大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統設計

摘要：考慮到傳統的消防應急照明與疏散指示系統在實際應用中，由于沒有設計拔碼開關，能耗過大：、為此，進行大型? ? 建筑內消防應急照明與疏散指示系統設計：在系統硬件方面，設計上位機，LI-56lubuntu15.01型號的上位機設備為消防應急照明與疏散指示系統運行提供硬件環境;設計PCI接口卡支持突發傳送方式的同步操作以及自動配置;通過拔碼開關，分別控制從機、分機和若干個智能燈具的應急照明指示;設計疏散指示燈電路，實現系統硬件設計;在系統軟件方面，設計消防應急照明控制模塊，利用改進遺傳算法，節約不必要的能耗;設計消防應急疏散指示通信協議，只需要把預先建立好的對象點擊添加到相應位置的屏幕上即可實現消防應急疏散指示通信，進而完成系統軟件設計、實驗結果表明，設計的應急照明與疏散指示系統能耗明顯低于對照組，實現了大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統的節能設計。

關鍵詞：大型建筑;消防應急照明;疏散指示;智能燈具;撥碼開關

中圖分類號：TD625文獻標識碼：A

O引言

在我國，針對大型建筑設計的需求量不斷增加，由于大型建筑自身結構復雜的特點，對于大型建筑內消防應急照明馬疏散指示系統的質量也相應提出了更高的要求[1]。因此，在大型建筑內的消防應急照明與疏散指示系統設計具有很高的難度系數。目前，我國對于大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統設計方面的研究較為普遍，但大多數只停留在理論分析層面。傳統的大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統主要采用3S總線技術，通過RS232接口和Modbus協議實現通信，但該系統在實際應用過程中普遍存在一定的局限性，尤其是在疏散指示方面，無法在最短時間內避開明火、路障等障礙，規劃出一條最佳的逃生路線[2]。為保證大型建筑在出現安全事故問題時，能夠通過消防應急照明與疏散指示系統在最短的時間內規劃出一條最合理的逃生路線，以確保大型建筑內人員的生命安全。本文結合國外對大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統設計研究，以Dijkstra算法作為解決最短路問題的最佳算法，開展大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統設計，致力于提高大型建筑消防應急照明與疏散的安全性，進而為大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統的優化設計提供更為廣闊的發展空間。

1大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統硬件設計

綜合大型建筑內的現場環境，在系統硬件方面設計了上位機、接口卡、拔碼開關以及疏散指示燈電路[3。同時，配備硬盤、鍵盤、鼠標等一些基本硬件，但這些基本硬件不作為此次研究重點，以下將對上文提出的四個核心硬件進行詳細描述。具體研究內容，如下文所述。

1.1上位機

選用LI-56lubuntul5. 01型號的上位機設備為消防應急照明與疏散指示系統運行提供硬件環境，LI-56lubuntu15. 01型號上位機的配置32GB硬盤，服務器的硬件環境配置，包括：2Mbpspe端各類型瀏覽器及移動端各類型瀏覽器，類型為帶寬可支持瀏覽器。LI-56lubuntu15.01型號上位機擁有數據處理及現場可編程邏輯門陣列兩個選項，能夠為大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統運行提供良好平臺。利用該硬件設備中的雙核多路實現加速器、存儲設備及消防應急照明與疏散指示信息之間的平衡，在最大程度上提高系統應用程序的性能。

1 .2PCI接口卡

PCI接口卡以其不依附某個處理器的優勢，可支持突發傳送方式的同步操作以及自動配置[4]。本文設計的PCI接口卡型號為MCL2584566，在正常情況下，可同時支持10種外設。通過PCI總線對消防應急照明與疏散指示信號進行相應的譯碼，利用PCI接口卡生成內部譯碼數據，并存儲消防應急照明與疏散指示信號。PCI接口卡引腳采用D12D25作為地址線，能夠書寫PCI接口卡的選通信號，實現消防應急照明與疏散指示信號的輸入與輸出。

1.3撥碼開關

撥碼開關作為消防應急照明與疏散指示系統中消防應急照明的主要硬件設備，能夠由一臺主機監控多個從機、分機和若干個智能燈具[5]。通過在多個從機、分機和若干個智能燈具上設計型號為C845Y5621的撥碼開關，在程序初始化時通過I/O讀取撥碼開關的狀態，根據本機的ID號，進而完成對不同ID號的相應指示操作。撥碼開關的亮點功能在于能夠分別控制從機、分機和若干個智能燈具的應急照明指示，在本文設計中，以“A”作為高電平指示;“B”作為低電平指示，進行大型建筑內消防應急照明。

1.4疏散指示燈電路

疏散指示燈電路是消防應急照明與疏散指示系統中疏散指示的主要硬件設備，本文設計的疏散指示燈電路工作電壓為6V，工作電流為15 0TIIA[。將發光二極管分別安裝在智能燈具的中間位置，共安裝3盞，當大型建筑內消防應急疏散指示發出時，引腳輸出為高電平，三極管導通，發光二極管全部亮起。反之，大型建筑內消防應急疏散指示未發出時，引腳輸出為低電平，三極管截止，發光二極管全呈熄滅狀態。

2大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統軟件設計

在大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統中，軟件部分設計最主要的功能是實現對于消防應急照明與疏散指示的數據處

理[7]。采用了MCGS組態軟件、Visual Basic開發編制軟件用于對大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統下數據模擬采集和處理，通過設計消防應急照明控制模塊以及消防應急疏散指示通信協議，實現系統的消防應急照明控制與疏散指示通信功能，以下將對系統涉及軟件部分內容進行詳細說明。

2.1設計消防應急照明控制模塊

本文設計的消防應急照明控制模塊，采用改進遺傳算法針對軟件部分進行優化，實現系統的消防應急照明功能。在消防應急照明控制模塊中，本文利用改進遺傳算法，通過建立分區目標函數的方式對消防應急照明進行分區控制，從而滿足系統能夠動態交換消防應急照明控制梯度信息的需求，最大限度上節約能耗。與此同時，統計消防應急照明控制模塊歷史運行狀態。設分區目標函數為n，則公式（1）所示。

H= argminTI ? ? ci）

在公式（l）中，x指的是大型建筑內分區中心點位置：y指的是大型建筑內多個從機、分機和若干個智能燈具個體之間的梯度信息幅值。通過公式（l）對大型建筑內分區目標進行智能燈具操控，具體步驟為：首先，讀取一個字節，并指向一個字節單元，用于保存讀取的字節數據;再通過寫入一個字節，由MCGS組態軟件對字節進行處理;最后，實現消防應急照明控制。

212設計消防應急疏散指示通信協議

在得到大型建筑內消防應急照明控制結果后，設計消防應急疏散指示通信協議[9]。本文將消防應急疏散指示通信協議的設計流程分為以下步驟，首先，建立64個用來配置發送和接收消防應急疏散指示數據的消息對象，設定每個消息對象最大存放字節數為10個。在此基礎上，設64個消防應急疏散指示通信消息對象為XOX64，x0.n指的是第一個消防應急疏散指示通信消息對象中的第n個字節。其中，n的取值范圍為0 10。在一般情況下，大型建筑內消防應急疏散指示通信只需要XOX32進行操作命令，其余為備用[10]。最后，采用Visual Basic開發編制軟件對消防應急疏散指示通信協議進行編寫，利用Visual Basic開發編制軟件可視化的功能，即不需要去大量編寫描述界面外觀和位置程序，只需要把預先建立好的對象點擊添加到相應位置的屏幕上即可實現消防應急疏散指示通信。至此，完成大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統軟件部分設計。

3仿真實驗

3.1實驗準備

為構建仿真實驗，本文在Matalb模擬仿真系統上選定150套大型建筑內消防應急照明燈具作為仿真實驗對象。將Matalb模擬仿真系統基準頻率設置為200ms，時間變量更新頻率設置為1500 ms，比特率設置為5600Bit，數據位為8位，4個停止位，通信超時時間設置為1225ms左右，數據采集周期時間為1500ms。本次在Matalb模擬仿真系統上大型建筑內消防應急照明具體的流程，如圖1所示。

結合圖1信息，將上述實驗數據引入設計系統和傳統系統當中，分別使用傳統系統以及本文設計系統進行仿真實驗，設置傳統系統為實驗對照組。仿真實驗主要內容為測試兩種應急照明與疏散指示系統的能耗，從而評定節能效果更好的應急照明與疏散指示系統，并記錄實驗結果，進而判斷兩種應急照明與疏散指示系統的節能效果。

312實驗結果分析與結論

根據上述設計的實驗步驟，采集10組實驗數據，將兩種應急照明與疏散指示系統下的能耗進行對比，能耗對比結果，如下表1所示。

通過表1可得出如下的結論：本文設計的應急照明與疏散指示系統能耗最高僅為17. 655kW-h;而對照組為143. 94lkW-h，設計的應急照明與疏散指示系統能耗明顯低于對照組，可以實現對大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統的節能設計。因此，本文設計應急照明與疏散指示系統下得出的能耗能夠滿足大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統節能設計總體要求，可以廣泛應用于大型建筑內消防應急照明與疏散指示方面。

4結束語

通過實驗證明，設計的應急照明與疏散指示系統在大型建筑內消防應急照明與疏散指示中的具體優勢已經顯現出來。本文通過對大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統進行優化設計，提高系統的節能性。系統能耗的高低是保證大型建筑內消防應急照明與疏散指示系統成本的主要衡量標準，驗證了本文設計應急照明與疏散指示系統的有效性。本文設計的應急照明與疏散指示系統，不但簡化了計算過程，還能夠完成傳統應急照明與疏散指示系統不能完成的任務。應急照明與疏散指示系統旨在指導大型建筑內消防應急工作能夠更好地開展。但本文研究立場主要針對大型建筑建設者進行，未過多考慮大型建筑的實際環境與結構因素，相信這一點，也可以作為大型建筑內消防應急照明與疏散指示領域日后的重點研究方向之一。

參考文獻

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作者簡介：劉鏗（1985. 08. 13），性別：男;籍貫：江蘇常州;民族：漢;學歷：本科;職稱：工程師;職務：電氣工程師;研究方向：配電。