应急照明系统中智能疏散控制器的研究

第一章 绪 论1.1 研究提出的意义随着社会经济的高速发展、人民生活水平的提高、物质生活的高度丰富，建筑物逐渐向着高大化、智能化、集成化、复杂化发展，复杂的地下大型公共场所也越来越多。 (1)建筑环境复杂 多样化的装修材料，大量易燃或可燃的装修材料应用于现代建筑物内部，建筑材料大都是有机的高分子类，与火源接触会产生大量的有毒害气体，比如一氧化碳等直接危及人的生命安全。 (2) 电气设备多 在现代建筑中，大量使用各种电气设备，除了用户自己所用的设备还有如水暖电设备专业自用水泵、风机、配电装置、照明灯、插座等，设备用电多，要求监测就严格[1]。用电设备多，各种电线敷设紧密杂乱，容易碰撞出现短路故障起火。 (3)人员多且复杂 现在楼群多而密，人员也多杂，一个大型建筑里面都超过上百上千甚至过万的人，如果发生火灾，后果不堪设想。由于火灾现场人们不全是强壮的年轻人，还得考虑弱势群体老年人，儿童等。这些人很容易产生慌乱的心里，再加上人们没有安全意识基本去公共场合主动了解疏建筑物对疏散通道都不太熟悉。楼里面道路多而复杂，不容易疏散。疏散人员的难度增大，人多还容易造成踩踏事件，十分容易造成多人伤亡群死群伤。 基于以上种种说法，可以知道现代建筑对防火规范的要求越来越高。当火灾发生后，最重要的工作就是保证人员安全疏散。在设计单位，电气工程专业主要肩负着设计火灾报警及应急照明疏散系统的任务。火灾报警系统及应急照明疏散系统是建筑智能化系统重要组成部分，该系统对与保障人民生命和国际财产安全具有重要作用，在紧急的危险情况下第一目标就是要把人疏散出去，在考虑其它。国家防火规范的高规格要求，建筑电气设计中也提高的设计标准。以前设计中常采用的传统应急照明疏散系统在小型建筑中还可以使用，但应用在大型建筑中就显得漏洞百出了。作为电气工程专业的设计人员，不仅要把本职设计工作做好，更要跟上时代的节奏，优化设计工作，开拓思维不断创新。..........1.2 研究国内外现状日本疏散指示系统早期就开始发展了，他们研究的移动灯光、闪烁的灯具，善于利用哈斯效应的声音原理来指示，广泛的应用到指示方向方面以此来疏散[4]。灯具的移动闪烁用在疏散系统上是这样执行的：隔一小段距离 0.5m-1m 处就埋设一个绿色指示光源，在公共通道上。一旦出现各种紧急情况或火灾时，预先敷设的指示灯用光移动闪烁指引安全道路。安全预案就是建筑物内公共走廊上安装的绿色发光光源的根据，沿着通向安全出口的道路依次闪烁，这样逃跑的时候就有指引，跟着灯光就能安全到达出口。 美国新的一项研究，和光闪烁移动原理差不多的原理利用传感器监测信息的应急疏散指示系统的研究，这个系统组成如下，探测系统、信息系统、接收系统和指示系统。几个探测器，安装在建筑物内不同位置上，或需要监测的部位，当探测到有危险或事故时，它是同过调节灯光的亮暗来告诉是否有危险，用无线电信号调节灯，有个接收器接受危险信号再传导给指示灯调节明暗，来指示逃生方向。信息系统；不同的信号表示事故不同，信号被接收以后传导无线信号并判断，在利用等的明暗指引人们远离危险。 应用在多特蒙机场的疏散系统位于德国，有个比较大的区别是它们所研究的的疏散系统灯具直接连接中央控制器。可以动态的指向，按照实际情况指向。灯具可以随意更改方向，控制器发现区域危险准确，再做出决策逃跑的最佳的路线。系统最大的特点就是可以动态调节，不发死。灯具上的面板具有上下左右不同的指示，四个方向可以同时对进行选择和控制。疏散灯具是由 LED 矩形阵列灯组成箭头形状，指示疏散方向，箭头为绿色时表示此方向可以安全到达室外安全地带，若箭头为红色则表示不能通行，前方为危险区域。 ..........第二章 火灾自动报警系统2.1 火灾的发展及人体感知过程建筑物火灾发生，一般是某一点着火，一点开始慢慢扩大；从阴燃发展到明火，形成剧烈燃烧，待空气累积闪燃阶段；这个时间时数分钟到即使分钟，但很少有一开始就冒烟火烧联营的出现。 火灾发展到剧烈燃烧闪燃的阶段现实下时，着火区域吊顶极易燃烧，管线断裂，灯具破碎。此时供电电路容易短路造成应急疏散照明指示系统瘫痪；这个短路故障一般是先摧毁一个灯或一个回路，然后在扩展，着火点火光产生的亮度可能要比灯还亮。 由于烟雾扩散速度十分快，按美国国家火灾试验数据一般 20 层大楼，如底层着火，从开始一点闪燃的情况下没有任何防护措施半个小时内很难逃生了。 人们最早是通过口鼻眼嗅到或看见离火源较近的火和烟气，这些人会立即做出反应这因为离火源较近，这种采取的疏散行动有的反应速度甚至会在 1 秒种内。离火源较近的人一发出反映就马上影响到离火源较远的人员，逃跑行动给予了其他人足够的感知，因此在恐慌下，人员将四散逃离，一般情况下也可以说起在数分钟内起火分区达到没人现实。 环境较好的情况下有消防广播播报火情，还有安保人员指挥现场。这样的场合疏散行动比较有序。识别灾况和反应时间就不会太长，即使是比较远的其他防火分区里的人。......2.2 系统构成为了能发现火灾早期的发展情况，在建筑物或其他场合设置火灾报警控制系统起到通报危险信号的作用，为人们争取到不少时间用来采取措施，扑火，逃生等。是不可缺少的与火灾做战的工具，它同时也是一种自动消防设施，这种自动设施与火灾作战不可缺少的。 火灾报警系统，有触发器件、报警器组成报警器有集中的，还有每个防火分区的区域性报警器；根据工程性质还有需要火灾报警联动的灭火系统。有水专业负责的自动喷水灭火系统、室内外消火栓系统暖通专业的防排烟系统、通风系统、空调系统建筑专业负责的防火门、防火卷帘、挡烟垂壁等这些设备都需电气专业通过输入输出模块联动通讯，这才组成一个完整的可以自动报警、自动灭火、安全疏散诱导的中心控制系统，所有过程将被显示记录下来到消防管理档案如图 2-1。火灾探测器还没完全燃烧前刚开始有苗头的时候就能探测到各种信号如烟雾产生的热量和光辐射等物理量燃烧。火灾报警控制器通过不同类型的探测器传输来的温湿度、光电的，烟气的不同信号全都变成电信号，根据每一个探测器的地址编码找到发生报警的具体位置，将火灾发生时间记录下来。火灾自动报警系统除了自动还允许管理员手动发出指令启动各联动装置。 ............第三章 智能应急照明疏散系统.... 143.1 系统构成....... 143.2 系统的基本原理.......... 173.3 系统总线通讯............ 193.4 集中电源型与自带电源型集中控制系统的比较........... 193.5 本章小结....... 21第四章 智能疏散控制器.......... 224.1 控制器的组成............ 224.2 实时动态协同疏散模型.... 244.3 逃生路线的选择.......... 264.4 寻优路径其他算法........ 274.4.1 Dijstra 标号法 ............ 274.4.2 Floyd 算法 ........ 284.5 基本蚁群算法 ........... 294.6 基本蚁群算法的数学模型........... 344.7 蚁群算法与其他算法的比较......... 354.8 人员疏散路径模型建立及优化....... 364.9 某工业园突发火灾人员疏散最优路径选择实例分析....... 374.9 本章小结....... 39第五章 结论........... 40第四章 智能疏散控制器4.1 控制器的组成控制器是用来控制并集中显示消防控制型应急照明灯具、应急照明集中供电电源、应急照明分配配电装置以及其他相应附件的工作现实的组装器件，并能通过现场手动控制的方式重新调整疏散路线，达到指导人员逃生的作用。控制器的软件部分主是要由服务区和客户端组成的，服务器起到进行用户注册、定义接口信息、管理用户信息、记录系统日志等的作用，主要用于管理客户端与现场设备之间的通信。客户端则用于实时显示集中电源、消防应急灯具、分配电装置等现场设备的工作现实。当报警点报火警时，迅速显示相应报警界面，并发送启动信号给现场设备，知道现场人员疏散。控制器开机后，将自动启动服务器和客户端，进入监控现实。控制器主板对外接口。其中，电源接口用于向显示器供电，连接显示器的电源接口；VGA接口连接显示器 VGA 接口；USB 接口用于连接键盘和鼠标。 通讯接口板 控制器的通讯接口板，按顺序依次为 RS232 卡、RS485 卡、CAN 卡以及电源卡。其中 RS232卡、RS485 卡、CAN 卡位置可互换，电源卡将 DC12V 转接为 5V,主要为 CAN 卡、RS232 卡、RS485卡供电。

...........结论随着科技的发展，人们审美的变化，功能的需要，现代的建筑都是集智能、多功能、复杂等于一体的，在方便人们使用的同时。对消防系统的安全保护就提出了更高的要求，增加了的困巨多困难。发生火灾了，最基本的原则就是先保证受困的人员能够活着逃出来，这也是最重要的目标。使受灾人员能够最快、最安全的逃离火场成为人们关注与研究的热点，也具有十分实际的意义，毕竟要以人为本。 基于蚁群算法基本理论，分析和研究传统的疏散指示系统存在速度慢的收敛性，局部最小值容易陷入的缺陷，在考虑上实际应急救援的特殊性与实际情况，通过一系列的计算与分析，得出人员安全疏散的最优路径，完全改变了过去的仅仅就近疏散;原则，提高到提前远离火源，就近疏散;，可以最大限度的避免人员的盲目逃跑，为人员逃生和消防队员的及时救援赢得宝贵的时间，避免人们在建筑物里迷宫式的乱串，到时窒息死亡的悲惨结局。 本文主要作了以下具体工作:(1) 对火灾发展的情况和人体对火灾感知及反应做了分析，对建筑物内进行了火灾风险评估，划分出危险区域等级大小，并以此基础确定了不同危险区对其疏散路径的影响度。(2) 详细分析了建筑物火灾特点，结合火灾探测器的分类及特点划分报警等级，分析根据不同的场合条件如何正确选择探测器类型。(3) 分析了火灾自动报警系统和应急照明疏散系统的各自特点和关系，建立一个完整的火灾应急疏散系统。根据着火点周围的探测器或手动报警情况，确立了火灾发生时智能控制器选择疏散路径的必要条件。(4)研究应急照明控制器的软硬件构成，结合建筑物实际情况研究控制器如何工作并实现实时动态监测。(5) 在对应急疏散最优路径研究的过程中，尤其对人员疏散路径进行较深入研究，因为人员疏散最重要，并建立了突发公共时间人员疏散与救援的蚁群算法的数学模型。.........参考文献（略）