【摘要】：現代建筑工程有著(zhù)空間結構復雜、電氣設備臺數眾多的特征，火災事故發(fā)生率大幅提高，對消防應急照明系統的使用功能提出了全新要求。傳統消防應急照明系統存在指示方向固定、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域，造成不必要的人員傷亡。鑒于此，文章以智能消防應急照明系統作為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)要敘述系統組成結構和核心功能，然后詳細闡述了建筑智能消防應急照明系統的設計方法，以供參考。

【關(guān)鍵詞】：建筑電氣；智能消防；應急照明系統

0 引言

在民用建筑中，智能消防應急照明系統的功能是消防疏散，當建筑出現火災時(shí)，智能消防應急照明系統將與消防系統進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，在限定時(shí)間內鎖定火勢蔓延區域，然后根據建筑結構與消防救援通道分布位置，在燈具屏幕上顯示安全疏散線(xiàn)路，指引受災人群逃離建筑、前往安全出口。此外，系統還將根據火勢實(shí)時(shí)蔓延情況，對逃生線(xiàn)路進(jìn)行更改調整。智能消防應急照明系統對保證建筑工程的使用安全、加強消防應急反應與救援能力有重要作用。

1 建筑智能消防應急照明系統的組成和功能

1.1 系統組成

智能消防應急照明系統主要由控制器、電源、分配電裝置、應急燈具四部分組成。

（1）控制器?？刂破髫撠煶掷m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(lái)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(huì )立即切換到應急照明與安全疏散模式，通過(guò)控制燈具啟閉、切換電源來(lái)組織受災人員安全疏散。

（2）電源。電源負責持續向現場(chǎng)設備供電，由主電源和應急電源組成。正常情況下由主電源供電，火災發(fā)生期間切換至應急電源供電，應急供電時(shí)長(cháng)保持在 1.5 ～ 2.0 h。

（3）分配電裝置。分配電裝置負責持續轉換應急電源的輸出電壓供電給現場(chǎng)應急燈具，以此來(lái)減少線(xiàn)損量、維持應急燈具穩定工況，分配電裝置也具備通信功能，可以實(shí)時(shí)掌握現場(chǎng)應急燈具的運行情況，再把信息上傳至應急照明控制器。

（4）應急燈具。應急燈具包括應急照明燈具、標志燈具兩種，應急照明燈具起到環(huán)境照明、調節環(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 系統功能

在現代建筑工程中，智能消防應急照明系統主要具備應急逃生、消防聯(lián)動(dòng)兩項核心功能。

（1）應急逃生功能。當建筑出現火災事故后，室內各處區域安裝的應急標志燈具可以有序組織受災人員通過(guò)臨近安全疏散通道來(lái)撤離至安全區域，避免受災人員在恐慌情緒下盲目選擇逃生路線(xiàn)，或因人群擁擠而出現踩踏等二次事故。

（2）消防聯(lián)動(dòng)功能。應急照明與緊急廣播、自動(dòng)滅火等多套子系統共同構成智能消防系統，子系統間保持聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，在建筑火災事故出現后，系統會(huì )向各套子系統下達聯(lián)動(dòng)控制指令。例如，應急照明系統可以從消防報警系統中獲取火場(chǎng)信息，如各處房間煙霧濃度、明火蔓延范圍、受災人員實(shí)時(shí)位置，針對性引導受災人員通過(guò)安全疏散通道撤離至安全區域，或引導受災人員進(jìn)入防火分區等待消防人員救援。智能消防系統會(huì )根據探測器信號來(lái)實(shí)時(shí)掌握火場(chǎng)情況，自動(dòng)制定安全逃生路線(xiàn)，通過(guò)變更標志燈具所顯示信息來(lái)指引逃生路線(xiàn)，幫助受災人員在疏散過(guò)程中躲避明火、有毒煙氣和密集人群。

2 建筑智能消防應急照明系統的設計

2.1 系統架構設計

為保障智能消防應急照明系統維持穩定工況、功能得到充分發(fā)揮，設計人員需要搭建一套層級數量少、功能明確、結構合理的系統架構。系統架構從上到下分為控制層、配電層、終端層三個(gè)層級，如圖 1 所示。

圖 1 智能應急照明系統架構圖

其中，控制層由應急照明控制器組成，布置在消防控制室內，負責對所采集現場(chǎng)監測信號進(jìn)行分析處理，根據處理結果來(lái)下達電源切換、照明燈具集中調控、燈具個(gè)別調控等控制指令，以保障應急照明系統穩定運行為主要任務(wù)。配電層由主電源、備用電源和分配電裝置組成。終端層由室內房間、樓梯間、大廳等區域內安裝的應急照明燈具組成，起到指明安全逃生方向、維持室內人工照明狀態(tài)的作用。

2.2 主機設計

控制器是智能消防應急照明系統的主機，設計人員需要在控制器內嵌入操作系統，持續采集現場(chǎng)信號來(lái)掌握各樓層區域內的應急燈具工作狀態(tài)。正常情況下，控制器負責檢測燈具是否出現電源故障、燈源故障問(wèn)題并發(fā)送報警信號；火災持續期間，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備。設計人員應掌握功能開(kāi)發(fā)、抗干擾兩方面的設計要點(diǎn)。

在功能開(kāi)發(fā)方面，在控制器中需要設置記錄、報警、信息共享等多項使用功能。記錄功能是持續記錄燈具啟閉時(shí)間、分配電裝置故障時(shí)間等相關(guān)信息，并在后續進(jìn)行溯源分析；報警功能是在控制器自身故障或檢測到現場(chǎng)應急照明裝置出現異常情況后，自動(dòng)向值班人員發(fā)送報警信號，包括語(yǔ)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場(chǎng)分控制器、應急照明控制器與智能消防系統監控主機間的聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)接收火警信息、火場(chǎng)探測信號等信息，為應急照明方案、消防疏散指示路線(xiàn)的制定提供信息支持。

在抗干擾方面，控制器和通信線(xiàn)布置區域內分布多臺電氣設備與大量電氣線(xiàn)路，容易受到外部電磁干擾，出現通信中斷、信號延遲卡頓等問(wèn)題。設計人員應采取 CAN 總線(xiàn)通信技術(shù)，在控制器上預留 CAN 總線(xiàn)接口作為對外接口，以此來(lái)強化控制器乃至智能應急照明系統的抗干擾能力。

2.3 終端照明設計

在終端照明設計環(huán)節，應掌握燈具選型、光源選擇、光源驅動(dòng)三方面的設計要點(diǎn)。

（1）燈具選型。在建筑室內安裝標志燈具、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，引導室內人員前往安全疏散通道，或布置在樓層走道等公共區域，引導室內人員迅速找到滅火器等消防設備，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人員疏散與消防救援活動(dòng)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(diǎn)亮。要求把應急照明燈具光通量控制在50 lm 及以上，根據室內空間區域來(lái)確定安裝位置與間隔距離，如在過(guò)道每隔 20 m 貼頂安裝 1 臺照明燈具。復合型燈具同時(shí)具備照明和指引功能，既可以點(diǎn)亮燈具來(lái)維持室內環(huán)境照度，又可以實(shí)時(shí)變更指示狀態(tài)來(lái)提示受災人員選擇正確疏散方向。

（2）光源選擇。為取得理想的節能效果、降低應急照明系統的能耗水平，設計人員可選用 LED 燈具作為照明光源，同規格 LED 燈具的耗電量不足白熾燈的 1/8，僅為熒光燈的 1/2，并具備反應速度快、重量輕、環(huán)境適應能力強、可頻繁操作的優(yōu)勢?？紤]到單顆 LED 燈具發(fā)光強度偏低，無(wú)法滿(mǎn)足照明需要，應選用 LED 陣列燈作為光源。

（3）光源驅動(dòng)。光源驅動(dòng)包括恒壓驅動(dòng)、恒流驅動(dòng)兩種方式。恒壓驅動(dòng)是在電路中額外串聯(lián)限壓電阻，限定輸出電壓值，實(shí)際驅動(dòng)效果并不理想，容易產(chǎn)生光強變化；恒流驅動(dòng)是專(zhuān)門(mén)設計恒流電路，安裝恒流芯片或運算放大器，通過(guò)顯示輸出電流值來(lái)滿(mǎn)足 LED 燈具恒流工作特性，可以預防燈具閃爍等問(wèn)題出現，應優(yōu)先采取恒流輸出方式。

2.4 電路設計

智能消防應急照明系統通常采取 DC-DC 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，系統電路由收 / 發(fā)碼電路、隔離電路、開(kāi)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(shí)，借助光耦隔離裝置，電路結構被拆分為總線(xiàn)部分、光源部分兩個(gè)部分，各個(gè)電源保持獨立運行狀態(tài)，如果單個(gè)電源出現故障，不會(huì )對其他電源的運行工況造成干擾。設計人員應掌握光源電路、驅動(dòng)電路、通信電路、檢測電路、光源控制電路等電路的設計方法。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(lái)組成光源陣列，具體根據應急照明需要來(lái)確定串聯(lián)數量，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(shí)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，從而執行光源點(diǎn)亮和熄滅操作。

2.5 防護設計

在智能消防應急照明系統運行期間，受到設備自身老化、復雜外部環(huán)境、雷擊等因素影響，可能出現短路、斷路、浪涌等故障問(wèn)題，嚴重時(shí)會(huì )造成應急照明系統癱瘓，進(jìn)而在火災事故中產(chǎn)生更加嚴重的損失。因此，設計人員需要梳理各類(lèi)故障問(wèn)題的成因，在系統中采取相應防護措施，以此來(lái)增強應急照明系統抗干擾能力，維持穩定工況。例如，雷擊浪涌問(wèn)題是指低壓供電系統直接遭受雷電流打擊，瞬間加載過(guò)大脈沖電流，破壞設備電路，或遭受間接雷擊，部分電流電壓傳入電路和應急照明設備的問(wèn)題。對此，設計人員可應用放電間隙、氣體放電管或瞬態(tài)抑制二極管等來(lái)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(gè)電極，控制電極安全間隙距離，后續利用金屬電極來(lái)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加裝氣體放電管，憑借絕緣電阻值來(lái)泄放過(guò)大電流、抑制高電壓。此類(lèi)裝置動(dòng)作時(shí)間較長(cháng)，容易出現續流問(wèn)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(huì )立即較快地把兩端高阻抗轉換為低阻抗，通過(guò)吸收浪涌功率起到鉗位抑制兩級間電壓、保護后續電路的作用。

3安科瑞消防應急照明和疏散指示系統選型方案

3.1系統概述

消防應急照明和疏散指示系統主要由應急照明控制器、消防應急照明集中電源或應急照明配電箱、消防應急燈具等幾部分組成。該套系統為安科瑞公司自主研發(fā)，符合國家現行的行業(yè)規范，可以滿(mǎn)足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動(dòng)報警系統等進(jìn)行數據交換和共享。

該系統配合火災報警控制器使用時(shí)，在平時(shí)對系統內的設備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監視和控制，便于日常的管理和維護，保障系統的穩定運行?；诖吮ＷC在火災發(fā)生時(shí)，能夠準確改變消防應急標志燈具的指示方向，點(diǎn)亮消防應急照明燈，幫助建筑內的人群選擇逃生疏散路線(xiàn)，指引安全的逃生方向，保障群眾的人身安全，為各類(lèi)用戶(hù)擔心的安全問(wèn)題解決了后顧之憂(yōu)。

3.2應用場(chǎng)所

適用于住宅、酒店、辦公樓、商城綜合體、醫院、隧道管廊、軌道交通、地庫、倉庫、工廠(chǎng)等各行業(yè)的消防應急照明和疏散指示系統。

3.3系統結構

3.4系統功能

3.4.1系統運行主界面

包含工具欄、平面展示、圖層列表、狀態(tài)欄，可以直觀(guān)的查看監控設備的運行狀態(tài)，并根據狀態(tài)欄的現實(shí)內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(jìn)行查詢(xún)。

3.4.4權限管理界面

主要由應急啟動(dòng)、應急停止與手動(dòng)火警組成，應急啟動(dòng)與停止用來(lái)測試設備應急功能是否正常，手動(dòng)火警測試再具體著(zhù)火點(diǎn)下系統的啟動(dòng)情況。

3.5系統硬件配置

3.5.1應急照明控制器選型

3.5.3A型集中電源集中控制燈具選型

3.5.4B型（220V）集中電源集中控制型消防應急照明及疏散指示設備選型

4 結束語(yǔ)

綜上所述，為保障建筑使用安全，減少建筑火災事故，設計人員認識到智能消防應急照明系統在消防方面的重要價(jià)值，掌握架構設計、主機設計、終端照明設計、電路設計和防護設計方面的設計要點(diǎn)，結合工程情況來(lái)制訂一套切實(shí)可行的智能消防應急照明系統設計方案。

參考文獻

[1] 陳敏, 鄔岱杰. 智能消防應急照明系統在民用建筑中的應用[J]. 燈與照明, 2022, 46 (2) : 22-25.

[2] 章程澤. 智能消防應急照明和疏散指示系統在民用建筑中的應用分析[J]. 光源與照明, 2022 (11) : 26-28.

[3] 洪文化. 非集中控制型消防應急照明和疏散指示系統手動(dòng)控制探討[J]. 建筑電氣, 2022, 41 (11) : 28-32.

[4] 付佳楠. 甲類(lèi)生產(chǎn)廠(chǎng)房消防應急照明和疏散指示系統的設計問(wèn)題分析[J]. 光源與照明, 2022 (8) : 4-6.

[5] 王東萍, 胡忠魁. 消防應急照明配電設計細節探討[J]. 消防科學(xué)與技術(shù), 2020, 39 (11) : 1557-1560, 1595.

[6] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版．

[7] 崔明凱.建筑智能消防應急照明系統設計研究