CN112245829A - 一种基于物联网技术的变电站少水消防系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术的变电站少水消防系统，包括：火灾隐患点的物联网监测模块、初期火灾的智能排除及灭火模块、电力消防管理平台、少水自动灭火模块，各功能区的物理隔断。其中，火灾隐患点的物联网监测模块是在变电站的各个火灾隐患点布置火灾探测器和红外热像仪，并根据各自的火灾特点设置中度和重度报警阈值；初期火灾的智能排除及灭火模块包括：载干粉灭火剂的巡检机器人和红外热像仪；消防管理平台设置有前三级预警和第四级灭火；少水自动灭火模块包括：高压细水雾自动灭火单元、全氟己酮+细水雾自动灭火单元、荷电泡沫喷雾自动灭火单元，固定干粉自动灭火单元，气体自动灭火单元、探火管自动灭火单元和超细干粉自动灭火单元。一旦发生火灾，本发明可以快速识别和判断，启动功能区物理隔断，并利用二氧化碳快速释放对功能区进行快速降温和限氧，从而能使小型户内变电站的消防真正实现“自动监测，自动计算，自动灭火，少水消防”。

Description

一种基于物联网技术的变电站少水消防系统

技术领域

本发明为小型户内变电站的一种少水消防系统，主要涉及变电站的火灾监测、预警、控制、灭火以及物理隔断等措施，属于变电站消防领域。

背景技术

小型户内变电站是指电压等级为35kV或110kV的主变压器设置在室内的变电站。小型变电站的特点是数量多，分布广，且户内型变电站一般设置用地紧张，紧邻居民区的市区内。其一旦发生火灾，不但影响周边区域的供配电，而且对周边居民的生命财产带来威胁，社会影响恶劣。然而，受经济因素和技术因素的影响，目前的小型变电站的消防均参照民用建筑的消防等级进行配置。

常规的小型变电站的消防配置多为室内外消火栓系统、手提式建筑灭火器以及消防砂等。针对变电站的电气火灾而言，该等级的消防配置存在以下若干问题：

一是该消防配置只能控制变电站内建筑的初期火灾，而对于变电站的主变压器、控制柜及电缆等电气火灾的灭火效率低、效果不佳。

二是消火栓系统需要配置相应的消防水池方可满足消防设计要求，而消防水池的占地对于用地紧张的变电站而言，既增大了选址和布置难度，又增加了项目总造价。

三是现有的变电站灭火系统只有自动报警系统，而无自动灭火系统。

四是一旦发生火灾，无法及时进行隔断，造成整个变电站功能破坏，恢复时间长且损失大。

五是单一灭火方式，未考虑外部的通风和环境温度情况。

六是一旦变电站着火，如果站内有被困人员，无法及时发现和营救。

发明内容

本发明针对目前35kV和110kV等小型户内变电站的消防设计现状及其问题，提出一种基于物联网技术的变电站少水消防系统，以期对变电站的消防薄弱点(主变压器、电缆、控制柜)进行多指标动态监测，确保变电站站内重点防火区域实现无死角智能监测覆盖，从而可以快速识别和判断，并启动功能区物理隔断，同时利用二氧化碳快速释放对功能区进行快速降温和限氧，整个过程采用全自动灭火的少水消防措施，从而使小型变电站消防尽可能地减少消防的用水量并取消消防水池，提高灭火效率和可靠性，降低经济损失和影响。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种基于物联网技术的变电站少水消防系统的特点包括：火灾隐患点的物联网监测模块、初期火灾的智能排除及灭火模块、电力消防管理平台、少水自动灭火模块，各功能区的物理隔断；

所述火灾隐患点的物联网监测模块设置在户内变电站的主变压器、开关柜及控制屏、配电装置区以及电缆沟功能区，包括：在所述主变压器的表面布置线式感温电缆探测器和点式感温探测器，并设置红外热像仪；在所述开关柜室以及二次设备室内的每座开关柜和控制屏柜内布置智能温湿度探测器和离子感烟式探测器，并设置红外热像仪；在所述电缆沟的每个防火分隔内分别布置缆式线型感温探测器和红外光束感烟探测器，并设置红外热像仪；在GIS室内布置智能温湿度探测器和吸气感烟探测器，并设置红外热像仪；在电容器室、蓄电池室分别布置智能光电感烟探测器，并设置红外热像仪；在室外配电装置区配置红外感温探测器，从而使得变电站内火灾隐患处均在探测器的监控范围内，以实现无死角智能监测覆盖；

所述少水自动灭火模块包括：高压细水雾自动灭火单元、全氟己酮+细水雾自动灭火单元、荷电泡沫喷雾自动灭火单元，固定干粉自动灭火单元，气体自动灭火单元、探火管自动灭火单元和超细干粉自动灭火单元；

各功能区有对应的物理隔断，并集中储存的液体二氧化碳及铺设至各功能区的管道及喷头；

若任意一只智能监测探头所监测的数据超过所设定的不同阈值，则发出不同程度的报警信号后，将相应数据按照采样周期上传至所述电力消防管理平台；从而使得一旦发生火灾时能启动功能区物理隔断，并释放二氧化碳进行降温和限氧；否则，各个智能监测探头和红外热像仪将所采集的数据保存在本地变电站的控制中心；

所述初期火灾的智能排除及灭火模块包括：载超细干粉的巡检机器人和红外热像仪；所述红外热像仪用于采集初期火灾的起火点、火灾蔓延方向、起火区域及搜集被困人员，所述巡检机器人用于对初期火灾进行可视化辨别，并及时进行扑灭和控制；

当巡检机器人的红外探头或红外热像仪检测到变电站各功能区的表面温度达到所设定的阈值，则向电力消防管理平台发出报警信号，并向消防管理平台发送现场视频摄像，使得消防管理平台在确认有火灾隐患时，控制巡检机器人喷射超细干粉，或启动功能区物理隔断，并释放二氧化碳进行降温和限氧，启动对应区域的少水自动灭火模块对火灾初期进行扑灭；

所述消防管理平台获取所述物联网监测模块中各个智能监测探头、红外热像仪的地理位置和种类，并设置前三级预警和第四级灭火；

所述前三级预警包括：任意一只探测器或红外热像仪发出中度报警信号时，则表示为一级预警，所述消防管理平台提高相应区域内的所有检测器信号的采样频率用于获取相应的监测数据；

任意两只探测器或红外热像仪发出中度预警信号且监测数据呈上升趋势时，则表示为二级预警，所述消防管理平台向巡检机器人发送勘察指令，并将现场的直播视频上传至消防管理平台；

任意一只探测器或红外热像仪发出重度报警信号时，则表示为三级预警，所述消防管理平台发送准启动指令给相应区域的少水自动灭火模块进行待命，同时，发送火灾预警信息至所属变电站的负责人；

任意两只探测器或红外热像仪发出重度报警信号时，则表示为四级灭火，所述消防管理平台自动发送启动指令给相应区域进行物理隔断，并释放二氧化碳对相应区域进行降温和限氧，再启动相应区域的少水自动灭火模块对火灾初期进行扑灭，同时拨打变电站所属地的火警电话，将变电站内的火灾信息发送至当地消防局；

在变电站主变压器周围设置高压细水雾自动灭火单元、全氟己酮+细水雾自动灭火单元、荷电泡沫喷雾自动灭火单元或超细干粉自动灭火；每台主变之间或主变室的门窗处设置物理隔断，以及隔断区域内铺设的液体二氧化碳管道及喷头；

在变电站配电装置室的开关柜和二次设备室的控制屏内设置探火管自动灭火单元或超细干粉自动灭火单元或全氟己酮+细水雾自动灭火单元；开关柜之间以及配电装置室的门窗处设置物理隔断，以及隔断区域内铺设的液体二氧化碳管道及喷头；

在电缆沟内设置全氟己酮+细水雾自动灭火单元或超细干粉自动灭火单元或气体自动灭火单元；电缆沟各防护区之间设置物理隔断，以及隔断区域内铺设的液体二氧化碳管道及喷头。

本发明主要包括变电站的火灾隐患点的物联网监测、变电站内初期火灾的智能排除及灭火、基于物联网的消防管理平台、以及变电站内消防少水消防措施，针对变电站内初期火灾、主变压器、开关柜，电缆、配电装置区等各火灾隐患实现了全覆盖探测、全自动灭火；全站通过采用各种少水的自动消防设施，并利用机器人技术，真正实现变电站无人值守，智能消防；并根据物联网计算结果，做到主动灭火，使变电站完全自救；完全取代了传统的消火栓的人工灭火，节约了消防水池和消防泵房的占地面积。相对于传统的消火栓灭火系统，本发明开发一种适用于小型户内型变电站的电气火灾的全自动智慧灭火系统的有益效果体现在：

1：取消了室内外消火栓系统和消防水池，消防用水量大大减少。

2：全站采用基于物联网的火灾探测器，能将火灾发生点精确定位；

3：能够结合功能区物理隔断和二氧化碳降温和限氧，大幅度提高灭火效率；

4：较之常规的变电站消防配置，本发明的消防系统能实现全自动智能灭火，更能保障人身安全，达到了更智能、更高效和更少水的消防效果；

5：能够将变电站失火损失降低至最低，有助于变电站功能的快速恢复。在保障变电站的自动灭火需求的基本原则下，尽可能地减少消防的用水量并取消消防水池，提高灭火效率和可靠性，降低经济损失和影响。

附图说明

图1为本发明变电站内初期火灾的智能排除及灭火方法图；

图2为本发明基于物联网的消防管理平台图。

具体实施方式

本实施例中，一种基于物联网技术的变电站少水消防系统包括：火灾隐患点的物联网监测模块、初期火灾的智能排除及灭火模块、消防管理平台模块、少水自动灭火模块、各功能区的物理隔断。

火灾隐患点的物联网监测模块是在变电站的各个火灾隐患点(变电站的主变压器、开关柜及控制屏、配电装置区以及电缆沟)布置火灾探测器并根据各自的火灾特点设置中度报警阈值和重度报警阈值：

以某户内变电站为例，户内变电站的主变压器布置在户内，这种变电站的少水消防系统布置如表1所示，包括：主变压器上布置缆式线型感温探测器、离子感烟式探测器和红外热像仪。缆式线型感温探测器的中度预警阈值为80℃，重度报警阈值为105℃；离子感烟式探测器的的中度预警阈值为0.8微居里，重度报警阈值为1.6微居里，红外热像仪的中度预警阈值为60℃，重度报警阈值为80℃。开关室和二次设备室的每个开关柜内布置智能温湿度探测器、离子感烟式探测器和红外热像仪。其中度预警阈值分别为60℃和0.8微居里，重度报警阈值分别为85℃和1.6微居里，红外热像仪的中度预警阈值为60℃，重度报警阈值为80℃。在电缆沟每个防火分隔内均布置缆式线型感温电缆、红外光束感烟探测器和红外热像仪，其中度预警阈值分别为60℃和20mA，重度报警阈值分别为85℃和30mA。GIS室、电容器室和蓄电池室内布置1-4只智能光电感烟探测器，其中度预警阈值和重度报警阈值分别为2.5％OBS/M和5％OBS/M，红外热像仪的中度预警阈值为60℃，重度报警阈值为80℃。正常情况下，各探测器监测的数据上传并保存在本变电站消防控制中心，监测器信号采集频率为每10-20分钟采集一次信号。异常时，变电站内该区域的探测信号上传至消防管理平台，并且探测信号的采集频率加大，每5-10分钟采集一次信号。

表1基于物联网的户内变电站火灾监测方法

初期火灾的智能排除及灭火模块，包括：载超细干粉的巡检机器人和红外热像仪。以户内变电站为例，如图1所示，每个变电站配置1-2台搭载超细干粉的巡检机器人和若干台红外热像仪。巡检机器人用于站内地面固体火灾的巡检及排查，同时巡检机器人对初期火灾进行可视化辨别，并能及时进行扑灭和控制。红外热像仪可以对初期火灾的起火点、火灾蔓延方向、起火区域及搜集被困人员。

如图2所示，消防管理平台获取所述物联网监测模块中各个智能监测探头、红外热像仪的地理位置和种类，并设置前三级预警和第四级灭火；

前三级预警包括：任意一只探测器或红外热像仪发出中度报警信号时，则表示为一级预警，所述消防管理平台提高相应区域内的所有检测器信号的采样频率用于获取相应的监测数据；

任意两只探测器或红外热像仪发出中度预警信号且监测数据呈上升趋势时，则表示为二级预警，所述消防管理平台向巡检机器人发送勘察指令，并将现场的直播视频上传至消防管理平台；

任意一只探测器或红外热像仪发出重度报警信号时，则表示为三级预警，所述消防管理平台发送准启动指令给相应区域的少水自动灭火模块进行待命，同时，发送火灾预警信息至所属变电站的负责人；

任意两只探测器或红外热像仪发出重度报警信号时，则表示为四级灭火，所述消防管理平台自动发送启动指令给相应区域进行物理隔断，并利用二氧化碳快速释放对该区域进行快速降温和限氧，启动相应区域的灭火单元对火灾初期进行扑灭，同时拨打变电站所属地的火警电话，将变电站内的火灾信息发送至当地消防局；

少水自动灭火模块包括：高压细水雾自动灭火单元、全氟己酮+细水雾自动灭火单元、荷电泡沫喷雾自动灭火单元，固定干粉自动灭火单元，气体自动灭火单元、探火管自动灭火单元和超细干粉自动灭火单元；各功能区有对应的物理隔断；集中储存的液体二氧化碳及铺设至各功能区的管道及喷头。

在变电站主变压器周围设置高压细水雾自动灭火单元、全氟己酮+细水雾自动灭火单元、荷电泡沫喷雾自动灭火单元或超细干粉自动灭火；主变之间及主变室的门窗处设置物理隔断，以及隔断区域内铺设的液体二氧化碳管道及喷头。

设有对应的物理隔断，以及隔断区域内铺设的液体二氧化碳管道及喷头。

在变电站配电装置室的开关柜和二次设备室的控制屏内设置探火管自动灭火单元或超细干粉自动灭火单元或全氟己酮+细水雾自动灭火单元；开关柜之间的以及配电装置室的门窗处设置物理隔断，以及隔断区域内铺设的液体二氧化碳管道及喷头。

在电缆沟内设置全氟己酮+细水雾自动灭火单元或超细干粉自动灭火单元或气体自动灭火单元。电缆沟各防护区之间设置物理隔断，以及隔断区域内铺设的液体二氧化碳管道及喷头。

以某户内变电站为例，户内站变电站主变压器和电容器均布置在户内，不易受自然天气的影响，主变压器自动灭火单元采用高压细水雾自动灭火单元、全氟己酮+细水雾自动灭火单元。在各主变之间或门窗处通过布置二氧化碳喷头进行物理阻隔。开关柜和控制柜主要分布于配电装置室和二次设备室内。根据控制柜的火灾特点，开关柜的消防灭火设施选用全氟己酮+细水雾自动灭火单元或探火管自动灭火单元。配电装置室内的开关柜可通过二氧化碳喷头进行物理阻隔，二氧化碳的防护单元可为1-10个开关柜或控制柜。户内电缆沟主要分布于配电装置室，二次设备室，电容器室和主变压器室。根据电缆沟内的电缆着火特点，在每个电缆沟防火分隔内配置足量的超细干粉自动灭火单元。电缆沟可通过二氧化碳喷头进行物理阻隔划分为若干个防护区，防护单元可根据电缆沟容积进行划分，每个防护单元可有1-20m3。

Claims (1)

1.一种基于物联网技术的变电站少水消防系统，其特征包括：火灾隐患点的物联网监测模块、初期火灾的智能排除及灭火模块、电力消防管理平台、少水自动灭火模块，各功能区的物理隔断；

所述火灾隐患点的物联网监测模块设置在户内变电站的主变压器、开关柜及控制屏、配电装置区以及电缆沟功能区，包括：在所述主变压器的表面布置线式感温电缆探测器和点式感温探测器，并设置红外热像仪；在所述开关柜室以及二次设备室内的每座开关柜和控制屏柜内布置智能温湿度探测器和离子感烟式探测器，并设置红外热像仪；在所述电缆沟的每个防火分隔内分别布置缆式线型感温探测器和红外光束感烟探测器，并设置红外热像仪；在GIS室内布置智能温湿度探测器和吸气感烟探测器，并设置红外热像仪；在电容器室、蓄电池室分别布置智能光电感烟探测器，并设置红外热像仪；在室外配电装置区配置红外感温探测器，从而使得变电站内火灾隐患处均在探测器的监控范围内，以实现无死角智能监测覆盖；

所述少水自动灭火模块包括：高压细水雾自动灭火单元、全氟己酮+细水雾自动灭火单元、荷电泡沫喷雾自动灭火单元，固定干粉自动灭火单元，气体自动灭火单元、探火管自动灭火单元和超细干粉自动灭火单元；

各功能区有对应的物理隔断，并集中储存的液体二氧化碳及铺设至各功能区的管道及喷头；

若任意一只智能监测探头所监测的数据超过所设定的不同阈值，则发出不同程度的报警信号后，将相应数据按照采样周期上传至所述电力消防管理平台；从而使得一旦发生火灾时能启动功能区物理隔断，并释放二氧化碳进行降温和限氧；否则，各个智能监测探头和红外热像仪将所采集的数据保存在本地变电站的控制中心；

所述初期火灾的智能排除及灭火模块包括：载超细干粉的巡检机器人和红外热像仪；所述红外热像仪用于采集初期火灾的起火点、火灾蔓延方向、起火区域及搜集被困人员，所述巡检机器人用于对初期火灾进行可视化辨别，并及时进行扑灭和控制；

当巡检机器人的红外探头或红外热像仪检测到变电站各功能区的表面温度达到所设定的阈值，则向电力消防管理平台发出报警信号，并向消防管理平台发送现场视频摄像，使得消防管理平台在确认有火灾隐患时，控制巡检机器人喷射超细干粉，或启动功能区物理隔断，并释放二氧化碳进行降温和限氧，启动对应区域的少水自动灭火模块对火灾初期进行扑灭；

所述消防管理平台获取所述物联网监测模块中各个智能监测探头、红外热像仪的地理位置和种类，并设置前三级预警和第四级灭火；

所述前三级预警包括：任意一只探测器或红外热像仪发出中度报警信号时，则表示为一级预警，所述消防管理平台提高相应区域内的所有检测器信号的采样频率用于获取相应的监测数据；

任意两只探测器或红外热像仪发出中度预警信号且监测数据呈上升趋势时，则表示为二级预警，所述消防管理平台向巡检机器人发送勘察指令，并将现场的直播视频上传至消防管理平台；

任意一只探测器或红外热像仪发出重度报警信号时，则表示为三级预警，所述消防管理平台发送准启动指令给相应区域的少水自动灭火模块进行待命，同时，发送火灾预警信息至所属变电站的负责人；

任意两只探测器或红外热像仪发出重度报警信号时，则表示为四级灭火，所述消防管理平台自动发送启动指令给相应区域进行物理隔断，并释放二氧化碳对相应区域进行降温和限氧，再启动相应区域的少水自动灭火模块对火灾初期进行扑灭，同时拨打变电站所属地的火警电话，将变电站内的火灾信息发送至当地消防局；

在变电站主变压器周围设置高压细水雾自动灭火单元、全氟己酮+细水雾自动灭火单元、荷电泡沫喷雾自动灭火单元或超细干粉自动灭火；每台主变之间或主变室的门窗处设置物理隔断，以及隔断区域内铺设的液体二氧化碳管道及喷头；

在变电站配电装置室的开关柜和二次设备室的控制屏内设置探火管自动灭火单元或超细干粉自动灭火单元或全氟己酮+细水雾自动灭火单元；开关柜之间以及配电装置室的门窗处设置物理隔断，以及隔断区域内铺设的液体二氧化碳管道及喷头；

在电缆沟内设置全氟己酮+细水雾自动灭火单元或超细干粉自动灭火单元或气体自动灭火单元；电缆沟各防护区之间设置物理隔断，以及隔断区域内铺设的液体二氧化碳管道及喷头。

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