歡迎光臨安科瑞電氣股份有限公司網(wǎng)站！
誠信促進發(fā)展，實力鑄就品牌
服務(wù)熱線：
18702111750
18702111750
Product category
您的位置：網(wǎng)站首頁 > 技術(shù)文章 > 淺析建筑智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計的研究應(yīng)急疏散 劉細鳳
（安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801）
【摘要】：現(xiàn)代建筑工程有著空間結(jié)構(gòu)復雜、電氣設(shè)備臺數(shù)眾多的特征，火災事故發(fā)生率大幅提高，對消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的使用功能提出了全新要求。傳統(tǒng)消防應(yīng)急照明系統(tǒng)存在指示方向固定、分散控制的局限性，在建筑火災發(fā)生期間，難以有效組織受災人群迅速疏散至安全區(qū)域，造成不必要的人員傷亡。鑒于此，文章以智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)作為切入點，簡要敘述系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和核心功能，然后詳細闡述了建筑智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計方法，以供參考。
【關(guān)鍵詞】：建筑電氣；智能消防；應(yīng)急照明系統(tǒng)
0 引言
在民用建筑中，智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的功能是消防疏散，當建筑出現(xiàn)火災時，智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)將與消防系統(tǒng)進行聯(lián)動控制，在限定時間內(nèi)鎖定火勢蔓延區(qū)域，然后根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)與消防救援通道分布位置，在燈具屏幕上顯示安全疏散線路，指引受災人群逃離建筑、前往安全出口。此外，系統(tǒng)還將根據(jù)火勢實時蔓延情況，對逃生線路進行更改調(diào)整。智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)對保證建筑工程的使用安全、加強消防應(yīng)急反應(yīng)與救援能力有重要作用。
1 建筑智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的組成和功能
1.1 系統(tǒng)組成
智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)主要由控制器、電源、分配電裝置、應(yīng)急燈具四部分組成。
（1）控制器?？刂破髫撠煶掷m(xù)感知建筑環(huán)境情況與配套裝置運行工況，基于運行準則來下達照明燈具啟閉等控制指令。如果感知到火災事故發(fā)生，控制器會立即切換到應(yīng)急照明與安全疏散模式，通過控制燈具啟閉、切換電源來組織受災人員安全疏散。
（2）電源。電源負責持續(xù)向現(xiàn)場設(shè)備供電，由主電源和應(yīng)急電源組成。正常情況下由主電源供電，火災發(fā)生期間切換至應(yīng)急電源供電，應(yīng)急供電時長保持在 1.5 ～ 2.0 h。
（3）分配電裝置。分配電裝置負責持續(xù)轉(zhuǎn)換應(yīng)急電源的輸出電壓供電給現(xiàn)場應(yīng)急燈具，以此來減少線損量、維持應(yīng)急燈具穩(wěn)定工況，分配電裝置也具備通信功能，可以實時掌握現(xiàn)場應(yīng)急燈具的運行情況，再把信息上傳至應(yīng)急照明控制器。
（4）應(yīng)急燈具。應(yīng)急燈具包括應(yīng)急照明燈具、標志燈具兩種，應(yīng)急照明燈具起到環(huán)境照明、調(diào)節(jié)環(huán)境照度的作用，標志燈具則起到指引正確安全逃生方向的作用。
1.2 系統(tǒng)功能
在現(xiàn)代建筑工程中，智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)主要具備應(yīng)急逃生、消防聯(lián)動兩項核心功能。
（1）應(yīng)急逃生功能。當建筑出現(xiàn)火災事故后，室內(nèi)各處區(qū)域安裝的應(yīng)急標志燈具可以有序組織受災人員通過臨近安全疏散通道來撤離至安全區(qū)域，避免受災人員在恐慌情緒下盲目選擇逃生路線，或因人群擁擠而出現(xiàn)踩踏等二次事故。
（2）消防聯(lián)動功能。應(yīng)急照明與緊急廣播、自動滅火等多套子系統(tǒng)共同構(gòu)成智能消防系統(tǒng)，子系統(tǒng)間保持聯(lián)動狀態(tài)，在建筑火災事故出現(xiàn)后，系統(tǒng)會向各套子系統(tǒng)下達聯(lián)動控制指令。例如，應(yīng)急照明系統(tǒng)可以從消防報警系統(tǒng)中獲取火場信息，如各處房間煙霧濃度、明火蔓延范圍、受災人員實時位置，針對性引導受災人員通過安全疏散通道撤離至安全區(qū)域，或引導受災人員進入防火分區(qū)等待消防人員救援。智能消防系統(tǒng)會根據(jù)探測器信號來實時掌握火場情況，自動制定安全逃生路線，通過變更標志燈具所顯示信息來指引逃生路線，幫助受災人員在疏散過程中躲避明火、有毒煙氣和密集人群。
2 建筑智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計
2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
為保障智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)維持穩(wěn)定工況、功能得到充分發(fā)揮，設(shè)計人員需要搭建一套層級數(shù)量少、功能明確、結(jié)構(gòu)合理的系統(tǒng)架構(gòu)。系統(tǒng)架構(gòu)從上到下分為控制層、配電層、終端層三個層級，如圖 1 所示。
圖 1 智能應(yīng)急照明系統(tǒng)架構(gòu)圖
其中，控制層由應(yīng)急照明控制器組成，布置在消防控制室內(nèi)，負責對所采集現(xiàn)場監(jiān)測信號進行分析處理，根據(jù)處理結(jié)果來下達電源切換、照明燈具集中調(diào)控、燈具個別調(diào)控等控制指令，以保障應(yīng)急照明系統(tǒng)穩(wěn)定運行為主要任務(wù)。配電層由主電源、備用電源和分配電裝置組成。終端層由室內(nèi)房間、樓梯間、大廳等區(qū)域內(nèi)安裝的應(yīng)急照明燈具組成，起到指明安全逃生方向、維持室內(nèi)人工照明狀態(tài)的作用。
2.2 主機設(shè)計
控制器是智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)的主機，設(shè)計人員需要在控制器內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)，持續(xù)采集現(xiàn)場信號來掌握各樓層區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急燈具工作狀態(tài)。正常情況下，控制器負責檢測燈具是否出現(xiàn)電源故障、燈源故障問題并發(fā)送報警信號；火災持續(xù)期間，控制器負責遠程改變疏散指示燈、地理指示燈等照明燈具的工作狀態(tài)，或把消防室值班人員下達的控制指令分解傳達給終端設(shè)備。設(shè)計人員應(yīng)掌握功能開發(fā)、抗干擾兩方面的設(shè)計要點。
在功能開發(fā)方面，在控制器中需要設(shè)置記錄、報警、信息共享等多項使用功能。記錄功能是持續(xù)記錄燈具啟閉時間、分配電裝置故障時間等相關(guān)信息，并在后續(xù)進行溯源分析；報警功能是在控制器自身故障或檢測到現(xiàn)場應(yīng)急照明裝置出現(xiàn)異常情況后，自動向值班人員發(fā)送報警信號，包括語音報警或閃爍指示燈的報警方式；信息共享功能是保持總控制器與現(xiàn)場分控制器、應(yīng)急照明控制器與智能消防系統(tǒng)監(jiān)控主機間的聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，實時接收火警信息、火場探測信號等信息，為應(yīng)急照明方案、消防疏散指示路線的制定提供信息支持。
在抗干擾方面，控制器和通信線布置區(qū)域內(nèi)分布多臺電氣設(shè)備與大量電氣線路，容易受到外部電磁干擾，出現(xiàn)通信中斷、信號延遲卡頓等問題。設(shè)計人員應(yīng)采取 CAN 總線通信技術(shù)，在控制器上預留 CAN 總線接口作為對外接口，以此來強化控制器乃至智能應(yīng)急照明系統(tǒng)的抗干擾能力。
2.3 終端照明設(shè)計
在終端照明設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)掌握燈具選型、光源選擇、光源驅(qū)動三方面的設(shè)計要點。
（1）燈具選型。在建筑室內(nèi)安裝標志燈具、照明燈具，或安裝照明標志復合型燈具。其中，標志燈具起到指引空間方向的作用，布置在各樓層安全出口部位，引導室內(nèi)人員前往安全疏散通道，或布置在樓層走道等公共區(qū)域，引導室內(nèi)人員迅速找到滅火器等消防設(shè)備，標志燈具的標志亮度要控制在 50 ～ 300 cd/m2 。照明燈具負責為室內(nèi)人員疏散與消防救援活動提供照明條件，正常情況下處于熄滅狀態(tài)，確認火災發(fā)生后點亮。要求把應(yīng)急照明燈具光通量控制在50 lm 及以上，根據(jù)室內(nèi)空間區(qū)域來確定安裝位置與間隔距離，如在過道每隔 20 m 貼頂安裝 1 臺照明燈具。復合型燈具同時具備照明和指引功能，既可以點亮燈具來維持室內(nèi)環(huán)境照度，又可以實時變更指示狀態(tài)來提示受災人員選擇正確疏散方向。
（2）光源選擇。為取得理想的節(jié)能效果、降低應(yīng)急照明系統(tǒng)的能耗水平，設(shè)計人員可選用 LED 燈具作為照明光源，同規(guī)格 LED 燈具的耗電量不足白熾燈的 1/8，僅為熒光燈的 1/2，并具備反應(yīng)速度快、重量輕、環(huán)境適應(yīng)能力強、可頻繁操作的優(yōu)勢?？紤]到單顆 LED 燈具發(fā)光強度偏低，無法滿足照明需要，應(yīng)選用 LED 陣列燈作為光源。
（3）光源驅(qū)動。光源驅(qū)動包括恒壓驅(qū)動、恒流驅(qū)動兩種方式。恒壓驅(qū)動是在電路中額外串聯(lián)限壓電阻，限定輸出電壓值，實際驅(qū)動效果并不理想，容易產(chǎn)生光強變化；恒流驅(qū)動是專門設(shè)計恒流電路，安裝恒流芯片或運算放大器，通過顯示輸出電流值來滿足 LED 燈具恒流工作特性，可以預防燈具閃爍等問題出現(xiàn)，應(yīng)優(yōu)先采取恒流輸出方式。
2.4 電路設(shè)計
智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)通常采取 DC-DC 開關(guān)電源技術(shù)，系統(tǒng)電路由收 / 發(fā)碼電路、隔離電路、開關(guān)電源、MCU 主控單元、故障檢測電路和光源檢測電路等部分組成。同時，借助光耦隔離裝置，電路結(jié)構(gòu)被拆分為總線部分、光源部分兩個部分，各個電源保持獨立運行狀態(tài)，如果單個電源出現(xiàn)故障，不會對其他電源的運行工況造成干擾。設(shè)計人員應(yīng)掌握光源電路、驅(qū)動電路、通信電路、檢測電路、光源控制電路等電路的設(shè)計方法。例如，對于光源電路，在選用 LED 燈具作為照明光源的情況下，需要串聯(lián)多顆 LED 燈具來組成光源陣列，具體根據(jù)應(yīng)急照明需要來確定串聯(lián)數(shù)量，正常情況下需要在電路中串聯(lián) 3 ～ 4 顆 LED 燈具。對于光源控制電路，需要在電路中接入單片機引腳，引腳在高電平時導通光耦、截止三接管，在低電平狀態(tài)下截止光耦、導通三接管，從而執(zhí)行光源點亮和熄滅操作。
2.5 防護設(shè)計
在智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)運行期間，受到設(shè)備自身老化、復雜外部環(huán)境、雷擊等因素影響，可能出現(xiàn)短路、斷路、浪涌等故障問題，嚴重時會造成應(yīng)急照明系統(tǒng)癱瘓，進而在火災事故中產(chǎn)生更加嚴重的損失。因此，設(shè)計人員需要梳理各類故障問題的成因，在系統(tǒng)中采取相應(yīng)防護措施，以此來增強應(yīng)急照明系統(tǒng)抗干擾能力，維持穩(wěn)定工況。例如，雷擊浪涌問題是指低壓供電系統(tǒng)直接遭受雷電流打擊，瞬間加載過大脈沖電流，破壞設(shè)備電路，或遭受間接雷擊，部分電流電壓傳入電路和應(yīng)急照明設(shè)備的問題。對此，設(shè)計人員可應(yīng)用放電間隙、氣體放電管或瞬態(tài)抑制二極管等來抑制浪涌。
（1）放電間隙。在絕緣子和接地裝置上分別接入單個電極，控制電極安全間隙距離，后續(xù)利用金屬電極來泄放浪涌能量、保護電路與照明燈具。
（2）氣體放電管。在電路首級或前幾級保護內(nèi)加裝氣體放電管，憑借絕緣電阻值來泄放過大電流、抑制高電壓。此類裝置動作時間較長，容易出現(xiàn)續(xù)流問題。
（3）瞬態(tài)抑制二極管。瞬態(tài)抑制二極管與普通二極管較相似，如果二極管兩端遭受反向沖擊，會立即較快地把兩端高阻抗轉(zhuǎn)換為低阻抗，通過吸收浪涌功率起到鉗位抑制兩級間電壓、保護后續(xù)電路的作用。
3安科瑞消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)選型方案
3.1系統(tǒng)概述
消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)主要由應(yīng)急照明控制器、消防應(yīng)急照明集中電源或應(yīng)急照明配電箱、消防應(yīng)急燈具等幾部分組成。該套系統(tǒng)為安科瑞公司自主研發(fā)，符合國家現(xiàn)行的行業(yè)規(guī)范，可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動報警系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換和共享。
該系統(tǒng)配合火災報警控制器使用時，在平時對系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備進行實時的監(jiān)視和控制，便于日常的管理和維護，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行?；诖吮ＷC在火災發(fā)生時，能夠準確改變消防應(yīng)急標志燈具的指示方向，點亮消防應(yīng)急照明燈，幫助建筑內(nèi)的人群選擇逃生疏散路線，指引安全的逃生方向，保障群眾的人身安全，為各類用戶擔心的安全問題解決了后顧之憂。
3.2應(yīng)用場所
適用于住宅、酒店、辦公樓、商城綜合體、醫(yī)院、隧道管廊、軌道交通、地庫、倉庫、工廠等各行業(yè)的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。
3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.4系統(tǒng)功能
3.4.1系統(tǒng)運行主界面
包含工具欄、平面展示、圖層列表、狀態(tài)欄，可以直觀的查看監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，并根據(jù)狀態(tài)欄的現(xiàn)實內(nèi)容直接切換至故障具體位置。
3.4.2燈具配置界面
可以查看所有燈具狀態(tài)與數(shù)量。
3.4.3信息界面
可查看歷史操作、故障、事件信息、可按日期進行查詢。
3.4.4權(quán)限管理界面
主要由應(yīng)急啟動、應(yīng)急停止與手動火警組成，應(yīng)急啟動與停止用來測試設(shè)備應(yīng)急功能是否正常，手動火警測試再具體著火點下系統(tǒng)的啟動情況。
3.5系統(tǒng)硬件配置
3.5.1應(yīng)急照明控制器選型
產(chǎn)品名稱 | 產(chǎn)品型號 | 規(guī)格描述 | 防護等級 | 實物圖示 | 尺寸（H*W*D/Φ*Hmm) | 安裝方式 | 備注 |
應(yīng)急照明控制器 | A-C-A100 | 控制器通過總線網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控各個終端，在險情發(fā)生時，自動將信息指令發(fā)布到每個終端，終端收到指令之后自動開始工作，如頻閃、變向、開、滅燈等工作，實時指示安全的疏散路線。安裝地點：消控室 | IP30 | 1300*550*560 | 琴臺式 | 可支持圖層顯示，協(xié)議聯(lián)動 | |
應(yīng)急照明控制器 | A-C-A100/B3 | IP30 | 400*300*160 | 壁掛式 | 僅支持開關(guān)量聯(lián)動 | ||
應(yīng)急照明控制器 | A-C-A100/G | IP30 | 1800*500*560 | 立柜式 | 可支持圖層顯示，協(xié)議聯(lián)動 | ||
3.5.2應(yīng)急照明集中電源 | |||||||
產(chǎn)品名稱 | 產(chǎn)品型號 | 規(guī)格描述 | 防護等級 | 實物圖示 | 尺寸（H*W*D/Φ*Hmm) | 安裝方式 | 備注 |
消防應(yīng)急燈具專用電源 | A-D-0.2KVA-A200L | 當建筑物發(fā)生緊急情況時，應(yīng)急電源可以為消防標志燈、照明燈提供應(yīng)急供電，保證消防應(yīng)急照明和疏散指示燈正常工作，共有4個回路，單個回路不超100W，總功率不超額定功率。安裝地點：配電間 | IP33 | 500*400*200 | 壁掛式 | ||
消防應(yīng)急燈具專用電源 | A-D-0.3KVA-A200FP | 當建筑物發(fā)生緊急情況時，應(yīng)急電源可以為消防標志燈、照明燈提供應(yīng)急供電，保證消防應(yīng)急照明和疏散指示燈正常工作，共有8個回路，單個回路不超100W，總功率不超額定功率。安裝地點：配電間 | IP33 | 750*600*280 | 壁掛式 | ||
消防應(yīng)急燈具專用電源 | A-D-1KVA-A200L | IP33 | 750*600*280 | 壁掛式 | |||
消防應(yīng)急燈具專用電源 | A-D-0.3KVA-A200L | IP65 | 500*400*200 | 壁掛式 | |||
消防應(yīng)急燈具專用電源 | A-D-0.5KVA-A200L | IP65 | 600*480*230 | 壁掛式 | |||
3.5.3A型集中電源集中控制燈具選型
產(chǎn)品名稱 | 產(chǎn)品型號 | 規(guī)格描述 | 防護等級 | 實物圖示 | 尺寸（H*W*D/Φ*Hmm) | 安裝方式 |
超薄單面 | A-BLJC-1LROXEII1W-A431B | 實時上報工作狀態(tài)，遠程控制頻閃、方向調(diào)整功能 | IP30 | 128*355*9 | 壁掛式 | |
超薄雙面 | A-BLJC-2LROEII1W-A430B | 實時上報工作狀態(tài)，遠程控制頻閃、方向調(diào)整功能 | IP30 | 128*355*9 | 吊裝式 | |
高防護單面疏散指示燈 | A-BLJC-1LROEII1W-A431H | 實時上報工作狀態(tài)，遠程控制頻閃、方向調(diào)整功能，IP等級67 | IP67 | 145*400*15 | 壁掛式 | |
嵌頂照明燈 | A-ZFJC-EXW-A631 | 實時上報工作狀態(tài)，開啟點亮、關(guān)閉功能 | IP30 | Φ120*H57 | 嵌頂式 | |
吸頂照明燈 | A-ZFJC-EXW-A803 | 實時上報工作狀態(tài)，開啟點亮、關(guān)閉功能 | IP30 | Φ101.7*H46.7 | 吸頂式 | |
圓形高防護照明燈 | A-ZFJC-EXW-A603HC | 實時上報工作狀態(tài)，開啟點亮、關(guān)閉功能，IP67，圓形 | IP67 | Φ175*H60 | 壁掛/吸頂式 | |
橢圓高防護照明燈 | A-ZFJC-EXW-A603HE | 實時上報工作狀態(tài)，開啟點亮、關(guān)閉功能，IP67,橢圓 | IP67 | 198*98*55 | 壁掛/吸頂式 |
3.5.4B型（220V）集中電源集中控制型消防應(yīng)急照明及疏散指示設(shè)備選型
產(chǎn)品名稱 | 產(chǎn)品型號 | 規(guī)格描述 | 圖例 | 尺寸（H*W*D/Φ*Hmm) | 安裝方式 |
應(yīng)急照明集中電源（消防應(yīng)急燈具專用應(yīng)急電源） | K-D-1KVA-1 | 當建筑物發(fā)生緊急情況時，應(yīng)急電源可以為B型消防照明燈提供應(yīng)急供電，保證消防應(yīng)急照明燈正常工作. | 1300（H）*600(W)*400(D) | 立柜式 | |
集中電源集中控制型消防應(yīng)急照明燈具（B型220V） | A-ZFJC-E30W-B601 | 實時上報工作狀態(tài)，開啟點亮、關(guān)閉功能，光通量3000lm | Φ200*H55 | 嵌入式 | |
A-ZFJC-E30W-B602 | Φ250*H103 | 吊掛式 |
4 結(jié)束語
綜上所述，為保障建筑使用安全，減少建筑火災事故，設(shè)計人員認識到智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)在消防方面的重要價值，掌握架構(gòu)設(shè)計、主機設(shè)計、終端照明設(shè)計、電路設(shè)計和防護設(shè)計方面的設(shè)計要點，結(jié)合工程情況來制訂一套切實可行的智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計方案。
參考文獻
[1] 陳敏, 鄔岱杰. 智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)在民用建筑中的應(yīng)用[J]. 燈與照明, 2022, 46 (2) : 22-25.
[2] 章程澤. 智能消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)在民用建筑中的應(yīng)用分析[J]. 光源與照明, 2022 (11) : 26-28.
[3] 洪文化. 非集中控制型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)手動控制探討[J]. 建筑電氣, 2022, 41 (11) : 28-32.
[4] 付佳楠. 甲類生產(chǎn)廠房消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的設(shè)計問題分析[J]. 光源與照明, 2022 (8) : 4-6.
[5] 王東萍, 胡忠魁. 消防應(yīng)急照明配電設(shè)計細節(jié)探討[J]. 消防科學與技術(shù), 2020, 39 (11) : 1557-1560, 1595.
[6] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版．
[7] 崔明凱.建筑智能消防應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計研究
在線交流