智能疏散系统的方案优化

【摘要】：本文针对客流量大的大型城市综合体建筑、交通客站的应急疏散，采用网络通讯的智能型应急疏散系统，并对系统的设计进行优化，有效解决该场所人员密集或火灾等紧急情况下的客流有序、安全、快速疏散；同时为产品招标采购、集成及施工提供优选方案。

【关键词】：应急疏散 网络通讯方案优化 集成施工

中图分类号：TN711 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着客流量大的城市商业综合体、交通客站越来越多，建筑物的通道更长、更复杂，一旦发生火灾，如何在人员密集条件下，有序组织不熟悉建筑环境的人员安全、快速、准确地撤离火灾现场，对确保人民生命安全、建设和谐社会意义重大。

现行规范对疏散照明的要求

现行对疏散照明的设计及施工国家标准有《民用建筑设计规范》建筑设计防火规范（GBJ16-92）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-1995）、《消防应急照明和火灾疏散指示系统》（GB17945-2010）、公安部《消防应急照明灯具通用技术条件》（GA54-93）等，涉及的设计及施工标准主要体现如下几点：

2.1 应急疏散照明灯具设置部位及安装要求；

2.2 应急疏散照明灯具供电可靠性、备用电源切换时间及系统供电时间的要求，包括蓄电池的技术标准；

2.3 应急疏散照明灯具文字和图形标志的要求；

2.4 疏散场所照度要求；

所有现行规范及标准中，仅在《消防应急照明和火灾疏散指示系统》中首次提到集中型控制灯具，但未明确提出对智能化应急疏散照明系统进行规范要求。

大型建筑智能疏散照明系统的必要性

传统的照明疏散系统对建筑工程规模小、逃生线路单一、人员流量不大的住宅及小型公共建筑应急逃生能发挥一定引导疏散作用，但对客流量大的城市综合体及交通客站，存在如下局限性：

3.1 指示方向固定，疏散路线不能改变，火灾发生时，产生的烟雾中含有大量的二氧化硫、一氧化碳等有害气体，吸入人体会导致缺氧、呼吸困难、思维迟钝，且保持清醒的时间大致只有50秒，一旦在疏散路线上有着火点，将误导人员进入危险环境。

3.2 没有集中监控疏散设施的系统，一旦设施故障，需人工监测及排查，且疏散指示灯自备电源需每年维护更换，管理维护成本高。

3.3 指示效果不理想，在大型建筑中，空间开阔，仅在墙面安装的疏散指示灯在烟雾条件下，指示效果差。

3.4 火灾报警系统、广播系统与疏散指示系统各自独立，不能充分发挥报警系统、广播系统与疏散指示系统的协调、统一疏散功能，效果较差。

由于传统的照明疏散系统难以适应大型建筑的疏散要求，智能疏散系统在大型建筑中的应用势在必行。

大型建筑智能疏散照明系统的现状

目前国内众多厂家开发了基于不同通讯类型的智能疏散照明系统，主要技术特点有：

4.1系统内灯具有独立地址码，在中央控制主机能对灯具进行巡检，诊断灯具工作状态，故障时能自动报警；

4.2 应用通讯技术，能对灯具进行实时控制，调整疏散指示灯的指示方向，自动播报语音疏散信息；

4.3 与消防报警系统联动，火灾或紧急情况下实时调整人流最佳疏散路径；

4.4 疏散标志动态显示，疏散视觉感官效果好。

各产品按通讯总线类型分为3S总线、485总线、CAN总线、BUS总线、LONWORKS总线；按应急供电形式，分为自带电源型、集中电源型；按应急控制方式分为集中控制型、非集中控制型。

智能疏散照明系统的优化

某站房工程是国家铁路网沿海大通道的重要客运站, 工程总建筑面积16.2万平方米，站房建筑层数为3层,地下 1层,地上2层,建筑最高点53m, 高架候车厅建筑面积2.9万平米，设计客流高峰每小时5000人，为综合大型站房。为解决客流量大条件下火灾快速应急疏散，该工程采用了智能疏散照明系统。

5.1 原设计概况及分析

在原设计方案中，采用的某品牌集中控制型消防疏散系统，在消防中控室设置消防疏散控制主机，并集中设置10台路由器，现场根据消防分区及消防出口，在消防出口设置智能控制型语音出口指示灯，在走道墙面智能型方向可调疏散指示灯，在候车厅区域地面设置智能型导向光流母灯及子灯，通过BUS总线将各控制设备连接控制。

通过系统比较和对施工条件分析，该系统存在如下局限：

（1） 应急疏散灯具自带蓄电池，需定期进行维护及更换，尤其是地埋指示灯，维修更换蓄电池工作量大；

（2） 路由器设置在中控室，每台路由器控制的智能型灯具数量为63台，对现场近1000套带地址码的灯具布设10条总线，通讯线缆路由长，投入大，后期维护工程量大；

（3） 系统通过建筑物所有防火分区每一末端出口为一个对应联动接点，通过火灾报警系统输出模块的干接点信号实现联动，火灾报警信息采集可靠性、准确性差，现场布线复杂；

（4） 地面光流母灯安装需在地面石材放线定位后才能定位安装，管路在铺装垫层下施工，除了灯具电源管路外，需单独敷设控制线管路，造成管路超高，对石材铺装质量造成隐患，如结构面误差过大，造成管路敷设困难。

5.2 系统选型

通过对国内同类现有成熟产品考察，从技术先进性、性能稳定性、施工便利性及效益最大化综合分析，选用基于LONWORKS总线技术智能照明疏散指示系统，整个站房 LONWORKS智能疏散系统包括一台中央监控主机（含LONTALK通讯协议、应用软件、应急疏散预案）、三条LONBUS-PL通讯总线、6台区域路由器、消防应急疏散照明灯、消防疏散标志灯、消防应急导向光流灯等组成。所有消防应急疏散照明灯具均具有独立地址，自带电池，可向控制器发送设备运行状态信息，并接收控制指令等功能。

中央监控主机通过通讯网络对系统在线巡检，对系统内的所有设备故障进行实时报警，避免火灾时产生逃生盲区；并将应急灯具联结成智能应急疏散照明系统，并采用协议方式与火灾自动报警及联动系统连接。火灾自动报警系统根据火灾发生的地点提供联动信号，智能应急疏散照明系统执行相应的疏散预案，引导人员安全疏散。

整个智能疏散系统硬件结构如（图1）所示：

图1

5.3 平面设计及系统优化

根据《火灾自动报警系统施工验收规范》（GB50116-1999）及通讯系统性能，要求系统最远端现场路由器距离消防疏散控制主机的连线距离小于2700米，疏散照明灯具支路自配电箱至末端灯具总长小于2200米，各回路中所接带地址码的智能灯具的数量小于127个。根据要求绘制现场语音出口指示灯、可调方向疏散灯、大空间光流母灯及子灯布置图，候车厅、进站广厅部位的光流母灯及子灯的布置在地面石材铺装图纸定稿的基础上进行，既保证导光流子、母灯的间距要求，又要保证灯具在单块石材面上居中布置，以保证美观效果；在灯具平面布置图定稿后，按配电分区及消防分区，绘制平面管线图；系统采用基于LONWORKS网络控制技术，现场灯具采用电力载波通讯，因此，从照明应急配电箱直接敷设电力管线，无需单独敷设控制管路。从智能疏散控制主机至路由器间的通讯线路从弱电竖井敷设。

原设计方案中，疏散照明灯具采用双路电源供电，灯具本体自带蓄电池，为降低维护成本及施工成本，将灯具自带应急电源系统更改为集中应急电源供电，本工程应急照明系统采用EPS作为消防应急后备电源，因此将应急疏散系统应急后备电源并入EPS电源供电，只需对安装在电力竖井内的EPS系统进行维护，既降低了灯具造价，又大大减少了后期运营时对灯具电池的更换维护成本；为便于管理，同时保证电力竖井施工成型的美观效果，将采用LONWORKS网络控制技术用于通讯的滤波器、三相耦合路由器、直流应急电源模块集成在应急照明配电柜内，不再单独设置模块箱，在应急照明配电柜订货加工时，向设备生产厂家提出柜体预留尺寸大小，修改后的应急照明系统图如（图2）所示：

图2

为建立应急照明系统预案，将原设计从建筑物各防火分区每一末端出口为一个对应联动接点调整为由火灾报警系统主机提供通讯接口，通过通讯协议实现火灾自动报警主机与消防疏散系统主机之间直接进行通讯，并在火灾报警系统主机招标采购时提出接口需求。

5.4 系统调试及预案编制

系统调试流程图如（图3）所示：

图3

系统调试按照明回路和通讯回路分别进行，各自调试完毕后，进行系统带载调试。语音出口指示灯、方向可调疏散灯、导向光流母灯的地址已在出厂检测时进行了设定，现场更换后应及时校正地址码；对各控制器上电之前，应首先检查控制器内部各接插线是否连接牢固，有无断路情况，再对控制器通电，观察控制器在空载下的运行状况，如出现异响或有异味发出时，应立即切掉主、备电源，检查故障原因，在未查明故障原因的情况下严禁再次开机。

智能疏散照明系统调试完毕后，将消防报警系统与应急疏散系统进行接口联网，编制接口程序，实现智能疏散报警系统与消防报警系统同步通讯。

根据建筑消防分区及安全出口设置，分别模拟各区域、各部位发生火灾的情形，依据“向火灾点相反方向最近出口疏散的原则”编制消防应急疏散预案，并进行可靠性评审。

5.5 系统改进方向

系统应急疏散预案需针对现场进行分区分段编制，易产生疏散误区，需反复验证评审，工作量大，需改进软件算法，研究基于系统的自适应计算软件，简化预案编制工程量，提高系统可靠性及自适应性。除光流子灯外，所有灯具安装前需对灯具进行地址编码，安装时需按地址码安装，并按安装部位逐一录入软件系统平台，工作量大，应研究系统自动识别编码功能，简化安装及编程工程量。

技术经济对比

6.1该系统自2010年11月验收完成投入使用，历经两年多的运行，产品性能可靠，系统运行稳定，年度消检顺利通过。系统优化前、后技术先进性对比如下（表1）所示：

表1 优化前后技术分析对比

通过对系统进行优化，提高了系统可靠性、准确性，便利了现场的施工，后期维护工程量得到了降低，减少了硬件投入，离线式集中设置的EPS节约了能源消耗。

6.2系统优化前、后经济性对比如下（表2）所示：

表2 优化前后经济分析对比

7结束语

智能疏散照明技术作为新技术，应综合分析研判各系统技术先进性和稳定性、施工便利性和可行性、建造成本和全寿命周期成本，针对具体工程特点，通过多方案必选，最终确定最佳方案。智能照明疏散系统目前国家尚未制定设计及施工验收规范，应尽快推进规范出台，统一技术经济需求,提供系统验收依据，从而更好地保证工程质量。

参考文献

[1]建筑设计防火规范（GBJ16-92）北京：中国计划出版社

[2]火灾自动报警系统设计规范（GB50116-1999）北京：中国计划出版社1999.

[3]消防应急照明和火灾疏散指示系统（GB17945-2010）北京：中国计划出版社2009.

[4]智能建筑设计标准 （GB/T50314-2000）北京：中国计划出版社2000.