摘要：消防應急照明是解決現代建筑高層化、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(dòng)為動(dòng)態(tài)主動(dòng)，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(kāi)展討論，并就新近出現的消防智能應急照明疏散指示逃生系統及其核心產(chǎn)品做簡(jiǎn)要剖析。

　　關(guān)鍵詞：應急照明；智能誘導；動(dòng)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，導致了建筑物的通道更長(cháng)、更復雜。對于消防疏散來(lái)說(shuō)，怎樣在火災發(fā)生時(shí)使逃生更安全、更準確、更迅速，正是時(shí)代對建筑防災提出的新課題。為了適應現代化、大型化建筑消防疏散指示的要求，開(kāi)發(fā)了智能消防應急照明疏散指示逃生系統及產(chǎn)品。工程實(shí)踐證明，消防智能應急照明疏散指示逃生系統完全滿(mǎn)足現代化、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

　　現代建筑越來(lái)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(dòng)滅火系統的設置還不夠完整。人們已逐步意識到火災報警系統在現代建筑中所起的重要安全保障作用，隨著(zhù)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，在火災現場(chǎng)，能進(jìn)行逃生的恰恰是逃生者本人。然而，火災現場(chǎng)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(huì )。

　　如果在火災現場(chǎng)有一套自成一體的火災逃生系統，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(dòng)地避開(kāi)煙、霧、火，會(huì )使逃生者得到生存的機會(huì )。目前，建筑物內的逃生僅僅停留在獨立型應急疏散標志燈上，怎樣根據現場(chǎng)火警信息，把應急疏散標志燈作為一個(gè)整體，輔助人們逃生卻是一個(gè)空白。

　　3、智能誘導

　　3.1 若干問(wèn)題

　　3.1.1 城市大型化的問(wèn)題

　　中國是人口大國，而城市更是人口聚居地。隨著(zhù)人口的集中化，城市會(huì )變得越來(lái)越龐大，建筑人口居住密度越來(lái)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(gè)重大的課題。很多大城市，將商業(yè)中心、電影院、交通設備等集中到地下空間形成地下城市建筑。地上建筑越來(lái)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(shí)的逃生難度，使得怎樣安全引導逃生這一問(wèn)題更為嚴峻。

　　3.1.2 建筑群體的存在形式及問(wèn)題

　　現代的建筑已經(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(shuō)在火災發(fā)生時(shí)的混亂局面。僅把火災逃生希望寄托在眾多消防硬件設備和逃生者的主觀(guān)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，也正是研發(fā)推廣該系統的理念。

　　3.1.3 火災逃生的最大障礙——煙

　　在火災發(fā)生時(shí)，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(huì )導致人體缺氧、呼吸困難、思維遲鈍、視線(xiàn)不清。在這種情況下能保持清醒的時(shí)間大約為50s左右，加之現代建筑物通道長(cháng)而復雜，逃生就更困難。消防智能應急疏散指示逃生系統借助消防報警的火災信息，結合光流、語(yǔ)音、頻閃，從聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)等感觀(guān)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狀

　　目前的應急標志燈在建筑樓宇內作為單體存在，無(wú)法做到響應火災現場(chǎng)的變化，更不能動(dòng)態(tài)地調整逃生方向指示，對現場(chǎng)逃生帶來(lái)困難，此外，應急標志燈的日常維護和檢修上存在著(zhù)嚴重地滯后現象，應急標志燈最主要的作用是能在發(fā)生火災時(shí)應急啟動(dòng)，而應急啟動(dòng)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(shí)發(fā)現產(chǎn)品問(wèn)題，其反作用是在發(fā)生火災時(shí)往往會(huì )給逃生疏散指示帶來(lái)許多盲區，滿(mǎn)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，有效地解決了獨立型應急標志燈維護檢修盲點(diǎn)，以及無(wú)法和報警系統聯(lián)動(dòng)，在火災發(fā)生時(shí)實(shí)時(shí)調整應急指示方向的問(wèn)題。

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

　　智能消防應急照明疏散指示逃生系統采用集中監控方式，通過(guò)信息技術(shù)、計算機技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)對樓宇內的消防安全通道進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，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(dòng)信息后，對逃生路徑進(jìn)行智能分析，調整疏散方向。消除火災發(fā)生時(shí)樓宇內逃生疏散指示盲區，提高大樓的安全系數。

　　智能消防應急照明疏散指示逃生系統采用總線(xiàn)式技術(shù)，為用戶(hù)節省大量重復投資，并使所有產(chǎn)品集成在一個(gè)相對開(kāi)放的協(xié)議下。其次，該系統在設計中，充分考慮了用戶(hù)系統的容量和擴展性，以滿(mǎn)足用戶(hù)對大容量設備的需要。另外，該疏散指示逃生系統可以靈活拓展，采用系統重組，解決火災現場(chǎng)的各種問(wèn)題，為使用方提供建議性解決方案。因此，本系統全面地考慮到了消防應急系統及其各個(gè)子系統的實(shí)際情況，是體現逃生全新理念的疏散指示逃生系統。

　　3.3 監視控制

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

　　為實(shí)現在火災發(fā)生時(shí)能動(dòng)地調整應急標志燈指示方向，本系統和消防報警系統聯(lián)動(dòng)，借助消防報警系統火災探測器探測到的火災信息，對底層設備進(jìn)行控制，發(fā)送指令，實(shí)施頻閃、語(yǔ)音、光流閃動(dòng)等動(dòng)作。這些動(dòng)作都通過(guò)加載在主機中的決策方案，由主機控制。

　　4、系統的組成

　　智能消防應急照明疏散指示逃生系統由以下各部分組成。

　　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進(jìn)行聯(lián)動(dòng)的火警信息的來(lái)源。

　　4.2 集中控制應急燈主機由交互式操作軟件支持，負責解析底層設備的工作故障狀態(tài)信息，接收來(lái)自消防報警系統的火警聯(lián)動(dòng)信息。對火警信息進(jìn)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(dòng)節點(diǎn)轉換器組成。

　　4.3 主要參數

　�。�1）一個(gè)中心接入器可以控制30或60個(gè)區域匯集器，中心接入器和區域匯集器之間采用總線(xiàn)制連接方式。

　�。�2）一個(gè)控制柜中可安裝100個(gè)消防干節點(diǎn)接收器，如需要的接收器超過(guò)數量，可另設接收器安裝箱。

　�。�3）主機應急電源在充電17h后，自動(dòng)轉入浮充電狀態(tài)，應急放電狀態(tài)≥2h。

　�。�4）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(kāi)關(guān)以及消音開(kāi)關(guān)。

　　4.4 區域匯集器負責信息的收集和雙向傳遞，可設置消防聯(lián)動(dòng)接點(diǎn)。主要參數如下：

　�。�1）一個(gè)區域匯集器可接30或60個(gè)燈具（母燈）。

　�。�2）區域匯集器應急電源由時(shí)鐘電路控制充電，充電17h后自動(dòng)轉入浮充電狀態(tài)。應急供電時(shí)間≤2h。

　�。�3）區域匯集器供電功率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(yǔ)音、頻閃、滅燈，可設置消防聯(lián)動(dòng)接點(diǎn)。

　�。�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(xiàn)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、調整指示方向。

　�。�1）指示燈的出口方向可根據消防聯(lián)動(dòng)信息由主機柜發(fā)出指令改變方向；

　�。�2）指示燈供電功率3W，輸入電源AC220V/50Hz；

　�。�3）指示燈應急放電時(shí)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(dòng)光流指示逃生方向。

　�。�1）光流母燈裝于墻體1m線(xiàn)以下，需預留兩個(gè)86型接線(xiàn)盒，一個(gè)通強電，另一個(gè)通弱電；

　�。�2）光流母燈強弱電設計時(shí)，離母燈最近的子燈作為弱電進(jìn)線(xiàn)通道；

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

　�。�4）總數為30個(gè)子燈的供電功率為3W，超過(guò)數量的子燈，按比例增大功率。輸入電源為AC220V/50Hz.光流燈應急放電時(shí)間≥2h。

　　5、系統應用

　　5.1 應用范圍高層民用建筑的疏散走道、影劇院、娛樂(lè )場(chǎng)所、單層建筑面積超過(guò)3000m²商場(chǎng)（含超市）、展覽廳、會(huì )議中心、病房樓、寫(xiě)字樓、賓館、體育館等人員密集的大型室內公共場(chǎng)所。

　　5.2 案例分析現代的建筑運用了各種化學(xué)材料，一旦發(fā)生火災，會(huì )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(shí)，除了避火，怎樣避煙逃生是本系統解決問(wèn)題的根本。

　�。�1）樓梯口設置了帶語(yǔ)音的安全出口燈。功能有滅燈、頻閃、語(yǔ)音。

　�。�2）樓道內設置可調向疏散指示標志燈。功能有改變方向、頻閃。

　�。�3）樓道的主干道設置地面光流指示燈。功能有改變方向、閃動(dòng)，平時(shí)不工作。

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

　　根據相關(guān)規定，消防智能應急疏散指示逃生系統消防聯(lián)動(dòng)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。

　　假設三層發(fā)生火災，通過(guò)消防聯(lián)動(dòng)，本系統的主機收到火災信息，通過(guò)檢測系統，啟動(dòng)系統轉入應急。工作過(guò)程如下：

　　5.2.1 火災本層

　�。�1）各光流燈啟動(dòng)，方向朝火警點(diǎn)的反方向閃動(dòng)。

　�。�2）各出口標志燈啟動(dòng)，關(guān)閉處于火警點(diǎn)的出口標志燈。其他出口標志燈頻閃，并語(yǔ)音廣播。

　�。�3）各可調向疏散指示標志燈啟動(dòng)，改變指示方向，指向火警點(diǎn)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，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。

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

　　所有底層設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據庫中，異常狀態(tài)有聲光報警，同時(shí)打印輸出。

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

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

　　6.1 3S網(wǎng)絡(luò )

　�。�1）數據可靠性高采用完善的CRC校驗機制，保證數據的準確，發(fā)生錯誤，數據自動(dòng)重發(fā)，嚴重錯誤節點(diǎn)自動(dòng)關(guān)閉，線(xiàn)路故障自動(dòng)報警等。

　�。�2）結構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�？梢愿鶕�需要無(wú)限擴展，路由器可采用級聯(lián)結構，網(wǎng)絡(luò )中任何兩個(gè)節點(diǎn)之間（RTU、終端設備、路由器、計算機接口等）均可跨網(wǎng)段直接訪(fǎng)問(wèn)。

　�。�3）3S網(wǎng)絡(luò )為多主結構網(wǎng)絡(luò )中的任何節點(diǎn)都可主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò )中的其他節點(diǎn)發(fā)送數據，節省令牌傳遞的時(shí)間，保證數據能及時(shí)到達，網(wǎng)絡(luò )采用短幀結構和非破壞性的仲裁機制，數據幀包含路由信息，節省通路建立和斷開(kāi)時(shí)間，簡(jiǎn)化路由算法。

　�。�4）最高通訊速度可達200kbps（<100m）

　　最遠通訊距離為5km（<5kbps），通過(guò)中繼器則可以達到更遠。

　�。�5）每個(gè)網(wǎng)段可容納100個(gè)節點(diǎn)。

　　3S網(wǎng)絡(luò )通訊協(xié)議的實(shí)現采用軟硬件結合的方法，因此具有較高的靈活性，在樓宇自動(dòng)化系統（BAS）和家庭自動(dòng)化中可以替代國際標準現場(chǎng)總線(xiàn)，且具有突出的價(jià)格優(yōu)勢。采用3S總線(xiàn)的RTU具有監控各種電壓信號、開(kāi)關(guān)信號，模擬信號及連接各種傳感器和執行器的能力，可以方便地構成BA監控系統。采用3S總線(xiàn)替代傳統的RS232或RS485，將使系統具有更高的可靠性和更大的網(wǎng)絡(luò )規模。

　　6.2 原理概要3S網(wǎng)絡(luò )的基點(diǎn)是，制定一套應用于現場(chǎng)總線(xiàn)系統的局部總線(xiàn)標準，包括局部總線(xiàn)的物理層接口，數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議，并且設計與國際標準現場(chǎng)總線(xiàn)的接口，使得整個(gè)局部總線(xiàn)能夠作為一個(gè)子網(wǎng)嵌入到現場(chǎng)總線(xiàn)系統中。局部總線(xiàn)內部節點(diǎn)間能夠通訊，并且具有互操作特性。局部總線(xiàn)滿(mǎn)足低速、低成本、易于實(shí)現的特點(diǎn)。與標準現場(chǎng)總線(xiàn)不同，3S網(wǎng)絡(luò )局部總線(xiàn)中數據鏈路層以上均采用軟件實(shí)現。研究?jì)热莅�括，物理層設計、硬件接口定義、數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層設計、與現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的接口設計、低功耗設計、總線(xiàn)供電等特性的實(shí)現。

　　其關(guān)鍵技術(shù)為：

　�。�1）軟件實(shí)現全部協(xié)議，并保證實(shí)時(shí)性的要求；

　�。�2）局部總線(xiàn)能夠與不同的現場(chǎng)總線(xiàn)通訊；

　�。�1）3S總線(xiàn)計算機接口可用多種接口接入計算機：RS232、USB、EtherNet. 3S網(wǎng)絡(luò )側可連接99個(gè)路由器、RTU或其他終端設備。

　�。�2）3S總線(xiàn)路由器兼有路由和匯集器功能，路由器兩邊均可連接99個(gè)節點(diǎn)，路由器可執行廣播功能、節點(diǎn)通訊故障診斷功能、自動(dòng)重發(fā)功能等。

　�。�3）通用RTU通用的3S總線(xiàn)RTU具有可監控各種電瓶信號、開(kāi)關(guān)信號、模擬量、頻率信號等功能，并能將信號自動(dòng)遠傳給需要數據的節點(diǎn)或計算機，也可根據接收到的數據及命令執行相應的控制任務(wù)，例如啟動(dòng)電動(dòng)機、打開(kāi)閥門(mén)等。

　�。�4）其他終端設備將3S網(wǎng)絡(luò )嵌入到各終端設備中，利用終端設備的MCU實(shí)現3S網(wǎng)絡(luò )通訊。例如3S門(mén)禁讀卡機、3S溫度傳感器、3S液位儀等。利用這些3S終端設備均可以實(shí)現各種專(zhuān)用系統如：門(mén)禁系統、溫度監控系統、液位監控系統等。

　　6.4 3S總線(xiàn)與現場(chǎng)總線(xiàn)、RS485的對比局部總線(xiàn)采用普通單片機通過(guò)軟件實(shí)現協(xié)議，雖然在最高通訊速度上不如采用硬件實(shí)現的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的通訊速度高，但在大多數場(chǎng)合設備距離較遠的應用領(lǐng)域，如樓宇自動(dòng)化、小區自動(dòng)化等領(lǐng)域，通訊速度不可能過(guò)高，此時(shí)局部總線(xiàn)和普通現場(chǎng)總線(xiàn)處在同一個(gè)水平線(xiàn)上。而局部總線(xiàn)的價(jià)格具有非常突出的優(yōu)勢，特別是在量大面廣的底層設備，具有突出的優(yōu)勢。

　　6.5 協(xié)議優(yōu)點(diǎn)局部總線(xiàn)在協(xié)議的設計上，繼承了多種現場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)：

　�。�1）采用非破壞式的總線(xiàn)競爭方式，其突出的優(yōu)點(diǎn)是，在總線(xiàn)負載較重（信息通量大）時(shí)，網(wǎng)絡(luò )不會(huì )阻塞。

　�。�2）多主結構。不需要專(zhuān)門(mén)的主機或令牌，任何節點(diǎn)可主動(dòng)訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)內其他節點(diǎn)。

　�。�3）組態(tài)特性。一經(jīng)組態(tài)，網(wǎng)絡(luò )中任何兩點(diǎn)可以跨越多個(gè)網(wǎng)段實(shí)現信息的交換，不需主機的干預。

　�。�4）采用帶有路由信息的變長(cháng)地址結構。網(wǎng)絡(luò )可擴展性極強，規模近乎無(wú)限。

　�。�5）采用CRC校驗方式，極低的出錯概率。

　�。�6）自動(dòng)通訊故障檢出功能。

　�。�7）硬件的報文濾波，不會(huì )因網(wǎng)絡(luò )信息量大而影響設備正常運行。

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

　　由于采用具有自主知識產(chǎn)權的局部總線(xiàn)技術(shù)，對開(kāi)發(fā)人員的要求較低，只要有普通單片機的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗就可，因此特別適合我國傳統機電行業(yè)的技術(shù)改造，將帶動(dòng)我國一批國有、民營(yíng)企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)含量和市場(chǎng)競爭力，對于產(chǎn)品的用戶(hù)來(lái)說(shuō)有助于提升生產(chǎn)自動(dòng)化水平和管理水平，因此具有廣泛的社會(huì )意義和巨大的經(jīng)濟效益。

　　7、結論

　　綜上所述，人們有理由相信上述系統及其核心產(chǎn)品在實(shí)際應用中是可行的，而且依據變化了的情況會(huì )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(kāi)放的技術(shù)平臺，可以實(shí)施針對每個(gè)工程的個(gè)性化設計，隨著(zhù)系統自身突出的網(wǎng)絡(luò )優(yōu)勢和無(wú)限拓撲的特點(diǎn)，會(huì )在使用于各形各色的現代建筑工程項目中突現其亮點(diǎn)。誠然，隨著(zhù)當代科技的進(jìn)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上做不斷的完善提高，以期在火災應急逃生過(guò)程中更加安全、更加智能。

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