大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统设计

摘要：考虑到传统的消防应急照明与疏散指示系统在实际应用中，由于没有设计拔码开关，能耗过大：、为此，进行大型    建筑内消防应急照明与疏散指示系统设计：在系统硬件方面，设计上位机，LI-56lubuntu15.01型号的上位机设备为消防应急照明与疏散指示系统运行提供硬件环境;设计PCI接口卡支持突发传送方式的同步操作以及自动配置;通过拔码开关，分别控制从机、分机和若干个智能灯具的应急照明指示;设计疏散指示灯电路，实现系统硬件设计;在系统软件方面，设计消防应急照明控制模块，利用改进遗传算法，节约不必要的能耗;设计消防应急疏散指示通信协议，只需要把预先建立好的对象点击添加到相应位置的屏幕上即可实现消防应急疏散指示通信，进而完成系统软件设计、实验结果表明，设计的应急照明与疏散指示系统能耗明显低于对照组，实现了大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统的节能设计。

关键词：大型建筑;消防应急照明;疏散指示;智能灯具;拨码开关

中图分类号：TD625文献标识码：A

O引言

在我国，针对大型建筑设计的需求量不断增加，由于大型建筑自身结构复杂的特点，对于大型建筑内消防应急照明马疏散指示系统的质量也相应提出了更高的要求[1]。因此，在大型建筑内的消防应急照明与疏散指示系统设计具有很高的难度系数。目前，我国对于大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统设计方面的研究较为普遍，但大多数只停留在理论分析层面。传统的大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统主要采用3S总线技术，通过RS232接口和Modbus协议实现通信，但该系统在实际应用过程中普遍存在一定的局限性，尤其是在疏散指示方面，无法在最短时间内避开明火、路障等障碍，规划出一条最佳的逃生路线[2]。为保证大型建筑在出现安全事故问题时，能够通过消防应急照明与疏散指示系统在最短的时间内规划出一条最合理的逃生路线，以确保大型建筑内人员的生命安全。本文结合国外对大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统设计研究，以Dijkstra算法作为解决最短路问题的最佳算法，开展大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统设计，致力于提高大型建筑消防应急照明与疏散的安全性，进而为大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统的优化设计提供更为广阔的发展空间。

1大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统硬件设计

综合大型建筑内的现场环境，在系统硬件方面设计了上位机、接口卡、拔码开关以及疏散指示灯电路[3。同时，配备硬盘、键盘、鼠标等一些基本硬件，但这些基本硬件不作为此次研究重点，以下将对上文提出的四个核心硬件进行详细描述。具体研究内容，如下文所述。

1.1上位机

选用LI-56lubuntul5. 01型号的上位机设备为消防应急照明与疏散指示系统运行提供硬件环境，LI-56lubuntu15. 01型号上位机的配置32GB硬盘，服务器的硬件环境配置，包括：2Mbpspe端各类型浏览器及移动端各类型浏览器，类型为带宽可支持浏览器。LI-56lubuntu15.01型号上位机拥有数据处理及现场可编程逻辑门阵列两个选项，能够为大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统运行提供良好平台。利用该硬件设备中的双核多路实现加速器、存储设备及消防应急照明与疏散指示信息之间的平衡，在最大程度上提高系统应用程序的性能。

1 .2PCI接口卡

PCI接口卡以其不依附某个处理器的优势，可支持突发传送方式的同步操作以及自动配置[4]。本文设计的PCI接口卡型号为MCL2584566，在正常情况下，可同时支持10种外设。通过PCI总线对消防应急照明与疏散指示信号进行相应的译码，利用PCI接口卡生成内部译码数据，并存储消防应急照明与疏散指示信号。PCI接口卡引脚采用D12D25作为地址线，能够书写PCI接口卡的选通信号，实现消防应急照明与疏散指示信号的输入与输出。

1.3拨码开关

拨码开关作为消防应急照明与疏散指示系统中消防应急照明的主要硬件设备，能够由一台主机监控多个从机、分机和若干个智能灯具[5]。通过在多个从机、分机和若干个智能灯具上设计型号为C845Y5621的拨码开关，在程序初始化时通过I/O读取拨码开关的状态，根据本机的ID号，进而完成对不同ID号的相应指示操作。拨码开关的亮点功能在于能够分别控制从机、分机和若干个智能灯具的应急照明指示，在本文设计中，以“A”作为高电平指示;“B”作为低电平指示，进行大型建筑内消防应急照明。

1.4疏散指示灯电路

疏散指示灯电路是消防应急照明与疏散指示系统中疏散指示的主要硬件设备，本文设计的疏散指示灯电路工作电压为6V，工作电流为15 0TIIA[。将发光二极管分别安装在智能灯具的中间位置，共安装3盏，当大型建筑内消防应急疏散指示发出时，引脚输出为高电平，三极管导通，发光二极管全部亮起。反之，大型建筑内消防应急疏散指示未发出时，引脚输出为低电平，三极管截止，发光二极管全呈熄灭状态。

2大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统软件设计

在大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统中，软件部分设计最主要的功能是实现对于消防应急照明与疏散指示的数据处

理[7]。采用了MCGS组态软件、Visual Basic开发编制软件用于对大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统下数据模拟采集和处理，通过设计消防应急照明控制模块以及消防应急疏散指示通信协议，实现系统的消防应急照明控制与疏散指示通信功能，以下将对系统涉及软件部分内容进行详细说明。

2.1设计消防应急照明控制模块

本文设计的消防应急照明控制模块，采用改进遗传算法針对软件部分进行优化，实现系统的消防应急照明功能。在消防应急照明控制模块中，本文利用改进遗传算法，通过建立分区目标函数的方式对消防应急照明进行分区控制，从而满足系统能够动态交换消防应急照明控制梯度信息的需求，最大限度上节约能耗。与此同时，统计消防应急照明控制模块历史运行状态。设分区目标函数为n，则公式（1）所示。

H= argminTI     ci）

在公式（l）中，x指的是大型建筑内分区中心点位置：y指的是大型建筑内多个从机、分机和若干个智能灯具个体之间的梯度信息幅值。通过公式（l）对大型建筑内分区目标进行智能灯具操控，具体步骤为：首先，读取一个字节，并指向一个字节单元，用于保存读取的字节数据;再通过写入一个字节，由MCGS组态软件对字节进行处理;最后，实现消防应急照明控制。

212设计消防应急疏散指示通信协议

在得到大型建筑内消防应急照明控制结果后，设计消防应急疏散指示通信协议[9]。本文将消防应急疏散指示通信协议的设计流程分为以下步骤，首先，建立64个用来配置发送和接收消防应急疏散指示数据的消息对象，设定每个消息对象最大存放字节数为10个。在此基础上，设64个消防应急疏散指示通信消息对象为XOX64，x0.n指的是第一个消防应急疏散指示通信消息对象中的第n个字节。其中，n的取值范围为0 10。在一般情况下，大型建筑内消防应急疏散指示通信只需要XOX32进行操作命令，其余为备用[10]。最后，采用Visual Basic开发编制软件对消防应急疏散指示通信协议进行编写，利用Visual Basic开发编制软件可视化的功能，即不需要去大量编写描述界面外观和位置程序，只需要把预先建立好的对象点击添加到相应位置的屏幕上即可实现消防应急疏散指示通信。至此，完成大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统软件部分设计。

3仿真实验

3.1实验准备

为构建仿真实验，本文在Matalb模拟仿真系统上选定150套大型建筑内消防应急照明灯具作为仿真实验对象。将Matalb模拟仿真系统基准频率设置为200ms，时间变量更新频率设置为1500 ms，比特率设置为5600Bit，数据位为8位，4个停止位，通信超时时间设置为1225ms左右，数据采集周期时间为1500ms。本次在Matalb模拟仿真系统上大型建筑内消防应急照明具体的流程，如图1所示。

结合图1信息，将上述实验数据引入设计系统和传统系统当中，分别使用传统系统以及本文设计系统进行仿真实验，设置传统系统为实验对照组。仿真实验主要内容为测试两种应急照明与疏散指示系统的能耗，从而评定节能效果更好的应急照明与疏散指示系统，并记录实验结果，进而判断两种应急照明与疏散指示系统的节能效果。

312实验结果分析与结论

根据上述设计的实验步骤，采集10组实验数据，将两种应急照明与疏散指示系统下的能耗进行对比，能耗对比结果，如下表1所示。

通过表1可得出如下的结论：本文设计的应急照明与疏散指示系统能耗最高仅为17. 655kW-h;而对照组为143. 94lkW-h，设计的应急照明与疏散指示系统能耗明显低于对照组，可以实现对大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统的节能设计。因此，本文设计应急照明与疏散指示系统下得出的能耗能够满足大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统节能设计总体要求，可以广泛应用于大型建筑内消防应急照明与疏散指示方面。

4结束语

通过实验证明，设计的应急照明与疏散指示系统在大型建筑内消防应急照明与疏散指示中的具体优势已经显现出来。本文通过对大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统进行优化设计，提高系统的节能性。系统能耗的高低是保证大型建筑内消防应急照明与疏散指示系统成本的主要衡量标准，验证了本文设计应急照明与疏散指示系统的有效性。本文设计的应急照明与疏散指示系统，不但简化了计算过程，还能够完成传统应急照明与疏散指示系统不能完成的任务。应急照明与疏散指示系统旨在指导大型建筑内消防应急工作能够更好地开展。但本文研究立场主要针对大型建筑建设者进行，未过多考虑大型建筑的实际环境与结构因素，相信这一点，也可以作为大型建筑内消防应急照明与疏散指示领域日后的重点研究方向之一。

参考文献

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作者简介：刘铿（1985. 08. 13），性别：男;籍贯：江苏常州;民族：汉;学历：本科;职称：工程师;职务：电气工程师;研究方向：配电。