（电力电子与电力传动专业论文）应急灯智能监控系统自带电源型三端口网关设计.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得金壁王些太堂 或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 学位论文作者签字：载鹃签字眺驯年4 月汐日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆王些太堂 有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅a 本人 授权金壁王些太堂 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名： 戴鸸 l 导师签名： 1t 彳并亏 签字日期：z 6 1 年珥月z 日签字日期：? h i f 年年月二押 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 应急灯智能监控系统自带电源型三端口网关设计 摘要 现代建筑物的大型化和大量高密度的特大型建筑以及地下建筑的涌现，导 致火灾逃生通道更为复杂，加大了火灾发生时的逃生难度。对于消防疏散而言， 怎样在火灾发生时使逃生更安全、更准确、更迅速，正是时代对建筑防灾提出 的新课题。目前消防应急标志灯大多作为单体存在，无法依据火灾现场的变化， 动态地调整逃生方向指示。此外，应急标志灯的日常维护和检修方面也存在着 严重地滞后现象。应急标志灯最主要的作用是能在发生火灾时应急启动，而应 急启动的关键在于其电池充放电工作是否正常。依靠人力的维护和检修，难以 及时发现产品问题，在发生火灾时往往会给逃生疏散指示带来许多盲区。越来 越高的公共安全要求使得消防应急灯从各自独立工作发展为智能化消防应急灯 监控系统。 该课题将开关电源的设计到网络拓扑的搭建以及数据的传输整合在一起， 研究了双环路总线拓扑的优势、特点以及具体的实现方式。实现了在灾害来临 时，自动引导人员疏导的指向功能，解决了多数独立工作型消防应急灯具故障 检测的难题，同时在系统中加入多次校验，确保数据的正确性，同时降低了维 护成本，保障了在需要使用应急灯时能够正常可靠的工作。 1 工频电转换成三路隔离的5 v 电源和3 6 v 转换成三路隔离的5 v 电源的设 计与应用。采用两种供电模式，正常情况下工频电接入转换为5 v 直流电，对 单片机，灯具进行供电，但是在断电的情况下，电池进行供电，开关电源转化 为5 v 电源，给单片机，灯具提供电源。两种供电电源的切换控制也是本文的 关键。 2 三端口网关的设计： ( 1 ) 作为信息的中继，起到了上传下达的作用。接收上位机信息，发送至 指定的下位机，采用双总线环拓扑结构，一端串口2 发送一端串1 2 11 接收，进 行数据的校验，如果不正确或者无接收，则重发一次，若重发三次仍不正确或 无接收，则表示环路断路。此时下位机并没有响应，则认为不在此端1 ：3 连接， 换串口1 进行发送，如果接收延时，则认为该下位机离线。 ( 2 ) 对中继器的电池进行控制，检测电池电压，然后针对性的进行充电管 理，。正常情况下，中继器会对各下位机进行抽样，了解下位机的工作情况，包 括运行状态和电池电压，并在中继器的l c d 上能够显示，如出现故障将出现报 警，必须维修，这样保证其在掉电情况下能正常工作。 该系统通过加入智能指向环节，先通过火警联动系统将火警信息传递至上 位机，然后通过上位机分析逃生出v 1 情况后，从而生成条有效的安全的逃生 路线。此系统具有结构简单，安全稳定，相对可靠性高等优点。因此研究智能 消防应急灯系统具有一定的理论价值和工程实用价值。 关键字：消防应急灯、带隔离的反激式电路、4 8 5 通信、总线环形拓扑 i i d e s i g no ft h r e e p o r tg a t e w a y o ff i r ee m e r g e n c yl u m i n a r y m o n i t o r i n gs y s t e mw i t hi n d e p e n d e n tp o w e rs u p p l y 一 - 一一一一 a b s t r a c t l a r g e s c a l em o d e mb u i l d i n g sa n dal a r g en u m b e ro fl a r g eb u i l d i n g s a n d h i g h - d e n s i t ye m e r g e n c eo fu n d e r g r o u n dc o n s t r u c t i o nw e r eb u i l d e d ，b yt h ew a y ，t h e f i r ee s c a p er o u t e sa r em o r ec o m p l e x ，a n di te n h a n c e dt h ed i f f i c u l t yo fe s c a p ew h e n t h ef i r eb r o k e 。b a s eo nt h ef i r ee v a c u a t i o np u r p o s e s ，h o wt oe s c a p et h ef i r em o r e s a f e r ，m o r ea c c u r a t e ，m o r er a p i d ，i ti st h ev e r yt o p i ct h a tt h es o c i e t yn e e d e d 。m o s t o ft h ec u r r e n tf i r ee m e r g e n c yl i g h t sa sam o n o m e r ，c a nn o tc h a n g ea d j u s tt h e d i r e c t i o n so fe s c a p ed y n a m i c a l l y , a c c o r d i n gt ot h ef i r es c e n e i na d d i t i o n ，i ti sa l s oa s e r i o u sl a go nt h er o u t i n em a i n t e n a n c ea n dr e p a i ro ft h ee m e r g e n c yl i g h t s t h em o s t i m p o r t a n tr o l eo ft h ee m e r g e n c yl i g h t si st os t a r ti nc a s eo ff i r ee m e r g e n c y , a n dt h e c r i t i c a lo ft h ee m e r g e n c ys t a r tb a t t e r yc h a r g ea n dd i s c h a r g ei ni t sw o r k i n g d e p e n d o nt h em a i n t e n a n c ea n dr e p a i ro fh u m a n ，i ti sd i f f i c u l tt od e t e c tp r o d u c ti s s u e s ，i n t h ee v e n to faf i r ee s c a p ee v a c u a t i o ni n s t r u c t i o n s ， m a n yb l i n ds p o t sw o u l db e s h o w n 。i n c r e a s i n gp u b l i cs a f e t yr e q u i r e m e n t sm a k ef i r ee m e r g e n c yl i g h t sw o r k i n d e p e n d e n t l yc h a n g ei n t ot h ei n t e l l i g e n te m e r g e n c yl i g h t i n gc o n t r o lf i r es y s t e m t h et o p i cw i l lb et h ed e s i g no fs w i t c h i n gp o w e rs u p p l yt ot h en e t w o r k t o p o l o g ya n dd a t at r a n s m i s s i o ns t r u c t u r e st o g e t h e rt os t u d yt h ea d v a n t a g e so fd u a l l o o pb u st o p o l o g y , c h a r a c t e r i s t i c sa n dt h es p e c i f i ci m p l e m e n t a t i o n w h e nt h e d i s a s t e rc o m e s ，a u t o m a t i c a l l yg u i d et h ep o i n tf o r t h es t a f f , a n ds o l v et h em a j o r i t yo f i n d e p e n d e n tw o r k b a s e d f i r ee m e r g e n c yl i g h t i n gf a u l td e t e c t i o np r o b l e m ，w h i l e a d d i n gs e v e r a lt i m e si nt h es y s t e mc h e c kt oe n s u r et h ea c c u r a c yo ft h ed a t a ，w h i l e r e d u c i n gm a i n t e n a n c ec o s t ss a f e g u a r d e dw h e nt h en e e dt ou s ee m e r g e n c yl i g h t sc a n b en o r m a la n dr e l i a b l ew o r k 1 f r e q u e n c yp o w e ri n t oat h r e e w a yi s o l a t i o no ft h e5 vp o w e ra n d 3 6 vi n t o at h r e e - w a yi s o l a t i o no ft h e5 vp o w e rs u p p l yd e s i g na n da p p l i c a t i o n u s i n gt w o p o w e rs u p p l ym o d e ，t h en o r m a lp o w e rf r e q u e n c yp o w e ri n t e g r a t i o ni n t o5 vd c ， f o rt h em c u ，t h ep o w e rl i g h t ，w h e nt h ep o w e rf a i l u r e ，b a t t e r yp o w e rw i l ls u p p l y t h ep o w e r , s w i t c h i n gp o w e rs u p p l yi n t ot h e5 vp o w e rs u p p l yt h ep o w e rt ot h e m i c r o c o n t r o l l e r l a m p s a w h a t sm o r e ，s w i t c h i n gc o n t r o lo f t w op o w e rs u p p l yi st h e k e yt ot h i sa r t i c l e 。 2 d e s i g no ft h e t h r e e - p o r tg a t e w a y ： ( 1 ) p cr e c e i v e si n f o r m a t i o ns e n tt ot h ed e s i g n a t e dn e x tc r e w ，ad u a l b u sr i n g t o p o l o g y , p o r t1 s e n dt h ei n f o r m a t i o nt op o r t2 ，i fi n c o r r e c to rn o tr e c e i v e d ，t h e i i i r e t r a n s m i s s i o nt i m e ，i ft h er e i s s u e dt h r e et i m e si ss t i l ln o tc o r r e c to rn or e c e p t i o n ， t h e nt h el o o pc i r c u i t a tt h i sp o i n t ，a n dn e x tc r e wd o e sn o tr e s p o n d ，t h e nt h a ti sn o t i nt h i sp o r t ，c h a n g et h es e r i a lp o r t1t os e n d ，i ft h er e c e i v e rd e l a yi st h a tt h en e x t c r e wi s0 f f l i n e 。 ( 2 ) c o n t r o l l i n go nt h eb a t t e r yo f t h eg a t e w a y , t e s tt h eb a t t e r yv o l t a g e ，a n dt h e n t a r g e t e dt oc h a r g em a n a g e m e n t g e n e r a l l y , t h eg a t e w a yw i l ls a m p l et h en e x tc r e w t ou n d e r s t a n dt h ew o r ko ft h en e x tc r e w , i n c l u d i n gt h eo p e r a t i o n a ls t a t u sa n d b a t t e r yv o l t a g e ，a n dt h eg a t e w a yc a nb ed i s p l a y e do nt h el c d ，s u c ha s f a i l u r e a l a r mw i l la p p e a rt ob em a i n t e n a n c e ，t h i sp o w e r d o w nc o n d i t i o n st oe n s u r ei t s a b i l i t yt ow o r kn o r m a l l y t h es y s t e ml i n k st h es m a r tp o i n t ，t h es y s t e mw i l lb el i n k e dt h r o u g ht h ef i r et o p a s sp co ff i r ei n f o r m a t i o n ，a n dt h e ne x i tt h r o u g ht h eh o s tc o m p u t e ra n a l y s i so f t h e s i t u a t i o n ，t og e n e r a t ea ne f f e c t i v es a f ee s c a p er o u t e t h i ss y s t e mi ss i m p l e ，s a f ea n d s t a b l e ，r e l a t i v e l yh i g hr e l i a b i l i t y t h e r e f o r e ，t h es y s t e m o fi n t e l l i g e n tf i r e e m e r g e n c yl i g h th a sac e r t a i nt h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a lv a l u e k e y w o r d s f i r ee m e r g e n c yl i g h t s ，i s o l a t e df l y b a c kc i r c u i t ，4 85 b u s ，r i n gt o p o l o g y i v 致谢 本文是在徐宁副教授和杜少武教授的精心指导和关怀下完成的。在整个攻 读硕士学位期间，在学业和生活上自始至终得到杜老师的悉心指导和无微不至 的关怀。从课程学习、论文选题到论文成稿，都倾注了杜老师大量的心血。杜 老师严谨认真的治学态度，一丝不苟的工作方法和兢兢业业的敬业精神，给我 以深刻的影响，促使我不断地进步和完善自己。 在整个硕士阶段，徐老师在学习方面为我提供了许多帮助，在各方面给我 启迪，使我取得了长足的进步。杜老师自始至终都给与我悉心的指导和无微不 至的关怀照顾，无论课程学习、论文选题，还是资料收集、论文成稿，都倾注 了杜老师的大量心血。在学术上，杜老师渊博的知识、严谨的治学态度、求实 的科学精神和精益求精的工作作风给我很大的影响，杜老师在科研学术上有着 自己独到的见解和领悟力，开阔、敏捷的思维，不辞辛劳的谆谆教导，以及提 出的许多建设性意见使我成长很快；生活中，杜老师豁达的人生态度，平易近 人、诲人不倦的良师风范展示了为人的道德风尚，使我受益匪浅。在此我要向 徐老师、杜老师表示我最诚挚的谢意! 在这里要特别感谢储昭碧老师、张毅老师在研究生阶段给予的帮助和关怀。 在整个科研阶段，两位老师丰富的经验和随和的性格让我感受颇深，在此谨向 他们表示我最衷心的感谢! 向所有在硕士研究生阶段曾经帮助过我的老师深表谢意。还有我那些最可 爱的同学们，他们是邵文、李新杰、蔡宏蓓、苏建明、咸秀超、方勇、吴义敏、 朱元付、孙玉等。在此向他们表示感谢。同时也感谢我的两位室友石勇、丁杰 给我的平时的照顾。 感谢我的家人，他们对我的关心和鼓励是我最大的支持，我的任何成绩都 应该归功于他们对我的教育和支持。 v 作者：戴鹏 2 0 11 年4 月l0 日 目录 第一章绪论1 1 1 课题研究的背景1 1 2 本课题的研究内容2 1 2 1 课题来源及技术指标2 1 2 2 系统的主要任务及解决方案3 1 3 论文的安排3 第二章智能消防应急灯系统介绍 2 1 智能消防应急灯具的分类6 2 1 1 系统分类6 2 1 2 灯具分类6 2 1 3 智能消防应急灯系统的术语和定义介绍6 2 2 智能消防应急灯系统总体介绍8 2 2 1 智能消防应急灯具的设计9 2 2 2 智能消防应急灯具系统中三端口网关的设计1 0 2 2 3 智能消防应急灯具系统中上位机的设计1 l 2 3 上位机监控软件设计_ 1 1 2 4 ，j 、结1 2 第三章三端口网关的硬件电路设计1 3 3 1 三端口网关的供电电源设计1 3 3 1 1 市电供电时开关电源的电路设计1 3 3 1 2 电池供电时开关电源电路1 8 3 1 3 两路电源之间的相互切换2 1 3 2c p u 系统与附属电路设计2 2 3 2 1 c p u 选择及最小系统2 2 3 2 2 电池电压检测及充放电电路设计2 2 3 2 3 故障与报警电路2 3 3 2 4 人机界面接口电路设计2 4 3 3 串口扩展及r s 4 8 5 接口电路设计2 4 3 3 1 串口扩展2 4 3 3 2 r s 4 8 5 接口电路设计2 5 3 4 小结3 0 第四章 三端口网关的软件设计3 l 4 1 主程序设计3 1 4 1 1 中继器的程序流程。3 1 4 1 2 自检程序的设计3 2 4 1 3 人机界面接口程序的设计3 9 4 2r s 4 8 5 通信及其控制软件设计4 3 4 2 1 本文总线拓扑4 3 4 2 24 8 5 总线的性能与特点及m o d b u s 通信协议4 4 4 2 34 8 5 通信软件设计4 6 4 2 4 三端口网关的软件设计。4 7 4 3 小结5 0 第五章智能消防应急灯系统的运行5 1 5 1 智能消防应急灯系统的运行5 1 5 1 1 本系统的基本功能5 1 5 1 2 实验运行5 2 5 1 3 三端口网关设计小结5 2 5 2 系统的不足与改进5 2 参考文献：5 4 研究生阶段发表的论文：5 7 i 插图清单： 图1 1 普通的应急灯1 图2 1 具有双环形总线的消防应急灯系统8 图2 2 自带电源集中控制应急灯框图l o 图2 3 集中电源集中控制应急灯框图1 0 图2 4 独立供电型中继网关结构图1 1 图3 1 市电电源整流部分1 4 图3 2 使用t o p s w i t c h 设计的反激式电路1 4 图3 3l m 3 4 7 8 芯片引脚1 8 图3 4 本设计采用的电路图1 8 图3 5 两路电源软硬件切换图2 1 图3 6c p u 主电路最小系统2 2 图3 7 智能应急灯系统电源充电检测部分电路2 3 图3 8 智能应急灯系统故障灯与蜂鸣器部分电路2 3 图3 9 智能应急灯系统人机接口电路2 4 图3 1 0 智能应急灯系统的总线节点结构图2 6 图3 1l 带扩展串口的三端口网关的4 8 5 硬件电路2 7 图3 。1 2 扩展串口的s t c l l 单片机流程图2 8 图3 1 3s p i 同步串行口中断流程图j 2 9 图3 1 4 三端口网关正面3 0 图3 15 三端口网关背面3 0 图4 1 中继器的主流程图3 2 图4 2 主电检测流程图3 3 图4 3 采样电池电压控制充电端口的流程图3 4 图4 4 电池电压的检测及所设置的充放电状态设置流程图3 5 图4 5 故障蜂鸣器的流程图3 7 图4 6 按键流程图4 0 图4 7l c d 屏幕显示结构图4 1 图4 8l c d 显示器的控制方式图4 1 图4 9 串口中断流程图4 8 图4 1 0 环形总线主站通信流程图4 9 v i i i 表格清单 3 6 定义4 6 i x 1 1 课题研究的背景 第一章绪论 现代建筑越来越趋向于高层化、大型化及多功能化，建筑物的大型化和高 密度的特大型建筑以及地下建筑的涌现，导致建筑物的通道更长、更复杂。对 于消防疏散来说，如何能在火灾发生时更安全、更准确、更迅速的走出火灾建 筑，正是时代对建筑防灾提出的新课题2 】【1 o 】【1 1 】【2 9 】【35 1 。 近年来，火灾事故的高发，造成了人财物的巨大损失，有此可见仅有火灾 探测报警与自动灭火系统的设置还不够完整。虽然火灾报警系统在现代建筑中 所起的重要安全保障作用，但随着人们对自身安全意识的加强，对安全的关注 不应仅仅停留在借助于外力的防灾和灭火上，在火灾现场，能进行逃生的恰恰 是逃生者本人。然而，在火灾发生时，由于烟雾中产生很多一氧化碳、二氧化 硫等有毒有害气体，当人吸入这些气体后，会导致人体缺氧、呼吸困难、思维 迟钝、视线不清。在这种情况下能保持清醒的时间大约仅为5 0 s ，加之现代建 筑物通道长而复杂，逃生就更困难。消防智能应急疏散指示逃生系统借助消防 报警的火灾信息，结合光流、语音、频闪，从听觉j 视觉等感观上引导人们正 确逃生。火灾现场环境恶劣，烟、雾、火以及逃生者自身的恐慌心理等众多因 素都有可能使逃生者降低逃生的机率。 目前的应急标志灯在建筑楼宇内作为单体存在( 如图1 1 所示) ，无法做到 响应火灾现场的变化，更不能动态地调整逃生方向指示，对现场逃生带来困难， 除此以外，应急标志灯的日常维护和检修均存在着严重地滞后现象，应急标志 灯最主要的作用是能在发生火灾时启动应急，而启动应急的关键在于其电池充 放电工作是否正常。依靠人力的维护和检修，大多不能及时发现产品问题，其 反作用是在发生火灾时往往会给逃生疏散指示带来许多盲区，满足不了火灾逃 生的要求。 一一图1 - 1 普通的应急灯 智能消防应急照明疏散指示逃生系统，有效地解决了独立型应急标志灯维 护检修盲点，以及无法和报警系统联动，在火灾发生时，实时调整应急指示方 向的问题。 ，智能消防应急照明疏散指示逃生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的监控，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，同时在 获得消防报警火灾联动信息后，对逃生路径进行智能分析、调整疏散方向，从 而消除火灾发生时楼宇内逃生疏散指示盲区，提高大楼的安全系数。 智能消防应急照明疏散指示逃生系统采用总线式技术，为用户节省大量重 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。另外， 该疏散指示逃生系统可以灵活拓展，采用系统重组，可以解决火灾现场的多种 问题，为使用方提供建议性解决方案。因此，本系统全面地考虑到了消防应急 系统及其各个子系统的实际情况，是体现逃生全新理念的疏散指示逃生系统。 1 2 本课题的研究内容 1 2 1 课题来源及技术指标 本课题为广东某公司的委托项目“智能消防应急灯系统开发设计中关于 中继器的设计，其主要技术指标为1 0 】【1 1j ： 1 自检功能： a ) 系统持续主电工作每隔( 3 0 + 2 ) d 应能自动由主电工作状态转入应急工作 状态并持续3 0 s - 1 8 0 s ，然后自动恢复到主电工作状态； b ) 系统持续主电工作每隔1 年应能自动由主电工作状态转入应急工作状态 并持续至放电终止，然后自动恢复到主电工作状态，持续应急工作时间不应少 于3 0 m i n ； c ) 系统应有手动完成a ) 条和b ) 条自检功能，手动自检时间应作为自动自检的 开始时间； d 1 系统在不能完成自检功能或持续应急工作时间少于3 0 r a i n 时，应在1 0 s 内 发出故障声、光信号，并保持至故障排除；故障声信号的声压级( 正前方l m 处) 应在6 5 d b 8 5 d b 之间，故障声信号每分钟至少提示一次，每次持续时间应在 1 s 3 s 之间： e ) 集中电源型灯具在光源发生故障时应发出故障声、光信号；应急工作时 间不能持续3 0 m i n 时，应急照明集中电源应发出故障声、光信号，并保持至故 障排除；应急照明分配电装置不能完成转入应急工作状态时，应发出故障声、 光信号，并保持至故障排除。 2 电池充放电控制： i 系统的应急转换时间不应大于5 s ；高危险区域使用的系统的应急转换 时间不大于0 2 5 s 。 系统的应急工作时间不应小于9 0 m i n ，且不小于灯具本身标称的应急工 作时间。 2 ( 1 ) 灯具应有过充电保护和充电回路开路、短路保护，充电回路开路或短路 时灯具应点亮故障状态指示灯，其内部元件表面温度不应超过9 0 。c 。重新 安装电池后，灯具应能正常工作。灯具的充电时间不应大于2 4 h ，最大连 续过充电电流不应超过0 0 5 c 5 a ( 铅酸电池为o 0 5 c 2 0 a ) ，使用锂离子电 池时，必需单节充电。 ( 2 ) 灯具应有过放电保护。电池放电终止电压不应小于额定电压的8 0 ，放 电终止后，在未重新充电条件下，既使电池电压回复，灯具也不应重新启 动，且静态泄放电流不应大于1 0 。5c 5 a ( 铅酸电池为o 0 5 c 2 0 a ) 。 1 2 2 系统的主要任务及解决方案 本课题涉及3 块内容：智能应急灯具指向控制，数据通信，系统故障检测 处理。 主要任务是： ( 1 ) 组建总线环形网络，设计出能够忽略断路对网络造成的影响，并能够提 供给维护人员准确的断路位置。 ( 2 ) 对三端口网关的电源进行设计，要求在断电情况下，独立工作9 0 m i n 。 ( 3 ) 在整个系统中起到上传下达的作用，接收上位机的信息，经处理后发送 至下位机，同时将下位机的信息反馈至上位机中，完成数据信息的传递。 ( 4 ) 可以对下位机的状态进行适时的检测，出现故障将在网关的显示屏幕上 显示。 解决方案是： 1 选用合适的通信方案，定义出相对可靠的通信数据帧从而组建总线环形 网络，用软件实现自动锁定故障功能。 2 智能应急灯具的故障大多都是由于电池造成的，所以对于电池的检测和 充放电电路的设计至关重要，本文着重介绍一种采用单片机作为主控器件用以 实现大部分功能的充放电电路，主要研究如下： ( 1 ) 如何测量电池的有效电压，从而避免浮压。 ( 2 ) 实现对电池进行大电流充电，浮充结合等多种充电方式充电。 ( 3 ) 适时的对电池周边进行检测，防止出现短路，断路等特殊情形。 1 3 论文的安排 全文分五个章节： 第一章为绪论，介绍课题研究的目的、研究的意义以及系统的解决方案。 第二章为智能消防应急灯系统介绍，着重介绍此类系统的结构，工作方式， 各组成部分的功能及相关要求。 第三章为三端口网关的电源设计，介 器，给出了变压器的设计参数，同时介绍 路以及串口电路扩展设计，随后说明了如 口还给出了智能应急灯系统的4 8 5 总线通 件流程图。 第四章详细介绍了智能消防应急灯系 端口网关的软件的编程方式以及具体的功 介绍4 8 5 总线的工作方式、m o d b u s 通信协 信的工作方式。 第五章为对智能消防应急灯系统进行 路线的生成和优化问题值得进一步研究。 4 第二章智能消防应急灯系统介绍 智能消防应急逃生指示系统就是将建筑内的所有应急标志灯、应急照明灯 和导流灯组成一个智能化网络。在火灾发生时，可以根据火灾发生点和蔓延状 况，以及安全故障善状况，实时的智能地指示建筑内人群的最佳逃生路线。 传统消防应急标志灯有一个致命的缺陷，就是它只能指向固定的逃生方向， 一般是指向最近的安全门，这样会出现一个问题，如果指示的前方发生火灾怎 么办? 如果指示的前方正是烟雾蔓延过来的方向怎么解决? 如果指示前方的安 全门由于故障而不能自动开启又怎么处理? 如果建筑内的消防应急灯在平时没 有方便的维护管理系统，没能及时维护，出现故障怎么办? 这些情况在火灾时 都有可能会出现，所以说目前所应用的传统消防应急灯有很大的局限性，如果 我们设想，有一种智能逃生指示系统能在火灾发生和蔓延时，借助光和声音， 实时地为建筑内不同地点的人员指示出最佳安全逃生路线，这必将会最大限度 地减少人员的伤亡，那正是我们的智能应急逃生指示系统可以解决的问题。 智能消防应急灯具的优势【l 儿2 j ： 传统的应急标志灯的指示方向在设计时已经固定了，因此，可能的逃生逃 生路是固定的。然而，在现实的火灾发生时，按照传统的应急指示系统，现场 人员很难在短时间内判断出火灾的发生位置，特别是远离火警位置的人员，很 可能按照应急灯的指示方向，误入火警区域，从而失去宝贵的逃生时间。 智能应急逃生指示系统，应急灯的指示方向是可以根据现场的火警位置做 出适当的调整的。因此可以动态的指示正确的逃生路径，在现实中的火灾发生 时，火警信号传递至服务器，服务器进行数据处理后，将对每个智能终端发送 光流指向命令，打开指向安全逃生方向的指示灯。这样现场人员只需按标志灯 的指示方向，就能在短时间内到达安全的区域，为火灾抢险赢得宝贵的救援时 间。 主要功能 可以与目前的智能消防报警系统联动，接收报警系统的火灾信息。 在火灾发生时，实时根据火灾的发生和蔓延状况，智能为建筑内的人群 指示最佳逃生路线。 实时显示所有应急标志灯的指示方向。 智能终端应急标志灯和指向导流灯具有变换指示方向功能，可以随时调 整指示方向。 具有声音提示逃生方向的功能。 在平时，具有所有应急灯维护管理系统功能，可以定期自动检查应急灯 的完好状况。 各智能中端进行的智能充放电管理同时上位机也可直接管理。 自动打印检测报表。 自动检测l e d 光源。 指示出现故障的应急灯和出现故障的线路位置。 所有智能终端具有唯一的物理地址。 可以在主机上查询并实时监控建筑内的所有应急灯状况。 可添加新增设备档案数据。 网络可扩容。 2 1 智能消防应急灯具的分类 2 1 1 系统分类 按系统形式可分为 1 0 i “j ： a ) 自带电源集中控制型；( 本文所讲类型) b ) 自带电源非集中控制型； c ) 集中电源集中控制型； d ) 集中电源非集中控制型。 2 1 2 灯具分类 按用途分为： a ) 标志灯具； b ) 照明灯具( 含疏散用手电筒) ； c ) 照明标志复合灯具。 按工作方式分为： a ) 持续型； b ) 非持续型。 按应急供电形式分为： a ) 自带电源型； b ) 集中电源型； c ) 子母型。 按应急控制方式分为： a ) 集中控制型； b ) 非集中控制型。 2 1 3 智能消防应急灯系统的术语和定义介绍 消防应急照明和疏散指示系统f i r ee m e r g e n c yl i g h t i n gs y s t e m 6 为人员疏散、消防作业提供照明和疏散指示的系统，由各类消防应急灯具 及相关装置组成。 消防应急灯具f i r ee m e r g e n c yl u m i n a i r e 为人员疏散、消防作业提供照明和标志的各类灯具，包括消防应急照明灯 具和消防应急标志灯具。 消防应急照明灯具f i r ee m e r g e n c yl i g h t i n gl u m i n a i r e 为人员疏散、消防作业提供照明的消防应急灯具，其中，发光部分为便携 式的消防应急照明灯具也称为疏散用手电筒。 消防应急标志灯具f i r ee m e r g e n c yi n d i c a t i n gl u m i n a i r e 用图形和或文字指示疏散方向，指示安全出口、楼层、避难层( 间) 、灭 火器材、消火栓箱、消防电梯、残疾人楼梯位置，指示禁止入内的通道、场所 及危险品存放处的消防应急灯具。包括：疏散指示标志灯具、安全出口标志灯 具，以及其他标志灯具。 消防应急照明标志复合灯具f i r ee m e r g e n c yl i g h t i n g & i n d ic a t i n gl u m i n a i r e 同时具备消防应急照明灯具和消防应急标志灯具功能的消防应急灯具。 自带电源型消防应急灯具f i r ee m e r g e n c yl u m i n a i r ep o w e r e db ys e l f c o n t a i n e db a t t e r y 电池、光源及相关电路装在灯具内部的消防应急灯具。 消防应急灯具用应急电源盒e m e r g e n c yp o w e rs u p p l yc e l l f o rf i r e e m e r g e n c yl u m i n a i r e 自带电源型消防应急灯具中与光源未在同一灯具内部的电池及相关电路的 部件。 集中电源型消防应急灯具f i r ee m e r g e n c yl u m i n a i r ep o w e r e db yc e n t r a l i z e d b a t t e r i e s 灯具内无独立的电池而由应急照明集中电源供电的消防应急灯具。 应急照明集中电源 c e n t r a l i z i n gp o w e rs u p p l y f o rf i r e e m e r g e n c y l u m i n a r i e s 火灾发生时，为集中电源型消防应急灯具供电、以蓄电池为能源的电源。 集中控制型消防应急灯具f i r ee m e r g e n c yl u m i n a i r ec o n t r o l l e db yc e n t r a l c o n t r o lp a n e l 工作状态由应急照明控制器控制的消防应急灯具。 应急照明控制器c e n t r a lc o n t r o lp a n e lf o rf i r ee m e r g e n c yl u m i n a i r e 控制并显示集中控制型消防应急灯具、应急照明集中电源、应急照明分配 电装置及应急照明配电箱及相关附件等工作状态的控制与显示装置。 自带电源集中控制型系统c e n t r a lc o n t r o l l e df i r ee m e r g e n c yl i g h t i n gs y s t e m f o rf i r ee m e r g e n c yl u m i n a i r e sp o w e r e db ys e l fc o n t a i n e db a t t e r y 7 由自带电源型消防应急灯具? 应急照明控制器、应急照明配电箱及相关附 件等组成的消防应急照明和疏散指示系统。 自带电源非集中控制型系统n o n c e n t r a lc o n t r o l l e df i r ee m e r g e n c y l i g h t i n gs y s t e mf o rf i r ee m e r g e n c yl u m i n a i r e sp o w e r e db ys e l fc o n t a i n e d b a t t e r y 由自带电源型消防应急灯具、应急照明配电箱及相关附件等组成的消防应 急照明和疏散指示系统。 应急照明配电箱s w i t c hb o a