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基于HY5000消防应急照明和疏散指示系统的设计 沈阳宏宇光电子科技有限公司2012 8 沈阳宏宇光电子科技有限公司 以下简称沈阳宏宇 始建于2005年 注册资金1100万 是我国专业从事消防应急照明与疏散指示电子产品的研发 生产 销售 安装及维护的高新技术企业 开发出HY系列集中电源集中控制型智能化消防应急照明和疏散指示系统 被新国家标准定义为 CC 系统 于2006年通过了公安部消防产品型式认可 并于2007年通过了ISO9001国际质量体系认证 沈阳宏宇是 CC 系统的缔造者 沈阳宏宇光电子科技有限公司 沈阳宏宇光电子科技有限公司简介 在产品研发 生产和推广过程中 沈阳宏宇积累了丰富的行业经验 在新技术应用及其新产品开发方面引领行业的进步与发展 沈阳宏宇率先在国内提出 智能疏散 概念 在系统中最先引入 1 系统与消防报警系统联动 2 自动生成 安全疏散预案 3 灯具采用安全电压供电 4 分散设置集中供电电源等解决方案 受到社会各界的广泛关注与认同 已经将此解决方案列入了国家相关标准和技术规范之中 沈阳宏宇光电子科技有限公司 沈阳宏宇光电子科技有限公司简介 符合GB17945 2010的HY5000系列产品已经通过了公安部消防产品型式认可 HY5000系统是由HY系列产品构成 产品生产过程 依据 产品标准GB17945 2010 产品产品应用过程 依据 技术规范GBXXXXX 2011 沈阳宏宇光电子科技有限公司 消防应急照明和疏散指示系统介绍 产品标准GB17945 2010主要内容1 术语和定义2 系统构成2 产品功能 生产厂家 消防研究所 3 产品指标4 产品检验 沈阳宏宇光电子科技有限公司 消防应急照明和疏散指示系统介绍 技术规范GBXXXXX 2011主要内容1 设计 用户 设计部门 2 施工 施工部门 3 调试 产品厂家 4 验收 消防部门 5 维护 用户 沈阳宏宇光电子科技有限公司 消防应急照明和疏散指示系统介绍 技术规范中的 设计 1 系统的分类和选择2 系统设计3 设置 沈阳宏宇光电子科技有限公司 消防应急照明和疏散指示系统介绍 技术规范中的 系统分类 两个重要属性 供电方式 监控方式 1 SNC自带电池非集中控制型2 SC自带电池集中控制型3 CNC集中电源非集中控制型4 CC集中电源非集中控制型 沈阳宏宇光电子科技有限公司 系统的分类和选择 技术规范中的 系统选择 1 灯具光源 应采用运行可靠的节能光源 高效灯具及灯具附件2 供电方式 宜选择自带电源型系统或分散设置集中电源的集中电源型系统3 电压等级 疏散走道 楼梯间和建筑空间高度不大于8m的场所 应选择应急供电电压为安全电压的消防应急灯具 采用非安全电压时 外露接线盒和消防应急灯具的防护等级应达到IP54的要求4 工作方式 人员聚集的公共场所的消防应急标志灯具宜选择持续型 低功耗的消防应急标志灯具 沈阳宏宇光电子科技有限公司 系统的分类和选择 下列场所应选择集中控制型系统 1 轨道交通的站厅层和站台层 车站 码头和机场候机楼等交通枢纽 2 高度超过100m的公共建筑 3 50000m2以上的商场 集贸市场 剧场 展览中心和医院门诊楼等类具有大空间 大平面或疏散通道复杂的场所 4 地铁隧道区间 5 系统日常检查维护不方便的场所 沈阳宏宇光电子科技有限公司 系统的分类和选择 1 应选用符合国家标准和有关准入制度的产品 2 系统设计时 垂直疏散区域和航空疏散区域应相对独立 3 人员密集场所的应急照明投入时间不应大于1 5s 其它场所的应急投入时间不应大于5s 4 除配电箱内保护开关外 消防应急灯具供电回路中严禁设置可关断灯具充电回路及关断灯具应急状态的开关装置 严禁接入系统以外的插座及其它负载 5 设有火灾自动报警系统时 系统应能接受火灾自动报警系统的联动控制 强制点亮消防应急灯具 沈阳宏宇光电子科技有限公司 系统设计一般要求 6 消防控制室内应设置强制点亮消防应急灯具的手 自动控制装置 7 蓄电池组的初装容量应保证初始放电时间满足下列要求 100m及以下的建筑不应小于90min 100m以上的建筑不应小于180min 避难层不应小于540min 沈阳宏宇光电子科技有限公司 系统设计一般要求 控制器是由工业控制计算机 IPC 组成 消防应急灯具内嵌微型计算机芯片 利用网络和总线通信线路组成分布式远程测控系统 或CADA 利用计算机软件实现 测控管 一体化 系统计算机化 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000疏散系统解决方案 利用通信接口电路使系统与消防火灾报警器联动 可以快速 准确地获得火灾点的位置信息 计算机自动生成疏散预案 并控制消防应急标志灯指示出最佳疏散路线 实现 就近疏散 向 安全疏散 转变 系统与火灾报警联动 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000疏散系统解决方案 消防应急灯具采用DC24V供电 DC24V供电系统被称之为 不带电系统 无需防护 绝对安全 安全电压供电 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000疏散系统解决方案 电池总站式供电系统存在供电全面瘫痪的风险 自带电源式消防应急灯具需要定期更换内置的电池 灯具拆装工程量大 运行成本高 采用分散设置的集中供电方式是事故风险最低 运行成本最低的解决方案 集中电源分散设置 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000疏散系统解决方案 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000疏散系统组成及工作模式 HY5000疏散系统是利用计算机技术 电子技术 控制技术 网络技术 将建筑物内的所有消防应急灯具组成一个分布式测控系统 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000疏散系统组成及工作模式 特点1 电池容量利用率高 70 70 41 70 85 85 85 85 47 HY5000 EPS 电池总站 80 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000疏散系统组成及工作模式 特点2 供电系统故障率低 故障点 故障点 故障率高 故障点 故障率低 故障率高 HY5000 FEPS 电池总站 故障点 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000疏散系统组成及工作模式 特点3 通信系统稳定性好 H MBus总线 H MBus总线是沈阳宏宇自行研发的一种消防应急灯具专用控制总线 是一种一点对多点的总线通信系统 具有以下优点 1 通信设备容量大 255点 2 通信速率高 4800bps 3 通信距离远 2400m 4 抗干扰能力强 5 布线简便 可任意分支 普通双绞线 不需要用 路由器 汇集器 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000疏散系统组成及工作模式 工作模式 1 监测模式2 火灾模式3 灾害模式4 管理模式 接收报警位置信息 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000疏散系统组成及工作模式 设计依据 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000系统设计 消防应急照明和疏散指示系统技术规范 低压配电设计规范 GB50054 95 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 2005 建筑设计防火规范 GB50016 2006 民用建筑电气设计规范 JGJ16 2008 城市轨道交通技术规范 GB50490 2009 地铁运营安全评价标准 GB50438 2007 地铁设计规范 GB50151 2003 其它现行相关国家规范 产品标准和地方法规 HY5000系统的分类 沈阳宏宇光电子科技有限公司 HY5000系统设计 系统有多种属性 故有多种分类方法 分类方法 按照系统的结构属性1 单电源系统2 多电源系统3 多控制器系统 单电源系统示意图 沈阳宏宇光电子科技有限公司 一台控制器 一台集中电源 若干个分配电装置 HY5000系统设计 多电源系统示意图 沈阳宏宇光电子科技有限公司 一台控制器 若干集中电源 若干个分配电装置 HY5000系统设计 沈阳宏宇光电子科技有限公司 若干控制器 若干集中电源 若干个分配电装置 多控制器系统示意图 HY5000系统设计 沈阳宏宇光电子科技有限公司 配电方式 集中电源的输出直接送给主分配电装置 其多路输出分别送给设置在现场的终端分配电装置 再次分配后给灯具供电 这种分级保护的配电方式是最为安全 可靠的低压配电方式 通信方式 控制器与集中电源间的通信是直接的 采用的是RS 485串行协议的通信接口 控制器与灯具之间的通信是间接的 总线模块是控制器与灯具之间的 桥 总线模块将控制器的RS 485串行协议接口转换成灯具的H MBus协议接口 同时还协助控制器完成对灯具监控与管理 单电源系统最大带载灯具数量的推荐值 1 集中电源功率为0 5KVA 带灯具510点2 集中电源功率为1KVA 带灯具1020点 HY5000系统设计 沈阳宏宇光电子科技有限公司 在单电源系统的基础上 利用RS 485总线的可扩展性 增添系统中集中电源的数量 使其具有更大的灯具带载能力 利用光纤设备将若干个多电源系统的控制器之间联成一个环形网络 不仅可以进行数据交换 还可以实现 环网冗余 之功能 可实现多达32台控制器联网 HY5000系统设计 沈阳宏宇光电子科技有限公司 系统的层次化设计方法 所谓 层次化 设计 就是将复杂的系统设计分成几个层次 每个层次着重于某些特定的功能 这样就能够使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题的组合 使系统易于理解 易于计算 易于排故 易于扩展 HY5000疏散系统分为三层 控制层 配电层和灯具层 HY5000系统设计 沈阳宏宇光电子科技有限公司 系统设计应该依据项目的需求 而需求的最直接对象是灯具 所以应该采取 自下而上 的设计步骤 1 设计准备 对工程项目进行分析研究和需求调查 弄清工程的性质 任务 目的 明确系统设计的需求和条件 2 设计步骤 1 灯具层设计2 配电层设计3 控制层设计 3 末端电压与最小短路电流的估算1 末端电压的估算 验证末端灯具工作电压是否符合要求 2 最小短路电流的估算 验证配电支路 供电回路的保护功能是否有效 HY5000系统设计 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 技术规范要求 1 安全出口标志灯的设置 1 建筑物内的安全出口 2 各楼层通向疏散楼梯间或防烟楼梯间前室的门口 3 室内最远点至房间疏散门距离超过15m的房间门 安全出口标志灯的位置 1 门上方 居中位置 底边离门框距离不大于200mm 在大空间场所的安全出口处宜吊装在出口门的上方居中位置 2 门两侧 侧边离门框距离不大于200mm 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 技术规范要求 2 疏散方向标志灯的设置 1 疏散走道拐弯处 2 地下室疏散楼梯间 3 超过20m的直行走道 超过10m的袋形走道 4 人防工程 5 避难间 避难层及其他安全场所 疏散方向标志灯的位置 1 棚顶 间距不大于20mm 底边距地面2 2m 2 5m 2 墙壁 间距不大于10mm 距地面1m以下 3 地面 间距不大于3mm 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 技术规范要求 3 消防应急照明灯的设置 1 疏散走道 合用前室 无自然采光或夜间使用的公共场所及公共场所内有流动人员的房间等照明区域内地面水平疏散通道的照度不应低于2lx 2 防烟楼梯间前室 消防电梯前室 楼梯间 含敞开楼梯间 封闭楼梯间 防烟楼梯间 室外楼梯的地面水平照度不应低于5lx 楼梯间 疏散区域内中心线的地面水平照度的最大值与最小值之比不应大于40 1 3 寄宿制幼儿园和小学的寝室 老年公寓 医院等需要救援人员协助疏散的场所的地面最低水平照度不应低于5lx 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 技术规范要求 3 消防应急照明灯的设置 4 消防控制室 高低压配电房 发电机房及蓄电池类自备电源室 消防水泵房 防烟及排烟机房 消防电梯机房 BAS控制中心机房 电话机房 通信机房 大型计算机房 安全防范控制中心机房等在发生火灾时有人值班的场所 应同时设置备用照明和疏散照明 备用照明可采用普通灯具 并由双电源供电 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 技术规范要求 消防应急照明灯的位置 1 疏散走道交叉处 拐弯处 台阶处 2 连廊的连接处 3 自动扶梯上方或侧上方 4 指定的出口 5 安全出口外面及附近区域 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 1 灯具层的组成1 设备 消防应急照明灯 消防应急标志灯 2 线路 供电回路 供电线 H MBus总线 2 灯具层的布线方法1 首先根据项目需求和建筑结构布放灯具 再根据防火分区确定供电回路 最后设计灯具层布线 2 灯具层布线是 4线制 的 其中供电线为2线 H MBus总线为2线 通常采用 树干式 布线 暗敷设时可采用 链式 布线 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 壁挂式应急标志灯供电回路布线 供电线 ZR BVR 2 2 5mm2 总功率 50W H MBus总线 ZR RVS 2 1 5mm2双绞线带载应急标志灯数量 64个供电回路长度 200M 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 嵌地式应急标志灯供电回路布线 供电线 ZR BVR 2 2 5mm2 总功率 50W H MBus总线 ZR RVS 2 1 5mm2双绞线带载应急标志灯数量 64个供电回路长度 200M 4芯防水电缆 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 壁挂 吸顶 嵌顶式应急照明灯供电回路布线 供电线 ZR BVR 2 2 5mm2 总功率 50W ZR BVR 2 4 0mm2 总功率 80W H MBus总线 ZR RVS 2 1 5mm2双绞线供电回路带载应急照明灯数量 64个供电回路长度 200M 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 应急标志灯与应急照明灯混合供电回路布线 供电线 ZR BVR 2 2 5mm2 总功率 50W ZR BVR 2 4 0mm2 总功率 80W H MBus总线 ZR RVS 2 1 5mm2双绞线带载应急照明灯和应急标志灯的数量 64个供电回路长度 200M 控制器采用广播指令控制应急照明灯的亮与灭 转换时间 5S 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 应急照明灯的典型应用 2Lx照明方案 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 应急照明灯的典型应用 5Lx照明方案 沈阳宏宇光电子科技有限公司 灯具层设计 HY5000系统设计 高棚吊挂 高棚嵌顶式应急照明灯供电回路布线 供电线 ZR BVR 2 2 5mm2 总功率 500W H MBus总线 ZR RVS 2 1 5mm2双绞线供电回路带载应急照明灯数量 24个供电回路长度 200M 采用非持续式供电 可与正常照明线路联动 转换时间 0 25S 沈阳宏宇光电子科技有限公司 配电层设计 HY5000系统设计 技术规范要求 1 集中电源的设置 应急照明集中电源的电池组应设置在消防控制室 低压配电室 防火分区内的配电间或竖井内 并符合下列要求 1 容量不大于1kVA时 可设置在竖井内 2 容量不大于5kVA时 可设置在配电间内 3 容量不大于10kVA时 应设置在自然通风的配电间内 4 容量大于10kVA时 除自然通风孔外 尚应加装通风装置并保证通风换气次数不少于3次 h 沈阳宏宇光电子科技有限公司 配电层设计 HY5000系统设计 技术规范要求 2 分配电装置的设置 1 应急照明分配电装置宜设置于值班室 设备机房 电气管道井或配电间内 2 人员密集场所按防火分区设置 3 非人员密集场所可在多个防火分区设置一个 但每个防火分区宜采用单独的应急照明供电回路 3 大于2000m 的防火分区应单独设置 4 小于2000m 的防火分区可采用专用应急照明回路 5 一个应急照明分配电装置所带灯具覆盖的防火分区总面积不宜超过4000m 地铁隧道内不应超过一个区段的1 2 道路交通隧道内不宜超过500m 沈阳宏宇光电子科技有限公司 配电层设计 HY5000系统设计 技术规范要求 3 配电线路的布线要求 1 集中电源 分配电装置在同一平面层时 应急照明电源应采用放射式供电方式 2 集中电源 分配电装置不在同一平面层 且配电分支干线沿同一电缆管井敷设时 应急照明集中电源可采用放射式或树干式供电方式 沈阳宏宇光电子科技有限公司 配电层设计 HY5000系统设计 配电层的组成 1 设备 应急照明集中电源 主分配电装置 终端分配电装置 总线模块等 2 线路 配电支路 配电线 H MBus总线 配电层的布线方法根据建筑结构图和供电回路的分布情况 布放终端分配电装置 统计灯具的种类及数量 计算带载功率 选择消防应急照明集中电源及主分配电装置 配电支路布线 配电层布线是 4线制 的 其中配电线为2线 H MBus总线为2线 推荐采用 放射式 布线 沈阳宏宇光电子科技有限公司 配电层设计 HY5000系统设计 配电层的集中电源额定功率的选择HY DL系列集中电源的额定功率有0 45KVA和1 0KVA两种 应急时间不小于90分钟 集中电源额定功率应大于所带载的消防应急灯具的总功率 设消防应急灯具的总功率为 P 集中电源的额定功率 PE 公式中K为安全系数 按照下表取值 沈阳宏宇光电子科技有限公司 配电层设计 HY5000系统设计 DC24V配电支路的放射式布线 应急照明集中电源 HY DL 0 45KVA HY DL 1 0KVA应急照明分配电装置 主 HY FP 24V 24V系列应急照明分配电装置 终端 HY FP 24V 24V系列配电线 ZR BVR 2 4 0mm2 总功率 80W ZR BVR 2 6 0mm2 总功率 120W H MBus总线 ZR RVS 2 1 5mm2双绞线配电半径 50M 沈阳宏宇光电子科技有限公司 配电层设计 HY5000系统设计 AC220V配电支路的放射式布线 应急照明集中电源 HY DL 0 45KVA或HY DL 1 0KVA应急照明分配电装置 主 HY FP 24V 220V系列应急照明分配电装置 终端 HY FP 220V 24V HY FP 220V 220V系列配电线 ZR BVR 2 2 5mm2 总功率 500W H MBus总线 ZR RVS 2 1 5mm2双绞线配电半径 1000M 沈阳宏宇光电子科技有限公司 配电层设计 HY5000系统设计 DC24V配电支路的树干式布线 应急照明集中电源 HY DL 0 45KVA HY DL 1 0KVA应急照明分配电装置 主 HY FP 24V 24V系列应急照明分配电装置 终端 HY FP 24V 24V系列配电线 ZR BVR 2 4 0mm2 总功率 80W ZR BVR 2 6 0mm2 总功率 120W H MBus总线 ZR RVS 2 1 5mm2双绞线配电半径 50M 沈阳宏宇光电子科技有限公司 配电层设计 HY5000系统设计 AC220V配电支路的树干式布线 应急照明集中电源 HY DL 0 45KVA HY DL 1 0KVA应急照明分配电装置 主 HY FP 24V 220V系列应急照明分配电装置 终端 HY FP 220V 24V系列配电线 ZR BVR 2 2 5mm2 总功率 500W H MBus总线 ZR RVS 2 1 5mm2双绞线配电半径 1000M 沈阳宏宇光电子科技有限公司 控制层设计 HY5000系统设计 技术规范要求 1 控制器的设置 1 系统内仅有一台应急照明控制器时 应急照明控制器应设置于消防控制室或有人值班的场所 2 系统内有多台时 主控制器应设置在消防控制室内 其他控制器可设置在配电间等场所 2 设备总数限制每台应急照明控制器直接控制的应急照明集中电源 应急照明分配电装置 应急照明配电箱和消防应急灯具等设备总数不应大于3200 沈阳宏宇光电子科技有限公司 控制层设计 HY5000系统设计 1 控制层的组成1 设备 消防应急照明控制器 2 软件 操作系统 WIN2000 XP 应用软件 HY5000消防应急照明和疏散指示系统 3 线路 RS485串行总线 以太网线 光纤 沈阳宏宇光电子科技有限公司 控制层设计 HY5000系统设计 2 控制层的网络拓扑结构HY5000疏散系统的主要测控对象是距离远 数量大 位置分散的消防应急灯具 所以系统采取 分治 的设计思想 即 分布式的采集 集中化的分析管理 共享的数据资源 控制层的硬件结构如图所示 沈阳宏宇光电子科技有限公司 控制层设计 HY5000系统设计 控制层采用两级分布式系统结构 它将数据采集以及部分数据处理任务交给智能处理单元总线模块去完成 现场总线采用两线制RS 485总线 主从通信方式 直接将每个总线模块和每个集中电源都挂接在RS 485总线上 通过RS 232 RS 485转换器与控制器串口连接 两线制接线方式是目前采用较多的为总线式拓朴结构 RS 485总线上最多可挂接256个节点 沈阳宏宇光电子科技有限公司 控制层设计 HY5000系统设计 RS 485总线的网络布线 导线易采用RVSP屏蔽双绞线 其规格选择 距离500米以内 选用0 75mm2 距离1000米以内 选用1 0mm2 双绞线的屏蔽层用作地线 并由一点可靠地接入大地 沈阳宏宇光电子科技有限公司 控制层设计 HY5000系统设计 RS 485总线的网络布线 总线到每个设备的分支线长度应尽量短 一般不要超出5米 否则应采用 链式 连接 沈阳宏宇光电子科技有限公司 控制层设计 HY5000系统设计 采用集线器扩展RS 485总线的分叉布线 RS 485总线不支持 放射式 布线 总线分叉必须利用RS 485集线器来拓广 RS 485集线器不仅解决了多分叉问题 同时也解决了网段之间相互隔离的问题 即某一个网段出现问题 例如短路等 不至于影响到其它网段 从而极大地提高了大型网络的安全性和稳定性 沈阳宏宇光电子科技有限公司 控制层设计 HY5000系统设计 采用中继器延长RS 485总线的传输距离 一般最多可以加9个RS 485中继器 理论上RS 485的最大传输距离可以延长到9 6km 沈阳宏宇光电子科技有限公司 控制层设计 HY5000系统设计 采用光纤延长RS 485总线的传输距离 采用单模光纤 传输距离可达50km 光纤易采用ZR GYXTW 4B1 沈阳宏宇光电子科技有限公司 控制层设计 HY5000系统设计 光纤环网的布线 HY5000疏散系统中的控制器设有以太网接口 所以HY5000疏散系统具有很好的可扩展性和可开放性 利用以太网接口 可以将多个控制器互相连接 通过工业交换机搭建起冗余光纤网络 构成一个多控制器系统 沈阳宏宇光电子科技有限公司 控制层设计 HY5000系统设计 网络通过工业交换机进行连接 组成l00M的自愈环网进行连接通信 因采用的是自愈式冗余环网 这样即使在网络一端断开的情况下 冗余环网中的所有控制器仍然能够通过另外一端进行正常的通信 保证了通信的可靠性 每个控制器都有大量的实时数据需要相互交换 要求网络的速度快和抗干扰能力强 目前 光纤环网是速度最快 抗干