淺析智能型消防應急照明、疏散指示系統

楊航超

(重慶市設計院，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、復雜化及多功能化發展。在“以人為本”的可持續發展理念指引下，保障城市巨型系統的正常運作與系統內部人民的生命安全是安全防災體系面臨的新挑戰。以城市常見的火患為例，不應再僅滿足于被動的借助外力滅火防災上，應該更加注重如何在火災發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，智能型消防應急照明、疏散指示系統應運而生，它的普及應用受到建筑行業的廣泛好評。

1 智能型消防應急照明、疏散指示系統研發背景

現代建筑內部構造錯綜復雜，為了保證其內部環境與空間的舒適度，使用了大量裝修材料。一旦發生火災，極易誘發煙氣、高溫、缺氧等狀況，這其中尤以煙氣產生的危害最大。據英國對火災中造成人員傷亡的原因統計表明，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一般占火災總死亡人數的40% ～50%。

火災產生的煙氣組成成分和數量取決于可燃物的化學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，物質燃燒產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，產生恐怖感，以致驚慌失措，對本來熟悉的環境也會變得陌生，導致無法清晰辨識疏散路線和出口，造成火災傷亡人員的增加。

目前普遍采用的獨立型消防應急照明、疏散指示系統雖然可以和火災報警系統聯動，但在火災發生時，無法對現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，獨立型消防應急疏散照明指示系統不能像消防報警系統一樣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發生時，消防燈具因損壞而無法正常啟動，導致火災傷亡人員的增加。

由此可見，改進現有消防應急照明、疏散指示系統，最大限度地減少人員的傷亡與降低財產的損失、實現安全逃生勢在必行。智能型消防應急照明、疏散指示系統正是在此背景下研發出臺。該系統符合國家相關標準和技術要求，解決了獨立型應急照明燈、疏散指示燈難以維護檢修，無法在火災發生時實時調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急設備系統有限公司智能型消防應急照明、疏散指示系統(e-bus/10)為參照，對智能型消防應急照明、疏散指示系統做一個簡要的分析。

2 智能型消防應急照明、疏散指示系統的組成及主要參數

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

圖1 智能型消防應急照明和疏散指示系統的組成部分

2.1 智能監控主站

智能監控主站由監控主機、消防聯動控制及返回信號轉換箱、計算機(終端顯示監控器)及通訊模塊組成。它是全系統設置、顯示、控制、儲存、打印及與外部進行信息交換的中心設備。

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

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、狀態接受監視。

2.3 智能控制器分機

智能控制器分機設置在防火分區內，作為通訊及配電設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取自現場應急照明配電箱，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、狀態接受監視與控制。

2.4 集中電源式點式監控型標志燈、照明燈

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

安全電壓類集中電源式點式監控型標志燈用于疏散途徑的標識，安全電壓類集中電源式點式監控型照明燈用于5 lx以下照度級別疏散途徑的照明。標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，燈內不帶蓄電池，每個燈均帶地址編碼及傳感器，可以實現點式故障報警。標志燈可執行頻閃、調向、強迫點燈、定時程序控制模式，地面集中電源式點式監控型標志燈還可設置為地面導光流在疏散狀態流動指向使用。照明燈可執行強迫點燈、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，燈內不帶蓄電池，每個燈均帶地址編碼及傳感器，可以實現點式故障報警，還可執行強迫點燈、定時程序控制模式。

3 智能型消防應急照明、疏散指示系統的主要功能特性

3.1 運行狀態監視功能

被動靜態監視:自動地對智能電池主站、智能控制器分機、集中電源式點式監控型標志燈、照明燈的狀態進行實時監控及故障報警記錄。

主動動態監視:通過可編程序每24 h對系統進行動態功能性測驗，給出故障報警記錄，確保設備無任何故障。

電池持續時間監視:通過可編程序對電池應急持續時間進行測試，以確保蓄電池容量能保證規范要求的應急時間。

通過運行狀態監視功能，一旦發現設備出現故障，則通過系統架構的網絡上報到主機，并顯示在軟件操作界面上，同時聲光報警提醒監控人員，可節省大量人力物力，消除逃生盲區。

3.2 控制功能

強迫點亮功能:一旦火災探測器探測到火災發生，就將火災信號返回給消防中心報警主機。報警主機一經確認火災發生，就把信號經消防聯動控制及返回信號轉換箱傳送給監控主機，監控主機立即對底層設備發送指令，強行啟動安全疏散通道內的消防應急燈和疏散指示燈，形成一條完整的疏散照明線。

疏散導向功能:預設疏散軟件方案，根據著火位置進行引導，關閉著火位置的出口標志燈，對指向標志燈進行左向、右向指令調整，并可強迫其頻閃、流動，也可手動對疏散標志燈實施上述控制。

通過智能型消防應急照明、疏散指示系統的控制方式，可盡量避免在復雜的疏散區域中人員誤入著火區域或者無序轉向，連續穿過多個防火分區還沒有找到真正出口的情況發生，最大限度地實現安全動態逃生。

3.3 安全性

在火災狀態下，DC24V既能避免觸電事故產生又盡可能地保證疏散應急照明的供電。DC216V切入后與大地網隔離運行，形成懸浮工作態，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急選擇程序調整系統電池能量的用途，確保不同區域火災發生時有最充足的應急時間。

智能中央電池主站內的智能應急聯絡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

智能型消防應急照明、疏散指示系統通訊采用CAN總線技術。CAN總線技術在中國消防火災自動報警技術行業已經廣泛應用數十年，是迄今為止最成熟可靠的控制及通訊技術。

智能型消防應急照明、疏散指示系統的通訊鏈具備自檢性，當通訊出現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

火災發生時，智能監控主站接收到火災信號后立刻按照著火位啟動相應程序，智能電池主站、智能控制器分機及消防燈具均在5 s內完成預設動作(全樓應急照明燈點亮，疏散標志燈按程序完成指向調整并可執行頻閃動作)。

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

3.5 節能性

(1)控制的節能性

可通過日常OFF/ON程序預設管理及手動管理功能設置系統運行時段，便于業主管理，以達到節能目的。例如高檔辦公樓，可對系統預設早上8點開機，晚上10點關機。

(2)電池的節能性

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

蓄電池的壽命一般是3～5年。例如，400 kW/90 min的EPS應急照明電源系統，蓄電池的費用大概是100萬，而對于同樣滿足消防應急要求的智能型消防應急照明、疏散指示系統(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)光源的節能性

智能型消防應急照明、疏散指示系統光源采用LED光源。LED(Lighting Emitting Diode)即發光二極管，是一種半導體固體發光器件。它是利用固體半導體芯片作為發光材料，在半導體中通過載流子發生復合放出過剩的能量而引起光子發射，直接發出紅、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，具有節能、環保、壽命長等特點。其采用直流驅動，單管功耗為0.03～0.06 W，電光功率轉換接近100%，相同照明效果比傳統光源節能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光源內不含汞元素，廢棄物可回收，不會造成環境的污染。LED光源采用環氧樹脂封裝，燈體內也沒有松動的部分，不存在燈絲發光易燒、熱沉積、光衰減等缺點，使用壽命可達60～100 kh，比傳統光源壽命長10倍以上。

與此同時，采用LED光源的智能型消防應急照明、疏散指示系統仍然能夠滿足規范對消防疏散區域的照度要求。

4 智能型消防應急照明、疏散指示系統的應用范圍

智能型消防應急照明、疏散指示系統可廣泛應用于影劇院、商場、醫院、寫字樓、賓館等大型公共建筑。在常規場所可按以下方式設置消防應急燈和疏散指示燈。

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，燈具最好側對臺階采用壁裝方法，安裝高度宜控制在2.5～3 m。

5 小結

綜上所述，智能型消防應急照明、疏散指示系統能充分彌補現有消防應急照明、疏散指示系統的不足。可以預見，不斷完善的智能型消防應急照明、疏散指示系統定會隨著科技進步與時代發展，滿足現代建筑的要求，在應急逃生領域中發揮至關重要的作用。

［1］GB 50016-2006.建筑設計防火規范［S］

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

［3］GB 50116-98.火災自動報警系統設計規范［S］

［4］GB/T 50314-2000.智能建筑設計標準［S］

［5］GB 17945-2000.消防應急燈具［S］

［6］趙英然.應急照明設備的發展狀況［C］.中國照明學會學術年會論文集，1994.12