电压和温度等，通过实时监测这些参数，探测器可以及时发现任何异常情况，如短路、过载或温度异常等。一旦探测器检测到异常情况，它会立即向主机发送报警信号。主机是控制和管理整个电气火灾监控系统的中枢部件，它能够接收并解读来自各个探测器的报警信号，并采取相应的措施。通过这种电气火灾监控系统，地铁运营人员可以实时监测配电柜的电气状况，并在发生异常时迅速采取措施，以避免潜在的火灾风险，从而确保地铁车站和隧道的安全，最总最大程度地减少电气火灾对地铁系统造成的损害，并保护乘客和工作人员的生命安全。

3.电气火灾监控传感器

地铁中的电气火灾监控系统是一种用于检测低压配电柜内电气设备火灾风险的系统。该系统通过使用电气火灾监控传感器来实时监测配电柜内的烟雾、温度变化等指标。这些传感器能够感知到火灾迹象，并在检测到异常情况时向主机发送报警信号。这样，一旦发生火灾，系统可以及时发出警示，以便采取相应的紧急措施，保障地铁车辆和乘客的安全。这种电气火灾监控系统在地铁中的运行非常重要，它能够提供实时的监测和预警功能，有效减少火灾事故对地铁运营的影响，并提高紧急救援的效率[5]。

（二）地铁中电气火灾监控系统的系统功能

1.地铁中的电气火灾监控系统具备多项重要功能。首先，该系统采用了先进的现场总线通讯技术，实现数据的集中控制和传输。这样的设计使得系统能够高效地监测并控制火灾风险。其次，该系统具备自身故障检测功能。通过实时监测控制器的工作状态，系统能够及时检测并报告自身的故障情况，这种功能有助于提升系统的可靠性和稳定性，确保系统能够始终保持正常工作状态。最后，该系统还能够对所有的监控探测器进行系统布线，并进行快速的自检。通过布线和自检功能，系统能够确保探测器的正常运行和准确监测火灾风险，使系统能够迅速响应火灾事件，并及时向相关人员发送警报信息，以便及时采取应对措施，确保乘客和地铁设施的安全。

2.地铁中的电气火灾监控系统具有多种功能，其中包括过欠压保护、漏电电流保护、过电流短延时保护、过电流长延时保护和短路保护。这些功能共同构成了该系统所需的保护特性。（1）过欠压保护功能可以监测和检测地铁电力系统中的电压是否超过或低于设定的安全范围，当电压异常时，系统会及时触发报警或采取其他措施来维护电力系统的正常运行。（2）漏电电流保护功能可以监测地铁电气线路中是否有漏电现象，一旦检测到漏电，系统会及时发出报警，并采取相应的措施来避免电气火灾的发生。（3）过电流短延时保护和过电流长延时保护功能可以监测电路中的过电流情况，并根据设定的延时时间来判断是否触发保护措施。短延时保护主要用于检测电路中短暂的过电流现象，而长延时保护则适用于检测较长时间内的过电流情况。（4）短路保护功能可以监测线路是否存在短路故障，一旦检测到短路，系统会迅速切断电源或采取其他安全措施，以防止火灾事故的发生。除了以上功能，地铁中的电气火灾监控系统还可以设定预警值和整定值，以便及时警示相关人员并进行必要的处理。这些设定值可以包括过电流短延时、过电流长延时、漏电电流和电路瞬时预警值等，确保系统在合适的阈值范围内正常工作并发挥最佳的保护效果[6]。

3.地铁中的电气火灾监控系统可以通过实时图形显示温度数值来监测低压柜内重要部位或节点的温度情况。系统能够及时检测并显示温度异常，以便在火灾风险增加之前采取必要的措施。此外，当现场监测节点发生漏电或其他越限故障时，系统的主机会发出警报。同时，图形系统会实时闪烁显示相应故障点的部位和节点代码，以提醒监控人员快速定位并解决问题。电气火灾监控系统还可以进行数据记录和分析。系统会自动收集并记录各个节点的温度数据，以便后续分析和评估火灾风险，监控人员可以利用这些数据来及时发现潜在的火灾隐患，并采取相应的预防措施。此外，系统还支持远程监控和控制功能。监控人员可以通过网络连接远程访问系统，监视各个节点的温度情况，以及实时处理故障报警。这种远程监控功能可以提高监控效率，并在紧急情况下快速响应和采取措施，确保地铁安全运行。

4.地铁中电气火灾监控系统系统能够准确记录被监测设备的操作、报警以及状态变化等重要过程，并储存在系统中。该系统可以实时储存和显示指定点或发生点的过电流、漏电流等状态参数。通过实时监测，系统可以记录电流是否超过了设定的安全阈值，是否有漏电现象等重要的指标，以便及时采取相应措施。并且，系统能够存储被检测设备的操作、报警以及状态量等过程，当有异常情况发生时，系统能够准确记录设备的操作和状态变化，并将其存储在数据库中。这些信息对于分析和解决问题非常关键，可以帮助工作人员准确判断发生的事态，并追溯问题的发生原因。此外，该系统还具备打印功能，可以将当前状态参数、报警记录等关键信息输出成纸质文档，从而保障监控系统的相关数据可以以纸质形式保存，供工作人员随时查阅和备案[7]。最后，该系统还支持查询历史记录。工作人员可以根据需要检索过去的操作、报警和状态量等记录，以便分析和比对，从中寻找问题的规律和解决办法。图2为电气火灾监控系统图。

地铁车站电气火灾监控系统设计方案研究(图2)