地铁智能疏散指示系统

地铁智能疏散指示系统（精选6篇）

地铁智能疏散指示系统 篇1

随着社会经济的快速发展, 复杂建筑数量越来越多, 火灾风险也呈现上升趋势。这些建筑物在火灾或其他紧急情况下, 首要的问题是人员的安全疏散。此类建筑由于使用功能的需要, 可能出现以下情况:防火分区面积大、建筑疏散距离长且复杂、疏散宽度不足等而向相邻防火分区借用安全出口、各安全出口分布不均衡、首层疏散楼梯未直通室外等, 并且, 这些建筑内人员密集, 大多对疏散路线不熟悉, 火灾时人员安全疏散更为困难。

目前, 作为弥补复杂建筑疏散设计不足的增强性消防设施配置, 智能疏散指示系统的应用逐渐广泛。这种系统将以往传统疏散指示系统与火灾发生位置无关的固定方向引导理念, 提升为远离火灾的安全方向引导、合理快速疏散理念, 使火灾现场人员疏散更加科学合理。这种疏散指示系统都是集中控制型疏散指示系统, 它可与火灾自动报警系统实现协同联动, 对提高我国复杂建筑消防安全疏散水平有着非常重要的意义。

迄今为止, 国内已有数十家企业开发出智能疏散指示系统, 这些系统虽然都满足了国家标准GB 17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》的基本要求, 但在工程应用中的性能表现不一。有的缺乏疏散路线优化算法的支持, 仅在系统硬件上实现了改变指示方向的功能, 疏散路线缺乏全路径安全性;有的没有和建筑空间布局紧密关联, 不能实现科学合理的疏散路线动态全局优化。因此, 目前在复杂建筑工程应用中的部分集中控制型疏散指示系统, 虽然自称为智能疏散指示系统, 但在火灾发生时并非一定能发挥安全、合理、高效的引导作用, 甚至可能将疏散路线错误地指向火灾危险区域, 进而形成严重的消防安全隐患。

如何依据安全疏散的基本原则及疏散路线指示的要求, 结合典型火灾场景和建筑空间结构, 建立智能疏散指示系统的疏散路线生成算法, 是开发智能疏散指示系统的一项关键技术。

1 智能疏散指示系统的疏散路线设计原则及依据

(1) 疏散路线安全原则。当火灾发生时, 火灾区域内人员要迅速判断火势的来源, 朝与火势趋向相反的方向逃生, 避免盲目做出错误的疏散方向选择。该疏散原则要求智能疏散指示系统在火灾发生时疏散路线指示方向正确, 从而保证疏散行动的安全、快速、顺利。

(2) 有序疏散原则。确认火灾后, 火灾警报装置和消防应急广播启动, 人员经预动作时间开始疏散, 这时同一疏散路线上人员的疏散行动应保证方向一致, 否则可能产生逆流而导致拥堵。该原则要求智能疏散指示系统应急指示应及时联动, 且任何一条疏散路线上各类疏散指示标志灯具应协同指示, 不应存在矛盾指向。

(3) 整体快速原则 (就近与均衡兼顾) 。复杂建筑的防火分区一般情况下有多个安全出口, 应急疏散时应综合考虑疏散距离、出口宽度、路线通行难易程度以及人员属性与分布等影响因素, 合理引导人员向各个安全出口均衡疏散, 避免一味就近疏散导致选择同一出口的人员过多而引发等待排队时间延长。该原则要求智能疏散指示系统应合理设置和指示, 以引导人流缩短整体疏散时间, 提高整体疏散效率。

智能疏散指示系统的疏散路线设计还应该考虑建筑空间布局信息和典型场景信息。建筑空间布局信息包括:安全出口的位置、数量;疏散走道类型 (袋形走道、双向走道、环形走道、交叉路口等) ;疏散宽度;部分建筑占地面积较大, 在疏散设计中, 部分疏散楼梯首层出口为直通室外;疏散宽度可能存在不足或者分布不均衡, 出现防火分区相互借用安全出口的情况;防烟分区设计, 如挡烟垂壁和建筑横梁的设计等。

典型场景主要包括以下方面:一是火灾位置, 包括疏散通道、安全出口、开敞式营业区、亚安全区、防火分区分隔处等;二是烟气蔓延速度, 烟气蔓延速度较烟气温度上升速度快, 水平方向扩散对人员安全疏散的威胁最大, 烟气的水平扩散速度约为0.3~0.8m/s;三是人员受限疏散速度, 当人群密度ρ=1.0人/m2左右时, 水平疏散速度为v=1.3m/s;当ρ=2.0人/m2左右时, 水平疏散速度为v=0.7m/s;当ρ=5.38人/m2左右时, 人流迁移流动完全处于停滞状态, 水平疏散速度为v=0.0m/s。

2 智能疏散指示系统的疏散路线指示要求

根据疏散路线设计的基本原则, 结合目前智能疏散指示系统的工程应用现状, 研究不同场景的实际情况, 笔者提出了智能疏散指示系统的疏散路线指示要求。

2.1 常态指示 (未发生火灾时) 要求

同一防火分区内, 疏散路线一般应按照就近疏散的原则确定, 当各安全出口的位置、宽度 (或人员密度) 分布明显不均衡时, 可按照以下方式计算得出。

计算从灯具所在位置到可能利用的安全出口或者疏散楼梯的当量距离, 选择当量距离小的方向指示。如图1所示, 灯具距离安全出口E1、E2的当量距离按式 (1) 、式 (2) 计算。

式中:Li为某段疏散通道的实际长度;W1、W6为安全出口E1、E2的净宽度;W2~W4、W5分别为疏散通道的最小净宽度;ζ1~ζ4分别为疏散通道的通行难易程度系数, 通行难易程度系数依据平直通道、上楼梯、下楼梯、上坡、下坡等情况取不同值。

若δ1≤δ2, 则灯具的指示方向为安全出口E1方向;若δ1>δ2, 则灯具的指示方向为安全出口E2方向。

计算某灯具所在位置到安全出口时, 若经过通道的路况, 即通行难易程度系数发生变化, 则应分别取相邻通道的实际长度和通行难易程度系数进行计算。

2.2 应急指示 (发生火灾时) 要求

火灾发生时, 根据不同场景和建筑结构, 疏散路线的确定应按照安全快速的原则设计, 以下要求针对不同具体情况, 给出一般要求, 若出现其他特殊情况, 应综合考虑, 保证整体的安全性和疏散效率。

(1) 首警防火分区内, 当首警探测区域位于或邻近疏散走道、安全出口时, 相关疏散路线的疏散方向指示应远离火灾, 避免疏散行动受烟气蔓延过程影响。

(2) 当首警探测区域位于首层未直通室外疏散楼梯间出口, 且该疏散楼梯间无其他安全出口时, 各楼层相关疏散路线不应通往该疏散楼梯间。

(3) 着火防火分区内, 后续火灾报警不应改变已完成的疏散路线应急指示, 避免出现人员按应急疏散路线撤离时, 突然改变疏散路线方向, 造成人员恐慌或逆流。

(4) 当相邻防火分区存在安全出口相互借用的情况时, 所有相邻防火分区的相关疏散路线不应指示通往首警防火分区。

(5) 手动火灾报警按钮报警不应改变着火防火分区内疏散路线, 因为手动报警按钮的位置不一定是火灾实际发生的位置, 而且往往位于疏散通道内。

3 疏散路线生成算法

建筑物火灾中最优疏散路线的计算, 实质上就是计算安全的最短疏散时间, 即每个疏散人员尽量选择最短的疏散路线, 但要考虑整体疏散效率, 实现全局优化。最短路径问题是图论中的经典问题, 计算算法有几十种, 它们在空间复杂度、时间复杂度、易实现性及应用范围等方面各具特色。为实现智能疏散指示系统的疏散路线生成, 笔者采用了改进的Floyd (弗洛伊德) 算法进行计算。

Floyd算法是一种用于寻找给定的加权图中顶点间最短路径的算法, 通过一个图的权值矩阵计算出其每两点间的最短路径矩阵。Floyd算法与其他图的最短路径生成算法 (Dijkstra、SPFA、Bellman-ford等) 相比, 其优点是:可计算出任意两个节点间的最短距离和路径, 代码编写较简单, 对于稠密图计算效率较高, 实用性较强。

笔者将安全出口、消防应急标志灯具抽象为Floyd算法中图的节点;疏散通道抽象为图的路径;通过疏散距离、疏散宽度、通行难易程度计算灯具到安全出口的当量距离, 从而确定疏散路线上灯具的指示方向, 采用邻接矩阵作为存储的数据结构。

图2和图3分别为智能疏散指示系统在常态和应急时生成的疏散路线。

4 疏散路线合理性验证

为验证软件生成的疏散路线的合理性, 笔者通过Building EXODUS软件进行模拟验证。

通过Building EXODUS软件计算, 此软件生成的疏散路线能够比现有疏散路线缩短疏散时间10%~20%。以某购物中心的一个防火分区为例, 此防火分区共有5个安全出口, 分布在防火分区的四角。Building EXO-DUS软件未优化前平均分配各个安全出口的吸引度, 正常计算疏散时间为173s, 评测软件生成的疏散路线指示如图4所示, Building EXODUS软件按此调整后, 各个安全出口的吸引度如图5所示, 计算的疏散时间为148s, 疏散时间缩短14.45%。采用均衡疏散的设计原则能够缩短整体的疏散时间, 从而提高疏散效率。

另外, 通过若干性能化设计工程实例、20余处特定火灾场景计算, 未发现计算的疏散路线指向火灾危险区域的情况, 即未出现软件计算错误的情况。

5 结束语

笔者开发了智能疏散指示系统的疏散路线生成算法, 将安全疏散的基本原则、智能疏散指示系统的指示要求、建筑空间结构及典型火灾场景有机结合, 通过工程模拟验证, 疏散路线计算准确, 使用效果良好, 进一步发挥了智能疏散指示系统安全、合理、高效的引导作用。

参考文献

[1]GB 17945-2010, 消防应急照明和疏散指示系统[S].

[2]刘博, 刘玉宝, 吴小川.浅谈智能疏散指示系统软件的设计原则[J].消防科学与技术, 2012, 31 (3) :303-305.

[3]GB 50016-2006, 建筑设计防火规范[S].

[4]陈曦.人员疏散速度模型综述[J].安防科技, 2010, 10 (3) :46-48.

消防智能疏散指示逃生系统 篇2

关键词：传感器,无线模块,单片机

随着时代的进步, 经济、科技的迅猛发展, 生活质量的日益提高及社会老龄化的趋势, 建筑楼宇不断追求人性化、舒适化, 大量高层特大型建筑, 及地下建筑的涌现导致了建筑物的通道更长、更复杂。现代的建筑已经不再是孤立的个体, 错综复杂的建筑结构, 即使在日常行走中, 也需借助于标志指示灯或是指示牌, 毋庸说在火灾发生时的混乱局面。烟在火灾发生时, 由于烟雾中有很多二氧化硫、一氧化碳等有毒有害气体, 当人吸入这些气体后, 会导致人体缺氧、呼吸困难、思维迟钝。在这种情况下能保持清醒的时间大约为50秒左右。加之现代建筑物通道长而复杂, 逃生就更困难。智能应急疏散指示逃生系统结合光标、语音、频闪, 借助消防报警的火灾信息, 从听觉、视觉等感观上引导人们正确逃生。对于消防疏散来说, 怎样在火灾发生时使逃生更安全、更准确、更迅速, 正是时代对建筑防灾提出的新课题。本设计基于现有的安全设备的不足之处, 设计一款智能应急疏散指示逃生系统在紧急情况 (夜晚断电、火灾等) 下通过高亮的蓝色led灯组成的逃生引导标志投影在地上和语音提示引导人快速逃离现场;在正常情况下, 起到照明灯作用, 并能检测烟雾等气体, 及时给出警报。

1 系统概述

本系统以HT46RU232系统单片机为主控核心, 通过光敏传感器采集光照强度, A/D转换将光敏传感器采集到的模拟量转换为数字量, 并送到单片机处理, 以区分白天和夜晚, 自动选择提供照明;烟感探测器、温感探测器实时监测并传输信号给单片机处理后实施动态显示相应数值, 当数值超过预警值自动通过无线模块向中控室发出报警信号并启动安全通道引导系统, 通过高亮LED组成的逃生引导路线和语音提示使正在寻找出口的人们快速找到最近的逃生路线。当有人因为火势太大或者地震造成逃生通道堵塞而无法逃生时, 可通过最近的安全通道紧急按钮触发求救信号, 通过单片机控制NRF401无线发射器, 发出求救信号和位置坐标, 有利于消防员快速找到遇难者, 实施救援。

2 系统设计

本系统基于HT46系列单片机的智能应急疏散指示逃生系统, 通过对环境光照度、温度、烟雾进行检测, 经单片机处理后控制LED显示系统, 实时显示各类信息和及时有效处理突发紧急情况。该系统由单片机主控模块、烟雾浓度测量模块、DS18B20温度测量模块、声光报警模块、显示模块和语音模块、无线模块等构成的一种高精度、高集成度、超低功耗的智能应急疏散指示逃生系统。系统方案设计框图如图1所示。

3 硬件模块设计

3.1 照明指示模块

照明指示模块主要用节能灯和高亮绿色led灯组成。节能灯在正常情况下运行, 高亮绿色led灯在遇到灾难情况下自动启动。如图2所示。

双向可调标志灯:设置于疏散走道内。具有远程控制指示方向调整功能, 根据火灾烟雾蔓延走势, 动态调整疏散指示路径, , 实现避烟、避险疏散。同时具有频闪功能。

3.2 传感器模块

当环境位置位温度或烟雾传感器采集的信号超过上限值时, LED指示系统与语音提示迅速响应, 同时将火灾报警信息上传给上位机, 然后上位机再将火灾信息传递给其他联网终端, 以便实时指导人群迅速逃离火灾现场。消防智能应急疏散指示逃生系统为了能够准确检测出当前环境温度值和烟雾浓度值, 从而达到监测火灾的目的, 故采用数字温度传感器DS18B20和气体传感器MQ-2 (用作烟雾传感器) 来监测当前环境的温度值和烟雾浓度值。如图3所示。数字温度传感器DS18B20与传统的热敏电阻相比, 具有线路简单, 体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统, 具有线路简单、成本低的优点, 只需要一条线就可以把很多DS18B20连接到中央处理器上, 可以广泛应用于环境控制, 建筑物、设备或机器内部温度的测量及进程监控与控制。火灾中气体烟雾主要是CO2和CO。MQ-2气体传感器能探测CO2, CO, 甲烷、煤气等多种气体, 具有灵敏度高, 稳定性好, 响应恢复特性好等特点, 适合于火灾中气体的探测。

3.3 无线收发模块

本系统中的上位机和各楼道安装无线收发模块n RF2401构成无线传感器网络, 实现双向通信。各现场的传感器模块将采集到的信息通过无线收发模块传送总控室的上位机中实时显示, 同时上位机对信息进行处理并发出控制信号给照明指示、语音提示等现场设备。其结构如图4所示。

3.4 语音提示模块

该系统采用WT588D语音模块做为语音核心电路。WT588D语音芯片芯片采用语音数据直接在SPI-Flash存储器中存储的技术, 下载速度快, 并经过D/A转换后输出。如果有火警等紧急情况产生时, 单片机就发出信号给语音系统, 语音系统立刻发出提示声音以及报警声音, 引导人们快速找到最近的逃生路线。

4 软件设计

软件采用模块化结构设计, 主要由初始化程序、主程序、子程序、中断服务程序等组成。单片机上电后即开始循环执行与上位机通信的程序, 采集环境实时数据信息, 当发生火警时将相应的指示灯打开并高亮显示, 同时打开语音模块提示。主程序流程如图5所示。

5 结语

智能应急疏散指示逃生系统结合光标、语音、频闪, 借助消防报警的火灾信息, 从听觉、视觉等感观上引导人们正确逃生。消防智能疏散指示逃生系统利用火灾报警系统对于逃生系统内的所有设备进行二十四小时不间断巡检工作状态, 保证设备时刻处于最佳运行状态。消防报警系统联动, 借助于现场收集到的火警信息, 凭借逃生系统的逃生疏散网络, 调整所有的标志指示灯或光标灯, 使整个系统处在最佳的逃生状态。

参考文献

[1]盛群公司.盛群单片机, 《I/O单片机使用手册》, 第三版 (简体中文版) .

触摸型智能疏散指示照明系统探索 篇3

关键词：人员疏散,智能疏散系统,触摸型指示标志

1 智能疏散系统现状分析

当前国内在设计智能疏散系统的时候, 一般只考虑了能够自主判断、行动的人群, 但是没有充分考虑火场中浓烟和黑暗会影响人对疏散标志的识别以及盲人的疏散问题。火灾逃生的关键是对火场中逃生路径的选择, 需要汇集各种多样化信息以便于智能主控判断系统进行综合分析并进行准确的判断, 从而引导人流从相对最安全的区域逃生。

2 智能疏散系统构架

本文构建的智能疏散指示系统的主要模块为:信息采集模块、智能疏散系统主控模块、智能应急照明疏散模块、嗣后模块。通过这几个模块的协同工作, 指导人流以固定疏散设施为载体有序进行疏散。

智能疏散系统构成简图, 如图所示:

2.1 信息采集模块

信息采集模块是整个疏散系统的数据技术支持, 对采集技术提出要求:快速、准确、全面。需要采集的信息包括火警信息、人员分布信息与消防设施设备情况。

2.2 智能疏散系统主控模块

智能疏散系统主控模块是整个系统的核心, 主控模块包含内嵌于模块中决定智能指令生产的数个子模型, 各子模型所表征的是智能指令产生的基本原理和依据。

2.3 智能疏散应急照明指示模块

智能疏散应急照明指示模块是整个智能疏散得以实现的重要模块, 结合触摸型消防指示灯、触摸型消防指示地砖等, 从逃生人员的视觉、听觉感官到身体触觉感受上进行引导标志的加强, 有利于人员火场逃生。

智能疏散应急照明指示模块布置示意图如下:

2.4 嗣后模块

当确定整个疏散过程完成后, 嗣后模块会根据主控模块的信息确定整个疏散系统的损坏设备设施的情况, 以及在整个疏散系统中探测传感器的复位。

3 结语

智能应急疏散照明指示系统的核心在于动态的把握火场态势, 结合建筑物本身、人群等特点, 动态地对人群进行引导, 随着消防应急产品品种不断增多, 性能不断提升, 得到了广泛的应用与发展。

参考文献

[1]张茜, 陈涛, 吕显智.建筑智能疏散系统架构[J].消防科学与技术, 2011, 03:205-207.

[2]谢华, 邹超.智能化消防应急疏散逃生指示系统研究[J].科技信息 (学术研究) , 2008, 08:271-273.

智能型消防应急疏散照明指示系统 篇4

1. 构成和常规参数

1.1 智能型的监控主站

智能型的监控主站一般包括以下设备:监控主机、消防的联动控制系统和返回信号的转换箱、计算机 (也就是可以进行终端显示的监控器) 以及通讯模块。通常来说, 一台智能型的监控主站可以调配1~8路的通信线, 每路通信线均可以接32台智能型电池主站和智能型的控制器分机, 即每台智能型的监控主站可接设备台数的上限是256台。

1.2 智能型的中央电池主站

智能型的中央电池主站可以为多个防火分区的各个控制器分机提供集中式备用电源。智能型的中央电池主站的输入电源是单路三相四线制, AC380V, 容量一般为3k VAh至20k VAh;输出电压是AC220V/DC216V型, 输出的干线模块数 (即回路) 为4或者8路 (25A/路或者10A/路) 。智能型的中央电池主站中, 所有的输出干线单元 (即模块) 均存在相应的地址码, 其状态可编程控制。

1.3 智能型的控制器分机

智能型的控制器分机的常用电源来自现场的应急照明配电箱, 备用电源来自电池主站的输出干线单元回路, 即AC220V/DC216V输入 (也就是AC220V的常规供电, DC216V的电池供电) 。

智能型的控制器分机有以下三种类型, 即安全电压型, 交流与直流隔离型以及混合型。安全电压型的智能型控制器分机的输出电压是DC24V, 能够供给4路或者是8路 (即5A/路) 的照明回路。交流与直流隔离型的智能型控制器分机的输出电压是AC220V/DC216V, 同样也能够供给4路或者8路 (即10A/路) 的照明回路。混合型的智能型控制器分机能够供给4路输出电压是DC24V (即5A/路) 和4路输出电压是AC220V/DC216V (即10A/路) 的照明回路。智能型的控制器分机的所有输出回路都存在地址码, 其状态可编程控制。

1.4 集中电源的点式监控标志灯和照明灯

集中电源的点式控制标志灯和照明灯有下面三类: (1) 安全电压类的集中电源型点式监控的标志灯; (2) 普通照明灯; (3) 高疏散性的集中电源型点式控制照明灯。

其中, 第一类照明灯功率为0.25W至1.0W, 主要用于应急疏散指示标志灯具, 特别是地面连续灯光疏散指示标志。标志灯可以进行频闪、调节方向、强制点灯以及定时程序的监控操作, 地面连续灯光疏散指示标志还能够设定成地面的导光流用于指示疏散情况的流动方向。照明灯也可以进行强制点灯和定时程序的控制操作。

高疏散照度的集中电源型点式控制照明灯功率为10W至20W, 对于超过5lx照度级别的疏散场所的照明比较适用。照明灯的本体包括微处理器、LED的光源和变压恒流监控器以及传感器等。照明灯的输入电压是AC220V/DC216V, 灯内没有蓄电池, 所有的灯都有地址编码和传感器, 能够进行点式故障报警, 也可以进行强制点灯和定时程序的控制操作。

2. 主要作用及特点

2.1 控制作用及其特点

(1) 强制点亮照明灯的作用:只要火灾探测器的信号指示有火灾出现, 就会把其值反馈给消防中心的报警主机。报警主机一经确认火灾发生, 就把信号经消防联动控制及返回信号转换箱传送给监控主机, 监控主机立即对底层设备发送指令, 强行启动安全疏散通道内的消防应急灯和疏散指示灯, 形成一条完整的疏散照明线。

(2) 疏散导向功能:预设疏散软件方案, 根据着火位置进行引导, 关闭着火位置的出口标志灯, 对指向标志灯进行左向、右向指令调整, 并可强迫其频闪、流动, 还能够采取手动的办法对疏散标识灯进行上述控制。

采用智能型的消防应急指示体系 (特指照明和疏散两个方面) 的控制方法, 能够在最大程度上防止复杂疏散地点的人员闯进着火地点或者是出现无序转向, 接连穿越很多的防火分区却仍然没有发现可以安全脱险的出口的状况出现, 尽可能地实现最为安全的动态逃生。

2.2 动态监控功能

(1) 主动的动态监控:利用可编程序对体系实施动态功能性监测, 监测频率为:每24h一次, 得到故障报警的记录, 保证设备出现故障能马上发现并排除。

(2) 被动静态监视:自动地对智能电池主站、智能控制器分机、集中电源式点式监控型标志灯、照明灯的状态进行实时监控及故障报警记录。

(3) 电池的持续用时监控:利用可编程序监测电池的应急持续用时, 以保证蓄电池的容量可以满足标准要求的应急用时。

利用运行情况的监控功能, 只要有设备发生故障, 就可以采用体系架构的网络反馈给主机, 同时显示于软件操作的主界面, 接着声光报警以提示负责监控的工作人员, 可以节约许多的人力和物力, 避免误入逃生盲区。

2.3 安全控制

发生火灾时, DC24V供电的灯具不仅可以防止触电事故的出现, 而且能够在最大程度上确保应急疏散照明系统可以正常供电。DC216V供电灯具在应急状态切入以后和大地网隔开执行, 出现悬浮的工作状态, 能够防止短路冲闸现象的出现, 从而避免造成消防动力电源不能正常使用, 同时保证消防灭火的救援工作可以顺利展开。

2.4 满足各方面的可靠性

(1) 电源可靠性:智能型中央电池的主站可以利用应急选择系统调节体系电池能量的功能, 保证各个地区出现火灾时可以得到尽可能多的应急时间。

(2) 控制的可靠性:火灾发生时, 智能监控主站接收到火灾信号后立刻按照着火位启动相应程序, 智能电池主站、智能控制器分机及消防灯具均在5s内完成预设动作。

(3) 通讯的可靠性:智能型消防应急照明、疏散指示系统通讯采用CAN总线技术。智能型消防应急照明、疏散指示系统的通讯链具备自检性, 当通讯出现异常后会给出声光报警信号, 声报警可以采用手动的方法进行解除, 光报警一定要先进行故障消除, 后实施解除操作。

火灾后期, 如果出现通讯中断的情况, 体系一般会维持最后一次的指令操作状态。其中最坏的情形就是火灾出现的同时体系的通讯立刻中断, 这会导致智能型电池的主站进入电池的应急状态, 用智能型控制器取代监控主站输送编码指示执行紧急程序的任务 (整个楼的应急照明灯被点亮, 疏散标识灯依据常规的指示方向同时可以进行频闪操作) 。

3. 使用案例分析

智能消防的应急指示体系能够在各种大型的公用建筑中使用, 如:影剧院、大型商场和医院以及写字楼、宾馆等。

在实际设计中, 监控主站宜设于消控室内, 但应和火灾自动报警控制主机分区域设置。中央电池主站一般设于建筑物中各主要配电小间内。考虑到电池的散热问题, 配电小间内宜设置排风降温措施。各控制分机应按防火分区设于现场的应急照明配电箱附近, 就近控制本防火分区内智能应急照明灯具。整个系统间通过CAN总线实现上下级的数据实时通讯。

4. 结语

地铁智能疏散指示系统 篇5

随着科学、经济以及社会的迅猛发展,城市建筑逐步呈现高层、大型和复杂的趋势,人口密集程度越来越高,与此同时建筑功能越来越多,火灾事故频繁发生。发生火灾时,如果市电被切断,没有应急照明灯和疏散指示标志灯, 被困人员因为找不到安全的逃生出口,容易发生严重的碰撞、摔倒甚至伤亡等,特别是当大型建筑物、电影院、大剧院等发生火灾时,往往会因为人流大而发生严重的拥挤, 更容易发生严重的意外事故［１］。

目前普遍使用的消防应急照明、疏散指示系统虽然能与火灾报警系统联动,但是一旦火灾发生,无法反馈各出口准确的火情信息,无法使人们作出正确的选择,丧失宝贵的逃生时机而造成严重的伤亡;另外,独立型消防应急与疏散指示系统不能像消防报警系统那样24小时昼夜对消防灯具进行巡检,这就有可能造成消防灯具因损坏或其它原因不能正常启动时,导致火灾中伤亡人员的增加［２］。 所以,改变目前的消防安保现状,降低火灾逃生中的伤亡率,保护公共安全是亟待解决的问题。因此,开发新型的智能消防应急与疏散指示系统具有重要的现实意义。

本文智能疏散指示系统针对以往疏散系统的不足而作出改进。它根据准确的火灾发生地点,设计出口语音、 疏散照明和双向可调、地面或墙面导向光流,可及时、迅速、精确地引导人流疏散到避开火源的安全出口,将传统的就近疏散方式优化成“远离火源、就近疏散”的疏散方式,极大地减少疏散时间,避免盲目逃生［３］。

1系统结构与功能

消防疏散系统结合计算机与现代通讯技术,将建筑中的应急灯具和其它设备接入一个统一的通讯平台。消防应急与疏散指示系统主要有5个部分组成:主机、消防主机、消防应急灯具专用应急电源、分配电装置、手动应急盘。具体见图1所示。

发生火灾时,主机收到与消防主机连接的火灾探测器探测到的信息,由疏散系统中的MapInfo立即生成最优化的疏散逃生路线,并且快速打开该线路上的消防应急灯, 顺着疏散线路向安全出口的方向依次发出闪光,形成指示,使被困人员能够清楚看到指引,从而顺利逃生。

1.1疏散灯具实时检测

系统内各节点都具有自己的地址编码,系统对节点所有应急指示灯具和照明灯具进行24小时无间断巡检。当主机同应急灯的通讯中断或应急灯具损坏时,主机会及时发出故障报警,并在屏幕上显示出发生故障的位置,保障设备正常工作。

1.2火灾报警及时响应

当火灾探测器报警后,主机通过RS232接口接收消防系统的火警数据,并通过协议解析模块对火警数据进行分析、解码,获取准确的火警信息。然后通过消防联动装置控制相应的消防应急灯切到应急工作状态,同时发出火灾报警信号,响应时间一般不超过60s［４］。

1.3智能疏散

疏散时,系统与消防火灾报警器联动,迅速捕获火源的坐标,确定火情范围。系统依照火灾报警器的信息,结合应急疏散灯具与安全出口的地址编码,自动生成最优疏散方案,应急灯随之立即开启频闪及语音提示功能,打开指向安全地带或安全通道的指示灯,并且打开应急照明灯,使被困人员快速逃离火灾区域,远离火点。当主机联动设置状态为手动时,需要管理人员进行操作,通过手动控制应急疏散灯具及时疏导人流。

2系统软件模块设计

疏散系统上位机软件设计部分主要由编辑软件和管理软件两大块组成。编辑软件由预案编辑和图形编辑模块两部分构成;管理软件由通讯与管理模块构成。具体如图2所示。

2.1编辑软件设计

建立完整的疏散系统需清楚掌握楼宇完整的建筑图层,将整个建筑的平面图层放在管理软件中,另外还得对建筑物中的火灾报警器和消防应急灯具等设备编辑在相应的图层中,便于工作人员掌握各图层设备的情况、对灯具进行检查和维修。智能消防疏散系统的编辑软件模块如图3所示,主要有图层编辑模块和预案编辑模块。其中,编辑软件图层编辑模块主要有3个功能:图层操作、比例设置和设备管理。

(1)图层操作包括增加、删除、修改、放大、缩小、移动和还原6个基本功能。这些是针对楼层图形而进行的操作,便于工作人员快速查看图层。

(2)比例设置功能实现设备图标最大化与图层比例设置。当图层放大时,设备图标放大到合适的比例后就不再放大,但图层仍然可以放大。

(3)设备管理是整个消防疏散系统编辑软件的重要部分,设备管理涵盖了对图层设备的相关操作,可增加设备及其名称、位置、坐标等基本信息。对图层中的灯具进行操作是设备管理的主要功能之一,包括对设备的添加、删除、选择、移动等,具体如图3所示。

(4)应急预案是在在无火警源的情况下,根据不同需求而设置的通行指示方案。应急预案编辑功能,以图形和代码两种方式来编辑应急预案具体信息。

(5)疏散预案是根据不同的火警源而设置的逃生疏散指示方案。

2.2管理软件设计

管理软件的作用是实现对消防设备的操作控制, 由通讯模块和管理模块组成。 通讯模块的功能是采集警情信息与设备信息,传达设备操作与控制命令;管理模块的功能是设置系统基本信息、发出设备操控命令, 如图4所示。

2.2.1通讯模块

主机与应急电源、分配电装置、回路、打印机、火警和其它主机之间的串口通信基于RS232和RS232-485通信模式,框架如图5所示。

(1)回路通信。管理软件和各个回路中的设备通信由相应的协议来规范,收发协议机制如下:1命名和编址。 各节点具有自身的地址,范围从1~86,共86个。回路地址:1~80;指示灯盘:81;预案模拟盘82、83、84、85;每个回路疏散灯节点的地址及电源监测模块的节点地址均不相同;控制器主机的节点地址也不同,与回路节点地址采用不同的序列;2数据帧。采用波特率9600BPS;数据帧格式:1位起始位,8位数据位,MARK/SPACE位和1位停止位;通讯格式为:回路地址(1Byte)+同步码(2Byte, 0xaa,0x55)+数据长度(1 Word,高位在前,低位在后)+ 命令码(1Byte)+数据1(1Byte)+……+数据n(1Byte) +校验和。

当疏散系统管理软件正常启动时,主机与回路之间的通信主要是与应急电源、分配电装置、灯具进行通讯,加载回路初始动作,巡检回路,查询回路动作,查询回路应急电源等,采集这些设备的运行状态及故障信息,并为用户提供设备状态信息查询,查询过程如图6所示。实时巡检回路信息,如果查到灯具的应急、故障与屏蔽等动作信息,主机就会查找相对应的信息,如果回路没有动作出现,表示正常运行,主机会主动查找下一个回路信息,完成所有回路巡检后从第一个回路再次开始巡检,循环进行,主机对回路的巡检一直进行。

主机与回路的通信还有对回路的注册、实现回路的月检与年检、回路复位、对回路安全出口的消音解除等,回路注册过程［５］如图7所示。

当主机向下位机发送注册命令时,会向回路发送注册命令并等待回路注册响应,如没有响应就会重新发送,当回路注册结束后,会再注册一次,注册完成后主机会向回路发出一个命令来查询回路设备注册结果。

(2)火灾报警器通信。火灾探测器与主机的连接方式如图8所示。火灾探测器将火警信号传给主机,然后主机将接收到的信号发送给能正常通信的从机。当主机接收到火灾信号后,会根据系统软件设置,判断是否需要对该信号进行处理。此过程主要是判断此火灾信号的地址是不是在该主机所控制的区域。若不是就排除掉;若是,控制器就会启动火警应急,系统进入应急工作状态,主机将通过网络通信接收从机的应急状态,会对火警采取同样的动作,同时显示从机发送过来的火警应急信息,便于工作人员了解警情。流程图如图9所示。

2.2.2管理模块设计

管理模块软件界面如图10所示。

管理模块软件操作界面由4个组成部分:1由系统管理、信息浏览和注册组成的软件菜单按钮;2由复位、自检、图层浏览、消音、回路消音和退出组成的工具按钮;3系统运行的状态指示灯部分;4右侧的信息提示区域。

(1)信息浏览菜单。在信息浏览菜单功能有:当前事件(火警、故障、预案、屏蔽)、历史记录和本机信息浏览等。

(2)系统管理菜单。系统管理菜单有屏蔽设置、系统设置、消防应急电源及分配电装置设置。通过系统设置设置整个系统的基本信息,包含串口设置、公司名称、密码、 本机ID等,屏蔽设置是对回路中灯具与回路进行手动屏蔽设置［５］。消防应急电源与分配电装置设置是对应急电源、分配电地址及安装状态修改的设置。

(3)注册菜单。注册菜单包括:全部注册、网络注册、 单回路注册和强制注册4个注册功能。全部注册是对主机连接的所有回路(部件)、消防应急电源装置、分配电装置的注册;单回路注册是对与主机相连的单个回路(部件) 的注册;强制注册是对回路中没有注册的灯具进行单个注册;网络注册是对整个局域网的主机和从机控制器的在线状态进行统一的描述,方便管理人员查看。

3结语

地铁智能疏散指示系统 篇6

1 火警显示灯系统的技术指标及基本原理

火警显示灯系统主机与消防报警主机实时通信, 当火警发生时火警显示灯可准确报出着火楼层及房间号, 并可按报警顺序报出着火点位置及火灾蔓延方向, 为楼层人员疏散及消防人员灭火提供准确的信息。

1.1 显示能力

(1) 能显示汉字、字符和简单的图形;配备相应模块可显示其他各种文字, 更适合一些涉外宾馆、酒店及商、市场和人员密集场所。

(2) 显示颜色有红、黄、绿三种, 分别为火警、故障、正常等不同信息。

(3) 具有静态、闪烁、移动、展开、闭合等多种显示方式, 实现动态显示, 加强提示效果, 提高人们识别标志的能力。

1.2 组网功能

火警显示灯系统采用三层网络结构:第一层为主机;第二层为路由器;第三层为火警显示灯。系统采用RS-485总线制通信系统, 主机和火警显示灯之间采用485集线器将RS-485总线变成星形或放射性连接, 简化RS-485总线连接方法, 拓展总线距离和节点数, 可将多幢楼甚至整个小区组成局域网, 以满足不同用户的需要。

1.3 巡检功能

通过系统架构的网络可对火警显示灯等底层设备的工作状态进行巡检。如发现故障, 主机将故障显示在软件操作界面上, 同时声光报警, 提醒监控人员。24 h不间断巡检, 可节省人力物力, 提高设备的可靠性。

1.4 联动功能

此系统能和火灾报警系统联动。安装时, 主机可与一台或多台区域火灾报警控制器、集中火灾报警控制器相联。当发生火警时, 借助火灾报警系统感烟探测器探测到的火灾信息, 对各火警显示灯进行控制, 使其显示火情信息和疏散指示信息, 并根据需要实施频闪、移动显示。

1.5 智能疏散指示功能

系统可根据火警信息, 通过智能决策软件, 分析火灾蔓延趋势, 找出最佳逃生路线, 实时调整火警显示灯指示信息 (如:更改疏散指示方向、将着火的“安全出口”改为“禁止通行”等) , 使其真正起到安全疏散指示的作用。

1.6 通信功能

系统除与火警报警控制器实现联动外, 通过增设不同的通信模块, 可利用各种有线或无线传输网络 (如:GSM、GPRS、INTERNET、无线单频或集群通信网等) 接收来自现场灭火指挥人员、消防指挥中心等部门的信息, 并在LED火警显示灯上显示出来, 从而起到指导消防队员和救援人员进行灭火和施救、引导楼内其他人员安全疏散的作用。

1.7 开放型拓展功能

系统采用总线式三层网络结构, 以LED点阵模块作火警指示灯的显示屏幕, 使产品集成在一个相对开放的协议下。设计中充分考虑了用户系统的容量和扩展性, 以满足用户对大容量设备的需要。疏散指示逃生系统可以灵活拓展, 并为系统重组、功能扩展和智能决策软件的升级改造搭建了一个良好的平台。

2 火警显示灯安装位置及显示内容

2.1 疏散楼梯间

安装在此处主要是为专业消防人员提供准确的火警信息, 指引灭火救援人员直达着火点进行扑救。正常时显示所在楼层号, 火警时显示着火楼层及房间号, 尤其是显示第一着火点的位置, 并可根据第二、第三着火点位置判断火灾蔓延方向, 为疏散人员、救援人员提供准确的火警信息, 显示示意见图1所示。

2.2 疏散楼梯间门口

正常时显示安全出口, 火警时显示着火楼层或房间号, 可为楼层人员提供准确的火警信息, 帮助人群有效疏散, 避开着火楼层, 见图2所示。火警显示内容可以为多种文字, 更适合一些涉外宾馆、酒店及商场等。

2.3 消防电梯前室

正常时显示工作状态或楼层号, 火警时显示着火楼层及房间号, 见图3所示。并且具有火灾报警、故障显示、消音及复位功能, 可为楼层人员及乘坐消防电梯的消防人员提供准确的火警信息。

2.4 火警及疏散信息屏

此信息屏安装于楼层最明显部位。火警或其他需要紧急疏散的情况发生时, 可显示来自信息处理器的火警信息及安全疏散指示信息, 见图4所示。

3 火警显示灯在火警显示、疏散指示方面的优越性

3.1 火灾报警显示方面

目前使用的具有和火警显示功能相似的设备有声光报警器和火灾显示盘两种。声光报警器只能报本层及上下层的火警, 其他楼层的人员无法确认着火层, 也无法确认着火点的具体位置。

由于汉显式火灾显示盘仅显示本层 (区域) 的情况, 同时受到可视距离的限制, 尤其是数码型火灾显示盘只显示探测器编号等数字信息, 所以对灭火救援人员及疏散人群无法提供有效的帮助。

由此可见, 上述两种报警设备在显示火灾点具体位置方面均有不足之处, 而LED火警显示灯充分考虑了该项需要。发生火灾时, 通过预存主机中的探测器编号及相关信息对照表, 将报警探测器所在的楼层号及其平面位置名称等信息, 均通过中文 (或其他必要的文字) 按报警顺序显示在火警显示灯的LED屏上, 且显示信息直观, 专业和非专业人员都能及时了解到着火点的位置及火灾蔓延方向, 对灭火救援人员及楼内疏散人群均具有重要的意义。

3.2 安全疏散指示方面

安全疏散指示标志可以指明逃生方向, 使人员能够快速安全地撤离。因而, 疏散指示设备的可靠性将直接影响安全疏散的效率。经验表明:火灾发生时, 需根据起火情况、火势蔓延情况和人员分布的情况找出安全的疏散路线, 并需通过疏散指示设备或其他设备告知现场人员, 才能真正达到安全、快速疏散的目的。

目前所使用的疏散指示灯具, 按用途可分为出口标志和疏散通道指示标志;按其应急工作实现方式划分有独立控制型、集中控制型和子母控制型。独立控制型疏散指示灯具不能根据火灾现场的实际情况改变其指示的内容 (如箭头方向、出口安全与否等) 。在有些情况下, 现场人员在惊慌失措、黑暗等情况下有时不能正确确认起火部位而根据指示方向误入已被烟气包围的区域, 从而错失宝贵的逃生时机。

火警显示灯系统在设计疏散指示功能上引入了全新的概念, 变被动指示为主动引导。通过显示火警信息让疏散人群知道火灾发生位置及蔓延方向, 然后根据自己所在位置, 参照疏散指示, 选择正确的逃生方向, 避免了盲目逃生可能引起的严重后果。

3.3 显示的亮度、颜色和醒目性

火灾时烟气蔓延速度快, 可视距离小, 严重阻碍行进视线。火灾时总电源被切断后, 正常照明全部断电, 疏散指示灯的亮度对其指示作用有很大的影响。研究表明:有烟气存在时疏散指示能见度降低, 且距离疏散指示标志越远, 疏散指示标志的能见度降低越快。增加疏散指示标志的亮度可以提高同样烟气密度条件下疏散指示标志的能见度, 减缓能见度降低的速率, 缩短烟气条件下待疏散人群发现疏散指示标志的时间, 增加安全疏散的可能。

笔者提出的火警显示灯采用全点阵LED模块, 除了在亮度、色彩的鲜艳性、节能和寿命等方面具有明显优势外, 在显示方式上与传统的指示灯具也有很大的不同。它通过闪烁、移动、展开、闭合等十多种特技显示方式, 将静态显示改为动态展示, 变被动显示为主动吸引, 加强了显示的醒目性, 无论有烟或无烟, 这些标志都能迅速吸引人们的视觉注意, 从而起到良好的疏散指示作用。

3.4 现场交互能力和系统的开放性

火灾扑救和安全疏散是一个复杂的系统工程, 任何智能化消防应急疏散逃生指示系统都有一个不断发展和完善的过程。此外, 再完善的系统软件也不可能超越人的智慧。因此, 在火灾扑救和人员安全疏散的过程中, 消防管理人员的现场或远程指挥是必不可少。这就要求应急疏散逃生指挥系统应根据安全疏散的要求, 适当调整所控制的疏散指示灯具的显示内容, 以免发生和指挥人员要求不一致的指示, 造成现场的混乱。

要满足以上要求, 疏散控制系统除具有和外界的通信功能外, 还须提供相应的信息显示平台。目前国内还没有满足该要求的疏散指示灯具或疏散指示系统。

智能型火警显示灯系统在进行设计时充分考虑到了这一需要, 可利用有线、无线通信手段与现场灭火指挥人员或消防指挥中心等部门进行通信, 使系统置于消防指挥人员的管理之下, 利用LED火警显示灯所提供的信息发布平台, 显示灭火施救或疏散引导信息。

4 推广的相关技术及意义

4.1 相关技术

4.1.1 智能化应急疏散逃生系统的决策和指示技术

火灾时, 及时准确地向现场人员传递火灾信息, 准确地指示疏散路线, 是减少火灾损失的重要条件。 火灾事故研究表明, 一成不变的安全出口及方向指示标志在某些情况下很可能出现信息误导。

系统设计的出发点在于火灾时能及时地向现场人员提供火情信息和疏散引导信息。 为此, 系统将软件划分为火灾蔓延趋势判断模块、安全疏散路线决策模块、火警显示灯信息生成模块和数据通信模块等几部分, 通过它们之间的分工协作完成上述任务。在确定安全疏散路线时, 贯彻“安全引导”优于“就近引导”、智能化判断与指挥人员的引导相结合的原则。在显示指示上做到统一调控、信息一致、动态显示、主动引导。

4.1.2 信息通信技术和网络化管理技术

(1) 本系统和外界的通信包括两部分:一是与火灾报警控制器之间的通信;二是与消防指挥系统的通信。

(2) 系统与火灾报警控制器之间的通信是为了实现报警联动。由于现有的网络型火灾报警器尚无统一的通信协议, 本系统采用在火灾报警控制器内部嵌入网络模块的方法, 通过设置不同类型火灾报警器的通信协议, 将报警数据以TCP/IP数据形式传出, 从而解决不同厂家设备协议不统一的问题。该技术不仅能用于各种信息和疏散指示系统与火灾报警器的联动, 而且对于实现现有火灾报警设备的网络化管理均有使用价值。

(3) 本系统设计的LED火警显示灯既是火警和疏散指示器, 又是一个小型情报屏。 为了更好地利用这一平台, 系统设置了与其相应的通信模块, 利用已有的通讯手段, 加强系统与外部的信息交互能力。火灾时, 该功能为消防指挥人员的意图及时传达至楼内人员提供了一个方便快捷的途径, 平时也为消防设备的网络化管理提供了必要的条件。

4.2 系统技术推广的作用及意义

4.2.1 实时为灭火扑救人员提供准确的火警信息

火警显示灯系统完全满足了《火灾自动报警系统设计规范》第5.2.2.4条的要求, 填补了火灾自动报警系统无火警显示灯的空白。在火灾发生时确实能为灭火扑救人员提供准确的火警信息, 特别是可提供着火点位置及火灾蔓延趋势, 这对灭火救援尤为重要。

4.2.2 引入安全疏散的新理念

(1) 火警显示灯也为安全疏散技术引入了全新的理念, 即变被动指示为主动引导, 通过显示火警信息让疏散人群知道火灾发生位置及蔓延方向, 然后根据自己所在位置, 选择正确的逃生方向, 避免了盲目逃生可能引起的严重后果。

(2) 火灾事故调查表明, 因疏散设施的缺陷、火灾时信息的缺乏、疏散指示标志不明确甚至方向错误而导致混乱, 出现逃生失误行为, 是造成群死群伤火灾事故的重要原因之一。 随着国民经济的迅速发展, 我国城市建设突飞猛进, 高层建筑和大型综合性公共建筑越来越多, 由此产生的消防问题也越来越明显。由于建筑内部结构往往比较复杂, 处于其中的人们极易因迷失方向而找不到出口, 火灾发生时如何保证人的安全疏散已成为必须关注的问题。

(3) 随着经济的发展和国力的增强, 国际交流活动增多。 这需要在大型场馆及涉外场所设置能够显示多种文字的疏散指示灯具。发展能显示火警信息的灯具, 用智能型疏散指示系统取代传统的、独立型疏散指示灯具, 能解决上述问题。

4.2.3 市场的需要和技术发展的必然

(1) 从光源方面来看, 标志灯的光源技术趋于多采用场致发光器件和LED光源, 少采用荧光灯、白炽灯光源。前者有取代后者趋势, 原因是场致发光器件和LED类光源标志灯具具有节能、美观、表面亮度和匀光度都易控制等优点。

(2) 从控制类型来看, 发展集中电源型和集中控制型应急疏散灯具, 大力发展智能型应急照明疏散指示逃生疏散系统, 不仅解决了产品日常维护的难题, 同时还可以消除火灾发生时楼宇内逃生疏散指示盲区, 提高大楼的安全系数。

5 结束语

火灾显示灯系统中的LED火警显示灯, 既是火警和疏散指示器, 又是一个小型情报屏, 火灾时能及时准确地向现场人员传递火灾信息, 准确地指示疏散路线。这样, 火警显示灯为安全疏散技术引入了变被动指示为主动引导的全新理念, 通过显示火警信息让疏散人群知道火灾发生位置及蔓延方向, 然后根据自己所在位置选择正确的逃生方向, 避免了盲目逃生可能引起的严重后果。

摘要：介绍了一种集信息技术、计算机技术和自动控制技术为一体的智能型、网络化火警显示和安全疏散指示系统。此系统将LED显示屏用于消防指示, 无论从显示媒体、系统结构, 还是从报警和疏散指示体系等方面, 均采用了全新的设计理念, 其功能优越, 适用广泛。

关键词：火灾报警系统,火警显示灯,安全疏散

参考文献

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