智能消防應(yīng)急指示燈設(shè)計(jì)

張飛+張磊+栗世堯+吳何畏

摘 要：傳統(tǒng)消防應(yīng)急指示燈指示方向固定，在復(fù)雜環(huán)境中難以起到有效的疏散指引作用。本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)和工業(yè)組態(tài)軟件的智能應(yīng)急消防指示燈，指示燈的指引方向?qū)⒂上到y(tǒng)計(jì)算后給出。在危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)指示燈內(nèi)部的傳感模塊會將信息發(fā)送給服務(wù)器，系統(tǒng)會計(jì)算出最佳疏散路線；同時(shí)上位機(jī)人機(jī)界面將第一時(shí)間顯示出危險(xiǎn)發(fā)生位置輔助相關(guān)人員展開工作。

關(guān)鍵詞：指示燈 消防疏散 組態(tài)監(jiān)控 單片機(jī)

中圖分類號：TU89 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（b）-0014-02

隨著城市的建設(shè)與發(fā)展，公共場所的規(guī)模越來越大結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。如何保障突發(fā)事件情況下人員快速疏散已成為應(yīng)急管理的重要內(nèi)容。應(yīng)急指示燈是應(yīng)用最廣泛的消防應(yīng)急裝置，但傳統(tǒng)的消防應(yīng)急標(biāo)志燈有一個(gè)致命缺陷，就是它只能指示一個(gè)固定的逃跑方向，一般是指向最近的安全門，但是這樣會出現(xiàn)很多不利情況：如果指示的前方發(fā)生火災(zāi)或正是煙霧蔓延過來的方向，或安全門由于故障而不能自動開啟，或建筑內(nèi)的消防應(yīng)急燈在平時(shí)沒能實(shí)時(shí)維護(hù)，在危機(jī)情況出現(xiàn)故障時(shí)，消防應(yīng)急標(biāo)志燈失去了應(yīng)有的作用，所以，目前應(yīng)用的傳統(tǒng)消防應(yīng)急燈有著很大的局限性[1]。為了適應(yīng)越來越復(fù)雜的公共場所以及克服傳統(tǒng)應(yīng)急指示燈的缺陷我們設(shè)計(jì)了一種新型應(yīng)急指示燈。

1 指示燈的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)

1.1 應(yīng)急指示燈的結(jié)構(gòu)組成

應(yīng)急指示燈將以地?zé)舻男问竭M(jìn)行安裝。因此其結(jié)構(gòu)為箱式結(jié)構(gòu)，尺寸約為180×60×30（單位：mm），單元內(nèi)部是空槽，用來安裝LED指示單元、PCB電路板、單片機(jī)、電池和相關(guān)電子元器件。盒體頂部附半透明涂層一般要求由內(nèi)向外的光線通透性較好，這樣做一方面可以對箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)起遮蔽作用保護(hù)元器件；另一方面可以通過涂層使其與周圍環(huán)境相融合，顯得更加美觀。

考慮到LED指示單元的發(fā)熱問題因采用雙面PCB電路板，將LED指示單元與芯片等其他元器件分布在電路板兩側(cè)。PCB應(yīng)選用鋁基材以保證足夠的耐熱能力，整個(gè)箱體也應(yīng)有較好的導(dǎo)熱能力以保證散熱。箱體內(nèi)部的鋰電池可以保證在斷電情況下的設(shè)備工作，并由智能終端對其進(jìn)行電池管理。高性能、高可靠性的電池管理系統(tǒng)能使電池在各種工作條件下獲得最佳的性能。

1.2 通訊功能

智能消防應(yīng)急指示燈是具備通訊和傳感功能；通訊采用RS485總線，其通訊端口應(yīng)布置在箱體易于檢修的位置；系統(tǒng)主機(jī)和指示燈終端通過RS485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)對終端的實(shí)時(shí)控制。此外客戶機(jī)將通過網(wǎng)絡(luò)總線與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，監(jiān)控人員可以通過客戶機(jī)的監(jiān)控畫面對現(xiàn)場狀況進(jìn)行了解。

1.3 照明與指示功能

智能消費(fèi)應(yīng)急指示燈以地?zé)舻男问戒佈b在地面，它在指引方向的同時(shí)兼具有照明功能。

目前的LED燈亮度較高單個(gè)貼片LED燈珠就能達(dá)到5～6lm的亮度，如果人眼長時(shí)間直視會對眼睛造成傷害。我們可以通過對箱體燈蓋的加工將多余的亮度發(fā)散開來用以照明周圍的環(huán)境，相比于懸掛式應(yīng)急照明燈，地?zé)舻恼彰魉澜歉侔惭b限制也更少，在商場、超市等環(huán)境復(fù)雜的公共場所這樣的照明方式更加有效。

方向指示功能是通過不同LED燈管的亮滅來實(shí)現(xiàn)的，因此指示方向并不唯一。在發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)系統(tǒng)會規(guī)劃出合理的逃生路線并控制各個(gè)裝置的LED指示單元進(jìn)行路徑指示。

1.4 傳感功能

傳感功能是本裝置的重要組成部分，通過壓力、溫度、光強(qiáng)、濕度等傳感器的幫助我們獲得此地點(diǎn)的詳細(xì)物理特征。這些傳感器采集的模擬信號將由單片機(jī)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過RS485總線傳送給系統(tǒng)主機(jī)。系統(tǒng)通過對這些數(shù)據(jù)的分析處理可以規(guī)劃出合理的逃生路線，并將信號發(fā)送個(gè)各個(gè)終端。傳感設(shè)備所收集的信息還能幫助我們建立危險(xiǎn)事件的發(fā)展模型，幫助我們在以后更好地應(yīng)對此類事件。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件開發(fā)環(huán)境可采用uVison2，它可以用來編譯C源碼、匯編源程序、連接和重定位目標(biāo)文件和庫文件、創(chuàng)建HEX文件、調(diào)試目標(biāo)程序等[2]。程序采用模塊化的功能設(shè)計(jì)，可靠性高且易于調(diào)試修改。當(dāng)服務(wù)器主機(jī)收到危險(xiǎn)報(bào)警信號時(shí)會根據(jù)相應(yīng)的報(bào)警類型啟動相關(guān)預(yù)案，當(dāng)服務(wù)器收到設(shè)備損壞或異常中斷信號時(shí)則會安排人員進(jìn)行檢修。

3 指示燈的監(jiān)控設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中選用組態(tài)王6.60作為監(jiān)控軟件。它集控制、數(shù)據(jù)庫、人機(jī)界面、網(wǎng)絡(luò)和圖形等技術(shù)于一身，采用了多線程、COM組件等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了時(shí)時(shí)多任務(wù)，軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠[3]。

通過對工業(yè)組態(tài)軟件的運(yùn)用，我們除了被動接受報(bào)警外還能主動訪問設(shè)備，查看當(dāng)前設(shè)備的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。為了減輕系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)，只有當(dāng)監(jiān)控人員主動訪問設(shè)備時(shí)才對此終端進(jìn)行訪問，此外在報(bào)警信號未發(fā)送時(shí)保持待機(jī)狀態(tài)。

通過組態(tài)王的人機(jī)界面我們可以直觀地構(gòu)建出立體的安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，將智能消防應(yīng)急指示燈作為一個(gè)個(gè)傳感終端與場所的設(shè)計(jì)圖相結(jié)合，我們就獲得了一份直觀的消防安全圖，一旦險(xiǎn)情發(fā)生我們能立刻知道它的發(fā)生地點(diǎn)和時(shí)間，相關(guān)人員可以在第一時(shí)間采取行動。

將公共場所的監(jiān)控設(shè)備接入組態(tài)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)監(jiān)控人員通過監(jiān)控畫面發(fā)現(xiàn)有暴力沖突事件發(fā)生時(shí)，也可人為啟動消防疏散系統(tǒng)將人群引導(dǎo)到遠(yuǎn)離沖突發(fā)生地點(diǎn)的地方并組織工作人員干預(yù)，最大限度地保證人員和財(cái)產(chǎn)安全。

4 結(jié)語

現(xiàn)代化城市不斷高速發(fā)展，對于公共場所的安全也越來越重視，智能化的消防應(yīng)急設(shè)備越來越受到人們的關(guān)注。隨著公共場所的空間格局越來越龐大復(fù)雜傳統(tǒng)應(yīng)急疏散體系勢必會被淘汰，因此，在公共場所的消防預(yù)警中應(yīng)該更多地利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢發(fā)展智能集群消防疏散體系。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔以田.智能集群控制消防應(yīng)急指示燈的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2011（11）：203-206.

[2] 求是科技.8051系列單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)完全手冊[M].北京：人民郵電出版社，2006：209.

[3] 王冰.組態(tài)王相關(guān)數(shù)據(jù)庫研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008（2）：1025-1027.endprint