浅析智能型消防应急照明、疏散指示系统

2011-07-26杨航超

灯与照明 2011年3期

杨航超

(重庆市设计院，重庆400015)

0 引言

在全球化与大都市化的浪潮中，城市逐渐向大型化、高层化、复杂化及多功能化发展。在“以人为本”的可持续发展理念指引下，保障城市巨型系统的正常运作与系统内部人民的生命安全是安全防灾体系面临的新挑战。以城市常见的火患为例，不应再仅满足于被动的借助外力灭火防灾上，应该更加注重如何在火灾发生后主动及时地指引正确的逃生方向，最大限度地减少人员伤亡。有鉴于此，智能型消防应急照明、疏散指示系统应运而生，它的普及应用受到建筑行业的广泛好评。

1 智能型消防应急照明、疏散指示系统研发背景

现代建筑内部构造错综复杂，为了保证其内部环境与空间的舒适度，使用了大量装修材料。一旦发生火灾，极易诱发烟气、高温、缺氧等状况，这其中尤以烟气产生的危害最大。据英国对火灾中造成人员伤亡的原因统计表明，由于一氧化碳中毒窒息死亡或被其他有毒烟气熏死的人数一般占火灾总死亡人数的40% ～50%。

火灾产生的烟气组成成分和数量取决于可燃物的化学组成和燃烧时的温度、氧的供给等燃烧条件。在完全燃烧条件下，物质燃烧产生的烟雾成分以二氧化碳、一氧化碳、水蒸气等为主;在不完全燃烧条件下，不仅有上述燃烧生成物，还会产生醇、醚等对人体有较强刺激作用的化合物。这些让人无法看清方向，产生恐怖感，以致惊慌失措，对本来熟悉的环境也会变得陌生，导致无法清晰辨识疏散路线和出口，造成火灾伤亡人员的增加。

目前普遍采用的独立型消防应急照明、疏散指示系统虽然可以和火灾报警系统联动，但在火灾发生时，无法对现场准备逃生的人员反馈各出口的准确火情信息，使得人员无法做出正确的选择，丧失宝贵的逃生机会而造成伤亡。此外，独立型消防应急疏散照明指示系统不能像消防报警系统一样24 h对消防灯具进行巡检，而消防灯具安装又比较分散，日常维护和检修相对滞后，其自带的蓄电池既耗能，寿命也短，这就极有可能造成火灾发生时，消防灯具因损坏而无法正常启动，导致火灾伤亡人员的增加。

由此可见，改进现有消防应急照明、疏散指示系统，最大限度地减少人员的伤亡与降低财产的损失、实现安全逃生势在必行。智能型消防应急照明、疏散指示系统正是在此背景下研发出台。该系统符合国家相关标准和技术要求，解决了独立型应急照明灯、疏散指示灯难以维护检修，无法在火灾发生时实时调整疏散指示方向的问题，并提出了一套完整的逃生方案。笔者以北京市崇正华盛应急设备系统有限公司智能型消防应急照明、疏散指示系统(e-bus/10)为参照，对智能型消防应急照明、疏散指示系统做一个简要的分析。

2 智能型消防应急照明、疏散指示系统的组成及主要参数

智能型消防应急照明、疏散指示系统由智能监控主站、智能中央电池主站、智能控制器分机和集中电源式点式监控型标志灯、照明灯四部分组成，如图1所示。

图1 智能型消防应急照明和疏散指示系统的组成部分

2.1 智能监控主站

智能监控主站由监控主机、消防联动控制及返回信号转换箱、计算机(终端显示监控器)及通讯模块组成。它是全系统设置、显示、控制、储存、打印及与外部进行信息交换的中心设备。

一台智能监控主站可配出1～8路通信线，每路通信线可接32台设备(智能电池主站及智能控制器分机)，即一台智能监控主站最多可接256台设备。

2.2 智能中央电池主站

智能中央电池主站的作用是给各个防火分区的控制器分机提供备用电源及电池电源。

智能中央电池主站输入电源为单路三相四线AC380V，容量分别为 16 A，20 A，25 A，32 A，40 A;输出电压为AC220V/DC216V型，输出干线模块(回路)4 或8 路(10 A/路或25 A/路)。

智能中央电池主站每个输出干线单元(模块)均有地址码、状态接受监视。

2.3 智能控制器分机

智能控制器分机设置在防火分区内，作为通讯及配电设备给集中电源式控制型灯具供电及控制。

智能控制器分机的正常电源应取自现场应急照明配电箱，单相AC220V输入;备用电源及电池电源取自电池主站输出干线单元模块，AC220V/DC216V输入(指正常供电AC220V，电池供电DC216V)。

智能控制器分机分为安全电压型、交直流隔离型、混合型三种。

安全电压型智能控制器分机输出电压为DC24V，可提供4或8路(5 A/路)供电回路。

交直流隔离型智能控制器分机输出电压为AC220V/DC216V，可提供 4或 8路(10 A/路)供电回路。

混合型智能控制器分机则可提供4路输出电压为DC24V(5 A/路)和4路输出电压为 AC220V/DC216V(10 A/路)的供电回路。

智能控制器分机每个输出模块均有地址码、状态接受监视与控制。

2.4 集中电源式点式监控型标志灯、照明灯

集中电源式点式监控型标志灯、照明灯分为安全电压类集中电源式点式监控型标志灯、照明灯和高疏散照度集中电源式点式监控型照明灯。

安全电压类集中电源式点式监控型标志灯用于疏散途径的标识，安全电压类集中电源式点式监控型照明灯用于5 lx以下照度级别疏散途径的照明。标志灯和照明灯本体由微处理器、电子变压恒流控制器、LED光源及传感器组成，其输入电压为DC24V，灯内不带蓄电池，每个灯均带地址编码及传感器，可以实现点式故障报警。标志灯可执行频闪、调向、强迫点灯、定时程序控制模式，地面集中电源式点式监控型标志灯还可设置为地面导光流在疏散状态流动指向使用。照明灯可执行强迫点灯、定时程序控制模式。

高疏散照度集中电源式点式监控型照明灯用于高大空间5 lx以上照度级别疏散途径的照明。照明灯本体由微处理器、电子变压恒流控制器、LED光源及传感器组成，其输入电压为AC220V/DC216V，灯内不带蓄电池，每个灯均带地址编码及传感器，可以实现点式故障报警，还可执行强迫点灯、定时程序控制模式。

3 智能型消防应急照明、疏散指示系统的主要功能特性

3.1 运行状态监视功能

被动静态监视:自动地对智能电池主站、智能控制器分机、集中电源式点式监控型标志灯、照明灯的状态进行实时监控及故障报警记录。

主动动态监视:通过可编程序每24 h对系统进行动态功能性测验，给出故障报警记录，确保设备无任何故障。

电池持续时间监视:通过可编程序对电池应急持续时间进行测试，以确保蓄电池容量能保证规范要求的应急时间。

通过运行状态监视功能，一旦发现设备出现故障，则通过系统架构的网络上报到主机，并显示在软件操作界面上，同时声光报警提醒监控人员，可节省大量人力物力，消除逃生盲区。

3.2 控制功能

强迫点亮功能:一旦火灾探测器探测到火灾发生，就将火灾信号返回给消防中心报警主机。报警主机一经确认火灾发生，就把信号经消防联动控制及返回信号转换箱传送给监控主机，监控主机立即对底层设备发送指令，强行启动安全疏散通道内的消防应急灯和疏散指示灯，形成一条完整的疏散照明线。

疏散导向功能:预设疏散软件方案，根据着火位置进行引导，关闭着火位置的出口标志灯，对指向标志灯进行左向、右向指令调整，并可强迫其频闪、流动，也可手动对疏散标志灯实施上述控制。

通过智能型消防应急照明、疏散指示系统的控制方式，可尽量避免在复杂的疏散区域中人员误入着火区域或者无序转向，连续穿过多个防火分区还没有找到真正出口的情况发生，最大限度地实现安全动态逃生。

3.3 安全性

在火灾状态下，DC24V既能避免触电事故产生又尽可能地保证疏散应急照明的供电。DC216V切入后与大地网隔离运行，形成悬浮工作态，可以避免短路冲闸，影响消防动力电源正常使用，并确保消防灭火救援工作得以顺利进行。

3.4 可靠性

(1)电源的可靠性

智能中央电池主站可通过应急选择程序调整系统电池能量的用途，确保不同区域火灾发生时有最充足的应急时间。

智能中央电池主站内的智能应急联络通道则为可互为备用、交替运行的电池电源提供保障。

(2)光源的可靠性

1)光源符合宽电压点亮原则(50%电压下降灯的亮度不变)。

2)光源符合快速点亮原则(毫秒级，相对而言荧光灯管是秒级)。

3)光源符合长寿原则(≥50 000 h)。

4)光源是专用的，具备可测控性。

(3)通讯的可靠性

智能型消防应急照明、疏散指示系统通讯采用CAN总线技术。CAN总线技术在中国消防火灾自动报警技术行业已经广泛应用数十年，是迄今为止最成熟可靠的控制及通讯技术。

智能型消防应急照明、疏散指示系统的通讯链具备自检性，当通讯出现异常后会给出声光报警信号，声报警可手动消除，光报警必须故障排除后方才可消除。

(4)控制的可靠性

火灾发生时，智能监控主站接收到火灾信号后立刻按照着火位启动相应程序，智能电池主站、智能控制器分机及消防灯具均在5 s内完成预设动作(全楼应急照明灯点亮，疏散标志灯按程序完成指向调整并可执行频闪动作)。

火灾后期通讯中断后，系统会保持最后一次指令动作状态。其中最不利的情况是在火灾发生的一刻系统通讯即中断，这会迫使智能电池主站转入电池应急状态，由智能控制器分机接替监控主站发送编码命令完成紧急程序任务(全楼应急照明灯点亮，疏散标志灯按常规指向并可执行频闪动作)。

3.5 节能性

(1)控制的节能性

可通过日常OFF/ON程序预设管理及手动管理功能设置系统运行时段，便于业主管理，以达到节能目的。例如高档办公楼，可对系统预设早上8点开机，晚上10点关机。

(2)电池的节能性

使用智能型消防应急照明、疏散指示系统较之采用传统的EPS应急照明电源系统，蓄电池容量一般下降40倍以上，资源节俭效果显著，还可减少蓄电池中铅对环境的污染。

蓄电池的寿命一般是3～5年。例如，400 kW/90 min的EPS应急照明电源系统，蓄电池的费用大概是100万，而对于同样满足消防应急要求的智能型消防应急照明、疏散指示系统(10 kW/90 min)的蓄电池的费用大概只有2.5万，两者的差别较大。

(3)光源的节能性

智能型消防应急照明、疏散指示系统光源采用LED光源。LED(Lighting Emitting Diode)即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。

LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长等特点。其采用直流驱动，单管功耗为0.03～0.06 W，电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。LED光源属于冷光源，光谱中没有红外线和紫外线，既没有热量，也没有辐射，而且眩光小。另外，LED光源内不含汞元素，废弃物可回收，不会造成环境的污染。LED光源采用环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点，使用寿命可达60～100 kh，比传统光源寿命长10倍以上。

与此同时，采用LED光源的智能型消防应急照明、疏散指示系统仍然能够满足规范对消防疏散区域的照度要求。