建筑電氣智能應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用

黃達(dá)

（基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)股份有限公司太原分公司，山西太原 030000）

0 引言

隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，智能技術(shù)在建筑領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，從設(shè)計(jì)到施工，還包含了許多科技元素。面對(duì)眾多高層民用建筑，安全威脅越來越明顯。應(yīng)急照明作為消防安全的關(guān)鍵要素，在人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全方面引起了廣大群眾的關(guān)注。本文針對(duì)土木工程中電氣智能應(yīng)急照明系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，分析了智能應(yīng)急照明在實(shí)際工作中的應(yīng)用及具體設(shè)計(jì)方案。隨著我國(guó)建筑智能化應(yīng)用的發(fā)展，建筑工程各個(gè)領(lǐng)域，特別是代表智能應(yīng)急照明系統(tǒng)的消防安全領(lǐng)域出現(xiàn)了新的變化和突破，不僅可以提供更有效的安全功能，而且有利于國(guó)內(nèi)消防領(lǐng)域的快速增長(zhǎng)，是建筑物消防安全研究的重要課題。

1 電氣智能建筑照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

作為電氣智能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，首先需要明確智能照明系統(tǒng)的最初設(shè)計(jì)目標(biāo)，特別是改變?cè)O(shè)計(jì)，摒棄傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中照明系統(tǒng)獨(dú)特的功能設(shè)計(jì)，借助應(yīng)急照明信息系統(tǒng)，對(duì)電氣系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施整體控制，科學(xué)實(shí)踐智能照明理念，堅(jiān)持務(wù)實(shí)、高效、求實(shí)的原則，減少不必要的連接和過程，實(shí)踐最佳路徑設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)代國(guó)際先進(jìn)的智能消防救援策略系統(tǒng)，既體現(xiàn)了智能照明系統(tǒng)的高效設(shè)計(jì)，又體現(xiàn)了應(yīng)急照明系統(tǒng)的必要防護(hù)功能；二是智能設(shè)計(jì)理念要體現(xiàn)對(duì)突發(fā)事件的實(shí)際理解和認(rèn)識(shí)，以及對(duì)極端環(huán)境的科學(xué)判斷能力，幫助受困群眾在最短時(shí)間內(nèi)迅速獲救；最后通過大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能應(yīng)用、預(yù)警系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了照明系統(tǒng)的高效設(shè)計(jì)，保證了多功能建筑的安全可靠[1]。

2 智能應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

2.1 應(yīng)急照明系統(tǒng)組成分析

應(yīng)急照明系統(tǒng)可分為感應(yīng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和信息處理平臺(tái)。感應(yīng)系統(tǒng)可分為溫度探測(cè)器、煙霧探測(cè)器等；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括通信接口、通信線路、電源線、電池等。信息處理平臺(tái)分為控制節(jié)點(diǎn)、控制模塊等。

2.2 應(yīng)急照明系統(tǒng)的工作原理

消防區(qū)段一旦發(fā)生火災(zāi)，區(qū)段探測(cè)器可通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)向消防控制平臺(tái)傳輸火災(zāi)信號(hào)，智能應(yīng)急照明系統(tǒng)可通過預(yù)裝系統(tǒng)自動(dòng)照明。在此期間，為避免發(fā)生電氣爆炸的危險(xiǎn)，必須及時(shí)關(guān)閉原有電路。疏散燈亮起時(shí)，應(yīng)向被疏散人員發(fā)出指示，以沿疏散路線指向最近安全出口的形式確定疏散方向，以便被疏散人員從火災(zāi)中迅速撤離[2]。

2.3 應(yīng)急照明系統(tǒng)的逃生邏輯

應(yīng)急照明系統(tǒng)必須與火災(zāi)及自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，以確保準(zhǔn)確的火災(zāi)報(bào)警區(qū)域。同時(shí)，火災(zāi)報(bào)警區(qū)域內(nèi)所有應(yīng)急照明信號(hào)均應(yīng)按規(guī)定救援路徑引導(dǎo)，協(xié)調(diào)消防工作。在此期間，智能系統(tǒng)在評(píng)估該區(qū)是否發(fā)生火警時(shí)，必須遵循一個(gè)探測(cè)器不發(fā)出火警警告及超過兩個(gè)探測(cè)器發(fā)出火警警告的方法，以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤的提醒。在此期間，為避免探測(cè)器出現(xiàn)故障等問題，應(yīng)在防火部分放置額外的手動(dòng)報(bào)警按鈕，以便及時(shí)將信號(hào)傳送至防火平臺(tái)。在這段時(shí)間內(nèi)，不應(yīng)以人手報(bào)警模式作為火警的根據(jù)，因?yàn)樵诨鹁l(fā)生時(shí)，員工通常不會(huì)選擇按下火警點(diǎn)附近的警報(bào)器，所以在人手報(bào)警時(shí)，主管應(yīng)擴(kuò)大可能發(fā)生火警的范圍。第二，在防火地段發(fā)生火警時(shí)，應(yīng)急照明系統(tǒng)的電纜須采取防火措施，避免因火警而導(dǎo)致線路中斷，令照明系統(tǒng)效率低下，導(dǎo)致在疏散人群時(shí)造成混亂。最后，為避免因火災(zāi)煙幕等使被疏散人員無法找到疏散方向的情況，在疏散及安全出口附近應(yīng)設(shè)置聲音信號(hào)，以便被疏散人員在短時(shí)間內(nèi)找到疏散及安全出口，避免失去最佳的疏散撤離時(shí)間[3]。

2.4 應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

總體而言，智能應(yīng)急照明系統(tǒng)主機(jī)為PC，應(yīng)急燈為單片智能終端控制。通過總線可以執(zhí)行多個(gè)通信控制和檢查功能。同一總線系統(tǒng)可連接不同類型的燈具終端，可編程可在相應(yīng)的虛擬分區(qū)中打開和關(guān)閉應(yīng)急照明，并進(jìn)行功能和應(yīng)急測(cè)試。由于虛擬分區(qū)的技術(shù)支持，設(shè)計(jì)和工程管理非常方便。同時(shí)，合理的應(yīng)急照明系統(tǒng)可以可靠的與建筑物內(nèi)的樓宇管理系統(tǒng)兼容，方便設(shè)備的日常管理。該系統(tǒng)引入了雙向壁掛式LED燈，高水平的輸出聲音和低水平的漫射照明，將現(xiàn)有疏散指示照明的LED燈功率放大到5W，地面照明從傳統(tǒng)的單純依靠應(yīng)急照明，轉(zhuǎn)變到同時(shí)使用疏散指示照明作為輔助應(yīng)急照明，從而提高了疏散通道應(yīng)急照明的作用，減少了人們?cè)跓熿F中的恐慌情緒，逐步使被疏散人員安全高效的撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。此外，該系統(tǒng)的日常維護(hù)避免了因產(chǎn)品故障和燈位不合理導(dǎo)致的駕駛沖突。該系統(tǒng)可全天24h不間斷檢查設(shè)備，確保整個(gè)系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)，火災(zāi)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)任何緊急情況[4]。圖1為應(yīng)急照明燈和疏散指示照明燈。

圖1 應(yīng)急照明燈和疏散指示照明燈

3 智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用功能

3.1 智能應(yīng)急照明系統(tǒng)快速報(bào)警功能

現(xiàn)代智能應(yīng)急照明系統(tǒng)不僅增加了許多應(yīng)用功能，而且有助于處在危險(xiǎn)環(huán)境的人員在緊急情況下實(shí)現(xiàn)有效的自我保護(hù)。近年來，應(yīng)急照明系統(tǒng)的能力有了很大提高：依托應(yīng)急照明作為支點(diǎn)，進(jìn)行了多種產(chǎn)品創(chuàng)新和開發(fā)，在一系列實(shí)踐過程中引起了社會(huì)的高度重視。例如，在廣州的一幢建筑物內(nèi)進(jìn)行了早期火警演習(xí)。智能照明系統(tǒng)采用紅外熱感應(yīng)快速報(bào)警系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)與其相聯(lián)動(dòng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)連接器覆蓋整個(gè)建筑區(qū)域。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)高于正常溫度的情況下，預(yù)警裝置中的閾值不斷檢測(cè)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。超過閾值時(shí)，預(yù)警裝置可以將熱信息發(fā)出警報(bào)并傳輸?shù)綀?bào)警控制中心。當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的快速報(bào)警裝置發(fā)現(xiàn)熱源高于安裝系統(tǒng)的設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)智能照明系統(tǒng)，進(jìn)行快速報(bào)警，并結(jié)合建筑快速火災(zāi)報(bào)警裝置發(fā)出緊急警報(bào)。智能照明系統(tǒng)中的快速報(bào)警功能與傳統(tǒng)的預(yù)警裝置系統(tǒng)有效結(jié)合，既避免了單一路由覆蓋不全的問題，又為照明系統(tǒng)提供了應(yīng)急通信，實(shí)現(xiàn)了有效的應(yīng)急預(yù)警[5]。

3.2 智能應(yīng)急照明系統(tǒng)的疏散功能

智能應(yīng)急照明系統(tǒng)的疏散是對(duì)傳統(tǒng)照明疏散功能的升級(jí)改造。一方面，借助光源疏散指示燈照明，樓宇關(guān)閉后可與內(nèi)置或備用電源結(jié)合，不但可作為分散警告，亦可避免傳統(tǒng)電路停電而出現(xiàn)的問題。另一方面，智能應(yīng)急照明系統(tǒng)具有防煙防塵效果，一旦發(fā)生火災(zāi)，可發(fā)出燈光報(bào)警，幫助被困人員逃離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。此外，在高樓大廈內(nèi)，智能緊急照明系統(tǒng)具有疏散功能，可協(xié)助受困人士逃至消防通道，利于救援人員進(jìn)行有效的救援行動(dòng)。因此，現(xiàn)代智能應(yīng)急照明系統(tǒng)不僅具有正常的照明功能，而且通過大數(shù)據(jù)、人工智能、5G網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)，通過對(duì)救援線路進(jìn)行有效的分析，提供了最優(yōu)的疏散方案。一旦發(fā)生火災(zāi)，大多數(shù)人更習(xí)慣使用光源。因此，應(yīng)急照明系統(tǒng)借助智能疏散指示燈的功能，可以提出最佳火災(zāi)救援策略。

3.3 避免智能應(yīng)急照明系統(tǒng)危險(xiǎn)的駕駛功能

與應(yīng)急照明系統(tǒng)的疏散功能不同，安裝駕駛功能可以幫助超高層建筑中的受困人員擺脫建筑物的危險(xiǎn)場(chǎng)所，從而完成相應(yīng)的保護(hù)功能。一方面，超高層的防火是建筑防火領(lǐng)域的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。因此，通過合理的應(yīng)急照明系統(tǒng)，可以幫助受影響的人迅速避免風(fēng)險(xiǎn)，減少人員傷亡，并為后續(xù)消防工作提供必要的時(shí)間。另一方面，不同級(jí)別的受影響人士會(huì)設(shè)置不同的駕駛模式，以避免危險(xiǎn)，并借助合理的光源，協(xié)助受影響人士在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入預(yù)設(shè)的安全區(qū)[6]。

4 傳統(tǒng)應(yīng)急照明系統(tǒng)存在的問題

傳統(tǒng)的應(yīng)急照明系統(tǒng)可分為兩種形式：集中電源及燈具自帶蓄電池。在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于照明系統(tǒng)電纜自成獨(dú)立的系統(tǒng)，無法聯(lián)動(dòng)火災(zāi)及自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，一旦發(fā)生火災(zāi)，很容易影響逃生人員的疏散。此外，根據(jù)以往的調(diào)查顯示，疏散燈的日常保養(yǎng)及更改已顯著放緩，因此在某些情況下，火災(zāi)信號(hào)已發(fā)出，緊急指示燈因故障而不能及時(shí)作出反應(yīng)，這就會(huì)導(dǎo)致處在危險(xiǎn)環(huán)境的人員產(chǎn)生混亂，嚴(yán)重影響消防疏散的進(jìn)度。

5 智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

5.1 智能應(yīng)急照明系統(tǒng)的硬件組成

作為智能應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，有必要結(jié)合現(xiàn)代公共應(yīng)急照明設(shè)施的發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)智能應(yīng)急照明系統(tǒng)。首先，必須保證系統(tǒng)中燈具的設(shè)備參數(shù)符合我國(guó)應(yīng)急照明系統(tǒng)的要求。照明光源、集中電源、備用電源、單片機(jī)電源等相關(guān)設(shè)備必須符合相關(guān)規(guī)范的要求。特別是燈具照明強(qiáng)度不僅要保證應(yīng)急救援工作的正常開展，還要滿足長(zhǎng)時(shí)間照明的需要，幫助受災(zāi)群眾迅速獲救；其次，智能應(yīng)急照明系統(tǒng)還可以選擇安全快速報(bào)警單元，代替快速火災(zāi)報(bào)警、快速氣體報(bào)警、快速煙霧報(bào)警等。既可以集成各種快速應(yīng)急報(bào)警功能，又可與應(yīng)急照明系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)各種消防系統(tǒng)的有效應(yīng)用；最后，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機(jī)、路由器、5G網(wǎng)絡(luò)基站等手段，實(shí)現(xiàn)了各種快速應(yīng)急報(bào)警功能的無線聯(lián)網(wǎng)，迅速發(fā)出自然災(zāi)害警報(bào)。相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建立將有助于智能應(yīng)急照明與大廈管理中心的信號(hào)保持聯(lián)系。配合大廈不同地區(qū)的監(jiān)察儀器，可有效地轉(zhuǎn)換多個(gè)情景，不但可發(fā)出火警等災(zāi)害及意外的警報(bào)，亦可應(yīng)付恐怖襲擊、盜竊等一系列危險(xiǎn)事件。智能照明系統(tǒng)可以將圖像系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)結(jié)合起來，為受困人員提供快速逃生的機(jī)會(huì)。例如，2008年發(fā)生在印度孟買的恐怖襲擊事件，再次展示了應(yīng)急照明系統(tǒng)的有效性和可靠性。隨著我國(guó)建設(shè)應(yīng)急多功能體系的發(fā)展，保障建筑物安全成為首要任務(wù)之一。同時(shí)，它可以逐步提高應(yīng)急系統(tǒng)的效率，特別是在安全領(lǐng)域的效率[7]。

5.2 智能應(yīng)急照明系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)

作為電氣智能化領(lǐng)域的智能應(yīng)急照明系統(tǒng)，有必要結(jié)合相應(yīng)的軟件體系，進(jìn)一步開發(fā)相應(yīng)的智能應(yīng)用領(lǐng)域。一方面，應(yīng)用軟件通過大數(shù)據(jù)處理、人工智能和5G技術(shù)，成為消防系統(tǒng)及應(yīng)急照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化管理和監(jiān)控的重要平臺(tái)。同時(shí)，可以在軟件數(shù)據(jù)中心及時(shí)解決建筑物中出現(xiàn)的問題。例如，如發(fā)現(xiàn)樓宇某區(qū)的緊急照明出現(xiàn)故障，可直接提醒有關(guān)人員在有關(guān)地區(qū)進(jìn)行檢查和維修。通過數(shù)據(jù)中心的有效管理和排序，可以提前、高效、及時(shí)地解決應(yīng)急照明問題，確保受影響居民在建筑物內(nèi)的安全，減少不必要的安全事故，減少自然災(zāi)害的發(fā)生。此外，在設(shè)計(jì)有關(guān)軟件時(shí)，亦須根據(jù)軟件的輔助功能，考慮電氣設(shè)施的實(shí)際情況，特別是主線和燈具的位置，進(jìn)而更有效地完成安裝[8]。

5.3 智能應(yīng)急照明系統(tǒng)的通信設(shè)計(jì)

作為智能應(yīng)急照明系統(tǒng)的通信設(shè)計(jì)，需要確保相應(yīng)的應(yīng)急照明系統(tǒng)能夠在緊急情況下及時(shí)有效地傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)。同時(shí)，結(jié)合觀測(cè)儀器，確保遇有嚴(yán)重火災(zāi)時(shí)信號(hào)保持暢通，便于對(duì)受困群眾進(jìn)行有效救援。此外，通信設(shè)計(jì)不僅旨在提高對(duì)其各自功能的一些設(shè)計(jì)要求，還旨在為其穩(wěn)定性和安全性提供相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。通信設(shè)計(jì)是實(shí)施應(yīng)急照明系統(tǒng)的重要保證.透過照明設(shè)備的資料數(shù)據(jù)，我們可以取得更多有關(guān)樓宇的資料，并提供所需的資料支援，以便救援行動(dòng)的進(jìn)行。不間斷通信不僅是智能應(yīng)急照明系統(tǒng)發(fā)展的重要功能，也是當(dāng)前電氣設(shè)備建設(shè)領(lǐng)域急需關(guān)注的重要內(nèi)容[9]。

6 結(jié)語

智能應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用經(jīng)歷了令人震驚的變化和創(chuàng)新。首先，新技術(shù)的應(yīng)用為應(yīng)急照明系統(tǒng)增加了大量輔助功能。其次，智能化應(yīng)用程度逐步提高，給傳統(tǒng)照明系統(tǒng)帶來了新的改進(jìn)和創(chuàng)新，提高了照明系統(tǒng)的安全性，減少了不必要的損失和影響。