卫政毅 荆琳琳

摘 要：介绍了智能消防应急照明和疏散指示系统的研究背景、系统的组成和主要功能。火灾发生时，智能消防应急照明和疏散指示系统可根据控制器指令，综合考虑路径长度、出口宽度、人员密度以及疏散人群分布等因素，通过中央控制系统的高速运算，根據火势情况，实时规划最优逃生路线。为人员的有效疏散及火灾扑救提供照明指示，确保建筑内人员的生命安全。

关键词：物联网 智能疏散诱导 最优路线规划 无线传输

随着社会的进步，传统的消防系统已经不能适用于所有的建筑，现代消防系统正朝着智能化、高效化发展，并且在消防领域渗入了很多技术，包括计算机技术、传感器技术、网络与通信技术、控制理论技术等，同时各种逃生技术也应运而生，现代的消防系统正在不断发展与完善。传统的消防联动系统存在明显的不足。首先是传统消防系统多借助有线传输，不仅存在着成本高、产品安装周期长、线路易老化等诸多问题。而且灾情发现不及时，往往等到火灾蔓延很广时才发现，且由于逃生调度不明确，逃生者往往找不到最佳的逃生路径，错过宝贵的逃生时间，这样更容易造成人员伤亡。一个良好的消防安全疏散指示系统，必须在出现火灾时能够非常迅速地作出反应，指导人们按照正确的路径，安全、准确、迅速地撤离建筑，从而最大限度地减少人员伤亡。为了有效解决以上问题，智能消防应急照明和疏散指示系统应运而生。

一、研究背景

现阶段的建筑，越来越趋向于复杂化、大型化、高层化以及多功能化。建筑内部构造错综复杂，为了达到内部环境的美观效果与空间的舒适度，使用了大量的装修材料，一旦发生火灾，极易诱发烟气、高温、缺氧等状况，将对建筑内部逃生人员产生巨大影响，导致人们出现恐慌感、不能准确辨别方向，不能正确识别安全疏散逃生路线以及安全疏散出口，从而降低了人员的逃生能力，增大了人员的伤亡率。

紧急状态下的人员疏散指示标志作为一种有效的疏散引导和干预手段，成为其中的热点研究方向。国内外学者已进行了相关研究，例如：李引擎等研究的新型智能应急疏散指示系统采用了集中控制型系统，将传统的就近逃生转为安全引导逃生；向东设计出一种地铁智能疏散系统，提出了根据火灾报警系统报告的起火点位置，将指向危险区域出口的标志灯关闭，只亮起指向安全区域出口的标志灯；目前全球的消防产品行业中，日本比较有代表性的是光闪烁移动疏散指示系统和利用先行者（哈斯效应）的疏散系统。该系统在公共逃生通道上每隔 0.5m-1m 处就埋设一个绿色指示光源，一旦发生火灾时，预先铺设的指示灯用灯光移动闪烁指引安全出口。

笔者注意到，通过设置智能疏散指示标志，避免将疏散人流指向危险区域虽已成为研究者的共识，但如何通过设置智能疏散指示标志，将整体疏散效率达到最优化，仍是值得深入探究的课题。笔者综合考虑烟雾浓雾、温度、人员密度以及疏散人群分布等因素，通过中央控制系统的高速运算，根据火势情况，实时规划最优逃生路线。

二、系统的介绍

智能消防应急照明和疏散指示系统由逃生指示灯、MP-2 烟雾传感器、 DS18B20 温度传感器、生命探测仪、ZigBee 信号传输设备、STC12C5A60S2 单片机以及中央控制系统组成。每个传感器设备由一个烟雾传感器、一个温度传感器、一个信号传输设备和一个单片机构成，内置独立电源。 编程时给单片机设置编号，传感器按照编号顺序安装在通道的顶部和墙体左右两侧，均与墙体留有空隙，减少墙体传热带来的影响。生命探测仪配有信号传输设备，各通道及房间内部依据长度、宽度安装生命探测仪。确保其可以实时向中央控制系统反馈通道的拥挤状况以及被困人员状况。

平时单片机处于低功耗状态，每隔 1 天启动一次，向中央控制系统发送正常工作信号后重新进入低功耗状态（此项用于平时检修）。若任一传感器接收到异常数据会产生中断信号，使单片机立刻进入工作状态，并利用 ZigBee 与4G技术将传感器搜集到的数据及自身编号每隔约0.5s发送一次给中央控制系统。逃生指示灯主要由投影灯、继电器、大电阻和信号传输设备构成， 由内置蓄电池供电。逃生指示灯接收到指示灯唤醒信号后产生中断，使所有单片机进入工作状态，再进行路线安排信号比对，（编程规定线路 安排信号只对指示灯有效）从而得到使对应的指示灯显示相应内容。（注：这里唤醒信号每个单片机相同，路线安排信号不同，这在编程中体现，比如 1 号指示灯需要接收到数字 1 为亮，2 号则为数字 2）

系统可通过感受器对环境进行实时监测。中央控制系统中存有大楼数字化的各个通道地图以及每个传感器编号的对应位置。发生火灾时，系统根据传感器传回的数据利用大数据分析并计算每个发出异常信号的传感器的位置从而判断火势的蔓延情况，再根据通道的拥挤状况规划出最优逃生路线，并将信号传输到对应的单片机，单片机通过传输唤醒信号和路线安排信使得投影灯开始运行，逃生指示灯向墙体两侧与地面投影光标，以最优路线导向安全出口，实现导向光流引导的功能，为逃生者实时规划并筛选动态最优逃生路线，逃生者可以此为导向快速安全撤离。

三、系统特性

（一）应急高效：利用 MP-2 烟雾传感器、DS18B20 温度传感器反应灵敏、错误率低的优点保证数据的精确。利用 STC12C5A60S2 单片机实现各个单元的有机结合。系统实时规划路线，做到消防产品与系统的联动：生命探测仪能够定位受困者的位置，并将定位信息上传至中央控制系统。

（二）设备精简：无需应用大型液晶显示器来指示路线，同时无需大量的传统指示灯即可做到多角度、大范围的指示逃生路线，从而保证了系统高效运行。方便逃生者使用，为逃生者赢得宝贵的生存时间。

（三）电路简洁：无需铺设复杂的电路，系统采用 Zigbee 与 4G 信号混合无线传感技术，加大了信息的传递效率和信息传输距离，使各模块之间的信号传输更加稳定，同时与处理中心做到实时交互，极大减少了系统的故障概率，提高了系统的稳定性。

（四）与消防中心信息共享：处理中心将火灾现场的受灾情况与逃生者的具体位置实时反馈给消防中心，极大地缩短了救援时间，提高救援效率。

参考文献

[1] 李静 智能消防应急照明和疏散指示系统的研究

[2] 赵薇 智能疏散指示标志诱导系统优化设计与人流控制研究

作者简介： 卫政毅，1999，男，汉族，山西省孝义市，本科，研究方向：金融学 荆琳琳，1999，女，汉族，辽宁省沈阳市，本科，研究方向：会计学