配電柜極早期電氣火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)（熱解粒子探測器系統(tǒng)）方案

-----北京威巨特電子技術(shù)有限公司

一．開關(guān)柜電氣現(xiàn)狀和痛點(diǎn)

1.填補(bǔ)了火災(zāi)探測的"時(shí)間盲區(qū)"

這是Zui核心的必要性。電氣火災(zāi)的發(fā)生是一個(gè)漸變過程，可以分為幾個(gè)階段：

階段一：潛伏期。設(shè)備內(nèi)部因接觸不良、絕緣老化、過載等原因開始異常發(fā)熱。

階段二：熱解期。溫度升高（通常在150°C以上），絕緣材料（如PVC、環(huán)氧樹脂等）的分子鏈開始斷裂，釋放出肉眼看不見的微觀熱解粒子。此時(shí)，無煙、無明火。

階段三：可見煙期。溫度繼續(xù)升高，熱解粒子凝聚成可見的煙霧。

階段四：明火期。溫度達(dá)到燃點(diǎn)，產(chǎn)生明火。

傳統(tǒng)探測手段的問題在于：

感溫電纜/傳感器：只能探測到局部溫度的顯著升高。在封閉的開關(guān)柜內(nèi)，熱量需要傳導(dǎo)到傳感器位置才能被感知，這往往已經(jīng)進(jìn)入了熱解期的中后期。

感煙探測器：只能探測到可見煙霧。當(dāng)煙霧產(chǎn)生時(shí)，火災(zāi)已經(jīng)進(jìn)入了階段三，絕緣破壞已經(jīng)發(fā)生，可能已造成設(shè)備損壞或局部燃爆。

結(jié)論：從"異常發(fā)熱"到"產(chǎn)生可見煙"之間存在一個(gè)數(shù)分鐘到數(shù)十分鐘的時(shí)間盲區(qū)。熱解粒子探測器能在這個(gè)盲區(qū)內(nèi)發(fā)出警報(bào)，將預(yù)警時(shí)間點(diǎn)從"火災(zāi)發(fā)生前"提前到"故障發(fā)生前"，為運(yùn)維人員提供了寶貴的處置時(shí)間。

2.實(shí)現(xiàn)了真正意義上的"極早期預(yù)警"

熱解粒子是火災(zāi)發(fā)生前的第一個(gè)物理信號。

預(yù)警時(shí)間優(yōu)勢：相比傳統(tǒng)探測方式，熱解粒子探測器可以提供數(shù)分鐘甚至更早的預(yù)警。這意味著在火勢尚未形成、設(shè)備尚未嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)，就可以進(jìn)行干預(yù)。

處置成本優(yōu)勢：極早期預(yù)警下的處置手段非常簡單，比如拉閘檢修、緊固螺絲、清潔設(shè)備等。一旦錯(cuò)過這個(gè)窗口，后續(xù)的處置將變成滅火、搶修、更換設(shè)備，甚至面臨停電停產(chǎn)的巨大損失。

3.解決了高壓封閉環(huán)境下的探測難題

開關(guān)柜是一個(gè)特殊的應(yīng)用場景，存在很多探測難點(diǎn)：

空間封閉，空氣不流通：熱量和煙霧在初期難以擴(kuò)散到柜外，傳統(tǒng)的安裝在頂棚的煙感很難及時(shí)感知柜內(nèi)情況。

強(qiáng)電磁干擾：柜內(nèi)復(fù)雜的電磁環(huán)境會(huì)對電子設(shè)備造成干擾，需要探測器具備很強(qiáng)的抗干擾能力。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜：元器件多，空間狹小，難以實(shí)現(xiàn)大范圍的溫度監(jiān)測覆蓋。

熱解粒子探測器的優(yōu)勢在于：

就地探測：探測器直接安裝在柜內(nèi)，能第一時(shí)間捕捉到局部的粒子濃度變化。

針對性強(qiáng)：專門針對絕緣材料熱解產(chǎn)生的特征粒子進(jìn)行檢測，抗干擾能力強(qiáng)。

無死角覆蓋：熱解粒子會(huì)隨氣流在柜內(nèi)擴(kuò)散，探測器只需安裝在合適位置（如頂部），即可對整個(gè)柜內(nèi)空間進(jìn)行有效監(jiān)控。

4.滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對"本質(zhì)安全"和"智能化"的更高要求

隨著電網(wǎng)規(guī)模和用電負(fù)荷的增長，對供電可靠性的要求越來越高。

從"被動(dòng)保護(hù)"到"主動(dòng)預(yù)警"的轉(zhuǎn)變：傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)屬于"被動(dòng)保護(hù)"，即火災(zāi)發(fā)生后，如何盡量減少損失。而熱解粒子探測器推動(dòng)的是"主動(dòng)預(yù)警"和"主動(dòng)安全"，即在故障發(fā)生前就發(fā)現(xiàn)隱患并消除，真正實(shí)現(xiàn)防患于未然。

智能化運(yùn)維的基礎(chǔ)：熱解粒子探測器輸出的是連續(xù)的濃度數(shù)據(jù)，可以與溫度、局部放電等數(shù)據(jù)一起接入在線監(jiān)測系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)多維度的設(shè)備健康診斷模型。這是實(shí)現(xiàn)無人值守、狀態(tài)檢修、預(yù)測性維護(hù)等智能化運(yùn)維手段的重要數(shù)據(jù)支撐。

保障人身與重要設(shè)備安全：開關(guān)柜故障往往伴隨著爆炸和有毒氣體，對巡檢人員構(gòu)成嚴(yán)重威脅。極早期預(yù)警能讓人員在事故發(fā)生前安全撤離或采取遙控操作，同時(shí)保護(hù)核心設(shè)備（如變壓器、大型電機(jī)）免受災(zāi)難性損毀。

，安裝熱解粒子探測器并非可有可無的升級，而是針對開關(guān)柜電氣設(shè)備火災(zāi)特性的必要且高效的主動(dòng)防御手段。它通過捕捉火災(zāi)發(fā)生前的微觀征兆，將預(yù)警時(shí)間提前到傳統(tǒng)技術(shù)無法觸及的"熱解期"，從而：將火災(zāi)扼殺在萌芽狀態(tài)，Zui大程度避免停電損失，保障人員與設(shè)備安全，提升電力系統(tǒng)的智能化管理水平。

因此，在關(guān)鍵電力節(jié)點(diǎn)、重要負(fù)荷中心以及對供電可靠性要求極高的場所，部署熱解粒子探測器已經(jīng)成為一種必然的技術(shù)選擇和安全投資。

二．熱解例子探測器原理

通過檢測電氣設(shè)備在異常發(fā)熱時(shí)產(chǎn)生的極小微粒實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的極早期預(yù)警。采用先進(jìn)的激光散射檢測技術(shù)，能夠識別1-10nm直徑的熱解粒子，遠(yuǎn)早于傳統(tǒng)煙霧報(bào)警器對400-1200nm顆粒的檢測能力，為電氣火災(zāi)防控提供了更早、更精準(zhǔn)的預(yù)警手段。

系統(tǒng)圖：

三、熱解例子探測器特點(diǎn)

當(dāng)電氣設(shè)備中的絕緣材料（如PVC、ABS等）因過熱達(dá)到臨界溫度（150℃-220℃）時(shí)，開始發(fā)生熱解反應(yīng)，產(chǎn)生大量微小的熱解粒子和氣體。這些粒子直徑通常在1-10nm之間，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)煙霧報(bào)警器能檢測到的400-1200nm顆粒。

3.1原理

主動(dòng)采樣：采用自適應(yīng)恒流風(fēng)扇導(dǎo)流技術(shù)，主動(dòng)采集周圍空氣樣本。

多參數(shù)檢測：

*激光散射檢測：利用特定波長的光線照射空氣樣本，通過Mie散射理論

分析粒子的濃度和粒徑。

*VOC氣體檢測：監(jiān)測碳?xì)滏溁衔餁怏w揮發(fā)物，總計(jì)囊括200余種化合

物組份。

*溫濕度監(jiān)測：實(shí)時(shí)檢測環(huán)境溫度和濕度變化。

*煙霧監(jiān)測：實(shí)時(shí)檢測煙霧濃度變化。

智能算法分析：通過動(dòng)態(tài)權(quán)重算法對多參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，準(zhǔn)確識別火災(zāi)隱患并過濾環(huán)境干擾。

精準(zhǔn)預(yù)警：當(dāng)熱解粒子濃度達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，立即發(fā)出聲光報(bào)警信號并上傳至上位機(jī)系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)煙霧報(bào)警器的區(qū)別：傳統(tǒng)煙霧報(bào)警器主要依靠遮光率檢測可見煙霧顆粒（400-1200nm），而熱解粒子探測器能檢測更小的熱解粒子（1-10nm），在火災(zāi)極早期階段（煙霧可見前）就能發(fā)出預(yù)警信號，為用戶提供更充裕的處置時(shí)間。

3.2特點(diǎn)

熱解粒子探測器集成了三種傳感技術(shù)，能同時(shí)監(jiān)測八類參數(shù)：

熱解粒子濃度（0-2000單位等級）

溫度變化率

PM1.0粒子質(zhì)量濃度

PM2.5粒子質(zhì)量濃度

PM10粒子質(zhì)量濃度

環(huán)境溫度和濕度

可揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）

煙霧濃度

通過動(dòng)態(tài)權(quán)重算法對這些參數(shù)進(jìn)行綜合分析，能夠更準(zhǔn)確地識別火災(zāi)隱患，顯著降低誤報(bào)率。在實(shí)際應(yīng)用中，熱解粒子探測器的誤報(bào)率遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)煙霧報(bào)警器。

四、熱解例子探測器技術(shù)參數(shù)

*熱解粒子探測

*實(shí)時(shí)檢測設(shè)備溫度、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、空氣質(zhì)量等

*中文液晶顯示，顯示信息直觀豐富

*控制保護(hù)功能（可遙控、也可手動(dòng)控制）

*熱解粒子濃度、溫度、濕度、空氣質(zhì)量指標(biāo)超限，聲、光報(bào)警

*傳感器故障聲、光報(bào)警

*一鍵消音（新的報(bào)警自動(dòng)重新啟動(dòng)）

*自檢功能（對裝置自身功能檢測）

*RS485/4G通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控

*額定電壓：AC220V

*報(bào)警閾值：0-2000熱解粒子單位等級

*監(jiān)測氣體：碳?xì)滏溁衔餁怏w揮發(fā)物（各類材質(zhì)線纜及電氣裝置）

*溫度測量：內(nèi)溫 +外溫度（可選配），報(bào)警值可設(shè)定

*濕度測量：內(nèi)置濕度傳感器，報(bào)警值可設(shè)定

*煙霧濃度監(jiān)測：可選配

*剩余電流監(jiān)測：可以選配

*控制輸出：開關(guān)型，可手動(dòng)也可遙控，觸點(diǎn)容量250V AC/5A

*警報(bào)聲響：≥70db

*報(bào)警方式：聲光報(bào)警

*人機(jī)交互：中文液晶顯示、輕觸鍵盤式、LED燈光提醒

*通訊方式：RS485/4G（選配）

*使用環(huán)境溫度：-10℃～55℃

*相對濕度：10%RH～93%RH(非凝露)

*外殼防護(hù)等級：IP30

*外形尺寸(L*W*H)：112*65*56mm

*安裝型式：導(dǎo)軌式(35mm)

五、熱解例子探測器產(chǎn)品亮點(diǎn)

1，主動(dòng)采樣技術(shù)：采用自適應(yīng)恒流風(fēng)扇導(dǎo)流，與傳統(tǒng)自由擴(kuò)散型煙霧報(bào)警器相比，能夠主動(dòng)對周圍環(huán)境空氣進(jìn)行采樣，響應(yīng)更為迅速，檢測更加穩(wěn)定。

2，多維度火災(zāi)判斷：通過自有算法對光學(xué)、化學(xué)、熱力學(xué)等多維度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合采集和優(yōu)化分析，對環(huán)境變化進(jìn)行全面評估，實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)及火災(zāi)前期的準(zhǔn)確預(yù)警。

3，自適應(yīng)恒流風(fēng)扇：根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)采樣風(fēng)量，確保在不同溫度條件下都能保持穩(wěn)定的檢測性能。

4，200余種VOC檢測：通過對火災(zāi)燃燒物特性分析，能夠檢測總計(jì)囊括200余種能夠在空氣中擴(kuò)散的化合物組份，避免了從單一維度檢測火災(zāi)引起的誤報(bào)。

5，氣流熱能變化監(jiān)測：檢測氣流流經(jīng)風(fēng)道后的熱能變化，來判斷采樣的氣體中是否含有熱解及燃燒后的高溫粒子，進(jìn)一步提高檢測精度。

六．自動(dòng)滅火裝置

自動(dòng)滅火裝置,采用Zui為環(huán)保、潔凈的全氟己酮（1230）滅火劑。滅火劑具有無毒環(huán)保，清潔，不導(dǎo)電，滅火高效等功能。

當(dāng)溫度和煙霧同時(shí)報(bào)警時(shí)，啟動(dòng)配電柜內(nèi)部的氣體滅火裝置，通過空間全淹沒噴頭，快速釋放滅火介質(zhì)，達(dá)到空間全淹抑制滅火,有效保障配電柜及周邊消防安全，對配電柜內(nèi)部的設(shè)備沒有影響。

七、煙火識別攝像機(jī)

在配電房的內(nèi)部安裝煙火識別攝像機(jī)，它既是預(yù)防火災(zāi)隱患的"哨兵"，也是保障核心設(shè)備安全運(yùn)行的"內(nèi)窺鏡"。

煙火識別攝像機(jī)集成2種煙火探測技術(shù)，熱成像測溫?cái)z像機(jī)和500萬低照度攝像機(jī)，同時(shí)熱成像測溫?cái)z像機(jī)帶煙火算法，對煙火進(jìn)行精準(zhǔn)識別。通過內(nèi)置煙火識別算法軟件對煙火探測進(jìn)行綜合判斷，減少煙火報(bào)警誤報(bào)率，提高煙火報(bào)警準(zhǔn)確性。實(shí)現(xiàn)檢測區(qū)域的煙火報(bào)警、測溫報(bào)警、視頻復(fù)核，實(shí)現(xiàn)煙火的極早期報(bào)警，把火災(zāi)危險(xiǎn)消滅在萌芽狀態(tài)，促進(jìn)工廠的安全生產(chǎn)。

檢測距離：針對1平方米的煙霧或火源，Zui遠(yuǎn)報(bào)警距離可達(dá)30米。

報(bào)警響應(yīng)：一旦識別到異常，設(shè)備可聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場聲光報(bào)警，并向控制中心推送彈窗畫面和抓拍圖片。

 煙火識別攝像機(jī)發(fā)現(xiàn)煙火時(shí)，前端攝像機(jī)可以發(fā)出警戒聲音，如果警戒聲音太小，可以外接喇叭；同時(shí)有燈光閃光提示；保證在報(bào)警區(qū)域內(nèi)的工作人員可以聽到煙火報(bào)警的警戒聲音，及時(shí)做出應(yīng)急預(yù)案。同時(shí)主控室的NVR的軟件會(huì)觸發(fā)聲光報(bào)警器，提醒運(yùn)行人員有煙火報(bào)警產(chǎn)生，同時(shí)會(huì)自動(dòng)彈出聲光報(bào)警畫面，運(yùn)行人員可以及時(shí)了解現(xiàn)場的實(shí)時(shí)視頻畫面。運(yùn)行人員還可以通過麥克風(fēng)和前端報(bào)警的攝像機(jī)進(jìn)行喊話，及時(shí)處理現(xiàn)場警情。

控制中心配置有智能NVR，對煙火識別攝像機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，同時(shí)在客戶端軟件實(shí)現(xiàn)煙火識別報(bào)警視頻彈窗，報(bào)警聲音提示，報(bào)警圖片抓拍等功能。

智能NVR可選4G功能，實(shí)現(xiàn)打電話，發(fā)短信，微信推送功能，實(shí)現(xiàn)主管領(lǐng)導(dǎo)實(shí)時(shí)了解煙火識別攝像機(jī)系統(tǒng)的報(bào)警信息，及早進(jìn)行處理煙火隱患，實(shí)現(xiàn)工廠的安全生產(chǎn)。

八、系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)

* 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳通訊實(shí)現(xiàn)方式：

熱解粒子探測器支持多種通訊方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳和遠(yuǎn)程監(jiān)控：

RS485總線：支持長距離（≤1.5km）數(shù)據(jù)傳輸

4G/LORA/NB-IoT：通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，適用于各種復(fù)雜環(huán)境

*智慧安全監(jiān)管云服務(wù)系統(tǒng)由三個(gè)核心部分構(gòu)成：

數(shù)據(jù)采集層：探測器實(shí)時(shí)采集熱解粒子濃度、溫度、VOC等多維度數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)傳輸層：通過RS485、4G等通訊方式將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)

數(shù)據(jù)應(yīng)用層：云平臺(tái)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，提供預(yù)警、報(bào)警、數(shù)據(jù)可視化等

功能

* 系統(tǒng)優(yōu)勢：

實(shí)時(shí)監(jiān)控：24小時(shí)不間斷監(jiān)測，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳

遠(yuǎn)程管理：通過手機(jī)APP、電腦端等多渠道遠(yuǎn)程查看設(shè)備狀態(tài)和報(bào)警信息

智能分析：基于大數(shù)據(jù)和AI算法，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,預(yù)測潛在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

多級聯(lián)動(dòng)：支持與消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)等多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

數(shù)據(jù)安全：采用AES-256加密技術(shù)，保障數(shù)據(jù)傳輸安全

遠(yuǎn)程維護(hù)：支持遠(yuǎn)程升級探測器固件和算法，降低維護(hù)成本

心跳周期機(jī)制：探測器每30分鐘向云平臺(tái)發(fā)送一次心跳信號，包含當(dāng)前狀

態(tài)、測量參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度等信息，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行

熱解例子探測器主機(jī)特點(diǎn)：

實(shí)時(shí)監(jiān)控：24小時(shí)不間斷監(jiān)測，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳

智能分析：基于大數(shù)據(jù)和AI算法，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,預(yù)測潛在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

多級聯(lián)動(dòng)：支持與消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)等多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

數(shù)據(jù)安全：采用AES-256加密技術(shù)，保障數(shù)據(jù)傳輸安全

遠(yuǎn)程維護(hù)：支持遠(yuǎn)程升級探測器固件和算法，降低維護(hù)成本

中文液晶顯示 ，顯示信息直觀豐富

參數(shù)實(shí)時(shí)顯示

聲、光報(bào)警

事件記錄、存儲(chǔ)、打印、查詢

一鍵消音（新的報(bào)警自動(dòng)重新啟動(dòng)）

自檢功能（對裝置自身功能檢測）

用戶操作分級

4G傳輸實(shí)現(xiàn)打電話語音，短信，微信實(shí)時(shí)報(bào)警（可選）

網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，工作站軟件實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警（可選）

主要技術(shù)參數(shù)：

工作電源：AC220V/50Hz

監(jiān)控容量：單機(jī)Zui大容量2*128臺(tái)熱解粒子探測器

通訊方式：RS485/CAN

通訊距離：≤1500米

打印方式：熱敏打印機(jī)

安裝方式：壁掛式

設(shè)備尺寸：450*350*150 (mm)