【摘要】：現(xiàn)代建筑工程有著空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、電氣設(shè)備臺(tái)數(shù)眾多的特征，火災(zāi)事故發(fā)生率大幅提高,，對(duì)消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的使用功能提出了全新要求,。傳統(tǒng)消防應(yīng)急照明系統(tǒng)存在指示方向固定、分散控制的局限性，在建筑火災(zāi)發(fā)生期間,，難以有效組織受災(zāi)人群迅速疏散至安全區(qū)域,，造成不必要的人員傷亡。鑒于此,，文章以智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)作為切入點(diǎn),，簡(jiǎn)要敘述系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和核心功能，然后詳細(xì)闡述了建筑智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,，以供參考,。

【關(guān)鍵詞】：建筑電氣；智能消防,；應(yīng)急照明系統(tǒng)

0 引言

在民用建筑中,，智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的功能是消防疏散，當(dāng)建筑出現(xiàn)火災(zāi)時(shí),，智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)將與消防系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制,，在限定時(shí)間內(nèi)鎖定火勢(shì)蔓延區(qū)域，然后根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)與消防救援通道分布位置,，在燈具屏幕上顯示安全疏散線路,，指引受災(zāi)人群逃離建筑、前往安全出口,。此外,，系統(tǒng)還將根據(jù)火勢(shì)實(shí)時(shí)蔓延情況，對(duì)逃生線路進(jìn)行更改調(diào)整,。智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)對(duì)保證建筑工程的使用安全,、加強(qiáng)消防應(yīng)急反應(yīng)與救援能力有重要作用。

1 建筑智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的組成和功能

1.1 系統(tǒng)組成

智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)主要由控制器,、電源,、分配電裝置、應(yīng)急燈具四部分組成,。

（1）控制器,。控制器負(fù)責(zé)持續(xù)感知建筑環(huán)境情況與配套裝置運(yùn)行工況,，基于運(yùn)行準(zhǔn)則來下達(dá)照明燈具啟閉等控制指令。如果感知到火災(zāi)事故發(fā)生,，控制器會(huì)立即切換到應(yīng)急照明與安全疏散模式,，通過控制燈具啟閉、切換電源來組織受災(zāi)人員安全疏散,。

（2）電源,。電源負(fù)責(zé)持續(xù)向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電，由主電源和應(yīng)急電源組成。正常情況下由主電源供電,，火災(zāi)發(fā)生期間切換至應(yīng)急電源供電,，應(yīng)急供電時(shí)長(zhǎng)保持在 1.5 ～ 2.0 h。

（3）分配電裝置,。分配電裝置負(fù)責(zé)持續(xù)轉(zhuǎn)換應(yīng)急電源的輸出電壓供電給現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急燈具,，以此來減少線損量、維持應(yīng)急燈具穩(wěn)定工況,，分配電裝置也具備通信功能,，可以實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急燈具的運(yùn)行情況，再把信息上傳至應(yīng)急照明控制器,。

（4）應(yīng)急燈具,。應(yīng)急燈具包括應(yīng)急照明燈具、標(biāo)志燈具兩種,，應(yīng)急照明燈具起到環(huán)境照明,、調(diào)節(jié)環(huán)境照度的作用，標(biāo)志燈具則起到指引正確安全逃生方向的作用,。

1.2 系統(tǒng)功能

在現(xiàn)代建筑工程中,，智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)主要具備應(yīng)急逃生、消防聯(lián)動(dòng)兩項(xiàng)核心功能,。

（1）應(yīng)急逃生功能,。當(dāng)建筑出現(xiàn)火災(zāi)事故后，室內(nèi)各處區(qū)域安裝的應(yīng)急標(biāo)志燈具可以有序組織受災(zāi)人員通過臨近安全疏散通道來撤離至安全區(qū)域,，避免受災(zāi)人員在恐慌情緒下盲目選擇逃生路線,，或因人群擁擠而出現(xiàn)踩踏等二次事故。

（2）消防聯(lián)動(dòng)功能,。應(yīng)急照明與緊急廣播,、自動(dòng)滅火等多套子系統(tǒng)共同構(gòu)成智能消防系統(tǒng)，子系統(tǒng)間保持聯(lián)動(dòng)狀態(tài),，在建筑火災(zāi)事故出現(xiàn)后,，系統(tǒng)會(huì)向各套子系統(tǒng)下達(dá)聯(lián)動(dòng)控制指令。例如,，應(yīng)急照明系統(tǒng)可以從消防報(bào)警系統(tǒng)中獲取火場(chǎng)信息,，如各處房間煙霧濃度、明火蔓延范圍,、受災(zāi)人員實(shí)時(shí)位置,，針對(duì)性引導(dǎo)受災(zāi)人員通過安全疏散通道撤離至安全區(qū)域，或引導(dǎo)受災(zāi)人員進(jìn)入防火分區(qū)等待消防人員救援,。智能消防系統(tǒng)會(huì)根據(jù)探測(cè)器信號(hào)來實(shí)時(shí)掌握火場(chǎng)情況,，自動(dòng)制定安全逃生路線,，通過變更標(biāo)志燈具所顯示信息來指引逃生路線，幫助受災(zāi)人員在疏散過程中躲避明火,、有毒煙氣和密集人群,。

2 建筑智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

為保障智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)維持穩(wěn)定工況、功能得到充分發(fā)揮,，設(shè)計(jì)人員需要搭建一套層級(jí)數(shù)量少,、功能明確、結(jié)構(gòu)合理的系統(tǒng)架構(gòu),。系統(tǒng)架構(gòu)從上到下分為控制層,、配電層、終端層三個(gè)層級(jí),，如圖 1 所示,。

圖 1 智能應(yīng)急照明系統(tǒng)架構(gòu)圖

其中，控制層由應(yīng)急照明控制器組成,，布置在消防控制室內(nèi),，負(fù)責(zé)對(duì)所采集現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析處理，根據(jù)處理結(jié)果來下達(dá)電源切換,、照明燈具集中調(diào)控,、燈具個(gè)別調(diào)控等控制指令，以保障應(yīng)急照明系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行為主要任務(wù),。配電層由主電源,、備用電源和分配電裝置組成。終端層由室內(nèi)房間,、樓梯間,、大廳等區(qū)域內(nèi)安裝的應(yīng)急照明燈具組成，起到指明安全逃生方向,、維持室內(nèi)人工照明狀態(tài)的作用,。

2.2 主機(jī)設(shè)計(jì)

控制器是智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的主機(jī)，設(shè)計(jì)人員需要在控制器內(nèi)嵌入操作系統(tǒng),，持續(xù)采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)來掌握各樓層區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急燈具工作狀態(tài),。正常情況下，控制器負(fù)責(zé)檢測(cè)燈具是否出現(xiàn)電源故障,、燈源故障問題并發(fā)送報(bào)警信號(hào),；火災(zāi)持續(xù)期間，控制器負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程改變疏散指示燈,、地理指示燈等照明燈具的工作狀態(tài),，或把消防室值班人員下達(dá)的控制指令分解傳達(dá)給終端設(shè)備。設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握功能開發(fā),、抗干擾兩方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

在功能開發(fā)方面，在控制器中需要設(shè)置記錄,、報(bào)警,、信息共享等多項(xiàng)使用功能。記錄功能是持續(xù)記錄燈具啟閉時(shí)間,、分配電裝置故障時(shí)間等相關(guān)信息,，并在后續(xù)進(jìn)行溯源分析；報(bào)警功能是在控制器自身故障或檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急照明裝置出現(xiàn)異常情況后,，自動(dòng)向值班人員發(fā)送報(bào)警信號(hào),，包括語音報(bào)警或閃爍指示燈的報(bào)警方式；信息共享功能是保持總控制器與現(xiàn)場(chǎng)分控制器,、應(yīng)急照明控制器與智能消防系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)間的聯(lián)網(wǎng)狀態(tài),，實(shí)時(shí)接收火警信息、火場(chǎng)探測(cè)信號(hào)等信息,，為應(yīng)急照明方案,、消防疏散指示路線的制定提供信息支持。

在抗干擾方面,，控制器和通信線布置區(qū)域內(nèi)分布多臺(tái)電氣設(shè)備與大量電氣線路,，容易受到外部電磁干擾，出現(xiàn)通信中斷,、信號(hào)延遲卡頓等問題,。設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取 CAN 總線通信技術(shù)，在控制器上預(yù)留 CAN 總線接口作為對(duì)外接口,，以此來強(qiáng)化控制器乃至智能應(yīng)急照明系統(tǒng)的抗干擾能力,。

2.3 終端照明設(shè)計(jì)

在終端照明設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)掌握燈具選型,、光源選擇,、光源驅(qū)動(dòng)三方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

（1）燈具選型,。在建筑室內(nèi)安裝標(biāo)志燈具,、照明燈具，或安裝照明標(biāo)志復(fù)合型燈具,。其中,，標(biāo)志燈具起到指引空間方向的作用，布置在各樓層安全出口部位,，引導(dǎo)室內(nèi)人員前往安全疏散通道,，或布置在樓層走道等公共區(qū)域，引導(dǎo)室內(nèi)人員迅速找到滅火器等消防設(shè)備,，標(biāo)志燈具的標(biāo)志亮度要控制在 50 ～ 300 cd/m2 ,。照明燈具負(fù)責(zé)為室內(nèi)人員疏散與消防救援活動(dòng)提供照明條件,，正常情況下處于熄滅狀態(tài)，確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生后點(diǎn)亮,。要求把應(yīng)急照明燈具光通量控制在50 lm 及以上,，根據(jù)室內(nèi)空間區(qū)域來確定安裝位置與間隔距離，如在過道每隔 20 m 貼頂安裝 1 臺(tái)照明燈具,。復(fù)合型燈具同時(shí)具備照明和指引功能,，既可以點(diǎn)亮燈具來維持室內(nèi)環(huán)境照度，又可以實(shí)時(shí)變更指示狀態(tài)來提示受災(zāi)人員選擇正確疏散方向,。

（2）光源選擇,。為取得理想的節(jié)能效果、降低應(yīng)急照明系統(tǒng)的能耗水平,，設(shè)計(jì)人員可選用 LED 燈具作為照明光源,，同規(guī)格 LED 燈具的耗電量不足白熾燈的 1/8，僅為熒光燈的 1/2,，并具備反應(yīng)速度快,、重量輕、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),、可頻繁操作的優(yōu)勢(shì),。考慮到單顆 LED 燈具發(fā)光強(qiáng)度偏低,，無法滿足照明需要,，應(yīng)選用 LED 陣列燈作為光源。

（3）光源驅(qū)動(dòng),。光源驅(qū)動(dòng)包括恒壓驅(qū)動(dòng),、恒流驅(qū)動(dòng)兩種方式。恒壓驅(qū)動(dòng)是在電路中額外串聯(lián)限壓電阻,，限定輸出電壓值,，實(shí)際驅(qū)動(dòng)效果并不理想，容易產(chǎn)生光強(qiáng)變化,；恒流驅(qū)動(dòng)是專門設(shè)計(jì)恒流電路,，安裝恒流芯片或運(yùn)算放大器，通過顯示輸出電流值來滿足 LED 燈具恒流工作特性,，可以預(yù)防燈具閃爍等問題出現(xiàn),，應(yīng)優(yōu)先采取恒流輸出方式。

2.4 電路設(shè)計(jì)

智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)通常采取 DC-DC 開關(guān)電源技術(shù),，系統(tǒng)電路由收 / 發(fā)碼電路,、隔離電路、開關(guān)電源,、MCU 主控單元,、故障檢測(cè)電路和光源檢測(cè)電路等部分組成,。同時(shí)，借助光耦隔離裝置,，電路結(jié)構(gòu)被拆分為總線部分,、光源部分兩個(gè)部分，各個(gè)電源保持獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài),，如果單個(gè)電源出現(xiàn)故障，不會(huì)對(duì)其他電源的運(yùn)行工況造成干擾,。設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握光源電路,、驅(qū)動(dòng)電路、通信電路,、檢測(cè)電路,、光源控制電路等電路的設(shè)計(jì)方法。例如,，對(duì)于光源電路,，在選用 LED 燈具作為照明光源的情況下，需要串聯(lián)多顆 LED 燈具來組成光源陣列,，具體根據(jù)應(yīng)急照明需要來確定串聯(lián)數(shù)量,，正常情況下需要在電路中串聯(lián) 3 ～ 4 顆 LED 燈具。對(duì)于光源控制電路,，需要在電路中接入單片機(jī)引腳,，引腳在高電平時(shí)導(dǎo)通光耦、截止三接管,，在低電平狀態(tài)下截止光耦,、導(dǎo)通三接管，從而執(zhí)行光源點(diǎn)亮和熄滅操作,。

2.5 防護(hù)設(shè)計(jì)

在智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)運(yùn)行期間,，受到設(shè)備自身老化、復(fù)雜外部環(huán)境,、雷擊等因素影響,，可能出現(xiàn)短路、斷路,、浪涌等故障問題,，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成應(yīng)急照明系統(tǒng)癱瘓，進(jìn)而在火災(zāi)事故中產(chǎn)生更加嚴(yán)重的損失,。因此,，設(shè)計(jì)人員需要梳理各類故障問題的成因，在系統(tǒng)中采取相應(yīng)防護(hù)措施,，以此來增強(qiáng)應(yīng)急照明系統(tǒng)抗干擾能力,，維持穩(wěn)定工況,。例如，雷擊浪涌問題是指低壓供電系統(tǒng)直接遭受雷電流打擊,，瞬間加載過大脈沖電流,，破壞設(shè)備電路，或遭受間接雷擊,，部分電流電壓傳入電路和應(yīng)急照明設(shè)備的問題,。對(duì)此，設(shè)計(jì)人員可應(yīng)用放電間隙,、氣體放電管或瞬態(tài)抑制二極管等來抑制浪涌,。

（1）放電間隙。在絕緣子和接地裝置上分別接入單個(gè)電極,，控制電極安全間隙距離,，后續(xù)利用金屬電極來泄放浪涌能量、保護(hù)電路與照明燈具,。

（2）氣體放電管,。在電路首級(jí)或前幾級(jí)保護(hù)內(nèi)加裝氣體放電管，憑借絕緣電阻值來泄放過大電流,、抑制高電壓,。此類裝置動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)續(xù)流問題,。

（3）瞬態(tài)抑制二極管,。瞬態(tài)抑制二極管與普通二極管較相似，如果二極管兩端遭受反向沖擊,，會(huì)立即較快地把兩端高阻抗轉(zhuǎn)換為低阻抗,，通過吸收浪涌功率起到鉗位抑制兩級(jí)間電壓、保護(hù)后續(xù)電路的作用,。

3安科瑞消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)選型方案

3.1系統(tǒng)概述

消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)主要由應(yīng)急照明控制器,、消防應(yīng)急照明集中電源或應(yīng)急照明配電箱、消防應(yīng)急燈具等幾部分組成,。該套系統(tǒng)為安科瑞公司自主研發(fā),，符合國(guó)家現(xiàn)行的行業(yè)規(guī)范，可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)或火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享,。

該系統(tǒng)配合火災(zāi)報(bào)警控制器使用時(shí),，在平時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視和控制，便于日常的管理和維護(hù),，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,。基于此保證在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能夠準(zhǔn)確改變消防應(yīng)急標(biāo)志燈具的指示方向,，點(diǎn)亮消防應(yīng)急照明燈,，幫助建筑內(nèi)的人群選擇逃生疏散路線，指引安全的逃生方向,，保障群眾的人身安全,，為各類用戶擔(dān)心的安全問題解決了后顧之憂。

3.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于住宅,、酒店,、辦公樓、商城綜合體,、醫(yī)院,、隧道管廊、軌道交通,、地庫、倉庫,、工廠等各行業(yè)的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng),。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

3.4.1系統(tǒng)運(yùn)行主界面

包含工具欄、平面展示,、圖層列表,、狀態(tài)欄，可以直觀的查看監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),，并根據(jù)狀態(tài)欄的現(xiàn)實(shí)內(nèi)容直接切換至故障具體位置,。

3.4.2燈具配置界面

可以查看所有燈具狀態(tài)與數(shù)量。

3.4.3信息界面

可查看歷史操作,、故障,、事件信息、可按日期進(jìn)行查詢,。

3.4.4權(quán)限管理界面

主要由應(yīng)急啟動(dòng),、應(yīng)急停止與手動(dòng)火警組成，應(yīng)急啟動(dòng)與停止用來測(cè)試設(shè)備應(yīng)急功能是否正常,，手動(dòng)火警測(cè)試再具體著火點(diǎn)下系統(tǒng)的啟動(dòng)情況,。

3.5系統(tǒng)硬件配置

3.5.1應(yīng)急照明控制器選型

3.5.3A型集中電源集中控制燈具選型

3.5.4B型（220V）集中電源集中控制型消防應(yīng)急照明及疏散指示設(shè)備選型

4 結(jié)束語

綜上所述,，為保障建筑使用安全,，減少建筑火災(zāi)事故，設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)到智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)在消防方面的重要價(jià)值,，掌握架構(gòu)設(shè)計(jì),、主機(jī)設(shè)計(jì)、終端照明設(shè)計(jì),、電路設(shè)計(jì)和防護(hù)設(shè)計(jì)方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn),，結(jié)合工程情況來制訂一套切實(shí)可行的智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

安科瑞侯文莉