智能消防应急灯及控制系统项目申请策划书

智能消防预警及指引应急灯系统 创

业 计 划 书 摘要 近年来国内经济的迅速发展，各种超高型、结构复杂的现代建筑如雨后春笋般崛起，建筑物内部结构趋向复杂化，很多人都不知道疏散楼梯间的位置，尤其是一些公共建筑物内聚集的人群来自不同的地方，一旦发生火灾，如果没有有效的疏散指示标志的指示，人们很难找到疏散方向，有效地疏散指示标志系统能够指引人们确定正确的疏散方向，避免盲目逃生，减少疏散时间。

本作品利用声音指引为主，光路为辅的双控指引设备。通过系统预设的安全逃离区域进行疏导。系统还通过感受器的火场信息反馈对火场能够实施实时监控，并且能接受和传递警报。当人员集中到安全的区域时，建筑外部通过安装灯光警示器以说明人员所在地，利于人员解救。设备还具有无线传输、数据共享和无线数据终端控制，设备能够在断电的情况下持续工作。在每个设备都是独立运行的，并能通过基站对每个设备运行的情况及是否在运行进行控制和监控。

【关键字】 智能消防应急灯及控制系统 物联网 无线传输 双控指引 1

第一章 创业背景 一、项目背景 随着经济的迅速发展各类大型购物商场和人员密集的场所越来越多，由于不熟悉场所的具体结构，在发生火灾时无法及时找到逃生路线，使得人的生命受到威胁，在各种灾害中，火灾是最经常普遍发生的灾害之一。它严重的地威胁到人们的人身安全和经济财产，也是造成人类群体性受伤和群体性死亡的罪魁祸首。本设计有效地解决了楼宇、隧道以及公共场所火灾时期被困人员的引导疏散和应急救援的难题，有效地保障了人们的生命安全和建筑结构的完整性。系统可根据温感、烟感等反馈的数据，通过无线终端传输到总控终端机进行处理得到反应建筑物的安全信息，从而高效的引导人员疏散，进而最大程度的降低人员伤亡。

传统的引导方式都采用的是消防应急灯，无法准确的引导人员疏散，而且在火灾产生时有浓烟伴随，微弱的灯光根本无法对被困人员进行很好地引导。

二、项目特色 本作品实现了对建筑物内人员疏散和火灾预警的快速反应机制。通过一些感应器对火场动态信息的采集，并针对安全逃离作出指导以及能够实现跟有效的救援。解决了当前消防系统疏散标志的设置混乱、容易 2

被误识别，从而导致引导效率降低等缺陷。 传统的LED及气体灯产生的光线对烟雾穿透能力差，烟雾较浓时人们对光源的不可辩性，这使人们对声音产生更强的依赖。所以本作品利用声音指引为主，光路为辅的双控指引设备。通过系统预设的安全逃离区域进行疏导。系统还通过感受器的火场信息反馈对火场能够实施实时监控，并且能接受和传递警报。当人员集中到安全的区域时，建筑外部通过安装灯光警示器以说明人员所在地，利于人员解救。设备还具有无线传输、数据共享和无线数据终端控制，设备能够在断电的情况下持续工作。在每个设备都是独立运行的，并能通过基站对每个设备运行的情况及是否在运行进行控制和监控。

三、项目优势 众多火灾事故和文献表明，火灾是人类所面临的最严重的灾害之一，发生的频率则在各种灾害之首。近几年来我国重、特大火灾呈上长升的趋势。建筑物起火现场查明：虽然起火的原因是大部分是由于人为疏忽因素引起 ,但造成严重损失的另一原因是：发生火灾后缺乏相应的应急疏散措施。在火灾受灾人员由于周围环境或烟雾影响而无法确定消防疏散指示灯的位置，无法确定正确的逃生路线，往往是随着人流盲目寻找逃生路径。很多情况下浪费了很多逃生的宝贵时间。如果有恰当的疏散诱导和指挥，这对减少事故损失有着举足轻重的作用。 3

近年来国内经济的迅速发展，各种超高型、结构复杂的现代建筑如雨后春笋般崛起，建筑物内部结构趋向复杂化，一般都安装有电梯或扶梯，人们习惯于使用这些设备上下楼，很多人都不知道疏散楼梯间的位置，尤其是一些公共建筑物内聚集的人群来自不同的地方，他们不一定熟悉建筑物内的环境，一旦发生火灾，如果没有有效的疏散指示标志的指示，人们很难找到疏散方向，有效地疏散指示标志系统能够指引人们确定正确的疏散方向，避免盲目逃生，减少疏散时间。

火灾应急照明疏散指示中，疏散指示标志和应急照明系统有着显著的作用，而现有的应急疏散指示和应急照明系统大部份以单体形势存在，某些不利环境不能发挥其指示功能反而将处于危险境况下的人员指向更加危险的境地：火场中有相当一部分人由于无法识别疏散方向而找不到出口，最后遇难。因而完善目前单一的静态疏散指示标志系统，使之能够根据情况动态的指引安全路径适合更多环境——特别是在火灾发生后的极端情况、适合更多人使用就成为需要解决的研究课题——如果没有一套完善的智能消防应急照明和疏散指示系统，人们安全疏散将面临更多困难。

火灾现场的温度是十分惊人的，而且烟雾会挡住你的视线。当我们在电影和电视里看到火灾场面时，一切都非常清晰，那是在火场上的浓烟以外拍摄的。当处于火灾现场时，能见度非常低，甚至在你长期居住的房间里也搞不清楚窗户和门的位置，而智能应急疏散指示系统出现， 4

它将作为现代建筑中的主要被消防指示系统，这样在火灾发生时可以动态的指示安全疏散通道，从而指引人们在黑暗、烟雾等不利环境下使用疏散指示标志来识别安全疏散的方向。

智能消防应急照明疏散指示系统系统，将以往传统的疏散理念，提升为智能化：主动的远离火灾、多种合理的疏散指示和应急照明预案，使疏散逃生指示与火灾状况和疏散设施动作状况实现协同联动。与传统疏散指示系统相比，智能疏散系统有着巨大的技术优势和实用价值，智能化取代传统化，这样的趋势在如今社会的各个领域里，比比皆是，这不仅仅是一种潮流，更是必然的历史趋势。

第二章 产品与技术 一、产品介绍 本作品基于ZigBee技术设计了一种无线智能消防报警系统。该系统选用低功耗器件及周期触发式工作方式实现了低功耗探测节点，安装简便;在ZigB ee自组网技术的基础上采用安装冗余路由的方法实现了采集数据的稳定传输，性价比高;通过开发系统管理软件对采集数据进行智能分析与处理，及时通过指示节点调整撤离路径，或发送救助信息，救灾 5

响应更加科学、高效。智能消防报警系统相对目前应用的有线系统，具有明显的优势，体现了无线消防报警系统智能化、数字化、无线化的特点，应用前景广阔。

（一）产品描述

① 本作品实现了对火场的实时动态监控，并根据温度感应器和烟雾感应器结合所在建筑物的特点，提前设定好指定的安全区域并根据所反馈的数据调整逃离路线。

② 它具备数据共享功能，其目的是通过基站，收集数据集中处理利用无线设备与消防系统所连接，将火灾现场所有的信息完整及快速的自动传入消防系统。

③ 基于多层控制无线终端的实时监控平台引导设备；传感器、独立电源等有效设备的连接，并且可以通过无线模式接入外部控制系统。

（二）产品结构与工作原理

本作品基于ZigBee技术设计了一种无线智能消防报警系统。该系统选用低功耗器件及周期触发式工作方式实现了低功耗探测节点，在ZigB ee自组网技术的基础上采用安装冗余路由的方法实现了采集数据的稳定传输，在ZigB ee自组网技术的基础上采用安装冗余路由的方法实现了采集数据的稳定传输。 6

二、硬件介绍

（一）ZigBee节点设计

系统中硬件部分由探测节点、指示节点和协调器三种ZigBee设备组成，由于三种设备的硬件构成相似，所以采用模块化结构设计。探测节点、指示节点硬件构成如图2所示，都包含电源模块、无线通信模块、声光报警模块和主控制器模块，图2阴影部分表示除共有模块外，探测节点还包含传感器模块，指示节点还包含LED点阵显示模块。协调器模块结构如图3所示，通过串口电平变换芯片将无线通信模块的串口引出即可。上述模块中，主控制器模块采用TI公司低功耗芯片MSP430F149实现，声光报警模块选用四块16 X 16点阵屏、压控陶瓷蜂鸣器完成信息显示和声音报警，接下来着重阐述传感器模块、无线通信模块及电源系统的设计。 7

（二）传感器模块

传感器模块包括烟雾和温度检测电路，完成监控区域的环境温度和烟量的采集，其电路如图4所示，左侧虚线框部分为温度检测电路，由高精度电阻R1和NTC型热敏电阻R2构成分压电路，经C1滤波后送MSP430的AD 1端口采样。其中，R2温度测量范围为一55 0C-300 0C，精度为I%。图4右侧为烟雾采集电路，选用日本NEMOTO公司生产的NIS-OSA型离子烟雾传感器，该传感器设计有两个电离室，其中一个电离室烟雾和空气均

易进入，称为检测电离室，另一个烟雾难入，空气可入，称为补偿电离室。图4中将烟雾传感器的两个电离室串接起来与电源相连[[4]，随着空气中烟雾量的增加，进入检测电离室的烟雾越来越多，阻挡和干扰了空气中电离子的移动，从而导致检测电离室的等效电阻增大，而补偿电离室由于烟雾难以进入，其等效电阻保持不变，导致图4中M点的电位升高，经由T构成的电压跟随电路缓冲后，送至MSP430的AD2端口，实现对烟雾量的采样。 8

（三）无线通讯模块

由于无线消防报警系统中三个设备均包含无线通信模块，从简化设计的角度，无线通信模块的设计应具有可重复利用，接口简单，控制方便的特点。因此，无线通信模块采用TI公司CC2530F256芯片，参照参考文献[5]中典型电路，基于TI公司的ZigBee 2007/PRO全功能协议栈实现。主处理器按照自定义的串行通信协议通过RS232接口完成通信参数设置、数据传输等功能，屏蔽了复杂的ZigBee通信协议，无线通信模块实现了串口透明传输与自组网的功能。串行通信协议格式包括帧头、命令、参数号、数据、校验和帧尾六个部分，命令分为数据传输、设置PANID、设置波特率、读取模块地址等。

（四）电源模块设计与低功耗实现

传统消防报警系统通常采用工业或民用交流电供电，安装不便，降低了系统的可靠性，本设计中尽量避免使用电源线供电方式，分别根据