大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：考慮到傳統(tǒng)的消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，由于沒有設(shè)計(jì)拔碼開關(guān)，能耗過大：、為此，進(jìn)行大型? ? 建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)：在系統(tǒng)硬件方面，設(shè)計(jì)上位機(jī)，LI-56lubuntu15.01型號的上位機(jī)設(shè)備為消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)運(yùn)行提供硬件環(huán)境;設(shè)計(jì)PCI接口卡支持突發(fā)傳送方式的同步操作以及自動(dòng)配置;通過拔碼開關(guān)，分別控制從機(jī)、分機(jī)和若干個(gè)智能燈具的應(yīng)急照明指示;設(shè)計(jì)疏散指示燈電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì);在系統(tǒng)軟件方面，設(shè)計(jì)消防應(yīng)急照明控制模塊，利用改進(jìn)遺傳算法，節(jié)約不必要的能耗;設(shè)計(jì)消防應(yīng)急疏散指示通信協(xié)議，只需要把預(yù)先建立好的對象點(diǎn)擊添加到相應(yīng)位置的屏幕上即可實(shí)現(xiàn)消防應(yīng)急疏散指示通信，進(jìn)而完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)能耗明顯低于對照組，實(shí)現(xiàn)了大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：大型建筑;消防應(yīng)急照明;疏散指示;智能燈具;撥碼開關(guān)

中圖分類號：TD625文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

O引言

在我國，針對大型建筑設(shè)計(jì)的需求量不斷增加，由于大型建筑自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，對于大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明馬疏散指示系統(tǒng)的質(zhì)量也相應(yīng)提出了更高的要求[1]。因此，在大型建筑內(nèi)的消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有很高的難度系數(shù)。目前，我國對于大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的研究較為普遍，但大多數(shù)只停留在理論分析層面。傳統(tǒng)的大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)主要采用3S總線技術(shù)，通過RS232接口和Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信，但該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)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(shí)間內(nèi)避開明火、路障等障礙，規(guī)劃出一條最佳的逃生路線[2]。為保證大型建筑在出現(xiàn)安全事故問題時(shí)，能夠通過消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)在最短的時(shí)間內(nèi)規(guī)劃出一條最合理的逃生路線，以確保大型建筑內(nèi)人員的生命安全。本文結(jié)合國外對大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)，致力于提高大型建筑消防應(yīng)急照明與疏散的安全性，進(jìn)而為大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供更為廣闊的發(fā)展空間。

1大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

綜合大型建筑內(nèi)的現(xiàn)場環(huán)境，在系統(tǒng)硬件方面設(shè)計(jì)了上位機(jī)、接口卡、拔碼開關(guān)以及疏散指示燈電路[3。同時(shí)，配備硬盤、鍵盤、鼠標(biāo)等一些基本硬件，但這些基本硬件不作為此次研究重點(diǎn)，以下將對上文提出的四個(gè)核心硬件進(jìn)行詳細(xì)描述。具體研究內(nèi)容，如下文所述。

1.1上位機(jī)

選用LI-56lubuntul5. 01型號的上位機(jī)設(shè)備為消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)運(yùn)行提供硬件環(huán)境，LI-56lubuntu15. 01型號上位機(jī)的配置32GB硬盤，服務(wù)器的硬件環(huán)境配置，包括：2Mbpspe端各類型瀏覽器及移動(dòng)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(jī)擁有數(shù)據(jù)處理及現(xiàn)場可編程邏輯門陣列兩個(gè)選項(xiàng)，能夠?yàn)榇笮徒ㄖ?nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)運(yùn)行提供良好平臺。利用該硬件設(shè)備中的雙核多路實(shí)現(xiàn)加速器、存儲設(shè)備及消防應(yīng)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(tǒng)應(yīng)用程序的性能。

1 .2PCI接口卡

PCI接口卡以其不依附某個(gè)處理器的優(yōu)勢，可支持突發(fā)傳送方式的同步操作以及自動(dòng)配置[4]。本文設(shè)計(jì)的PCI接口卡型號為MCL2584566，在正常情況下，可同時(shí)支持10種外設(shè)。通過PCI總線對消防應(yīng)急照明與疏散指示信號進(jìn)行相應(yīng)的譯碼，利用PCI接口卡生成內(nèi)部譯碼數(shù)據(jù)，并存儲消防應(yīng)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(shí)現(xiàn)消防應(yīng)急照明與疏散指示信號的輸入與輸出。

1.3撥碼開關(guān)

撥碼開關(guān)作為消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)中消防應(yīng)急照明的主要硬件設(shè)備，能夠由一臺主機(jī)監(jiān)控多個(gè)從機(jī)、分機(jī)和若干個(gè)智能燈具[5]。通過在多個(gè)從機(jī)、分機(jī)和若干個(gè)智能燈具上設(shè)計(jì)型號為C845Y5621的撥碼開關(guān)，在程序初始化時(shí)通過I/O讀取撥碼開關(guān)的狀態(tài)，根據(jù)本機(jī)的ID號，進(jìn)而完成對不同ID號的相應(yīng)指示操作。撥碼開關(guān)的亮點(diǎn)功能在于能夠分別控制從機(jī)、分機(jī)和若干個(gè)智能燈具的應(yīng)急照明指示，在本文設(shè)計(jì)中，以“A”作為高電平指示;“B”作為低電平指示，進(jìn)行大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明。

1.4疏散指示燈電路

疏散指示燈電路是消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)中疏散指示的主要硬件設(shè)備，本文設(shè)計(jì)的疏散指示燈電路工作電壓為6V，工作電流為15 0TIIA[。將發(fā)光二極管分別安裝在智能燈具的中間位置，共安裝3盞，當(dāng)大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急疏散指示發(fā)出時(shí)，引腳輸出為高電平，三極管導(dǎo)通，發(fā)光二極管全部亮起。反之，大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急疏散指示未發(fā)出時(shí)，引腳輸出為低電平，三極管截止，發(fā)光二極管全呈熄滅狀態(tài)。

2大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)中，軟件部分設(shè)計(jì)最主要的功能是實(shí)現(xiàn)對于消防應(yīng)急照明與疏散指示的數(shù)據(jù)處

理[7]。采用了MCGS組態(tài)軟件、Visual Basic開發(fā)編制軟件用于對大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)下數(shù)據(jù)模擬采集和處理，通過設(shè)計(jì)消防應(yīng)急照明控制模塊以及消防應(yīng)急疏散指示通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的消防應(yīng)急照明控制與疏散指示通信功能，以下將對系統(tǒng)涉及軟件部分內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明。

2.1設(shè)計(jì)消防應(yīng)急照明控制模塊

本文設(shè)計(jì)的消防應(yīng)急照明控制模塊，采用改進(jìn)遺傳算法針對軟件部分進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的消防應(yīng)急照明功能。在消防應(yīng)急照明控制模塊中，本文利用改進(jìn)遺傳算法，通過建立分區(qū)目標(biāo)函數(shù)的方式對消防應(yīng)急照明進(jìn)行分區(qū)控制，從而滿足系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)交換消防應(yīng)急照明控制梯度信息的需求，最大限度上節(jié)約能耗。與此同時(shí)，統(tǒng)計(jì)消防應(yīng)急照明控制模塊歷史運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)分區(qū)目標(biāo)函數(shù)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(nèi)分區(qū)中心點(diǎn)位置：y指的是大型建筑內(nèi)多個(gè)從機(jī)、分機(jī)和若干個(gè)智能燈具個(gè)體之間的梯度信息幅值。通過公式（l）對大型建筑內(nèi)分區(qū)目標(biāo)進(jìn)行智能燈具操控，具體步驟為：首先，讀取一個(gè)字節(jié)，并指向一個(gè)字節(jié)單元，用于保存讀取的字節(jié)數(shù)據(jù);再通過寫入一個(gè)字節(jié)，由MCGS組態(tài)軟件對字節(jié)進(jìn)行處理;最后，實(shí)現(xiàn)消防應(yīng)急照明控制。

212設(shè)計(jì)消防應(yīng)急疏散指示通信協(xié)議

在得到大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明控制結(jié)果后，設(shè)計(jì)消防應(yīng)急疏散指示通信協(xié)議[9]。本文將消防應(yīng)急疏散指示通信協(xié)議的設(shè)計(jì)流程分為以下步驟，首先，建立64個(gè)用來配置發(fā)送和接收消防應(yīng)急疏散指示數(shù)據(jù)的消息對象，設(shè)定每個(gè)消息對象最大存放字節(jié)數(shù)為10個(gè)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)64個(gè)消防應(yīng)急疏散指示通信消息對象為XOX64，x0.n指的是第一個(gè)消防應(yīng)急疏散指示通信消息對象中的第n個(gè)字節(jié)。其中，n的取值范圍為0 10。在一般情況下，大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急疏散指示通信只需要XOX32進(jìn)行操作命令，其余為備用[10]。最后，采用Visual Basic開發(fā)編制軟件對消防應(yīng)急疏散指示通信協(xié)議進(jìn)行編寫，利用Visual Basic開發(fā)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(yù)先建立好的對象點(diǎn)擊添加到相應(yīng)位置的屏幕上即可實(shí)現(xiàn)消防應(yīng)急疏散指示通信。至此，完成大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)。

3仿真實(shí)驗(yàn)

3.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)，本文在Matalb模擬仿真系統(tǒng)上選定150套大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明燈具作為仿真實(shí)驗(yàn)對象。將Matalb模擬仿真系統(tǒng)基準(zhǔn)頻率設(shè)置為200ms，時(shí)間變量更新頻率設(shè)置為1500 ms，比特率設(shè)置為5600Bit，數(shù)據(jù)位為8位，4個(gè)停止位，通信超時(shí)時(shí)間設(shè)置為1225ms左右，數(shù)據(jù)采集周期時(shí)間為1500ms。本次在Matalb模擬仿真系統(tǒng)上大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明具體的流程，如圖1所示。

結(jié)合圖1信息，將上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)引入設(shè)計(jì)系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)當(dāng)中，分別使用傳統(tǒng)系統(tǒng)以及本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，設(shè)置傳統(tǒng)系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)對照組。仿真實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容為測試兩種應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)的能耗，從而評定節(jié)能效果更好的應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而判斷兩種應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)的節(jié)能效果。

312實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟，采集10組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將兩種應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)下的能耗進(jìn)行對比，能耗對比結(jié)果，如下表1所示。

通過表1可得出如下的結(jié)論：本文設(shè)計(jì)的應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)能耗最高僅為17. 655kW-h;而對照組為143. 94lkW-h，設(shè)計(jì)的應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)能耗明顯低于對照組，可以實(shí)現(xiàn)對大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。因此，本文設(shè)計(jì)應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)下得出的能耗能夠滿足大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)總體要求，可以廣泛應(yīng)用于大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示方面。

4結(jié)束語

通過實(shí)驗(yàn)證明，設(shè)計(jì)的應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)在大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示中的具體優(yōu)勢已經(jīng)顯現(xiàn)出來。本文通過對大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的節(jié)能性。系統(tǒng)能耗的高低是保證大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)成本的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)的有效性。本文設(shè)計(jì)的應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)，不但簡化了計(jì)算過程，還能夠完成傳統(tǒng)應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)不能完成的任務(wù)。應(yīng)急照明與疏散指示系統(tǒng)旨在指導(dǎo)大型建筑內(nèi)消防應(yīng)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(shè)者進(jìn)行，未過多考慮大型建筑的實(shí)際環(huán)境與結(jié)構(gòu)因素，相信這一點(diǎn)，也可以作為大型建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明與疏散指示領(lǐng)域日后的重點(diǎn)研究方向之一。

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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(xué)歷：本科;職稱：工程師;職務(wù)：電氣工程師;研究方向：配電。