智能消防应急指示灯设计

张飞+张磊+栗世尧+吴何畏

摘 要：传统消防应急指示灯指示方向固定，在复杂环境中难以起到有效的疏散指引作用。本文设计了一种基于单片机和工业组态软件的智能应急消防指示灯，指示灯的指引方向将由系统计算后给出。在危险发生时指示灯内部的传感模块会将信息发送给服务器，系统会计算出最佳疏散路线；同时上位机人机界面将第一时间显示出危险发生位置辅助相关人员展开工作。

关键词：指示灯 消防疏散 组态监控 单片机

中图分类号：TU89 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（b）-0014-02

随着城市的建设与发展，公共场所的规模越来越大结构也越来越复杂。如何保障突发事件情况下人员快速疏散已成为应急管理的重要内容。应急指示灯是应用最广泛的消防应急装置，但传统的消防应急标志灯有一个致命缺陷，就是它只能指示一个固定的逃跑方向，一般是指向最近的安全门，但是这样会出现很多不利情况：如果指示的前方发生火灾或正是烟雾蔓延过来的方向，或安全门由于故障而不能自动开启，或建筑内的消防应急灯在平时没能实时维护，在危机情况出现故障时，消防应急标志灯失去了应有的作用，所以，目前应用的传统消防应急灯有着很大的局限性[1]。为了适应越来越复杂的公共场所以及克服传统应急指示灯的缺陷我们设计了一种新型应急指示灯。

1 指示灯的结构与功能设计

1.1 应急指示灯的结构组成

应急指示灯将以地灯的形式进行安装。因此其结构为箱式结构，尺寸约为180×60×30（单位：mm），单元内部是空槽，用来安装LED指示单元、PCB电路板、单片机、电池和相关电子元器件。盒体顶部附半透明涂層一般要求由内向外的光线通透性较好，这样做一方面可以对箱体内部结构起遮蔽作用保护元器件；另一方面可以通过涂层使其与周围环境相融合，显得更加美观。

考虑到LED指示单元的发热问题因采用双面PCB电路板，将LED指示单元与芯片等其他元器件分布在电路板两侧。PCB应选用铝基材以保证足够的耐热能力，整个箱体也应有较好的导热能力以保证散热。箱体内部的锂电池可以保证在断电情况下的设备工作，并由智能终端对其进行电池管理。高性能、高可靠性的电池管理系统能使电池在各种工作条件下获得最佳的性能。

1.2 通讯功能

智能消防应急指示灯是具备通讯和传感功能；通讯采用RS485总线，其通讯端口应布置在箱体易于检修的位置；系统主机和指示灯终端通过RS485总线进行数据交互，实现对终端的实时控制。此外客户机将通过网络总线与主机进行数据交互，监控人员可以通过客户机的监控画面对现场状况进行了解。

1.3 照明与指示功能

智能消费应急指示灯以地灯的形式铺装在地面，它在指引方向的同时兼具有照明功能。

目前的LED灯亮度较高单个贴片LED灯珠就能达到5～6lm的亮度，如果人眼长时间直视会对眼睛造成伤害。我们可以通过对箱体灯盖的加工将多余的亮度发散开来用以照明周围的环境，相比于悬挂式应急照明灯，地灯的照明死角更少安装限制也更少，在商场、超市等环境复杂的公共场所这样的照明方式更加有效。

方向指示功能是通过不同LED灯管的亮灭来实现的，因此指示方向并不唯一。在发生险情时系统会规划出合理的逃生路线并控制各个装置的LED指示单元进行路径指示。

1.4 传感功能

传感功能是本装置的重要组成部分，通过压力、温度、光强、湿度等传感器的帮助我们获得此地点的详细物理特征。这些传感器采集的模拟信号将由单片机进行处理，转换为数字信号后通过RS485总线传送给系统主机。系统通过对这些数据的分析处理可以规划出合理的逃生路线，并将信号发送个各个终端。传感设备所收集的信息还能帮助我们建立危险事件的发展模型，帮助我们在以后更好地应对此类事件。

2 系统软件设计

软件开发环境可采用uVison2，它可以用来编译C源码、汇编源程序、连接和重定位目标文件和库文件、创建HEX文件、调试目标程序等[2]。程序采用模块化的功能设计，可靠性高且易于调试修改。当服务器主机收到危险报警信号时会根据相应的报警类型启动相关预案，当服务器收到设备损坏或异常中断信号时则会安排人员进行检修。

3 指示灯的监控设计

本设计中选用组态王6.60作为监控软件。它集控制、数据库、人机界面、网络和图形等技术于一身，采用了多线程、COM组件等技术实现了时时多任务，软件运行稳定可靠[3]。

通过对工业组态软件的运用，我们除了被动接受报警外还能主动访问设备，查看当前设备的监控数据。为了减轻系统运行负担，只有当监控人员主动访问设备时才对此终端进行访问，此外在报警信号未发送时保持待机状态。

通过组态王的人机界面我们可以直观地构建出立体的安全监控网络，将智能消防应急指示灯作为一个个传感终端与场所的设计图相结合，我们就获得了一份直观的消防安全图，一旦险情发生我们能立刻知道它的发生地点和时间，相关人员可以在第一时间采取行动。

将公共场所的监控设备接入组态网络，当监控人员通过监控画面发现有暴力冲突事件发生时，也可人为启动消防疏散系统将人群引导到远离冲突发生地点的地方并组织工作人员干预，最大限度地保证人员和财产安全。

4 结语

现代化城市不断高速发展，对于公共场所的安全也越来越重视，智能化的消防应急设备越来越受到人们的关注。随着公共场所的空间格局越来越庞大复杂传统应急疏散体系势必会被淘汰，因此，在公共场所的消防预警中应该更多地利用计算机和网络优势发展智能集群消防疏散体系。

参考文献

[1] 崔以田.智能集群控制消防应急指示灯的设计[J].计算机系统应用，2011（11）：203-206.

[2] 求是科技.8051系列单片机C程序设计完全手册[M].北京：人民邮电出版社，2006：209.

[3] 王冰.组态王相关数据库研究[J].计算机工程与设计，2008（2）：1025-1027.endprint