智能消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用

楊文娟/陳　乾/陳　星（中國五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，北京100053）

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智能消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用

楊文娟/陳乾/陳星（中國五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，北京100053）

摘要在分析消防應(yīng)急照明系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，闡述了智能消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)的組成，明確了系統(tǒng)各部分設(shè)備與燈具的通信關(guān)系、供配電關(guān)系，并對系統(tǒng)最核心、最本質(zhì)的功能提出了具體要求。以某廠區(qū)為例的工程設(shè)計(jì)應(yīng)用結(jié)果表明，智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)具有獨(dú)立、快速響應(yīng)的絕對優(yōu)勢，具備較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞智能 消防應(yīng)急照明系統(tǒng) 疏散指示

The Characteristics and Applications of Intelligent Fire Emergency Lighting and Evacuation System

Yang Wenjuan/Chen Qian/Chen Xing

Abstract Based on the analysis of the features of fire emergency lighting system，the composition of intelligent fire emergency lighting system and dispersal indicator system is described，the relationships of communication and power supply and distribution between various pieces of system and lighting are defined，and the specific requirements of core and essential functions of the system are proposed.The application results of the engineering design of a factory indicate that the smart fire emergency lighting system has the absolute advantage of independency and quick response，and therefore has great application value and application prospect.

Keywords intelligence，fire emergency lighting system，dispersal indicator

0　引言

近年來，建筑物火災(zāi)事故頻發(fā)，在給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全帶來重大損失的同時(shí)，也為建筑物內(nèi)部的消防系統(tǒng)提出了警示。在火災(zāi)中對人員疏散、消防作業(yè)提供照明、疏散指示的消防應(yīng)急照明以及疏散指示系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，愈來愈引起人們的高度重視。

然而，受技術(shù)發(fā)展、投資成本等因素制約，傳統(tǒng)的消防應(yīng)急照明系統(tǒng)存在響應(yīng)速度慢、穩(wěn)定性較差、檢修維護(hù)工作量大等不足，新修訂的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016-2014）對消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)提出了更高的要求，亟需在后續(xù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用中采用更加穩(wěn)定、先進(jìn)的系統(tǒng)。

1　消防應(yīng)急照明系統(tǒng)概述

《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)》（GB 17945-2010）明確規(guī)定，消防應(yīng)急照明系統(tǒng)及疏散指示系統(tǒng)是為人員疏散、消防作業(yè)提供照明和疏散指示的系統(tǒng)，由各類消防應(yīng)急燈具及相關(guān)裝置組成。按系統(tǒng)形式分為集中電源非集中控制型、自帶電源非集中控制型、自帶電源集中控制型、集中電源集中控制型。

1.1集中電源非集中控制型

采用集中設(shè)置的蓄電池應(yīng)急電源，疏散應(yīng)急照明燈具內(nèi)不帶有電池。疏散應(yīng)急照明燈一般取自備用應(yīng)急照明燈具的一部分或全部，即疏散應(yīng)急照明與備用應(yīng)急照明部分或全部合成。存在的主要問題有以下幾條。

1）蓄電池用量很大且占地面積大。蓄電池是易耗性產(chǎn)品，安裝使用后約每4年需更換一次，造成資源的浪費(fèi)且用戶更換成本較高。

2）由于這種型式的消防應(yīng)急照明燈具與普通照明燈具外觀相同，實(shí)際使用中很難分辨出消防應(yīng)急照明燈具，日常維護(hù)和檢修難度很大，同時(shí)沒有集中監(jiān)控系統(tǒng)，因此在火災(zāi)發(fā)生時(shí)不能保證消防應(yīng)急照明燈具瞬間點(diǎn)亮，安全性能差。

1.2自帶電源非集中控制型

自帶電源型應(yīng)急疏散照明及標(biāo)志燈，是目前應(yīng)用最廣的產(chǎn)品，存在的主要問題有以下幾條。

1）絕大部分自帶電源型應(yīng)急疏散照明及標(biāo)志燈使用的電池均為鎳鎘電池，而鎘是有毒重金屬元素，蓄電池是易耗性產(chǎn)品，約每4年需更換一次，對環(huán)境污染較大。

2）常用的自帶電源型雙頭應(yīng)急疏散照明燈屬于非持續(xù)類產(chǎn)品，燈具的供電電源一般來源于備用（應(yīng)急）照明配電電源。當(dāng)火災(zāi)事故發(fā)生時(shí)，該線路不能立刻被聯(lián)動(dòng)切斷，只有在電源線被燒斷之后才會(huì)點(diǎn)亮應(yīng)急燈，但這個(gè)階段點(diǎn)亮應(yīng)急燈已經(jīng)失去其主要意義，因?yàn)樗]有有效地幫助人們迅速逃生。

3）自帶電源型應(yīng)急疏散照明燈為了保持裝飾協(xié)調(diào)性，另一種比較常用的做法是使用單個(gè)、一對一的應(yīng)急燈電源與任意的照明燈具（如吸頂燈、筒燈、日光燈）配接使用，這是一種非標(biāo)準(zhǔn)的組合方式，會(huì)使可靠性下降。

4）自帶電源型應(yīng)急疏散照明燈由于沒有集中的監(jiān)測系統(tǒng)，加上燈具檢修工作量巨大，不能保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)燈具一定完好，因此存在一定的安全隱患。

1.3自帶電源集中控制型和集中電源集中控制型

這兩種系統(tǒng)是最近幾年推進(jìn)使用的模式，是較之前兩種類別更高層次的系統(tǒng)產(chǎn)品，它們具有以下特點(diǎn)。

1）燈具內(nèi)不帶電池，應(yīng)急照明電源帶有電池。2）應(yīng)急照明電源、應(yīng)急照明分配電箱及燈具帶地址編碼，具備本系統(tǒng)自身的通信控制模式。

3）直接可監(jiān)控到燈位，不需要對應(yīng)急照明電源、應(yīng)急照明分配電箱進(jìn)行控制。

1.4國家標(biāo)準(zhǔn)要求

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016-2014）規(guī)定在封閉樓梯間、防煙樓梯間及其前室、消防電梯間的前室、公共建筑內(nèi)的疏散走道、人員密集的廠房內(nèi)的生產(chǎn)場所及疏散走道等區(qū)域應(yīng)設(shè)置疏散照明，且對疏散照明的地面最低水平照度做了規(guī)定。

《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50116-2013）明確了針對各類型的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)。

《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)》（GB 17945-2010）強(qiáng)調(diào)了消防疏散照明及指示燈系統(tǒng)的完整性。要求消防疏散照明燈從過去的與備用（應(yīng)急）照明燈合二為一的方法中分離出來，強(qiáng)調(diào)控制設(shè)備、應(yīng)急照明電源、應(yīng)急照明分配電裝置或應(yīng)急照明配電箱（消防級）、疏散照明燈及疏散標(biāo)志燈是不可分割的系統(tǒng)，同時(shí)要求對整個(gè)消防應(yīng)急照明系統(tǒng)進(jìn)行自檢以及故障報(bào)警。

1.5小結(jié)

消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)宜采用集中電源集中控制型，以確保消防應(yīng)急照明的完整性和獨(dú)立性。智能消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)就是此類系統(tǒng)中較為先進(jìn)的一種。

2　智能消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)組成

智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)是一個(gè)二線制的智能應(yīng)急疏散照明通信及管理系統(tǒng)，由三部分組成。

1）監(jiān)控管理層

包含控制器主機(jī)和CRT圖形顯示裝置。其中控制器主機(jī)是全系統(tǒng)下層設(shè)備及燈具的設(shè)置、顯示、控制、存儲(chǔ)的中心設(shè)備，具備與FAS系統(tǒng)進(jìn)行信息交流的功能。CRT是全系統(tǒng)的平面圖顯示、擴(kuò)展存儲(chǔ)、輸出打印及外部網(wǎng)絡(luò)信息的交流中心設(shè)備，但一般不賦予CRT設(shè)置及控制功能。

2）設(shè)備層

包含DC216V電池主站、DC24V電池分站及控制器分機(jī)。

DC216V電池主站機(jī)內(nèi)配接18節(jié)12V蓄電池組，應(yīng)急電壓為18×12＝216V；DC24V電池分站機(jī)內(nèi)配接2節(jié)12V蓄電池組，應(yīng)急電壓為2×12＝24V?？刂破鞣謾C(jī)分為DC24V安全電壓型（輸出電壓在正常及應(yīng)急狀態(tài)均為DC24V）、交直流隔離型（輸出電壓正常狀態(tài)AC220V/50Hz，應(yīng)急狀態(tài)DC216V）和混合型（安全電壓型回路輸出電壓在正常及應(yīng)急狀態(tài)均為DC24V；交直流隔離型輸出電壓正常狀態(tài)AC220V/50Hz，應(yīng)急狀態(tài)DC216V）。

電池主站、電池分站及控制器分機(jī)均帶設(shè)備地址，每個(gè)輸出回路均有地址子碼，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3）終端層

終端層即為集中電源集中控制型消防應(yīng)急照明燈。分為安全電壓DC24V型和AC220V/DC216V型兩種。同時(shí)針對不同照明高度和照度要求可采用不同額定功率的燈具。每個(gè)消防應(yīng)急照明燈均賦予其地址編碼、帶存儲(chǔ)器和傳感器、采用高亮LED光源并由軟件控制其開關(guān)。

2.2系統(tǒng)各部分設(shè)備和燈具的通信關(guān)系

1）第一層通信架構(gòu)TC：每一臺(tái)帶中央CRT的計(jì)算機(jī)通信主機(jī)可配出1～2路通信線，每路通信線可連接8臺(tái)控制器主機(jī)，采用手拉手連接模式，控制器主機(jī)可構(gòu)成積木式或分布式架構(gòu)。

2）第二層通信架構(gòu)E-BUS：每一臺(tái)控制器主機(jī)可配出1～8路通信線，每路通信線可接32臺(tái)電池主/分站及控制器分機(jī)，宜采用手拉手連接模式，共可配帶256臺(tái)直流電池主站/分站及控制器分機(jī)。

3）第三層通信架構(gòu)e-bus：每一條輸出支路一般可配帶25個(gè)燈具（32個(gè)監(jiān)控點(diǎn)），一臺(tái)8路控制器分機(jī)可配帶200個(gè)燈具（256個(gè)監(jiān)控點(diǎn)）。

系統(tǒng)各部分設(shè)備通信架構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1　通信架構(gòu)示意圖

2.3系統(tǒng)各部分設(shè)備和燈具的供配電關(guān)系

1）電池分站每一條輸出回路額定容量為10A，每一條輸出回路所配帶的控制器分機(jī)總負(fù)荷一般在0.15kVA/6A范圍內(nèi)，最大不應(yīng)超過0.2kVA/10A，其供配電架構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2　電池分站供配電架構(gòu)示意圖

2）電池主站UBS216V每一條輸出回路額定容量為10A，所配帶的控制器分機(jī)總負(fù)荷一般在1.3kVA/6A范圍內(nèi)，最大不應(yīng)超過2.2kVA/10A，其供配電架構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3　電池主站供配電架構(gòu)示意圖

3）DC24V安全電壓型控制器分機(jī)每一條輸出回路的額定容量一般為5A，可配帶燈的負(fù)荷每支路小于75W/3A；交直流隔離型控制器分機(jī)每一條輸出回路的額定容量為10A，可配帶燈的總負(fù)荷每支路小于1.3kVA/6A，最大不應(yīng)超過2.2kVA/10A?；旌闲涂刂破鳛榍皟煞N的綜合。

2.4系統(tǒng)的特點(diǎn)

該系統(tǒng)最核心、本質(zhì)的功能為：完整的疏散照度功能及指示功能；帶有自動(dòng)靜態(tài)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)功能性測試及放電性測試；確保系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生前，所有燈具、控制器分機(jī)電池主/分站是完好的，無任何故障且蓄電池容量能保證規(guī)范要求的應(yīng)急時(shí)間。此外該系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)以下功能。

1）消防照明必備的強(qiáng)制點(diǎn)亮

火災(zāi)事故信號(hào)一經(jīng)送入，所有疏散照明燈均瞬間點(diǎn)亮，不需要用消防模塊來進(jìn)行復(fù)雜的分區(qū)聯(lián)動(dòng)點(diǎn)亮；編程進(jìn)行應(yīng)急選層運(yùn)行：可預(yù)設(shè)選擇性投入應(yīng)急運(yùn)行，以調(diào)整系統(tǒng)電池能量用途。

2）每24h進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)功能性測試

確保所有燈具、控制器分機(jī)及直流電池主站應(yīng)急轉(zhuǎn)換無任何故障。

3）每3個(gè)月進(jìn)行一次放電性測試

確保蓄電池容量能保證規(guī)范要求的應(yīng)急時(shí)間，本系統(tǒng)為恒功率負(fù)載系統(tǒng)，比其他動(dòng)態(tài)功率負(fù)載系統(tǒng)更穩(wěn)定、可靠。

4）靜態(tài)監(jiān)視及故障報(bào)警

銅芯、（直流）電池主站、控制器分機(jī)及燈具的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)聲光報(bào)警，聲報(bào)警可手動(dòng)消除，光報(bào)警保存到故障消除時(shí)消除。

5）動(dòng)態(tài)應(yīng)急疏散預(yù)案程序

避免人員誤入著火區(qū)域；引導(dǎo)人員盡量避開可能的濃煙區(qū)；避免人員無序轉(zhuǎn)向；可預(yù)設(shè)標(biāo)志燈進(jìn)行頻閃/流動(dòng)控制。

3　智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用

以某廠區(qū)一棟辦公樓（401號(hào)建筑物）為例，采用智能消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，廠區(qū)總消防控制室設(shè)在503號(hào)建筑物內(nèi)。

3.1傳統(tǒng)的消防應(yīng)急照明設(shè)計(jì)

在采用智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)之前，辦公樓的應(yīng)急照明一般采用以下3種方式。

1）將走廊、門廳、電梯前室等普通照明燈具的一部分作為應(yīng)急照明燈具，采用雙電源供電方式，一路電源來自市電，另一路電源來自供電系統(tǒng)中有效地獨(dú)立于正常照明電源的專用饋電線路或自備發(fā)電機(jī)組。實(shí)際上，這種供電方式將消防疏散照明與消防備用照明混淆。在相關(guān)防火規(guī)范中有明確規(guī)定，消防備用照明是指消防控制室、消防水泵房、自備發(fā)電機(jī)房、配電室、防煙與排煙機(jī)房以及發(fā)生火災(zāi)時(shí)需堅(jiān)持工作的房間的備用照明；而消防疏散照明是為了使人員在火災(zāi)情況下，能從室內(nèi)安全撤離至室外（或某一安全地區(qū)）而設(shè)置的。

事實(shí)上，配電室、發(fā)電機(jī)房、消防泵房及需要的全部備用照明由雙電源構(gòu)成的備用（應(yīng)急）照明電源提供即可。若電網(wǎng)及發(fā)電機(jī)電源全部斷電，則滅火工作應(yīng)停止，工作人員應(yīng)撤離現(xiàn)場。而保證工作人員能迅速、有效撤離的照明是消防疏散照明，其照度應(yīng)滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034-2013）規(guī)定的疏散照明的地面平均水平照度值，即水平疏散通道不應(yīng)低于1lx，人員密集場所、避難層不應(yīng)低于2lx，垂直疏散區(qū)域不應(yīng)低于5lx。

2）消防疏散照明采用雙頭應(yīng)急燈（即自帶電源非集中控制型的消防應(yīng)急照明系統(tǒng)）。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)在前面已經(jīng)詳細(xì)論述，此處不再贅述。

3）部分工程設(shè)計(jì)中采用自帶電池的熒光燈、筒燈或吸頂燈。實(shí)際上自帶電源的消防應(yīng)急照明燈很難做到經(jīng)濟(jì)美觀，如40W熒光燈要滿足180min、100%轉(zhuǎn)換亮度時(shí)，其電池箱應(yīng)是燈箱體積的2～3倍，價(jià)格也很高。

3.2智能消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用智能消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，各部分設(shè)備設(shè)置如下。

1）在廠區(qū)總消防控制室（503號(hào)建筑物）內(nèi)設(shè)置智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的中央監(jiān)控主機(jī)以及CRT圖形顯示裝置。

2）在該辦公樓（401號(hào)建筑物）一層的總配電間設(shè)置控制器主機(jī)以及中央電池主站。控制器主機(jī)電源由該辦公樓內(nèi)的消防雙電源自動(dòng)切換箱提供，中央電池主站的充電電源由照明配電總箱或消防雙電源自動(dòng)切換箱提供。電池主站容量由下層控制器分機(jī)按全部消防應(yīng)急照明燈和標(biāo)志燈容量計(jì)算。

3）在辦公樓內(nèi)按防火分區(qū)（該辦公樓每層為一個(gè)防火分區(qū)）設(shè)置控制器分機(jī)，給集中電源集中控制型照明燈/標(biāo)志燈供電及通信?？刂破鞣謾C(jī)一路供電電源由辦公樓的照明總箱提供，另一路由電池主站提供。

4）在走廊、門廳、電梯前室以及其他需要進(jìn)行消防疏散照明的位置布置安全電壓為DC24V的集中電源集中控制型消防應(yīng)急照明燈（3W）以及消防應(yīng)急標(biāo)志燈（1W），應(yīng)急照明燈的設(shè)置滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034-2013）規(guī)定的疏散照明的地面平均水平照度值。

該建筑物智能消防應(yīng)急照明控制原理圖如圖4所示，該建筑物三層局部走廊照明平面設(shè)計(jì)如圖5所示。

由此可見，采用智能消防應(yīng)急照明和疏散系統(tǒng)將消防應(yīng)急照明與普通照明及備用應(yīng)急照明徹底分離，保證了消防疏散照明及指示燈系統(tǒng)的完整性。

圖4　某建筑物智能消防照明控制原理圖

圖5　某建筑物局部照明平面圖

3.3智能消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)需注意的問題

1）若設(shè)計(jì)場所均為走廊、樓梯間等高度為3～4m的空間，則終端層采用安全電壓為DC24V的集中電源集中控制型消防應(yīng)急標(biāo)志燈，設(shè)備層采用安全電壓為DC24V型的控制器分機(jī)，同時(shí)采用直流DC24V電池分站。2）若設(shè)計(jì)場所高度為6～8m以上，則終端層采用AC220V/DC216V集中電源集中控制型消防應(yīng)急照明燈，設(shè)備層采用交直流隔離型控制器分機(jī)，同時(shí)采用直流DC216V電池主站。

3）若設(shè)計(jì)場所是前兩種的結(jié)合，則高度為3～4m的空間采用安全電壓DC24V型消防應(yīng)急標(biāo)志燈，高度為6～8m的空間采用AC220V/DC216V型消防應(yīng)急照明燈，設(shè)備層采用混合型控制器分機(jī)，同時(shí)采用直流DC216V電池主站。

4）消防應(yīng)急照明燈的數(shù)量及布置均應(yīng)滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034-2013）及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016-2014）的規(guī)定要求。

4　結(jié)束語

建筑工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)和有效實(shí)施關(guān)系到人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，必須引起高度重視。作為建筑工程設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，消防應(yīng)急照明設(shè)計(jì)始終是安全照明設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，其重要程度不言而喻。然而，傳統(tǒng)的消防應(yīng)急照明雙系統(tǒng)存在著響應(yīng)速度慢、穩(wěn)定性較差等諸多不足，亟待改進(jìn)，與此同時(shí)，新版《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)》（GB 17945-2010）進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)消防疏散照明的獨(dú)立性和完整性，為消防疏散照明的智能化發(fā)展提供了新的契機(jī)。本文簡要闡述了智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和要點(diǎn)，并通過某廠區(qū)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用證實(shí)了其應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景?？梢灶A(yù)見，伴隨著安全設(shè)計(jì)生產(chǎn)意識(shí)的不斷提高、智能技術(shù)的不斷發(fā)展，智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)獨(dú)立、快速響應(yīng)的特征將更加明顯，必將在未來的工程實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。