智能應急照明系統(tǒng)在數據中心工程中的應用

鄭美英（北京電信規(guī)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(tǒng)、制冷系統(tǒng)以及動態(tài)分配系統(tǒng)，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(fā)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(fā)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(tǒng)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(qū)，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(xù)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(tǒng)合用）、自備發(fā)電機房、變配電室、消防水泵房、防煙排煙機房等發(fā)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(tǒng)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(tǒng)的應急照明系統(tǒng)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(qū)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(wěn)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(jiān)控到電池及燈具的工作狀況，系統(tǒng)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(guī)模較小，人員活動較少的建筑。

采用集中或分區(qū)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(jiān)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(jiān)測到電池的工作狀態(tài)，無法對系統(tǒng)線路及終端燈具的工作狀態(tài)進行統(tǒng)一的監(jiān)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(fā)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(tǒng)，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(tǒng)，對全系統(tǒng)設備進行自動巡檢，實施監(jiān)控。

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

圖1 系統(tǒng)原理圖

該系統(tǒng)的特點是：

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

● 采用STAR技術，可允許不同模式燈具接入同一回路，系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)和電池狀態(tài)，便于及時排查故障，有效提高系統(tǒng)可靠性。

● 全自動系統(tǒng)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(jiān)控軟件，實現單一系統(tǒng)和應急照明網絡系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)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(tǒng)設計

4.1 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)由位于建筑物不同電力豎井的系統(tǒng)主站及控制分站組成，進行分別切換和監(jiān)控。系統(tǒng)主站包括充放電保護、電池狀況監(jiān)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(jiān)測模塊等功能?？刂品终境话浞烹姳Ｗo、電池狀況監(jiān)控等功能，直接從控制系統(tǒng)主站處獲得DC220V備電外，其功能應與系統(tǒng)主站一樣。所有系統(tǒng)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(jiān)控軟件顯示全系統(tǒng)工作狀況，并能對全系統(tǒng)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(jiān)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(tǒng)主站和分站通過終端監(jiān)測模塊可實現對終端燈具的編程控制，并監(jiān)控線路及燈具的運行工作狀況。

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

所有系統(tǒng)主站及分站通過信號總線聯網，并通過中央圖形監(jiān)控軟件顯示全系統(tǒng)工作狀況，以及使用中央圖形監(jiān)控軟件在電腦上集中監(jiān)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(tǒng)信息。

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

4.2 系統(tǒng)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(tǒng)在每段設有一個智能應急照明子系統(tǒng)。子系統(tǒng)主要由系統(tǒng)主站/控制分站、燈具監(jiān)測模塊、外部總線模塊等組成，系統(tǒng)主站/控制分站為子系統(tǒng)的集中供電和監(jiān)視控制的核心。通過基于LonWorks協(xié)議的CG-Bus總線將所有的系統(tǒng)主站/控制分站聯結起來，同時連接到中央圖形監(jiān)控站上。中央圖形監(jiān)控站位于消防控制室，對整個系統(tǒng)進行集中監(jiān)控和管理。

系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)收到消防系統(tǒng)強切信號（或其他緊急信號）后，系統(tǒng)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(tǒng)結構圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結構圖

每段內的應急照明回路集中從位于本段的系統(tǒng)主站（或控制分站）接出，燈具監(jiān)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(tǒng)主站/控制分站對本區(qū)域的應急照明回路與燈具進行集中供電和監(jiān)控，以實現基于每個應急照明燈具的智能監(jiān)控。

外部總線模塊用于監(jiān)測外部交流電的狀態(tài)、外部照明開關的狀態(tài)以及接收一些外部信號（如來自火災報警系統(tǒng)的強切信號），系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)，需要在系統(tǒng)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(tǒng)提供220V節(jié)點信號到智能應急照明控制系統(tǒng)每個系統(tǒng)主站或控制分站處。

3）應急照明系統(tǒng)末端照明燈具除滿足照明系統(tǒng)總的設計要求外，還應滿足智能應急照明控制系統(tǒng)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(tǒng)，單個燈具功率應小于1200W，鎮(zhèn)流器應選擇電子鎮(zhèn)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(tǒng)，隨時控制及監(jiān)視系統(tǒng)運行狀態(tài)，確保應急系統(tǒng)能在關鍵時刻發(fā)揮設計功能，在處理突發(fā)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(xiāng)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(guī)范（2005年版）[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2005.