火灾报警系统问题解析：总线线路压降、接地、短路问题

在火灾自动报警系统的设计、应用和选型过程中，我们多半会注意火灾探测器的外观、灵敏度、稳定型、智能化程度的高低，也会注意主机的性能、界面和功能等，但到了实际的工程施工中，却有一些看似简单问题值得我们密切注意。

#1总线制火灾报警控制系统线路压降问题

在总线制火灾报警控制系统的调试工作中，是否遇见过这样的问题：

火灾报警控制器已经发出控制指令，控制模块也已经动作，但一些外部控制设备如排烟阀、送风口之类的就是不能动作，我们在现场使用万用表监测控制模块DC24V输入端的电压，发现在火灾报警控制器没有发出控制指令前，电压没有变化，但控制指令一旦发出电压就低了好几伏。

这是什么原因呢？

火灾自动报警回路和消防联动控制线路都存在线路压降问题。这在小的系统中一般体现不出来，但在建筑面积较大、线路比较长的工程中，这一问题就显得比较突出了。而这又往往被施工人员忽视，直到问题暴露时，才想方设法寻求各种补救措施，这样不仅费时费工，而且很难处理彻底。

线路压降问题主要由下面两种原因引起。

1）导线内阻

导线本身有电阻。阻值大小与线路长短成正比，与导线截面积成反比。另外，有些厂家生产的导线质量差，无形中又增加了阻值。

2）接点电阻

在总线中接入感烟、感温、输入模块、输入输出模块、短路隔离器等各类编址单元。时间长了裸露在空气中的接线端子会产生氧化层，这样就会引起接点电阻。接入编址单元数量越多，接点电阻就越大。

我们把导线内阻和接点电阻通称为线路内阻。正是由于线路内阻的存在，才引起了电路中工作负载两端的电压下降的问题，根据欧姆定律可知，压降值与线路内阻和工作负载电阻的比值成比例。因此要减小线路压降，就得想办法减小线路内阻和工作负载电阻的比值。

总线制火灾报警控制系统一般有三种总线，回路总线、电源总线、网络总线。回路总线指火灾报警控制器与各编址单元之间的连线；电源总线指火灾报警控制器或电源给控制模块、楼层显示器等提供DC24V的线路；网络线指系统中火灾报警集中主机、从机、楼层显示器之间的通讯总线。

相对于电源总线，回路总线和网络总线压降问题比较少。以回路总线为例：由于各个报警设备生产厂对这个问题都很重视，对于回路最大负荷、回路线的长度、线径都提出了明确要求。所以，只要满足厂家的布线要求就行了。

线路压降问题影响比较大的一般出现在电源总线中，这主要是由于电磁阀类联动设备动作电流大造成的。

防火卷帘门、风机、水泵等都是通过中间继电器来控制的。选用继电器的阻值一般都在500欧姆以上，动作电流已经比回路总线中编址单元的工作电流大多了，可这不是产生压降问题的主要原因。排烟阀、风口、气体灭火启动钢瓶等电磁阀类联动设备才是真正的“用电大户”。电磁阀的阻值一般为36欧姆，动作电流约为0.65安培。这样大的动作电流就足以使线路内阻形成很大的压降。

下面举几个工程实例来说明线路压降在工程中带来的不良影响。

淮南XXXX工程，每层有2个排烟口，2个送风口，2个声光报警器，1个强电切换，在火灾确认后需要打开本层上下各一层的风口，至少应联动12个风口。一个电磁阀阻值为36欧姆，光12个风口并联在一起，电阻为3欧姆，该建筑楼高30层，每层层高3米，即垂直高度90米，根据该消防工程中采用的导线为2.5mm2 截面的铜芯线，根据R=ρL/s算出本工程采用2.5mm2 截面的铜芯线，其90米长时，电阻为0.714欧姆，由欧姆定律U设备=24/（3+0.714）*3=19.3V，而设备的启动电压为20V，这在没有计算强切及声光报警用电的情况下，设备已无法启动。

淮南XXXX工程，消火栓系统采用干式系统，每个管道有一大电磁阀控制水流走向，若在控制器自动状态时，有不同层消火栓同时报警，则不同层电磁阀同时动作，由于电流太大，连一个电磁阀也无法启动，情况同上，由于线路压降所至。

了解了线路压降带来的不良影响，那么怎样才能有效地防止发生类似的问题呢？

1）对所控制设备实行分时控制

分时控制可以减少同一时间内所需要控制的设备数量，电磁阀等大电流设备只需脉冲信号，不需持续电源供电，这样同一时间内外控设备数量减少了，并联在电源总线上的负载就增大了，就可以减低线路内阻的影响，即使对声光报警器等需持续电源的设备分时启动也有效果，因设备的启动电流较大，启动后电流较小，也可缓解同一时间电流过大的问题。分时控制有两种实现方法。一是软件编程，利用火灾报警器本身的延时输出功能；二是硬件搭接，将同类外控设备通过其连锁控制端子串联起来，逐个驱动外控设备。

在前面的工程事例中，我们可以采取这样的方法减少线路压降，如每隔5秒驱动一个风阀；将所有送风口串联，只用一个控制模块控制，这样在前一个送风口关闭之后，后面的送风口才动作。报警器在同时驱动的设备就大大减少了。

如果所有的外控设备都可以通过软件编程的方法实现分时控制，那自然就不需要硬件搭接了，如我公司生产的依爱牌设备，延时功能很完善，在实际工程中，用此功能，基本能满足5万平米工程的需要，如合肥绿都商厦、天津津联大厦等。但有的厂家控制器延时功能不太完善。延时控制影响控制器的运行速度。因此，硬件搭接也是我们要考虑的因素。

2）多设几路DC24V电源总线的干线

在工程设计中就应该考虑到，多敷设几路干线，可以减少线路中控制模块的数量，从而减少接点电阻；并且可以避免一条电源总线绕来绕去，对减少线路长度有很大帮助。有相当一部分人员认为，在设备无法启动或设备无法正常工作时，由于电源功率不够引起，其实并非如此，大部分是由于线路压降引起的，在这种情况下，采取上述方法，效果较佳。如青岛温哥华花园工程，使用了186个可燃气体探测器，结果探测器不能正常工作，实际我公司的外控电源输出电流是10A，完全满足负荷，只是由于线路压降引起，只有采取多设几路电源线才能解决。后来采取多路布线后系统一切正常。

3）加大线径

在设计中，有些设计人员比较容易忽视24V直流电源的供电线路的线径，与用电设备的选型匹配问题——尤其值得注意的是各类电控风阀的控制线路的线径大小。一些设计人员未注意该线路的线径大小，也没有考虑该线路上设备有多少，它们的瞬时动作电流有多大。而往往火灾发生时，一系列联动设备都应在相应的时间内打开或关闭。如果电源不能跟上，这些设备的动作继电器无法正常工作，不但不能联动有关灭火控制设备，而且会损坏设备，这个问题在联动设备较多的地下室尤为突出。

下面，我们以一个最简单的例子算一下在标准层我们该选用多粗的电源线。比如在每个标准层有一个排烟风口，一个正压风口，在火灾确认后需要打开本层上下各一层的风口，至少应联动6个风口。这些风口的标称动作电流多在0.5~2安培不等，在实测时动作电流大多在1安培左右，故我们以保险起见，取1安培这个值，而风阀启动电压不能低于20V，由R线=（U-U阀）/I启动=（24-20）/（6﹡1）=0.67，得出竖井中在标准层部分的直流电源的导线的电阻不应大于0.67。

假设楼高30层，每层层高3米，即垂直高度90米，那么根据我们消防中采用的导线为铜芯线，有R=ρL/s可以得知若采用2.5mm2 截面的铜芯线，其90米长时，电阻为0.714；采用4 mm2 截面的铜芯线，电阻为0.464。故我们采用4 mm2 以上的铜芯线。由此可见，平时我们只是估算是不准确的。地下室的联动设备更多，我们应经过更详细的计算后，才能确定电源线的线径。

4）接线端焊接

这样可以减少导线内阻和接点电阻。

5）现场放置DC24V电源箱

这是用来弥补工程的先天不足之处，属无奈之举。但是要注意两点，一是现场供电AC220V必须是消防专用电源，二是在消防控制中心内可以实现打开、关闭电源。

火灾报警设备从设备厂家出来，只是完成了第一步。就是质量再好的设备，它在以后的运行状况也在很大程度上依赖于安装质量。这要求我们在施工前要尽量考虑周全，施工中要保证质量。象线路压降这样的问题，如果我们在设计、施工、调试等各个环节都能考虑到，应该是可以避免的。

另外，现在不少厂家的模块是需要供电的，有些是取主机的电源供电，有些是另外配电源供应箱。我个人认为应把外部设备的电源与模块的电源分开，这样比较能保证模块的正常工作。由于先进设备的数字化程度较高其对电源的要求也高，要求电源的杂波小，以减少外部电源对系统的干扰。尤其是第三代数字系统，如模块与外设用同一路电源供电，在联动时，大电流瞬时低压对系统与设备影响极大。

6）施工

施工时，也应文明施工，尽量保证线路安装完好、可靠。首先，预埋时，要用锁母做好管路与接线盒之间的连接并用护口保护，线盒等裸露部分应做好封堵；在穿线时，应将杂物清出线管，以免把导线的绝缘层割断，甚至把导线芯也割断，不知不觉中使得导线的截面又变小了。其次，应尽量减少接口，这不但是避免不必要的可能产生的故障，而且也是减小了接触电阻。如果线路过长或有中间线，要选用合适的端子，保证接触良好。

上述几种方法，各有利弊，在实际工程中，针对不同情况，灵活应用各种降压方法，才能即方便施工，又起到一定的效果。

#2系统线路对地问题

在系统编完程序时，把相应的总线、24V线、联动线等接到控制器上时，系统运行不稳定，报故障的部件回路或地址不固定，这就是由于系统接地引起的，但用万用表测量，往往很难测量出与地短路现象，主要由于在线路中加了总线隔离器，以及管件有悬空现象导致，这就是下面我们要讨论的问题。

在系统调试时常遇到回路对地，结果比较难查。那么能不能尽量减少此类的麻烦呢？怎样避免这类事情发生呢？

首先，在施工时，要施工单位正确地使用摇表来测试回路的线间电阻，金属预埋管之间要接触良好，只有在它们完全共地的情况下，摇表测出来的数据才是正确可靠的。施工时穿线要整条穿，只有在安装时才将它截开，线头要注意不能碰到墙、螺丝或接地体上。

其次，设备安装上去后，再做一次测试。方法是：在回路线的一端接上24V（UA）直流电源，另一端断开，再测试回路某处的电压UB，如UB明显小于UA时即表明线路上有接地，可将回路分成两段，先测试一段，以确定此段是否发生对地。如此反复，逐渐缩小范围，确定对地点，排除故障。

#3系统中不同总线之间的短路问题

在系统编完程序时，有时会发现在同一回路会多出一些设备，这种情况，一般由于不同回路总线短路引起，但用万用表欧姆档无法测量出，这主要由于线路中隔离器所致。输出正极短路时，在控制室无法测量出，即使正极与地短路，也无法测量出，只有在现场才能测量出来。

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