智能消防應急指示燈設計

張飛+張磊+栗世堯+吳何畏

摘 要：傳統消防應急指示燈指示方向固定，在復雜環境中難以起到有效的疏散指引作用。本文設計了一種基于單片機和工業組態軟件的智能應急消防指示燈，指示燈的指引方向將由系統計算后給出。在危險發生時指示燈內部的傳感模塊會將信息發送給服務器，系統會計算出最佳疏散路線；同時上位機人機界面將第一時間顯示出危險發生位置輔助相關人員展開工作。

關鍵詞：指示燈 消防疏散 組態監控 單片機

中圖分類號：TU89 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（b）-0014-02

隨著城市的建設與發展，公共場所的規模越來越大結構也越來越復雜。如何保障突發事件情況下人員快速疏散已成為應急管理的重要內容。應急指示燈是應用最廣泛的消防應急裝置，但傳統的消防應急標志燈有一個致命缺陷，就是它只能指示一個固定的逃跑方向，一般是指向最近的安全門，但是這樣會出現很多不利情況：如果指示的前方發生火災或正是煙霧蔓延過來的方向，或安全門由于故障而不能自動開啟，或建筑內的消防應急燈在平時沒能實時維護，在危機情況出現故障時，消防應急標志燈失去了應有的作用，所以，目前應用的傳統消防應急燈有著很大的局限性[1]。為了適應越來越復雜的公共場所以及克服傳統應急指示燈的缺陷我們設計了一種新型應急指示燈。

1 指示燈的結構與功能設計

1.1 應急指示燈的結構組成

應急指示燈將以地燈的形式進行安裝。因此其結構為箱式結構，尺寸約為180×60×30（單位：mm），單元內部是空槽，用來安裝LED指示單元、PCB電路板、單片機、電池和相關電子元器件。盒體頂部附半透明涂層一般要求由內向外的光線通透性較好，這樣做一方面可以對箱體內部結構起遮蔽作用保護元器件；另一方面可以通過涂層使其與周圍環境相融合，顯得更加美觀。

考慮到LED指示單元的發熱問題因采用雙面PCB電路板，將LED指示單元與芯片等其他元器件分布在電路板兩側。PCB應選用鋁基材以保證足夠的耐熱能力，整個箱體也應有較好的導熱能力以保證散熱。箱體內部的鋰電池可以保證在斷電情況下的設備工作，并由智能終端對其進行電池管理。高性能、高可靠性的電池管理系統能使電池在各種工作條件下獲得最佳的性能。

1.2 通訊功能

智能消防應急指示燈是具備通訊和傳感功能；通訊采用RS485總線，其通訊端口應布置在箱體易于檢修的位置；系統主機和指示燈終端通過RS485總線進行數據交互，實現對終端的實時控制。此外客戶機將通過網絡總線與主機進行數據交互，監控人員可以通過客戶機的監控畫面對現場狀況進行了解。

1.3 照明與指示功能

智能消費應急指示燈以地燈的形式鋪裝在地面，它在指引方向的同時兼具有照明功能。

目前的LED燈亮度較高單個貼片LED燈珠就能達到5～6lm的亮度，如果人眼長時間直視會對眼睛造成傷害。我們可以通過對箱體燈蓋的加工將多余的亮度發散開來用以照明周圍的環境，相比于懸掛式應急照明燈，地燈的照明死角更少安裝限制也更少，在商場、超市等環境復雜的公共場所這樣的照明方式更加有效。

方向指示功能是通過不同LED燈管的亮滅來實現的，因此指示方向并不唯一。在發生險情時系統會規劃出合理的逃生路線并控制各個裝置的LED指示單元進行路徑指示。

1.4 傳感功能

傳感功能是本裝置的重要組成部分，通過壓力、溫度、光強、濕度等傳感器的幫助我們獲得此地點的詳細物理特征。這些傳感器采集的模擬信號將由單片機進行處理，轉換為數字信號后通過RS485總線傳送給系統主機。系統通過對這些數據的分析處理可以規劃出合理的逃生路線，并將信號發送個各個終端。傳感設備所收集的信息還能幫助我們建立危險事件的發展模型，幫助我們在以后更好地應對此類事件。

2 系統軟件設計

軟件開發環境可采用uVison2，它可以用來編譯C源碼、匯編源程序、連接和重定位目標文件和庫文件、創建HEX文件、調試目標程序等[2]。程序采用模塊化的功能設計，可靠性高且易于調試修改。當服務器主機收到危險報警信號時會根據相應的報警類型啟動相關預案，當服務器收到設備損壞或異常中斷信號時則會安排人員進行檢修。

3 指示燈的監控設計

本設計中選用組態王6.60作為監控軟件。它集控制、數據庫、人機界面、網絡和圖形等技術于一身，采用了多線程、COM組件等技術實現了時時多任務，軟件運行穩定可靠[3]。

通過對工業組態軟件的運用，我們除了被動接受報警外還能主動訪問設備，查看當前設備的監控數據。為了減輕系統運行負擔，只有當監控人員主動訪問設備時才對此終端進行訪問，此外在報警信號未發送時保持待機狀態。

通過組態王的人機界面我們可以直觀地構建出立體的安全監控網絡，將智能消防應急指示燈作為一個個傳感終端與場所的設計圖相結合，我們就獲得了一份直觀的消防安全圖，一旦險情發生我們能立刻知道它的發生地點和時間，相關人員可以在第一時間采取行動。

將公共場所的監控設備接入組態網絡，當監控人員通過監控畫面發現有暴力沖突事件發生時，也可人為啟動消防疏散系統將人群引導到遠離沖突發生地點的地方并組織工作人員干預，最大限度地保證人員和財產安全。

4 結語

現代化城市不斷高速發展，對于公共場所的安全也越來越重視，智能化的消防應急設備越來越受到人們的關注。隨著公共場所的空間格局越來越龐大復雜傳統應急疏散體系勢必會被淘汰，因此，在公共場所的消防預警中應該更多地利用計算機和網絡優勢發展智能集群消防疏散體系。

參考文獻

[1] 崔以田.智能集群控制消防應急指示燈的設計[J].計算機系統應用，2011（11）：203-206.

[2] 求是科技.8051系列單片機C程序設計完全手冊[M].北京：人民郵電出版社，2006：209.

[3] 王冰.組態王相關數據庫研究[J].計算機工程與設計，2008（2）：1025-1027.endprint