淺析智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)

楊航超

(重慶市設(shè)計(jì)院，重慶400015)

0 引言

在全球化與大都市化的浪潮中，城市逐漸向大型化、高層化、復(fù)雜化及多功能化發(fā)展。在“以人為本”的可持續(xù)發(fā)展理念指引下，保障城市巨型系統(tǒng)的正常運(yùn)作與系統(tǒng)內(nèi)部人民的生命安全是安全防災(zāi)體系面臨的新挑戰(zhàn)。以城市常見(jiàn)的火患為例，不應(yīng)再僅滿足于被動(dòng)的借助外力滅火防災(zāi)上，應(yīng)該更加注重如何在火災(zāi)發(fā)生后主動(dòng)及時(shí)地指引正確的逃生方向，最大限度地減少人員傷亡。有鑒于此，智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它的普及應(yīng)用受到建筑行業(yè)的廣泛好評(píng)。

1 智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)研發(fā)背景

現(xiàn)代建筑內(nèi)部構(gòu)造錯(cuò)綜復(fù)雜，為了保證其內(nèi)部環(huán)境與空間的舒適度，使用了大量裝修材料。一旦發(fā)生火災(zāi)，極易誘發(fā)煙氣、高溫、缺氧等狀況，這其中尤以煙氣產(chǎn)生的危害最大。據(jù)英國(guó)對(duì)火災(zāi)中造成人員傷亡的原因統(tǒng)計(jì)表明，由于一氧化碳中毒窒息死亡或被其他有毒煙氣熏死的人數(shù)一般占火災(zāi)總死亡人數(shù)的40% ～50%。

火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣組成成分和數(shù)量取決于可燃物的化學(xué)組成和燃燒時(shí)的溫度、氧的供給等燃燒條件。在完全燃燒條件下，物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙霧成分以二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣等為主;在不完全燃燒條件下，不僅有上述燃燒生成物，還會(huì)產(chǎn)生醇、醚等對(duì)人體有較強(qiáng)刺激作用的化合物。這些讓人無(wú)法看清方向，產(chǎn)生恐怖感，以致驚慌失措，對(duì)本來(lái)熟悉的環(huán)境也會(huì)變得陌生，導(dǎo)致無(wú)法清晰辨識(shí)疏散路線和出口，造成火災(zāi)傷亡人員的增加。

目前普遍采用的獨(dú)立型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)雖然可以和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，但在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，無(wú)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備逃生的人員反饋各出口的準(zhǔn)確火情信息，使得人員無(wú)法做出正確的選擇，喪失寶貴的逃生機(jī)會(huì)而造成傷亡。此外，獨(dú)立型消防應(yīng)急疏散照明指示系統(tǒng)不能像消防報(bào)警系統(tǒng)一樣24 h對(duì)消防燈具進(jìn)行巡檢，而消防燈具安裝又比較分散，日常維護(hù)和檢修相對(duì)滯后，其自帶的蓄電池既耗能，壽命也短，這就極有可能造成火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防燈具因損壞而無(wú)法正常啟動(dòng)，導(dǎo)致火災(zāi)傷亡人員的增加。

由此可見(jiàn)，改進(jìn)現(xiàn)有消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)，最大限度地減少人員的傷亡與降低財(cái)產(chǎn)的損失、實(shí)現(xiàn)安全逃生勢(shì)在必行。智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)正是在此背景下研發(fā)出臺(tái)。該系統(tǒng)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，解決了獨(dú)立型應(yīng)急照明燈、疏散指示燈難以維護(hù)檢修，無(wú)法在火災(zāi)發(fā)生時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)整疏散指示方向的問(wèn)題，并提出了一套完整的逃生方案。筆者以北京市崇正華盛應(yīng)急設(shè)備系統(tǒng)有限公司智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)(e-bus/10)為參照，對(duì)智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)做一個(gè)簡(jiǎn)要的分析。

2 智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的組成及主要參數(shù)

智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)由智能監(jiān)控主站、智能中央電池主站、智能控制器分機(jī)和集中電源式點(diǎn)式監(jiān)控型標(biāo)志燈、照明燈四部分組成，如圖1所示。

圖1 智能型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的組成部分

2.1 智能監(jiān)控主站

智能監(jiān)控主站由監(jiān)控主機(jī)、消防聯(lián)動(dòng)控制及返回信號(hào)轉(zhuǎn)換箱、計(jì)算機(jī)(終端顯示監(jiān)控器)及通訊模塊組成。它是全系統(tǒng)設(shè)置、顯示、控制、儲(chǔ)存、打印及與外部進(jìn)行信息交換的中心設(shè)備。

一臺(tái)智能監(jiān)控主站可配出1～8路通信線，每路通信線可接32臺(tái)設(shè)備(智能電池主站及智能控制器分機(jī))，即一臺(tái)智能監(jiān)控主站最多可接256臺(tái)設(shè)備。

2.2 智能中央電池主站

智能中央電池主站的作用是給各個(gè)防火分區(qū)的控制器分機(jī)提供備用電源及電池電源。

智能中央電池主站輸入電源為單路三相四線AC380V，容量分別為 16 A，20 A，25 A，32 A，40 A;輸出電壓為AC220V/DC216V型，輸出干線模塊(回路)4 或8 路(10 A/路或25 A/路)。

智能中央電池主站每個(gè)輸出干線單元(模塊)均有地址碼、狀態(tài)接受監(jiān)視。

2.3 智能控制器分機(jī)

智能控制器分機(jī)設(shè)置在防火分區(qū)內(nèi)，作為通訊及配電設(shè)備給集中電源式控制型燈具供電及控制。

智能控制器分機(jī)的正常電源應(yīng)取自現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急照明配電箱，單相AC220V輸入;備用電源及電池電源取自電池主站輸出干線單元模塊，AC220V/DC216V輸入(指正常供電AC220V，電池供電DC216V)。

智能控制器分機(jī)分為安全電壓型、交直流隔離型、混合型三種。

安全電壓型智能控制器分機(jī)輸出電壓為DC24V，可提供4或8路(5 A/路)供電回路。

交直流隔離型智能控制器分機(jī)輸出電壓為AC220V/DC216V，可提供 4或 8路(10 A/路)供電回路。

混合型智能控制器分機(jī)則可提供4路輸出電壓為DC24V(5 A/路)和4路輸出電壓為 AC220V/DC216V(10 A/路)的供電回路。

智能控制器分機(jī)每個(gè)輸出模塊均有地址碼、狀態(tài)接受監(jiān)視與控制。

2.4 集中電源式點(diǎn)式監(jiān)控型標(biāo)志燈、照明燈

集中電源式點(diǎn)式監(jiān)控型標(biāo)志燈、照明燈分為安全電壓類集中電源式點(diǎn)式監(jiān)控型標(biāo)志燈、照明燈和高疏散照度集中電源式點(diǎn)式監(jiān)控型照明燈。

安全電壓類集中電源式點(diǎn)式監(jiān)控型標(biāo)志燈用于疏散途徑的標(biāo)識(shí)，安全電壓類集中電源式點(diǎn)式監(jiān)控型照明燈用于5 lx以下照度級(jí)別疏散途徑的照明。標(biāo)志燈和照明燈本體由微處理器、電子變壓恒流控制器、LED光源及傳感器組成，其輸入電壓為DC24V，燈內(nèi)不帶蓄電池，每個(gè)燈均帶地址編碼及傳感器，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)式故障報(bào)警。標(biāo)志燈可執(zhí)行頻閃、調(diào)向、強(qiáng)迫點(diǎn)燈、定時(shí)程序控制模式，地面集中電源式點(diǎn)式監(jiān)控型標(biāo)志燈還可設(shè)置為地面導(dǎo)光流在疏散狀態(tài)流動(dòng)指向使用。照明燈可執(zhí)行強(qiáng)迫點(diǎn)燈、定時(shí)程序控制模式。

高疏散照度集中電源式點(diǎn)式監(jiān)控型照明燈用于高大空間5 lx以上照度級(jí)別疏散途徑的照明。照明燈本體由微處理器、電子變壓恒流控制器、LED光源及傳感器組成，其輸入電壓為AC220V/DC216V，燈內(nèi)不帶蓄電池，每個(gè)燈均帶地址編碼及傳感器，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)式故障報(bào)警，還可執(zhí)行強(qiáng)迫點(diǎn)燈、定時(shí)程序控制模式。

3 智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的主要功能特性

3.1 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視功能

被動(dòng)靜態(tài)監(jiān)視:自動(dòng)地對(duì)智能電池主站、智能控制器分機(jī)、集中電源式點(diǎn)式監(jiān)控型標(biāo)志燈、照明燈的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及故障報(bào)警記錄。

主動(dòng)動(dòng)態(tài)監(jiān)視:通過(guò)可編程序每24 h對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)功能性測(cè)驗(yàn)，給出故障報(bào)警記錄，確保設(shè)備無(wú)任何故障。

電池持續(xù)時(shí)間監(jiān)視:通過(guò)可編程序?qū)﹄姵貞?yīng)急持續(xù)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，以確保蓄電池容量能保證規(guī)范要求的應(yīng)急時(shí)間。

通過(guò)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視功能，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障，則通過(guò)系統(tǒng)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上報(bào)到主機(jī)，并顯示在軟件操作界面上，同時(shí)聲光報(bào)警提醒監(jiān)控人員，可節(jié)省大量人力物力，消除逃生盲區(qū)。

3.2 控制功能

強(qiáng)迫點(diǎn)亮功能:一旦火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)發(fā)生，就將火災(zāi)信號(hào)返回給消防中心報(bào)警主機(jī)。報(bào)警主機(jī)一經(jīng)確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生，就把信號(hào)經(jīng)消防聯(lián)動(dòng)控制及返回信號(hào)轉(zhuǎn)換箱傳送給監(jiān)控主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)立即對(duì)底層設(shè)備發(fā)送指令，強(qiáng)行啟動(dòng)安全疏散通道內(nèi)的消防應(yīng)急燈和疏散指示燈，形成一條完整的疏散照明線。

疏散導(dǎo)向功能:預(yù)設(shè)疏散軟件方案，根據(jù)著火位置進(jìn)行引導(dǎo)，關(guān)閉著火位置的出口標(biāo)志燈，對(duì)指向標(biāo)志燈進(jìn)行左向、右向指令調(diào)整，并可強(qiáng)迫其頻閃、流動(dòng)，也可手動(dòng)對(duì)疏散標(biāo)志燈實(shí)施上述控制。

通過(guò)智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的控制方式，可盡量避免在復(fù)雜的疏散區(qū)域中人員誤入著火區(qū)域或者無(wú)序轉(zhuǎn)向，連續(xù)穿過(guò)多個(gè)防火分區(qū)還沒(méi)有找到真正出口的情況發(fā)生，最大限度地實(shí)現(xiàn)安全動(dòng)態(tài)逃生。

3.3 安全性

在火災(zāi)狀態(tài)下，DC24V既能避免觸電事故產(chǎn)生又盡可能地保證疏散應(yīng)急照明的供電。DC216V切入后與大地網(wǎng)隔離運(yùn)行，形成懸浮工作態(tài)，可以避免短路沖閘，影響消防動(dòng)力電源正常使用，并確保消防滅火救援工作得以順利進(jìn)行。

3.4 可靠性

(1)電源的可靠性

智能中央電池主站可通過(guò)應(yīng)急選擇程序調(diào)整系統(tǒng)電池能量的用途，確保不同區(qū)域火災(zāi)發(fā)生時(shí)有最充足的應(yīng)急時(shí)間。

智能中央電池主站內(nèi)的智能應(yīng)急聯(lián)絡(luò)通道則為可互為備用、交替運(yùn)行的電池電源提供保障。

(2)光源的可靠性

1)光源符合寬電壓點(diǎn)亮原則(50%電壓下降燈的亮度不變)。

2)光源符合快速點(diǎn)亮原則(毫秒級(jí)，相對(duì)而言熒光燈管是秒級(jí))。

3)光源符合長(zhǎng)壽原則(≥50 000 h)。

4)光源是專用的，具備可測(cè)控性。

(3)通訊的可靠性

智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)通訊采用CAN總線技術(shù)。CAN總線技術(shù)在中國(guó)消防火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用數(shù)十年，是迄今為止最成熟可靠的控制及通訊技術(shù)。

智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的通訊鏈具備自檢性，當(dāng)通訊出現(xiàn)異常后會(huì)給出聲光報(bào)警信號(hào)，聲報(bào)警可手動(dòng)消除，光報(bào)警必須故障排除后方才可消除。

(4)控制的可靠性

火災(zāi)發(fā)生時(shí)，智能監(jiān)控主站接收到火災(zāi)信號(hào)后立刻按照著火位啟動(dòng)相應(yīng)程序，智能電池主站、智能控制器分機(jī)及消防燈具均在5 s內(nèi)完成預(yù)設(shè)動(dòng)作(全樓應(yīng)急照明燈點(diǎn)亮，疏散標(biāo)志燈按程序完成指向調(diào)整并可執(zhí)行頻閃動(dòng)作)。

火災(zāi)后期通訊中斷后，系統(tǒng)會(huì)保持最后一次指令動(dòng)作狀態(tài)。其中最不利的情況是在火災(zāi)發(fā)生的一刻系統(tǒng)通訊即中斷，這會(huì)迫使智能電池主站轉(zhuǎn)入電池應(yīng)急狀態(tài)，由智能控制器分機(jī)接替監(jiān)控主站發(fā)送編碼命令完成緊急程序任務(wù)(全樓應(yīng)急照明燈點(diǎn)亮，疏散標(biāo)志燈按常規(guī)指向并可執(zhí)行頻閃動(dòng)作)。

3.5 節(jié)能性

(1)控制的節(jié)能性

可通過(guò)日常OFF/ON程序預(yù)設(shè)管理及手動(dòng)管理功能設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)段，便于業(yè)主管理，以達(dá)到節(jié)能目的。例如高檔辦公樓，可對(duì)系統(tǒng)預(yù)設(shè)早上8點(diǎn)開(kāi)機(jī)，晚上10點(diǎn)關(guān)機(jī)。

(2)電池的節(jié)能性

使用智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)較之采用傳統(tǒng)的EPS應(yīng)急照明電源系統(tǒng)，蓄電池容量一般下降40倍以上，資源節(jié)儉效果顯著，還可減少蓄電池中鉛對(duì)環(huán)境的污染。

蓄電池的壽命一般是3～5年。例如，400 kW/90 min的EPS應(yīng)急照明電源系統(tǒng)，蓄電池的費(fèi)用大概是100萬(wàn)，而對(duì)于同樣滿足消防應(yīng)急要求的智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)(10 kW/90 min)的蓄電池的費(fèi)用大概只有2.5萬(wàn)，兩者的差別較大。

(3)光源的節(jié)能性

智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)光源采用LED光源。LED(Lighting Emitting Diode)即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過(guò)載流子發(fā)生復(fù)合放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。

LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。其采用直流驅(qū)動(dòng)，單管功耗為0.03～0.06 W，電光功率轉(zhuǎn)換接近100%，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。LED光源屬于冷光源，光譜中沒(méi)有紅外線和紫外線，既沒(méi)有熱量，也沒(méi)有輻射，而且眩光小。另外，LED光源內(nèi)不含汞元素，廢棄物可回收，不會(huì)造成環(huán)境的污染。LED光源采用環(huán)氧樹(shù)脂封裝，燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)，使用壽命可達(dá)60～100 kh，比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上。

與此同時(shí)，采用LED光源的智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)仍然能夠滿足規(guī)范對(duì)消防疏散區(qū)域的照度要求。

4 智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的應(yīng)用范圍

智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于影劇院、商場(chǎng)、醫(yī)院、寫字樓、賓館等大型公共建筑。在常規(guī)場(chǎng)所可按以下方式設(shè)置消防應(yīng)急燈和疏散指示燈。

疏散走道:一般采用吸頂安裝方式，可按9 m左右間隔布燈，可選用疏散照度為0.5 lx或1.0 lx級(jí)的燈具。

防煙前室:為了讓進(jìn)出門口(地面中心線)獲得0.5 lx的疏散照度，同時(shí)為了不與其他照明燈布位沖突，以采用壁裝方法為宜。

防煙樓梯間:為了讓臺(tái)階地面中心線獲得5 lx的疏散照度，燈具最好側(cè)對(duì)臺(tái)階采用壁裝方法，安裝高度宜控制在2.5～3 m。

5 小結(jié)

綜上所述，智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)能充分彌補(bǔ)現(xiàn)有消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的不足?？梢灶A(yù)見(jiàn)，不斷完善的智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)定會(huì)隨著科技進(jìn)步與時(shí)代發(fā)展，滿足現(xiàn)代建筑的要求，在應(yīng)急逃生領(lǐng)域中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

［1］GB 50016-2006.建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］

［2］GB 50045-95(2005年版).高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］

［3］GB 50116-98.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［4］GB/T 50314-2000.智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］

［5］GB 17945-2000.消防應(yīng)急燈具［S］

［6］趙英然.應(yīng)急照明設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r［C］.中國(guó)照明學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，1994.12