消防應急照明與智能誘導

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

摘要：消防應急照明是解決現(xiàn)代建筑高層化、大型化、復雜化等技術(shù)難題的重要分支，如何使之變靜態(tài)被動為動態(tài)主動，從而發(fā)揮智能誘導作用是消防應急疏散指示逃生的新課題。文章從智能傳感等視角開展討論，并就新近出現(xiàn)的消防智能應急照明疏散指示逃生系統(tǒng)及其核心產(chǎn)品做簡要剖析。

　　關(guān)鍵詞：應急照明；智能誘導；動態(tài)逃生；

　　1、概述

　　建筑物的大型化和大量高密度的特大型建筑以及地下建筑的涌現(xiàn)，導致了建筑物的通道更長、更復雜。對于消防疏散來說，怎樣在火災發(fā)生時使逃生更安全、更準確、更迅速，正是時代對建筑防災提出的新課題。為了適應現(xiàn)代化、大型化建筑消防疏散指示的要求，開發(fā)了智能消防應急照明疏散指示逃生系統(tǒng)及產(chǎn)品。工程實踐證明，消防智能應急照明疏散指示逃生系統(tǒng)完全滿足現(xiàn)代化、大型化建筑工程的需要。并受到建筑業(yè)的廣泛歡迎和好評。

　　2、應急逃生

　　現(xiàn)代建筑越來越趨向于高層化、多功能化及大型化。僅有火災探測報警與自動滅火系統(tǒng)的設(shè)置還不夠完整。人們已逐步意識到火災報警系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑中所起的重要安全保障作用，隨著人們對自身安全意識的加強，對安全的關(guān)注不再僅僅停留在借助外力的防災和滅火上，在火災現(xiàn)場，能進行逃生的恰恰是逃生者本人。然而，火災現(xiàn)場環(huán)境惡劣，煙、霧、火以及逃生者自身的恐慌心理等眾多因素都有可能在最后一刻使逃生者錯失逃生的機會。

　　如果在火災現(xiàn)場有一套自成一體的火災逃生系統(tǒng)，利用應急疏散標志燈指引安全的逃生方向，降低人們的恐慌心理，能動地避開煙、霧、火，會使逃生者得到生存的機會。目前，建筑物內(nèi)的逃生僅僅停留在獨立型應急疏散標志燈上，怎樣根據(jù)現(xiàn)場火警信息，把應急疏散標志燈作為一個整體，輔助人們逃生卻是一個空白。

　　3、智能誘導

　　3.1 若干問題

　　3.1.1 城市大型化的問題

　　中國是人口大國，而城市更是人口聚居地。隨著人口的集中化，城市會變得越來越龐大，建筑人口居住密度越來越高。因此，如何高效率地利用地上與地下的空間，已成為一個重大的課題。很多大城市，將商業(yè)中心、電影院、交通設(shè)備等集中到地下空間形成地下城市建筑。地上建筑越來越高層化、大型化、功能化，勢必使火災逃生通道更為復雜，加大了火災發(fā)生時的逃生難度，使得怎樣安全引導逃生這一問題更為嚴峻。

　　3.1.2 建筑群體的存在形式及問題

　　現(xiàn)代的建筑已經(jīng)不再是孤立的單體，錯綜復雜的建筑群體，即使在日常行走中，也需借助于標志指示燈或是指示牌，毋庸說在火災發(fā)生時的混亂局面。僅把火災逃生希望寄托在眾多消防硬件設(shè)備和逃生者的主觀判斷上是不夠的。利用一切可利用的火警信息，做到智能地疏散人員，正是基于這一需求產(chǎn)生了智能火災逃生系統(tǒng)，也正是研發(fā)推廣該系統(tǒng)的理念。

　　3.1.3 火災逃生的最大障礙——煙

　　在火災發(fā)生時，由于煙霧中產(chǎn)生很多二氧化硫、一氧化碳等有毒有害氣體，當人吸入這些氣體后，會導致人體缺氧、呼吸困難、思維遲鈍、視線不清。在這種情況下能保持清醒的時間大約為50s左右，加之現(xiàn)代建筑物通道長而復雜，逃生就更困難。消防智能應急疏散指示逃生系統(tǒng)借助消防報警的火災信息，結(jié)合光流、語音、頻閃，從聽覺、視覺等感觀上引導人們正確逃生。

　　3.1.4 獨立型應急疏散標志燈應用現(xiàn)狀

　　目前的應急標志燈在建筑樓宇內(nèi)作為單體存在，無法做到響應火災現(xiàn)場的變化，更不能動態(tài)地調(diào)整逃生方向指示，對現(xiàn)場逃生帶來困難，此外，應急標志燈的日常維護和檢修上存在著嚴重地滯后現(xiàn)象，應急標志燈最主要的作用是能在發(fā)生火災時應急啟動，而應急啟動的關(guān)鍵在于其電池充放電工作是否正常。依靠人力的維護和檢修，不能及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品問題，其反作用是在發(fā)生火災時往往會給逃生疏散指示帶來許多盲區(qū)，滿足不了火災逃生的要求。

　　3.2 解決方案

　　智能消防應急照明疏散指示逃生系統(tǒng)，有效地解決了獨立型應急標志燈維護檢修盲點，以及無法和報警系統(tǒng)聯(lián)動，在火災發(fā)生時實時調(diào)整應急指示方向的問題。

　　智能消防應急照明疏散指示逃生系統(tǒng)是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代疏散指示逃生系統(tǒng)。該系統(tǒng)提出了火災應急疏散指示逃生的完整方案。其中包括獨立監(jiān)控系統(tǒng)，以及和消防報警設(shè)備的聯(lián)動系統(tǒng)。

　　智能消防應急照明疏散指示逃生系統(tǒng)采用集中監(jiān)控方式，通過信息技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)對樓宇內(nèi)的消防安全通道進行實時監(jiān)控，以達到產(chǎn)品維護、安全疏散智能化的目的，不僅解決了產(chǎn)品日常維護的難題，并在獲得消防報警火災聯(lián)動信息后，對逃生路徑進行智能分析，調(diào)整疏散方向。消除火災發(fā)生時樓宇內(nèi)逃生疏散指示盲區(qū)，提高大樓的安全系數(shù)。

　　智能消防應急照明疏散指示逃生系統(tǒng)采用總線式技術(shù)，為用戶節(jié)省大量重復投資，并使所有產(chǎn)品集成在一個相對開放的協(xié)議下。其次，該系統(tǒng)在設(shè)計中，充分考慮了用戶系統(tǒng)的容量和擴展性，以滿足用戶對大容量設(shè)備的需要。另外，該疏散指示逃生系統(tǒng)可以靈活拓展，采用系統(tǒng)重組，解決火災現(xiàn)場的各種問題，為使用方提供建議性解決方案。因此，本系統(tǒng)全面地考慮到了消防應急系統(tǒng)及其各個子系統(tǒng)的實際情況，是體現(xiàn)逃生全新理念的疏散指示逃生系統(tǒng)。

　　3.3 監(jiān)視控制

　　為解決傳統(tǒng)應急標志燈日常維護檢修的難題，提高樓宇安全系數(shù)，本系統(tǒng)具備了底層設(shè)備的故障巡檢功能，通過系統(tǒng)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，如發(fā)生故障，底層設(shè)備以主報式上報到主機，顯示在軟件操作界面上，同時聲光報警提醒監(jiān)控人員、24小時不間斷巡檢，節(jié)省大量人力物力，消除逃生盲區(qū)。

　　為實現(xiàn)在火災發(fā)生時能動地調(diào)整應急標志燈指示方向，本系統(tǒng)和消防報警系統(tǒng)聯(lián)動，借助消防報警系統(tǒng)火災探測器探測到的火災信息，對底層設(shè)備進行控制，發(fā)送指令，實施頻閃、語音、光流閃動等動作。這些動作都通過加載在主機中的決策方案，由主機控制。

　　4、系統(tǒng)的組成

　　智能消防應急照明疏散指示逃生系統(tǒng)由以下各部分組成。

　　4.1 火災探測器火災報警主機是消防智能應急疏散指示逃生系統(tǒng)進行聯(lián)動的火警信息的來源。

　　4.2 集中控制應急燈主機由交互式操作軟件支持，負責解析底層設(shè)備的工作故障狀態(tài)信息，接收來自消防報警系統(tǒng)的火警聯(lián)動信息。對火警信息進行分析決策，對底層燈具發(fā)送各種指令。

　　主機主要由中心接入器、工控機、逆變器、主機應急電源、液晶顯示器、打印機、消防聯(lián)動節(jié)點轉(zhuǎn)換器組成。

　　4.3 主要參數(shù)

　?。?）一個中心接入器可以控制30或60個區(qū)域匯集器，中心接入器和區(qū)域匯集器之間采用總線制連接方式。

　　（2）一個控制柜中可安裝100個消防干節(jié)點接收器，如需要的接收器超過數(shù)量，可另設(shè)接收器安裝箱。

　?。?）主機應急電源在充電17h后，自動轉(zhuǎn)入浮充電狀態(tài)，應急放電狀態(tài)≥2h。

　?。?）主機控制柜供電功率35W，輸入電源AC220V/50Hz，控制柜具有充電狀態(tài)顯示，聲光報警，模擬斷電試驗開關(guān)以及消音開關(guān)。

　　4.4 區(qū)域匯集器負責信息的收集和雙向傳遞，可設(shè)置消防聯(lián)動接點。主要參數(shù)如下：

　?。?）一個區(qū)域匯集器可接30或60個燈具（母燈）。

　?。?）區(qū)域匯集器應急電源由時鐘電路控制充電，充電17h后自動轉(zhuǎn)入浮充電狀態(tài)。應急供電時間≤2h。

　?。?）區(qū)域匯集器供電功率5W，輸入電源AC220V/50Hz.

　　4.5 安全出口燈型號：LED/0702/A/GQ/Z功能：由主機控制，可帶語音、頻閃、滅燈，可設(shè)置消防聯(lián)動接點。

　　（1）出口指示燈位于樓道出口處；

　　（2）在安裝指示燈的位置需預留86型接線暗盒。

　　4.6 向疏散指示標志燈型號：LED/0702/ZS功能：由主機控制，可頻閃、調(diào)整指示方向。

　?。?）指示燈的出口方向可根據(jù)消防聯(lián)動信息由主機柜發(fā)出指令改變方向；

　?。?）指示燈供電功率3W，輸入電源AC220V/50Hz；

　?。?）指示燈應急放電時間≥2h。

　　4.7 光流子母燈型號：LED/0702/GL/QQ功能：由主機控制，以不同方向閃動光流指示逃生方向。

　?。?）光流母燈裝于墻體1m線以下，需預留兩個86型接線盒，一個通強電，另一個通弱電；

　?。?）光流母燈強弱電設(shè)計時，離母燈最近的子燈作為弱電進線通道；

　?。?）子燈的間距為1.5m，為減小電壓降，光流燈組的導線應選用截面為2.5mm²的銅芯電源線；

　?。?）總數(shù)為30個子燈的供電功率為3W，超過數(shù)量的子燈，按比例增大功率。輸入電源為AC220V/50Hz.光流燈應急放電時間≥2h。

　　5、系統(tǒng)應用

　　5.1 應用范圍高層民用建筑的疏散走道、影劇院、娛樂場所、單層建筑面積超過3000m²商場（含超市）、展覽廳、會議中心、病房樓、寫字樓、賓館、體育館等人員密集的大型室內(nèi)公共場所。

　　5.2 案例分析現(xiàn)代的建筑運用了各種化學材料，一旦發(fā)生火災，會產(chǎn)生大量的毒煙，這些毒煙是導致人員逃生失敗的直接原因。因此，在引導逃生時，除了避火，怎樣避煙逃生是本系統(tǒng)解決問題的根本。

　?。?）樓梯口設(shè)置了帶語音的安全出口燈。功能有滅燈、頻閃、語音。

　?。?）樓道內(nèi)設(shè)置可調(diào)向疏散指示標志燈。功能有改變方向、頻閃。

　?。?）樓道的主干道設(shè)置地面光流指示燈。功能有改變方向、閃動，平時不工作。

　　在各樓層的樓梯休息平臺，設(shè)置感煙探測器的采集點，收集火災信息。

　　根據(jù)相關(guān)規(guī)定，消防智能應急疏散指示逃生系統(tǒng)消防聯(lián)動的覆蓋范圍為火災本層，火災發(fā)生層的上一層、下一層，以及所有地下層。

　　假設(shè)三層發(fā)生火災，通過消防聯(lián)動，本系統(tǒng)的主機收到火災信息，通過檢測系統(tǒng)，啟動系統(tǒng)轉(zhuǎn)入應急。工作過程如下：

　　5.2.1 火災本層

　　（1）各光流燈啟動，方向朝火警點的反方向閃動。

　?。?）各出口標志燈啟動，關(guān)閉處于火警點的出口標志燈。其他出口標志燈頻閃，并語音廣播。

　?。?）各可調(diào)向疏散指示標志燈啟動，改變指示方向，指向火警點的反向，并且頻閃。

　　5.2.2 火災層的上一層視火災層火勢、煙霧的具體走勢而定。在案例中，火警發(fā)生于樓道內(nèi)，煙霧走向右，因此火災層右邊的光流燈和出口燈就近指引，而上一層右邊的光流燈反向，出口燈關(guān)閉，因為該樓梯下面正是煙霧蔓延區(qū)。

　　5.2.3 火災層的下一層及地下層按默認方式啟動，即啟動應急各出口標志燈及其語音，疏散光流燈、可調(diào)向疏散指示標志燈就近指引。

　　所有底層設(shè)備都受控于中央主機，其工作狀態(tài)、應急方案顯示在操作界面上并記錄于數(shù)據(jù)庫中，異常狀態(tài)有聲光報警，同時打印輸出。

　　6、技術(shù)優(yōu)勢本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)采用新研發(fā)的3S總線技術(shù)

　　下面對其主要特性做簡要描述。3S總線是一種基于單片機的多機通訊系統(tǒng)，采用通用單片機作為節(jié)點的控制芯片，因此具有成本低、可靠性高的特點。

　　6.1 3S網(wǎng)絡(luò)

　?。?）數(shù)據(jù)可靠性高采用完善的CRC校驗機制，保證數(shù)據(jù)的準確，發(fā)生錯誤，數(shù)據(jù)自動重發(fā)，嚴重錯誤節(jié)點自動關(guān)閉，線路故障自動報警等。

　?。?）結(jié)構(gòu)靈活計算機接入方式靈活，可以選擇RS232、以太網(wǎng)、USB等，網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？梢愿鶕?jù)需要無限擴展，路由器可采用級聯(lián)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中任何兩個節(jié)點之間（RTU、終端設(shè)備、路由器、計算機接口等）均可跨網(wǎng)段直接訪問。

　?。?）3S網(wǎng)絡(luò)為多主結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的任何節(jié)點都可主動向網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，節(jié)省令牌傳遞的時間，保證數(shù)據(jù)能及時到達，網(wǎng)絡(luò)采用短幀結(jié)構(gòu)和非破壞性的仲裁機制，數(shù)據(jù)幀包含路由信息，節(jié)省通路建立和斷開時間，簡化路由算法。

　?。?）最高通訊速度可達200kbps（<100m）

　　最遠通訊距離為5km（<5kbps），通過中繼器則可以達到更遠。

　?。?）每個網(wǎng)段可容納100個節(jié)點。

　　3S網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的實現(xiàn)采用軟硬件結(jié)合的方法，因此具有較高的靈活性，在樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）和家庭自動化中可以替代國際標準現(xiàn)場總線，且具有突出的價格優(yōu)勢。采用3S總線的RTU具有監(jiān)控各種電壓信號、開關(guān)信號，模擬信號及連接各種傳感器和執(zhí)行器的能力，可以方便地構(gòu)成BA監(jiān)控系統(tǒng)。采用3S總線替代傳統(tǒng)的RS232或RS485，將使系統(tǒng)具有更高的可靠性和更大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。

　　6.2 原理概要3S網(wǎng)絡(luò)的基點是，制定一套應用于現(xiàn)場總線系統(tǒng)的局部總線標準，包括局部總線的物理層接口，數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，并且設(shè)計與國際標準現(xiàn)場總線的接口，使得整個局部總線能夠作為一個子網(wǎng)嵌入到現(xiàn)場總線系統(tǒng)中。局部總線內(nèi)部節(jié)點間能夠通訊，并且具有互操作特性。局部總線滿足低速、低成本、易于實現(xiàn)的特點。與標準現(xiàn)場總線不同，3S網(wǎng)絡(luò)局部總線中數(shù)據(jù)鏈路層以上均采用軟件實現(xiàn)。研究內(nèi)容包括，物理層設(shè)計、硬件接口定義、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計、與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)計、低功耗設(shè)計、總線供電等特性的實現(xiàn)。

　　其關(guān)鍵技術(shù)為：

　?。?）軟件實現(xiàn)全部協(xié)議，并保證實時性的要求；

　?。?）局部總線能夠與不同的現(xiàn)場總線通訊；

　?。?）3S總線計算機接口可用多種接口接入計算機：RS232、USB、EtherNet. 3S網(wǎng)絡(luò)側(cè)可連接99個路由器、RTU或其他終端設(shè)備。

　?。?）3S總線路由器兼有路由和匯集器功能，路由器兩邊均可連接99個節(jié)點，路由器可執(zhí)行廣播功能、節(jié)點通訊故障診斷功能、自動重發(fā)功能等。

　?。?）通用RTU通用的3S總線RTU具有可監(jiān)控各種電瓶信號、開關(guān)信號、模擬量、頻率信號等功能，并能將信號自動遠傳給需要數(shù)據(jù)的節(jié)點或計算機，也可根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)及命令執(zhí)行相應的控制任務(wù)，例如啟動電動機、打開閥門等。

　?。?）其他終端設(shè)備將3S網(wǎng)絡(luò)嵌入到各終端設(shè)備中，利用終端設(shè)備的MCU實現(xiàn)3S網(wǎng)絡(luò)通訊。例如3S門禁讀卡機、3S溫度傳感器、3S液位儀等。利用這些3S終端設(shè)備均可以實現(xiàn)各種專用系統(tǒng)如：門禁系統(tǒng)、溫度監(jiān)控系統(tǒng)、液位監(jiān)控系統(tǒng)等。

　　6.4 3S總線與現(xiàn)場總線、RS485的對比局部總線采用普通單片機通過軟件實現(xiàn)協(xié)議，雖然在最高通訊速度上不如采用硬件實現(xiàn)的現(xiàn)場總線技術(shù)的通訊速度高，但在大多數(shù)場合設(shè)備距離較遠的應用領(lǐng)域，如樓宇自動化、小區(qū)自動化等領(lǐng)域，通訊速度不可能過高，此時局部總線和普通現(xiàn)場總線處在同一個水平線上。而局部總線的價格具有非常突出的優(yōu)勢，特別是在量大面廣的底層設(shè)備，具有突出的優(yōu)勢。

　　6.5 協(xié)議優(yōu)點局部總線在協(xié)議的設(shè)計上，繼承了多種現(xiàn)場總線的優(yōu)點：

　?。?）采用非破壞式的總線競爭方式，其突出的優(yōu)點是，在總線負載較重（信息通量大）時，網(wǎng)絡(luò)不會阻塞。

　?。?）多主結(jié)構(gòu)。不需要專門的主機或令牌，任何節(jié)點可主動訪問總線內(nèi)其他節(jié)點。

　?。?）組態(tài)特性。一經(jīng)組態(tài)，網(wǎng)絡(luò)中任何兩點可以跨越多個網(wǎng)段實現(xiàn)信息的交換，不需主機的干預。

　　（4）采用帶有路由信息的變長地址結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)可擴展性極強，規(guī)模近乎無限。

　?。?）采用CRC校驗方式，極低的出錯概率。

　?。?）自動通訊故障檢出功能。

　?。?）硬件的報文濾波，不會因網(wǎng)絡(luò)信息量大而影響設(shè)備正常運行。

　　由于成本低，使得局部總線可以廣泛應用到量大、面廣的各種需要在線通訊的設(shè)備上，嵌入到設(shè)備中，或者應用于大型機器內(nèi)部通訊網(wǎng)絡(luò)。例如：BA系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、抄表系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等各種監(jiān)控系統(tǒng)中，也可用于家庭智能化網(wǎng)絡(luò)及各種工業(yè)控制系統(tǒng)中。由于局部總線的實現(xiàn)方案成本遠低于現(xiàn)場總線，因此產(chǎn)品的價格將具有突出的競爭力。

　　由于采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的局部總線技術(shù)，對開發(fā)人員的要求較低，只要有普通單片機的開發(fā)經(jīng)驗就可，因此特別適合我國傳統(tǒng)機電行業(yè)的技術(shù)改造，將帶動我國一批國有、民營企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)含量和市場競爭力，對于產(chǎn)品的用戶來說有助于提升生產(chǎn)自動化水平和管理水平，因此具有廣泛的社會意義和巨大的經(jīng)濟效益。

　　7、結(jié)論

　　綜上所述，人們有理由相信上述系統(tǒng)及其核心產(chǎn)品在實際應用中是可行的，而且依據(jù)變化了的情況會不斷地推陳出新，更加適應建筑工程的多樣性需求。就其自身的高端品質(zhì)和開放的技術(shù)平臺，可以實施針對每個工程的個性化設(shè)計，隨著系統(tǒng)自身突出的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢和無限拓撲的特點，會在使用于各形各色的現(xiàn)代建筑工程項目中突現(xiàn)其亮點。誠然，隨著當代科技的進步和建筑工程的多邊要求，在這一應急逃生領(lǐng)域中，還需在智能消防應急照明疏散指示逃生系統(tǒng)上做不斷的完善提高，以期在火災應急逃生過程中更加安全、更加智能。