楊航超

(重慶市設(shè)計院，重慶400015)

0 引言

在全球化與大都市化的浪潮中，城市逐漸向大型化、高層化、復(fù)雜化及多功能化發(fā)展。在“以人為本”的可持續(xù)發(fā)展理念指引下，保障城市巨型系統(tǒng)的正常運作與系統(tǒng)內(nèi)部人民的生命安全是安全防災(zāi)體系面臨的新挑戰(zhàn)。以城市常見的火患為例，不應(yīng)再僅滿足于被動的借助外力滅火防災(zāi)上，應(yīng)該更加注重如何在火災(zāi)發(fā)生后主動及時地指引正確的逃生方向，最大限度地減少人員傷亡。有鑒于此，智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)應(yīng)運而生，它的普及應(yīng)用受到建筑行業(yè)的廣泛好評。

1 智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)研發(fā)背景

現(xiàn)代建筑內(nèi)部構(gòu)造錯綜復(fù)雜，為了保證其內(nèi)部環(huán)境與空間的舒適度，使用了大量裝修材料。一旦發(fā)生火災(zāi)，極易誘發(fā)煙氣、高溫、缺氧等狀況，這其中尤以煙氣產(chǎn)生的危害最大。據(jù)英國對火災(zāi)中造成人員傷亡的原因統(tǒng)計表明，由于一氧化碳中毒窒息死亡或被其他有毒煙氣熏死的人數(shù)一般占火災(zāi)總死亡人數(shù)的40% ～50%。

火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣組成成分和數(shù)量取決于可燃物的化學(xué)組成和燃燒時的溫度、氧的供給等燃燒條件。在完全燃燒條件下，物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙霧成分以二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣等為主;在不完全燃燒條件下，不僅有上述燃燒生成物，還會產(chǎn)生醇、醚等對人體有較強刺激作用的化合物。這些讓人無法看清方向，產(chǎn)生恐怖感，以致驚慌失措，對本來熟悉的環(huán)境也會變得陌生，導(dǎo)致無法清晰辨識疏散路線和出口，造成火災(zāi)傷亡人員的增加。

目前普遍采用的獨立型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)雖然可以和火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動，但在火災(zāi)發(fā)生時，無法對現(xiàn)場準備逃生的人員反饋各出口的準確火情信息，使得人員無法做出正確的選擇，喪失寶貴的逃生機會而造成傷亡。此外，獨立型消防應(yīng)急疏散照明指示系統(tǒng)不能像消防報警系統(tǒng)一樣24 h對消防燈具進行巡檢，而消防燈具安裝又比較分散，日常維護和檢修相對滯后，其自帶的蓄電池既耗能，壽命也短，這就極有可能造成火災(zāi)發(fā)生時，消防燈具因損壞而無法正常啟動，導(dǎo)致火災(zāi)傷亡人員的增加。

由此可見，改進現(xiàn)有消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)，最大限度地減少人員的傷亡與降低財產(chǎn)的損失、實現(xiàn)安全逃生勢在必行。智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)正是在此背景下研發(fā)出臺。該系統(tǒng)符合國家相關(guān)標(biāo)準和技術(shù)要求，解決了獨立型應(yīng)急照明燈、疏散指示燈難以維護檢修，無法在火災(zāi)發(fā)生時實時調(diào)整疏散指示方向的問題，并提出了一套完整的逃生方案。筆者以北京市崇正華盛應(yīng)急設(shè)備系統(tǒng)有限公司智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)(e-bus/10)為參照，對智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)做一個簡要的分析。

2 智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的組成及主要參數(shù)

智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)由智能監(jiān)控主站、智能中央電池主站、智能控制器分機和集中電源式點式監(jiān)控型標(biāo)志燈、照明燈四部分組成，如圖1所示。

圖1 智能型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的組成部分

2.1 智能監(jiān)控主站

智能監(jiān)控主站由監(jiān)控主機、消防聯(lián)動控制及返回信號轉(zhuǎn)換箱、計算機(終端顯示監(jiān)控器)及通訊模塊組成。它是全系統(tǒng)設(shè)置、顯示、控制、儲存、打印及與外部進行信息交換的中心設(shè)備。

一臺智能監(jiān)控主站可配出1～8路通信線，每路通信線可接32臺設(shè)備(智能電池主站及智能控制器分機)，即一臺智能監(jiān)控主站最多可接256臺設(shè)備。

2.2 智能中央電池主站

智能中央電池主站的作用是給各個防火分區(qū)的控制器分機提供備用電源及電池電源。

智能中央電池主站輸入電源為單路三相四線AC380V，容量分別為 16 A，20 A，25 A，32 A，40 A;輸出電壓為AC220V/DC216V型，輸出干線模塊(回路)4 或8 路(10 A/路或25 A/路)。

智能中央電池主站每個輸出干線單元(模塊)均有地址碼、狀態(tài)接受監(jiān)視。

2.3 智能控制器分機

智能控制器分機設(shè)置在防火分區(qū)內(nèi)，作為通訊及配電設(shè)備給集中電源式控制型燈具供電及控制。

智能控制器分機的正常電源應(yīng)取自現(xiàn)場應(yīng)急照明配電箱，單相AC220V輸入;備用電源及電池電源取自電池主站輸出干線單元模塊，AC220V/DC216V輸入(指正常供電AC220V，電池供電DC216V)。

智能控制器分機分為安全電壓型、交直流隔離型、混合型三種。

安全電壓型智能控制器分機輸出電壓為DC24V，可提供4或8路(5 A/路)供電回路。

交直流隔離型智能控制器分機輸出電壓為AC220V/DC216V，可提供 4或 8路(10 A/路)供電回路。

混合型智能控制器分機則可提供4路輸出電壓為DC24V(5 A/路)和4路輸出電壓為 AC220V/DC216V(10 A/路)的供電回路。

智能控制器分機每個輸出模塊均有地址碼、狀態(tài)接受監(jiān)視與控制。

2.4 集中電源式點式監(jiān)控型標(biāo)志燈、照明燈

集中電源式點式監(jiān)控型標(biāo)志燈、照明燈分為安全電壓類集中電源式點式監(jiān)控型標(biāo)志燈、照明燈和高疏散照度集中電源式點式監(jiān)控型照明燈。

安全電壓類集中電源式點式監(jiān)控型標(biāo)志燈用于疏散途徑的標(biāo)識，安全電壓類集中電源式點式監(jiān)控型照明燈用于5 lx以下照度級別疏散途徑的照明。標(biāo)志燈和照明燈本體由微處理器、電子變壓恒流控制器、LED光源及傳感器組成，其輸入電壓為DC24V，燈內(nèi)不帶蓄電池，每個燈均帶地址編碼及傳感器，可以實現(xiàn)點式故障報警。標(biāo)志燈可執(zhí)行頻閃、調(diào)向、強迫點燈、定時程序控制模式，地面集中電源式點式監(jiān)控型標(biāo)志燈還可設(shè)置為地面導(dǎo)光流在疏散狀態(tài)流動指向使用。照明燈可執(zhí)行強迫點燈、定時程序控制模式。

高疏散照度集中電源式點式監(jiān)控型照明燈用于高大空間5 lx以上照度級別疏散途徑的照明。照明燈本體由微處理器、電子變壓恒流控制器、LED光源及傳感器組成，其輸入電壓為AC220V/DC216V，燈內(nèi)不帶蓄電池，每個燈均帶地址編碼及傳感器，可以實現(xiàn)點式故障報警，還可執(zhí)行強迫點燈、定時程序控制模式。

3 智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的主要功能特性

3.1 運行狀態(tài)監(jiān)視功能

被動靜態(tài)監(jiān)視:自動地對智能電池主站、智能控制器分機、集中電源式點式監(jiān)控型標(biāo)志燈、照明燈的狀態(tài)進行實時監(jiān)控及故障報警記錄。

主動動態(tài)監(jiān)視:通過可編程序每24 h對系統(tǒng)進行動態(tài)功能性測驗，給出故障報警記錄，確保設(shè)備無任何故障。

電池持續(xù)時間監(jiān)視:通過可編程序?qū)﹄姵貞?yīng)急持續(xù)時間進行測試，以確保蓄電池容量能保證規(guī)范要求的應(yīng)急時間。

通過運行狀態(tài)監(jiān)視功能，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)故障，則通過系統(tǒng)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上報到主機，并顯示在軟件操作界面上，同時聲光報警提醒監(jiān)控人員，可節(jié)省大量人力物力，消除逃生盲區(qū)。

3.2 控制功能

強迫點亮功能:一旦火災(zāi)探測器探測到火災(zāi)發(fā)生，就將火災(zāi)信號返回給消防中心報警主機。報警主機一經(jīng)確認火災(zāi)發(fā)生，就把信號經(jīng)消防聯(lián)動控制及返回信號轉(zhuǎn)換箱傳送給監(jiān)控主機，監(jiān)控主機立即對底層設(shè)備發(fā)送指令，強行啟動安全疏散通道內(nèi)的消防應(yīng)急燈和疏散指示燈，形成一條完整的疏散照明線。

疏散導(dǎo)向功能:預(yù)設(shè)疏散軟件方案，根據(jù)著火位置進行引導(dǎo)，關(guān)閉著火位置的出口標(biāo)志燈，對指向標(biāo)志燈進行左向、右向指令調(diào)整，并可強迫其頻閃、流動，也可手動對疏散標(biāo)志燈實施上述控制。

通過智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的控制方式，可盡量避免在復(fù)雜的疏散區(qū)域中人員誤入著火區(qū)域或者無序轉(zhuǎn)向，連續(xù)穿過多個防火分區(qū)還沒有找到真正出口的情況發(fā)生，最大限度地實現(xiàn)安全動態(tài)逃生。

3.3 安全性

在火災(zāi)狀態(tài)下，DC24V既能避免觸電事故產(chǎn)生又盡可能地保證疏散應(yīng)急照明的供電。DC216V切入后與大地網(wǎng)隔離運行，形成懸浮工作態(tài)，可以避免短路沖閘，影響消防動力電源正常使用，并確保消防滅火救援工作得以順利進行。

3.4 可靠性

(1)電源的可靠性

智能中央電池主站可通過應(yīng)急選擇程序調(diào)整系統(tǒng)電池能量的用途，確保不同區(qū)域火災(zāi)發(fā)生時有最充足的應(yīng)急時間。

智能中央電池主站內(nèi)的智能應(yīng)急聯(lián)絡(luò)通道則為可互為備用、交替運行的電池電源提供保障。

(2)光源的可靠性

1)光源符合寬電壓點亮原則(50%電壓下降燈的亮度不變)。

2)光源符合快速點亮原則(毫秒級，相對而言熒光燈管是秒級)。

3)光源符合長壽原則(≥50 000 h)。

4)光源是專用的，具備可測控性。

(3)通訊的可靠性

智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)通訊采用CAN總線技術(shù)。CAN總線技術(shù)在中國消防火災(zāi)自動報警技術(shù)行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用數(shù)十年，是迄今為止最成熟可靠的控制及通訊技術(shù)。

智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的通訊鏈具備自檢性，當(dāng)通訊出現(xiàn)異常后會給出聲光報警信號，聲報警可手動消除，光報警必須故障排除后方才可消除。

(4)控制的可靠性

火災(zāi)發(fā)生時，智能監(jiān)控主站接收到火災(zāi)信號后立刻按照著火位啟動相應(yīng)程序，智能電池主站、智能控制器分機及消防燈具均在5 s內(nèi)完成預(yù)設(shè)動作(全樓應(yīng)急照明燈點亮，疏散標(biāo)志燈按程序完成指向調(diào)整并可執(zhí)行頻閃動作)。

火災(zāi)后期通訊中斷后，系統(tǒng)會保持最后一次指令動作狀態(tài)。其中最不利的情況是在火災(zāi)發(fā)生的一刻系統(tǒng)通訊即中斷，這會迫使智能電池主站轉(zhuǎn)入電池應(yīng)急狀態(tài)，由智能控制器分機接替監(jiān)控主站發(fā)送編碼命令完成緊急程序任務(wù)(全樓應(yīng)急照明燈點亮，疏散標(biāo)志燈按常規(guī)指向并可執(zhí)行頻閃動作)。

3.5 節(jié)能性

(1)控制的節(jié)能性

可通過日常OFF/ON程序預(yù)設(shè)管理及手動管理功能設(shè)置系統(tǒng)運行時段，便于業(yè)主管理，以達到節(jié)能目的。例如高檔辦公樓，可對系統(tǒng)預(yù)設(shè)早上8點開機，晚上10點關(guān)機。

(2)電池的節(jié)能性

使用智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)較之采用傳統(tǒng)的EPS應(yīng)急照明電源系統(tǒng)，蓄電池容量一般下降40倍以上，資源節(jié)儉效果顯著，還可減少蓄電池中鉛對環(huán)境的污染。

蓄電池的壽命一般是3～5年。例如，400 kW/90 min的EPS應(yīng)急照明電源系統(tǒng)，蓄電池的費用大概是100萬，而對于同樣滿足消防應(yīng)急要求的智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)(10 kW/90 min)的蓄電池的費用大概只有2.5萬，兩者的差別較大。

(3)光源的節(jié)能性

智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)光源采用LED光源。LED(Lighting Emitting Diode)即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光。

LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長等特點。其采用直流驅(qū)動，單管功耗為0.03～0.06 W，電光功率轉(zhuǎn)換接近100%，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。LED光源屬于冷光源，光譜中沒有紅外線和紫外線，既沒有熱量，也沒有輻射，而且眩光小。另外，LED光源內(nèi)不含汞元素，廢棄物可回收，不會造成環(huán)境的污染。LED光源采用環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點，使用壽命可達60～100 kh，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上。

與此同時，采用LED光源的智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)仍然能夠滿足規(guī)范對消防疏散區(qū)域的照度要求。

4 智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的應(yīng)用范圍

智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于影劇院、商場、醫(yī)院、寫字樓、賓館等大型公共建筑。在常規(guī)場所可按以下方式設(shè)置消防應(yīng)急燈和疏散指示燈。

疏散走道:一般采用吸頂安裝方式，可按9 m左右間隔布燈，可選用疏散照度為0.5 lx或1.0 lx級的燈具。

防煙前室:為了讓進出門口(地面中心線)獲得0.5 lx的疏散照度，同時為了不與其他照明燈布位沖突，以采用壁裝方法為宜。

防煙樓梯間:為了讓臺階地面中心線獲得5 lx的疏散照度，燈具最好側(cè)對臺階采用壁裝方法，安裝高度宜控制在2.5～3 m。

5 小結(jié)

綜上所述，智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)能充分彌補現(xiàn)有消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)的不足?？梢灶A(yù)見，不斷完善的智能型消防應(yīng)急照明、疏散指示系統(tǒng)定會隨著科技進步與時代發(fā)展，滿足現(xiàn)代建筑的要求，在應(yīng)急逃生領(lǐng)域中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

［1］GB 50016-2006.建筑設(shè)計防火規(guī)范［S］

［2］GB 50045-95(2005年版).高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范［S］

［3］GB 50116-98.火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范［S］

［4］GB/T 50314-2000.智能建筑設(shè)計標(biāo)準［S］

［5］GB 17945-2000.消防應(yīng)急燈具［S］

［6］趙英然.應(yīng)急照明設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r［C］.中國照明學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集，1994.12