摘 要:介绍了一种新型智能应急疏散指示系统, 该系统实现了集中控制管理, 可根据火灾发生地情况动态引导人员进行 疏散, 具有集中化、智能化、灯具多样化等特点, 实现“安全、准确、迅速” 地引导人员避烟逃生, 较以往应急疏散指示系统 具有更高的可靠性和安全性。
关键词: 应急疏散指示系统;智能指示;动态引导
1研究背景
建筑消防安全系统是现代化建筑的一个必不可少的组成部分, 随着现代建筑的自动化及智能化要求的提高, 人们安全意识的进一步加强, 对建筑消防安全系统的要求也越来越高 。
保证人员疏散安全是建筑防火安全设计的重要目标之一, 而应急疏散指示系统是疏散设施不可或缺的组成部分 。
目前建筑楼宇内的应急疏散标志灯具大部分以单体形式存在, 独立型应急标志灯由于其本身电器上的特性, 在维护上存在着滞后现象, 有时会造成紧急疏散时出现逃生盲区。经相关部门调查表明, 目前超过50 %的应急标志灯在安装使用了一年后, 其充电回路和应急回路会出现故障, 但平时光源仍然处在点亮状态, 应急标志灯正常点亮的表面现象背后隐藏的可能是致命的功能性故障 。由于应急标志灯旨在火灾或发生紧急情况时起到人员疏散逃生的作用,因此,在平时其功能性并不突出,这也间接造成了维护上的疏漏 。
建筑的大型化、多功能化以及地下空间的开发利用对疏散应急指示提出了更高的要求。近年来出现了许多大型购物场所,大型博物馆、科技馆 、展览馆等场所,这些场所具有面积大, 内部空间大、功能多样、可燃物多 、用电负荷大等特点, 且往往通过中庭空间将几层贯通, 这些特点直接导致了疏散路径过长、复杂, 进而 造成人员疏散行动延迟, 疏散时间过长；而火灾烟气在大空间区域蔓延较快, 尤其通过中庭等竖向开口蔓延速度更快, 给人员安全疏散带来了一定困难。
火灾中安全、准确、迅速地引导人员进行疏散已成为对现代建筑应急疏散指示灯具的基本的要求。为此,本研究从这一点出发,通过不同类型的疏散灯具、充分利用火灾探测信息并借助通讯手段,实现“安全、准确 、迅速”地引导人员避烟逃生。
2 设计理念与功能特性
智能应急疏散指示系统采用集中控制型系统, 将以往独立型标志灯“就近引导逃生”的理念转化为“安全引导逃生”。该系统 24 h不间断的对设备进行巡检, 避免火灾发生时的逃生盲区,此外,通过和消防报警设备的联动,获悉现场火警信息,动态调整逃生方向,使逃生人员“安全、准确 、迅速”地选择安全通道逃生。这种方式下引导人员逃生,使得整个疏散系统逃生通道的选择有章可循,避免人员进入烟雾弥漫的区域 。
2 .1 设计理念
智能应急疏散指示系统实现“安全、准确、迅速”地引导人员避烟逃生的设计理念。
安全——所谓安全指的是:智能应急疏散指示系统将以往“就近引导”的方式改变为“安全引导”的方式,此系统下的标志灯具不再是封闭的、相互独立的单体,疏散路径的确定来自消防报警设备的火警信息、或其他相关信息。疏散引导的行为也不再是孤岛行为。根据火灾信息确定疏散的路径，保证疏散的安全性。系统疏散方案的原则是:在有安全通道的情况下, 情愿让逃生者绕一些“远路”,以避免逃生时直面火灾或是烟雾弥漫的危险区域；一旦决策结果无安全的疏散通道,则主机执行复位方案,避免逃生路径发生冲突。
准确——系统引入了高位出口语音、低位疏散照明和双向可调、地面墙面连续型导向光流标志灯,逐步引导人们撤离火灾现场,根据正确的火灾现场信息,对各种灯具做统一调控, 达到疏散指示方向一致性,此外,系统的日常维护功能避免了因产品故障、设置灯具不合适等引起的指引冲突。
迅速——人在火灾中的行为是在复杂的迅速变化的环境条件下,由人的生理反应和涉及自然存在状态心理因素所决定的活动。发生火灾时,受灾人员的行为具有明显的共同性,即向光性,盲从性。向光性指在黑暗中,尤其是辨不清方向,走投无路时,只要有一丝光亮,人们就会迫不及待的向光亮处走去。盲从性是火灾发生、事件突变、生命受到威胁时,人们往往由于过分紧张,恐慌而失去正确的理解和判断能力,只要有人一声招唤,跑几步就会导致不少人跟随,这对正常疏散是不利的。系统灯引入了频闪、语音、连续光带的概念,通过感观上的刺激, 减少受灾人员的恐慌心理,有利于人群有序、一致地以一定速度向前逃生。
2 .2 功能特性
智能应急疏散指示系统具备两大功能,第一个功能——日常设备故障维护模块,确保系统内的标志指示灯具时刻要运行在状态；第二个功能——火灾应急模块,确保系统在火灾发生时动态“安全引导”人员疏散。
(1)系统日常设备故障维护功能模块。该功能模块将人的工作自动化,不仅经济,而且增强了系统的可靠性、安全性,消除了火灾发生时由产品故障引发的疏散指示盲区。
智能应急疏散指示系统对底层灯具、上层主机以及系统各个环节的通讯设备状态进行严格监控,实时主报工作状态,对较容易出现产品致命问题的环节采取了监测措施。
疏散指示标志灯具——监测灯具电池开路、短路；监测灯具内部每一路光源的开路、短路；监测灯具应急回路欠压状态。
主机——监测主机备用电源开路、短路;监测主机 光源( 显示设备) 的开路、短路 ;监测主机电压回路欠压状态 。
系统整体功能监测——系统具有通讯自检功能,监测系统内部每一回路的通讯线路。此外, 一个回路中的通讯故障不会影响其他回路正常通讯,做到故障隔离。
灯具定期自检——除了排除设备故障,系统还具备灯具定期自检的功能。用户可以自主设定灯具自检的周期( 如一月一次,一季度一次等), 在晚上或者休息日,人员较少的情况下主机自动将灯具和其他设备切换到应急状态,检测设备的应急转换功能、应急时间等,将不符合规范标准的灯具筛选出来,声光报警提醒维护人员及时更换设备。
(2) 火灾应急模块。智能应急疏散指示系统采用不同功能的消防疏散指示标志灯,结合频闪、语音、双向可调型、视觉连续型标志灯等,从逃生人员的视觉、听觉等感观上进行强调, 使得逃生人员能在火场中“安全 、准确 、迅速”的逃生。
3 系统组成及技术特点
智能应急疏散指示系统是三层网络结构, 第一层: 主机;第二层:路由器;第三层:疏散指示标志灯具, 系统结构与组成见图 1。系统采用3S总线制通讯系统, 每一台主机拓展 256台路由器,每一台路由器接驳64个独立地址。
图1 系统结构与组成
中央主机——主机由交互式操作软件支持, 实事解析底层设备的工作状态信息, 接收来自消防报警设备的火警联动信息。在日常维护过程中声光报警显示设备各种故障信息;具备日志的查询、记录、打印功能;在火灾发生时,根据火灾联动信号选择相应的应急预 案, 启动各类应急疏散标志灯,参见图 2 。
图2 多种应急疏散指示灯具
路由器——信息的收集和双向传递, 路由器接驳 底层灯具。
出口语音标志灯——由主机控制,可带语音、频闪、灭灯,主要设置于防火分区的安 全出口处 。
双向可调标志灯——由主机控制,频闪、方向调整控制。
地面、墙面光流灯——多个光流灯组成一组光流,在应急时形成一条以一定频率稳定向前流动、带箭头指示的光带,设置于地面或墙面1 m 线以下,子灯间距不超过 1.5 m,适用于大空间公共场所,在火灾发生时有可能会聚集大量人流的主干道内。
各种照明标志灯——在火灾发生时提供照明和疏散指引, 一般安装于需要应急照明的场所, 在 日常状态下，根据具体情况照明灯可开启也可关闭, 在火灾发生时，通过主机控制，强制点亮照明灯，同时疏散标志频闪等进行不同工作状态切换。
集中控制型系统的逃生理念体现疏散逃生的人性化, 不在是盲目的就近指引, 将以往独立型单体集合到系统中, 统一管理, 整体调配。
该类新型的集中控制型消防应急疏散指示系统解决了以往独立型应急标志灯日常维护检修的难题, 提高了楼宇的安全系数, 系统具备了底层设备的故障巡检功能。通过系统架构的网络, 如发生故障, 底层设备以主报式上报到主机, 显示在软件操作界面上, 同时声光报警提醒监控人员, 24h不间断巡检,节省大量人力物力,消除逃生盲区 。
该系统和消防报警系统联动,借助消防报警系统感烟探测器探测到的火灾信息,对底层设备进行控制、发送指令,实施频闪、语音、光流闪动等动作。这些动作都通过加载在主机中的决策方案由主机控制。
该类系统采用集中监控方式, 通过信息技术、计算机技术和自动控制技术对楼宇内的消防安全通道进行实时监控,以达到产品维护、安全疏散智能化的目的,不仅解决了产品日常维护的难题, 并在获得消防报警 火灾联动信息后,对逃生路径进行自动分析,调整疏散方案 。此集中控制型消防应急疏散指示系统采用总线制技术能节省重复投资,并使所有产品集成在一个相对开放的协议下。其次, 该系统在设计中,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,可以灵活拓展,采用系统重组解决火灾现场的各种问题,为大空间建筑物提供疏散解决方案。
4 系统的应用
智能应急疏散指示系统优良的设计理念、先进的功能和技术特性已得到越来越多的人们的认可,并得以在大型公共建筑、大型地下工程( 地下隧道 、地铁 、商 业设施等) 进行应用, 为这些建筑消防安全的提高提供了又一条有效的技术途径。
现以高层建筑为例对应急疏散引导系统设置方案加以说明。高层建筑层数多,功能复杂,人员相对密集,疏散相对困难。一般来说,高层建筑物上下层的结构雷同，疏散逃生引导具有很强的规律性,其应急疏散引导系统设置方案,见图3 。
图 3 应急疏散指示系统设置方案
防火分区的安全出口处设置出口语音标志灯；走道内设置低位双向可调疏散标志灯；走道的主干道设置地面( 或墙面) 光流指示灯；楼梯间宜设置带照明的楼层疏散标志灯具。
选择各楼层楼梯休息平台处的感烟探测器信息点和消防报警设备联动。
火灾发生时,疏散路径优化范围为火灾发生层的以上层,以及所有地下层。假设三层发生火灾,消防报警联动信息传送到主机,主机收到火灾信息,通过决策启动系统转入应急状态。疏散路径调整按以下原则进行调整:火灾发生层的以上层——视火灾层火势、烟雾的具体走势而定；地下层——按默认方式启动应急,即启动应急各出口标志灯及其语音,疏散光流灯、双向可调照明标志灯。
5 安科瑞智能应急照明及疏散指示系统选型
5.1控制器和集中电源选型表
5.2灯具选型表
参考文献
[1] 李引擎，刘文利，李强，潘悦.中国建筑科学研究院建筑防火研究所.消防技术与产品信息[J].2006（9）：21-23
[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11月版.
[3] 安科瑞消防应急照明和疏散指示系统/防火门监控系统/消防设备电源监控系统/电气火灾监控系统选型手册.2019.7月版.
