plc与组态软件视角下低压电气火灾仿真实验装置之构建

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1、PLC与组态软件视角下低压电气火灾仿真实验装置之构建第一章绪论1.1课题背景和研究意义能够使用和控制火，是人类文明进步的一个重要标志。安全情况下，火为人类带来了文明进步、光明温暖。但一旦失去控制，火就会给人类社会造成极大灾害。火灾科学是涉及基础自然科学、工程技术科学和管理科学的交叉科学领域，它不仅涉及多种可燃物燃烧的复杂过程，其自身还有双重性（确定性和随机性）的规律。建国六十余年来，中国的低压电器产品经历了20世纪50年代的全面仿苏；60至70年代在模仿的基础上开发第一代统一设计电器；70至80年代引进国外先进技术生产第二代电器；90年代跟踪国外新

2、技术自行研发第三代智能电器和当下自主研究开发第四代智能化可通讯电器等几个阶段。至今，我国以及世界都已经全面进入电气时代。[1]然而，电气时代的到来，促使了电气火灾的出现和发展。电气火灾一般是指各种用电设备及线路在带电运行状态下，由于非正常的原因引燃可燃物而导致的火灾。这些非正常原因包括短路、过载、接触电阻过大、谐波电流等几种。低压电气火灾专指工频50Hz交流电压380V及以下、直流电压60V及其以下电压级别的低压电气设备或电气线路，由于短路、过载、局部过热、火花放电、过电压故障自身故障或非自身故障的原因引起的火灾。事实上，电气火灾已经成为各类火灾的

3、首要原因。2010年9月13日，公安部消防局副局长王沁林介绍说，从2010年1至8月份的火灾直接原因看，电气火灾排在首位，有15起，占33.3%。从广东省消防总队了解到，2010年，全省共发生火灾6065起，死亡107人，受伤56人，直接财产损失1.75亿元，其中电气引发火灾2287起，占总数的37.7%。而在广东省中山消防支队公布的一份数据中，20082010年三年来，电气火灾共发生99起（占总数的50.77%），死亡6人（占总数的75%），受伤11人（占总数的64.71%），直接财产损失1421万元（占总数的47.86%）。据报道2010年发生

4、的上海静安区高层教师公寓11.15特大火灾事故，就是由于违规实施电焊施工，点燃了尼龙网、竹片板等可燃物而引发的一起电气火灾。据美国国家安全局2006年的报道，电气原因曾在一年中引起美国境内67800起火灾，导致485人死亡，2305人受伤，直接财产损失达到8.68亿美元。可见，随着电气设备的普及，电气火灾已经成为一个全球范围内的重大安全威胁。因此，无论从社会财产还是公民的人身安全来看，预防电气火灾都有相当重大的意义。减少和预防电气火灾已经成为当下消防的热点问题。引起电气火灾的电器多为低压电器，包括220V家用电器和220/380V工业电器。为了预防

5、电气火灾，除了提高国民安全用电的意识和技巧外，更重要的是在低压电器的质量上把住关。现在，市面上的低压电器多如牛毛，品质参差不齐，在电气火灾预防能力方面更没有统一的标准。国民消费时得不到正确的指导，购得的电器也不能得到安全保障。因此，对低压电器的品质测试意义重大，其中低压电器防火能力的测试对预防电气火灾更具意义。1.2国内外相关技术现状低压电器检测技术跟随着低压电器产品的发展而发展。20世纪80年代，国外已经将电子技术应用于电气试验的参数测量中。该类试验系统不仅可以显示并打印被测信号波形，而且可直接显示参数数值。美国NICOLET公司的BE256系列

6、及荷兰Bakker公司的产品都属于该类试验系统。在国内，河北工业大学于2000年研制成功电器试验数据高速采集与处理系统，性能上与国外产品相近。火灾模拟技术经过20多年的发展，已从过去的以理论研究为主体向注重实际应用转化。国外在火灾模化理论成果的基础上，已开发出一批具有实用价值的计算机火灾模型和消防安全评估软件。例如，美国的Hazard、CFAST，加拿大的FIRECAM，英国的JASMINE、SMARTFIRE，澳大利亚的CESARE-Risk，日本的BRI，德国的KOBRA-3D等[2]。同时，众多先进科研机构与高等院校为实用软件工具的开发提供了

7、强有力的理论支持，如美国标准与技术研究院、英国火灾研究局、美国哈佛大学、马里兰大学消防工程学院等。我国在火灾模拟技术研究上也取得了显著成绩，部分领域已跻身世界先进行列。90年代以来，火灾科学国家重点实验室正式在中国科学技术大学成立，成为我国火灾科学的权威研究机构，并逐渐发展成为世界先进的火灾科学实验室。该实验室在理论研究的基础上，研制出了一系列火灾实验设备，包括电缆火灾实验平台、全尺寸多功能热释放速率实验平台、热力耦合实验台、森林火行为多功能实验平台、燃烧风洞、五层建筑火灾模拟实验楼、大空间火灾实验台等。到目前为止，常见的火灾模拟技术有使用VB制作

8、上位机、使用单片机等集成芯片制作控制器[3][4]。文献[5]从工程学的角度阐述了一种用于检测苏打水中铝根盐浓度的PCA-