智能應急照明系統在數據中心工程中的應用

鄭美英（北京電信規劃設計院有限公司, 北京 100044）

數據中心作為一個匯集大量服務器和通信設備的多功能建筑，不僅需要一個足夠強大的供電系統、制冷系統以及動態分配系統，而且對建筑的安全性提出了更高的要求。應急照明作為數據中心的一個至關重要的安全保障體系，同數據中心的人身及財產安全密切相關，當正常電源中斷，特別是建筑物內發生火災或其他災害而中斷時，應急照明對保證人員安全疏散，保證應對災害的應急措施得以及時實施、防止災害進一步擴大，都具有非常重要的意義。隨著建筑智能化的發展，新技術新產品不斷推出，應急照明的智能化勢在必行。本文結合工程實例論述數據中心建筑智能應急照明系統的設計體會，與大家分享。

1 工程概況

該數據中心地上四層，地下一層，總建筑面積32481.92m2，其中 ：地上面積31803.99 m2，地下面積677.93 m2。建筑外輪廓尺寸為135m×78.20m。建筑占地8345.65 m2，建筑高度28m。整個建筑分為5段，1～4段為機房區，分別位于整體建筑的左上、右上、右下、左下，并通過位于中心的5段將其余各段連接起來，呈蝶型分布。

2 應急照明的設置

本數據中心的應急照明主要包括：火災時正常照明因故障熄滅后，為確保人員安全疏散的出口和通道而設置的疏散照明；正常照明因故障熄滅后，為短時間保證重要場所正常工作或活動繼續進行而設置的備用照明兩種。

疏散照明主要設置各疏散出口的頂部、疏散走道、樓梯間等，照度標準為5lx。在消防控制室（與安防、樓宇自控系統合用）、自備發電機房、變配電室、消防水泵房、防煙排煙機房等發生火災時仍需要堅持工作的其他房間設置100%備用照明。在冷凍站、電力電池室、IDC機房、通信機房、光纜進線室等影響通信設備正常運行的房間設置備用照明，照度標準不低于正常照明的10%。

3 應急照明供電方式選擇

應急照明供電電源的選擇， 應結合工程實際情況綜合考慮， 統籌安排建筑內電力設備的應急電源和應急照明電源，做到安全可靠、技術先進、經濟合理。

傳統的應急照明系統主要有以下兩種方案：

1） 油機保證電源供電，所有應急燈自帶蓄電池。

2） 雙回路供電，采用集中或分區集中設置的EPS供電。

應急燈自帶蓄電池方式，每個燈具內部都有變壓、穩壓、充電、逆變、蓄電池等大量的電子元器件，電池24h不斷沖放電，加上燈具本身工作產生的溫度，大大影響了電池和燈具的壽命。而且電池隨燈具分散設置在建筑物的各個角落，無法監控到電池及燈具的工作狀況，系統安全性較低，運行管理和維護成本較高，一次性投資大。適合于規模較小，人員活動較少的建筑。

采用集中或分區集中設置的EPS供電，應急燈具內無獨立電源，省略了燈具內部復雜的電子電路， 便于集中管理、用戶自查和消防監督檢查，一定程度上提高了供電可靠性和維護和管理方便性。但這種供電方式只能監測到電池的工作狀態，無法對系統線路及終端燈具的工作狀態進行統一的監控管理，電池的使用壽命較短，一般為3～5年。

目前，應急照明智能化已經取得了較大的發展，應用較多的大致分為兩類，一類是以智能逃生為特點的智能消防應急照明疏散指示系統，采用總線通信技術，在獲得消防報警火災聯動信息后，對逃生路徑進行智能分析，調整疏散方向；一類是以電力載波技術和STAR智能開關控制技術為特點的智能應急照明控制系統，對全系統設備進行自動巡檢，實施監控。

本工程采用第二類系統，電源集中供電，同時實現對線路、電池、終端照明燈具統一監控管理的智能化應急照明控制系統。整個系統由控制設備、智能模塊、操作軟件三部分組成，系統原理圖如圖1所示。

圖1 系統原理圖

該系統的特點是：

● 采用電力載波技術，實現應急照明系統的智能化控制和管理，確保系統靈活變更和系統擴充。

● 采用STAR技術，可允許不同模式燈具接入同一回路，系統設計和安裝極其簡單。

● 可接入大功率燈具，并可實現部分普通照明燈具兼作應急照明的控制，有效提高應急照明照度水平。

● 實時監控系統和電池狀態，便于及時排查故障，有效提高系統可靠性。

● 全自動系統功能巡檢，有效降低時常檢測和維護的高額人工成本和時間成本。

● 采用功能強大的監控軟件，實現單一系統和應急照明網絡系統的統一監控和管理。

● 專利電池維護技術，有效延長電池壽命（10-15年）。

4 應急照明系統設計

4.1 系統功能

該系統由位于建筑物不同電力豎井的系統主站及控制分站組成，進行分別切換和監控。系統主站包括充放電保護、電池狀況監控、輸出DC220V備電供應控制分站、通過回路切換模塊輸出分路線路至燈具監測模塊等功能?？刂品终境话浞烹姳Ｗo、電池狀況監控等功能，直接從控制系統主站處獲得DC220V備電外，其功能應與系統主站一樣。所有系統主站及分站應具有控制模塊、供電模塊、回路切換模塊等設備，所有控制模塊能通過信號總線聯網控制，并無縫顯示和控制其他分站所連接的終端燈具。所有控制模塊聯網后能通過中央圖形監控軟件顯示全系統工作狀況，并能對全系統進行操作、控制和修改設置。所有回路切換模塊至終端燈具前編址監測模塊之間通過電力線路載波的方式進行通訊，不需另外敷設通訊控制線路。各智能應急照明控制系統主站和分站通過終端監測模塊可實現對終端燈具的編程控制，并監控線路及燈具的運行工作狀況。

系統主站和分站均能夠設置自動測試計劃，對全系統進行周期性的功能測試和備電持續時間測試，也可以通過全系統圖形監控工作站編制自動測試計劃，對全系統功能測試和備電持續時間測試。

所有系統主站及分站通過信號總線聯網，并通過中央圖形監控軟件顯示全系統工作狀況，以及使用中央圖形監控軟件在電腦上集中監控所有主站/分站、所有回路、所有燈具的運行工作狀況，實時顯示系統信息。

系統能方便地接入到樓宇自控系統，提供多種開放的通訊協議和標準接口（如以太網），兼容TCP/IP等多種通訊協議與上層系統進行通訊和信息共享。

4.2 系統結構

根據本建筑劃分的1～5段的結構特點，本工程應急照明系統在每段設有一個智能應急照明子系統。子系統主要由系統主站/控制分站、燈具監測模塊、外部總線模塊等組成，系統主站/控制分站為子系統的集中供電和監視控制的核心。通過基于LonWorks協議的CG-Bus總線將所有的系統主站/控制分站聯結起來，同時連接到中央圖形監控站上。中央圖形監控站位于消防控制室，對整個系統進行集中監控和管理。

系統采用主電AC220V、 50Hz和備電DC220V供電線路，主電為兩路市電提供（其切換在控制系統供電進戶端前），可向應急照明回路提供220V交流主電，備電由集中放置在每個系統控制主站柜體內的直流電池提供，為直流220V。正常時使用主電AC220V 50Hz對應急照明回路和燈具進行供電；當主電失電后，或是應急照明系統收到消防系統強切信號（或其他緊急信號）后，系統可自動切換到直流電池220V供電，并強制打開連在應急照明回路上的所有類型的應急照明燈具或設備。系統結構圖如圖2所示。

圖2 系統結構圖

每段內的應急照明回路集中從位于本段的系統主站（或控制分站）接出，燈具監測模塊安裝于每個智能應急照明回路上的燈具內（或鄰近位置），由系統主站/控制分站對本區域的應急照明回路與燈具進行集中供電和監控，以實現基于每個應急照明燈具的智能監控。

外部總線模塊用于監測外部交流電的狀態、外部照明開關的狀態以及接收一些外部信號（如來自火災報警系統的強切信號），系統利用這些信號，通過軟件編程的設定實現應急切換，或實現對兼作正常照明的應急照明燈具平時的開關控制功能。

4.3 設計中應注意的問題

1）智能應急照明控制系統主站/分站為成套供應產品，內部不包含雙電源切換裝置。對于需要雙電源供電的應急照明系統，需要在系統主站/分站前端根據需要配置雙電源切換箱。

2）需要設消防強制點亮的燈具由消防報警系統提供220V節點信號到智能應急照明控制系統每個系統主站或控制分站處。

3）應急照明系統末端照明燈具除滿足照明系統總的設計要求外，還應滿足智能應急照明控制系統對末端燈具的相關技術要求，如慢啟動燈具；如氣體放電燈，不能接入系統，單個燈具功率應小于1200W，鎮流器應選擇電子鎮流器等。

5 結束語

在數據中心采用這種全新演繹的應急照明和疏散系統，隨時控制及監視系統運行狀態，確保應急系統能在關鍵時刻發揮設計功能，在處理突發事件及火災事故中，高效及可靠的應急照明，才能起到決定性的作用。

[1] CIE第49號出版物建筑物內部的應急照明指南[M].

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. GBJ133-90民用建筑照明設計標準[S]: 北京，1991.

[3] 中華人民共和國公安部.GB 50045-95高層民用建筑設計防火規范（2005年版）[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2005.