【正文】 ........................................................................ 25 總結(jié) ............................................................................................................................ 28 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 29 基于單片機的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計 1 引言 消防應(yīng)急照明的技術(shù)背景 所謂應(yīng)急照明，是指在非正常情況下才能使用的照明設(shè)施，包括：備用照明、疏散照明、安全照明。隨著我國綜合國力的不斷增強，人民生活水平的日益提高，公眾聚集場所越來越多，公眾聚集場所火災(zāi)事故也日益頻繁，特別是群死群傷惡性火災(zāi)時有發(fā)生，不但造成了大量人員傷亡，而且影響了社會政治穩(wěn)定。這些火災(zāi)的發(fā)生，大多是因為這些場所發(fā)生火災(zāi)時缺少必要可靠地應(yīng)急照明和疏散指示， 致使火災(zāi)發(fā)生后被困人員不能及時疏散，被煙熏窒息而死。 消防應(yīng)急燈具作為一種重要的消防器材，廣泛應(yīng)用于賓館、商場、娛樂場所等公眾聚集場所，其功能是這些場所發(fā)生火災(zāi)或市電斷電后，應(yīng)急燈具自動照明，引導(dǎo)被困人員疏散。消防應(yīng)急疏散照明技術(shù)是一項重要的就生疏散技術(shù)。近幾年來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，高大而復(fù)雜的智能建筑日益增多，對消防安全的要求越來越高，消防應(yīng)急燈具的品種不斷增多，性能不斷改進(jìn)，技術(shù)水平有了提高。 未來應(yīng)急疏散照明技術(shù)發(fā)展有以下幾大特點： 、白熾燈光源技術(shù)被場致發(fā)光光源技術(shù)所取代。 安裝技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。 、環(huán)保等高科技方向發(fā)展。 相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀及趨勢 我國目前尚未出臺火災(zāi)應(yīng)急照明設(shè)計的專門標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，現(xiàn)有規(guī)范所規(guī)定的名詞、術(shù)語、標(biāo)準(zhǔn)及其做法尚不統(tǒng)一。網(wǎng)上有不少關(guān)于火災(zāi)預(yù)警的設(shè)計和很多的普通消防應(yīng)急設(shè)計。有不少專家也提出了他們的看法：“火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)是建筑安全保障體系的一個重要組成部分。完善的火災(zāi)應(yīng)急照明設(shè)計，應(yīng)在電源設(shè)置、導(dǎo)線選型與敷設(shè)、燈具選擇及布置、燈具控制方式、疏散指示燈等各個環(huán)節(jié)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范，保證在火災(zāi)緊急狀態(tài)下發(fā)揮應(yīng)有的作用?！? 可見，現(xiàn) 在火災(zāi)應(yīng)急照明技術(shù)還是不太成熟的。大部分研究都在處理應(yīng)急照明燈的外部硬件設(shè)備。也由于本人的能力有限，本次設(shè)計主要從軟件方面應(yīng)用單片機處理火災(zāi)信號實現(xiàn)應(yīng)急照明。 基于單片機的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計 本次研究思想 本次設(shè)計首先分析常用應(yīng)急燈如何實現(xiàn)應(yīng)急照明，然后介紹如何觸發(fā)火災(zāi)應(yīng)急照明，接著說明系統(tǒng)如何實現(xiàn)火災(zāi)應(yīng)急照明，著重介紹單片機是如何工作的。說明每個模塊的驅(qū)動。 基于單片機的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計 2 設(shè)計工作 常用消防應(yīng)急燈介紹 應(yīng)急照明的分類 按照不同的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)急照明可分為不同的類型，表 21所示 為應(yīng)急照明的具體分類表。 表 21應(yīng)急照明的分類表 自帶電源型消防應(yīng)急燈具工作原理 對于常明應(yīng)急疏散 應(yīng)急標(biāo)志燈和應(yīng)急疏散照明燈具來說，由于應(yīng)用要求的多樣性，他們在這些元件的選擇上也會有很大的差異。下面簡要說明兩種應(yīng)急燈具的器件構(gòu)成和工作原理： 對于常明應(yīng)急疏散標(biāo)志燈來說，目前市場上一般采用濾光散射 LED作為光源，也有部分廠家會使用 EL（場致發(fā)光源）和熒光燈。由于綠光 LED 的功耗較小，其使用的蓄電池一般為 。且電池容量也不大（ ≤800mAH）。常明應(yīng)急疏散標(biāo)志的外觀一般偏薄，內(nèi)部不能直接使用電力變壓器降壓以提供控制電路所需工作電源，一般在控制電路中引入由電子變壓器為主體的開關(guān)電源。目前其控制電路主要由 分離器件搭配使用 IC（如 55 LM358）完成。狀態(tài)顯示燈一般由紅黃綠三色 LED 燈來表示，狀態(tài)顯示燈一般安裝在應(yīng)急燈的側(cè)面。測試開關(guān)一般和狀態(tài)顯示燈放置在一起，一般采用普通的按鈕開關(guān)，它的作用主要是便于建筑管理人員的日常維護和檢查。 常明應(yīng)急疏散標(biāo)志燈的工作原理：如果市電電壓正常并且電池電壓和光源狀況也正常，則狀態(tài)指示燈綠燈、充電狀態(tài)燈紅燈亮，故障則指示燈滅，控制 按功能分 照明或標(biāo)志照明和標(biāo)志消防應(yīng)急燈 按工作方式分 持續(xù)工作型、非持續(xù)工作型 按應(yīng)急供電方式分 自帶電源型、集中電源型 按工作實現(xiàn)方式分 獨立控制型、集中控制型、字母控制型 按安裝高度分 高位安裝型、低位安裝型、高地位復(fù)合安裝型 按用途分 消防應(yīng)急照明燈、消防應(yīng)急標(biāo)志燈、消防應(yīng)急照明標(biāo)志燈 基于單片機的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計 電路控制開關(guān)給 LED 燈供電，保持疏散顯示正常，同時控制電路檢測市電電壓、電池電壓和光源，提供充電回路給蓄電池就行慢充電；如果滿充電完成，則充電指 示燈紅燈滅。如果在市電正常情況下，出現(xiàn)電池開路、電池短路等故障，故障指示燈（黃燈）亮，提示管理人員需要對系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維修；當(dāng)市電電壓低于應(yīng)急轉(zhuǎn)換電壓時，控制電路轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài)，此時備用電源和光源的通路被打開，保證光源能正常的工作；當(dāng)電池電壓低于規(guī)定的放電電壓時，控制電路應(yīng)斷開電池的所有放電回路，同時整個控制電路應(yīng)停止工作以避免蓄電池的漏電。 對于雙頭應(yīng)急疏散照明燈，其光源可以是白熾投射燈、熒光燈、鹵素?zé)舻?，由于一般對照明燈亮度要求較高，很少會使用 LED 作為光源；基于同樣的原因，應(yīng)急疏散照明燈使用的蓄電池種類 較多、電池容量更大。目前使用的有 、6V、 12V 等多種電池，同時一般要求電池額定容量大于 1000mAH。由于應(yīng)急照明燈對體積要求不高，所以市場上大部分采用的是小功率電力變壓器?？刂齐娐废鄬ΤＣ鲬?yīng)急疏散燈控制電路簡單，因為不需要提供常明通路。狀態(tài)顯示燈和測試開關(guān)的功能和設(shè)置和常明疏散燈類似，不過安放位置在應(yīng)急燈的正面。 應(yīng)急疏散照明等的工作原理和常明應(yīng)急疏散燈類似，不同的是試點情況下，光源不亮，因此，應(yīng)急疏散照明燈應(yīng)能檢測光源開路是否，如果出現(xiàn)光源故障，故障指示燈亮。 消防應(yīng)急燈具的國家標(biāo)準(zhǔn) 下表 22列出了和控制電路設(shè)計直接相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) GB179452020。考慮到該標(biāo)準(zhǔn)屬于對消防應(yīng)急燈的基本要求，所以從提高產(chǎn)品性能的目的出發(fā)，本課題的主題設(shè)計完全遵循這個標(biāo)準(zhǔn)。 表 22 GB179452020 標(biāo)準(zhǔn)序號 參數(shù) 具體標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)急轉(zhuǎn)換時間 消防應(yīng)急燈具應(yīng)急轉(zhuǎn)換時間應(yīng)不大于 5s，離危險區(qū)域?qū)嵱玫南缿?yīng)急燈具應(yīng)急轉(zhuǎn)換時間不大于 應(yīng)急工作時間 消防應(yīng)急燈具的應(yīng)急工作時間應(yīng)不小于 90min 主電故障保護 應(yīng)急狀態(tài)下不 受主電供電線路短路、接地的影響 測試按鈕 消防應(yīng)急照明燈具應(yīng)設(shè)有模擬交流電源供電故障的自復(fù)式實驗按鈕，不應(yīng)設(shè)影響應(yīng)急功能的開關(guān) 基于單片機的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計 故障顯示 自帶電源型消防應(yīng)急照明燈具應(yīng)設(shè)置主電、充電、故障狀態(tài)指示燈。主電狀態(tài)用紅色，充電狀態(tài)用綠色，故障狀態(tài)用黃色 光源故障保護 消防應(yīng)急燈具在未接入光源、光源不能正常工作或光源規(guī)格不符合要求等異常情況時，內(nèi)部元件表面溫度應(yīng)不超過 90℃，且不影響電池的正常充電。光源正常后，消防應(yīng)急燈具應(yīng)能正常工作。 充電保護 消防應(yīng)急燈 具應(yīng)具有過充電保護和充電回路短路保護，充電回路短路時其內(nèi)部器件表面溫度不應(yīng)超過 90℃ 。重裝電池后，應(yīng)急燈具應(yīng)能正常工作。消防應(yīng)急燈的充電時間應(yīng)大于 24h，最大連續(xù)過充電電流不應(yīng)超過 過放電保護 電池放電終止電壓應(yīng)不小于額定電壓的 80%，放電終止后，在未重新充電條件下，即使電池電壓恢復(fù)，消防應(yīng)急燈具也不應(yīng)重新啟動，且靜態(tài)泄放電流不應(yīng)大于 轉(zhuǎn)換電壓 消防應(yīng)急燈具在主電電壓為 132187V 范圍內(nèi)，不應(yīng)由主電狀態(tài)轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài)。由主電狀態(tài)轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài)時的主電 電壓應(yīng)在 132187V 范圍內(nèi)，由應(yīng)急狀態(tài)轉(zhuǎn)為正常狀態(tài)的電壓不應(yīng)大于 187V 連續(xù)轉(zhuǎn)換應(yīng)急照明狀態(tài) 消防應(yīng)急照明燈具應(yīng)能完成 10次“完全充電 放電終止 完全充電”循環(huán)的充電、放電過程。末次放電時間應(yīng)不低于首次放電時間的 85% 火災(zāi)信號處理 火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展是一個非常復(fù)雜的非平穩(wěn)過程，火災(zāi)一旦發(fā)生便以接觸式（物質(zhì)流）和非接觸式（能量流）的形式向外釋放能量。接觸式包括可燃?xì)怏w、燃燒氣體和煙霧、氣溶膠等。非接觸式包括聲音、輻射等。火災(zāi)探測技術(shù)就是利用敏感元件將火災(zāi)中出現(xiàn)的物理化學(xué) 特征轉(zhuǎn)換為另一種易于處理的物基于單片機的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計 理量。各種探測器對應(yīng)的火災(zāi)物理參量如下圖 21所示。 輻射 火焰探測器 火焰（非接觸式） 形狀 圖像探測器 溫度 感溫傳感器 靜電探測器 火災(zāi) 燃燒產(chǎn)物 固體產(chǎn)物 微粒 離 （接觸式） 感煙探測器 光 煙霧形狀 圖像傳感器 氣體產(chǎn)物 氣體傳感器 燃燒聲音（非接觸式） 聲音傳感器 圖 21各種探測器對應(yīng)的火災(zāi)物理參量圖 系統(tǒng)總體方案 系統(tǒng)總體功能概述 火災(zāi)應(yīng)急系統(tǒng)一般由火災(zāi)探測器、應(yīng)急照明系統(tǒng)組成?；馂?zāi)探測器通過對火災(zāi)發(fā)出的物理、化學(xué)現(xiàn)象 —— 氣（燃燒氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測，將探測到的火情信號轉(zhuǎn)化成電信號傳遞給單片機。單片機將接收到的電信號經(jīng)分析處理后發(fā)出火災(zāi)報警信號，打開應(yīng)急燈，其整體功能如圖 22 所示。 基于單片機的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計 圖 22系統(tǒng)整體功能圖 系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架 該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、單片機控制模塊、應(yīng)急照明模塊組成，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖 23所示。 圖 23系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖 系