多功能消防应急照明和疏散灯具及智能控制系统的制作方法

本发明涉及感应灯技术领域，具体涉及一种多功能消防应急照明和疏散指示灯具及使用该多功能灯具的智能控制系统。

背景技术：

随着现代建筑的大型化、高层化和多功能化，建筑体内消防疏散路径也随之增长且更为多样，致使人们对消防应急照明和疏散指示的依赖越来越强。

集中控制型消防应急照明和疏散指示系统，针对大型公共建筑和轨道交通等复杂环境，从理论上解决了传统的静态就近引导可能产生的隐患，为动态的安全引导提供了解决方案。但是，由于这种动态引导对火灾信息来源，及现场环境变量的实时性、准确性要求很高，从而使得这套系统的先进理念，在实际应用中作用不大。

同时，当大面积火灾发生时，指挥中心对现场情况难以全面、及时了解，尤其重要的是，对于被大火封堵而身处险地的人员，进行搜寻、定位和移动路径跟踪，为救援赢取时间，也是最为关心且亟待解决的难题。

此外，现今已获准入的集中控制型消防疏散指示系统，均采取消防联动方式实现应急启动，即是从一个或少数几个接口引入消防信号，后经中央控制主机运算逃生路径，由通讯总线下发疏散信号。然而这种中央型集中控制方式存在如下二个方面缺点：

1、联动信号是定性而非定量数据，当一个火点发生时,可有其它逃生路径，而当多个着火点甚至所有路径均被定性信号封堵时，无法判断哪条路径虽有烟雾（有毒有害气体）或高温，综合指标却仍然处于安全范围内，值得人们突围逃生，或者选择相对安全位置等待救援。

2、火灾是动态的，蔓延过程中存在通讯总线被破坏的可能性，当通讯中断时，部分疏散指示灯就将处于信息孤岛，不论火情如何变化，都只会持续执行最后一次接收到的疏散指令。

最后，将日常感应照明与消防应急照明分开建设，也是工程项目中的普遍现象，这样做不仅增加了综合建设成本和运营维护成本，而且容易存在安全隐患，因为消防应急照明的实际使用率极低，即使有灯具损坏也无意及时维护。加之少数企业报以侥幸心理，只追求低价而轻质量，极易在灾害发生时产生事故。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述的不足，提供多功能消防应急照明和疏散灯具及智能控制系统，使其均有火灾探测和警情上报功能。并且在火灾发生以后，根据中央控制系统软件的指令实时上报数据，为指挥人员判断火情蔓延趋势、组织灭火有无盲区、自动喷淋启动与否等，提供准确的量变依据。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种消防应急照明灯具和疏散指示灯具，具有总线通讯模块、信号采集模块、微处理器和LED光源，所述信号采集模块含有气体/烟雾检测电路和温度/湿度检测电路。

所述气体/烟雾和温度检测电路实时监测外界环境，并将信号全部发送给微处理器，微处理器将接收的信号值与程序中预先设定的预警值进行对比，当接收的信号值超出程序预警值时，即通过总线通讯模块向系统中的应急照明控制器发送火灾报警信号。

应急照明控制器中收到报警信号后，通过中央控制系统软件计算疏散路径，并下达给消防应急照明灯具和疏散指示灯具，使其根据疏散路径点亮或关闭光源。

所述湿度检测电路实时监测外界环境，并将信号全部发送给微处理器，但在平时并不上报信息值。只有当中央控制系统软件接收到火警信号且自动下发全体预警指令后，微处理器自动存储当前湿度值；进一步，当中央控制系统软件下发某区域火情上报指令时，湿度预警值和实时现值将与所述气体/烟雾和温度检测共同上报，指挥系统根据前后数据的变化，即可判断火情蔓延趋势、组织灭火有无盲区，以及自动喷淋或消防水枪有无作用等。

本发明的目的之二在于提供一种消防应急照明灯具，具有火场人员搜寻和定位跟踪功能。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种消防应急照明灯具，具有总线通讯模块、信号采集模块、微处理器和LED光源，所述信号采集模块除含有气体/烟雾检测电路和温度/湿度检测电路外，还含有红外/微波检测电路。

所述红外/微波检测电路实时监测外界环境，并将信号全部发送给微处理器，但在平时并不上报信号。当火灾发生后，从中央控制系统软件可以对某一选定区域下发人员搜寻指令，此时只要所述红外/微波检测电路探测到有人移动，微处理器即把信号通过总线通讯模块实时上报，由此信号和本灯具所在位置，可实现对被大火封堵而身处险地的人员进行搜寻和定位，甚至包括移动路径跟踪。

本发明的目的之三在于提供一种消防疏散指示灯具，具有对逃生路径的危险判断功能。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种疏散指示灯具，具有总线通讯模块、信号采集模块、微处理器和LED光源，所述信号采集模块含有气体/烟雾检测电路和温度/湿度检测电路。

当某区域的计算结果不能得出疏散路径时，中央控制系统软件可下达气体/烟雾检测、温度/湿度检测的实时数据上报指令，将上报的信号值进一步与中央控制系统软件中预先设定的安全值（高于灯具中预先设定的预警值），再次进行对比计算优化疏散路径，选择下达如下两种指令：

1、整条路径上的疏散指示灯具均无漏报，上报的信号值按权重最优且处于安全值范围内，则指令所有疏散指示灯按此条疏散路径点亮箭头，并同时关闭相反箭头的光源，以指引突围逃生。

2、仍然无法计算出安全的疏散路径，则按各项指标的权重，疏散路径指示到区域内相对安全的位置等待救援。

本发明的目的之四在于提供一种消防疏散指示灯具，具有脱机状态下的分布式控制功能。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种疏散指示灯具，具有总线通讯模块、信号采集模块、微处理器和LED光源，所述信号采集模块含有气体/烟雾检测电路和温度/湿度检测电路。

疏散指示灯具内置逻辑地址绑定程序，在安装调试即与相邻疏散指示具相互绑定。当信号采集模块检测外界环境异常，首先与应急照明控制器进行通讯，如果此时不能正常通讯，则将疏散指示到绑定的相邻灯具方向并对其发出预警，且预警代码中自动记入序号1；相邻灯具接收到信号后关闭发出信号来源方向的箭头光源，点亮另侧箭头光源并向除信号来源方向外的所有相邻灯具发出预警，且预警代码中自动记入序号2，依此规则自动形成远离报警点的疏散路径。

当某盏灯具同时接收左右两个方向的预警时，自动按序号数字小的预警信号执行。

这种绑定法的分布式控制，虽不如中央控制系统软件计算的疏散路径全面、精确。但在与应急照明控制器通讯中断时，仍然具有一定智能疏散作用，不会致使信息孤岛而贻误逃生，至少可以帮助人们远离着火区，为救援赢得时间和机会。

本发明的目的之五在于提供一种兼有日常照明功能和应急照明功能的感应照明灯具。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种消防应急照明灯具，具有总线通讯模块、信号采集模块、微处理器和LED光源，所述信号采集模块含有气体/烟雾检测电路、温度/湿度检测电路、红外/微波检测电路以及光照强度检测电路。

除消防应急状态（包括上述四大类功能）以外，这种消防应急照明灯具还具备平时感应照明的功能。

所述微处理器、红外/微波检测电路和光照强度检测电路的与门关系，是实现平时感应照明的主要控制电路。所述红外/微波检测电路和光照强度检测电路把信号发送给微处理器，当微处理器接收到红外/微波检测电路探测到有人移动，且光照强度检测电路测量值低于设定值，则驱动所述LED光源点亮并自动持续若干时间。

延时结束前，若无新的信号触发，则自动关闭所述LED光源，反之以最后一次触发为起始点，顺延亮灯时间。

当两种状态同时出现时，消防应急照明状态优先于平时感应照明。

根据本发明实施的多功能消防应急照明和疏散灯具及智能控制系统具有如下优点：

1、集日常感应照明、消防应急照明和疏散指示、火灾报警三套系统于一体。

2、同一盏灯具，同一个光源，降低综合建设成本和运营维护成本。

3、解决了目前集中控制型消防应急照明和疏散指示系统无精准信号来源的难题。

4、能够协助灭火指挥进一步了解现场信息，尤其可对处于大火封堵区域进行人员搜寻跟踪，并为施救提供准确位置。

5、能够根据火灾现场的实际情况，自动生成安全疏散路径、安全突围路径和等待救援路径，以及断网脱机状态下的自组型分布式控制。

6、日常照明为感应式，节能效果好。

附图说明：

图1为实施例1的多功能消防应急照明灯具的模块图。

图2为实施例2的多功能消防应急疏散指示灯具的模块图。

图3为实施例1的多功能消防应急照明灯具的工作流程图。

图4为实施例2的多功能消防应急疏散指示灯具的工作流程图。

图5为实施例3的多功能消防应急照明灯具的电路示意图。

图6为实施例3的多功能消防应急疏散指示灯具的电路示意图。

图7为实施例3的多功能消防应急照明和疏散指示灯具的总线通讯模块（11）的电路图。

图8为实施例3的多功能消防应急照明和疏散指示灯具的信号采集模块（13）的电路图。

图9为实施例3的多功能消防应急照明和疏散指示灯具的微处理器电路（25）和声光报警电路（24）的电路图。

图10为实施例4的智能控制系统的系统示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

实施例1：

1、附图1为本发明实施例1的多功能消防应急照明灯具（10）的模块图；

2、如附图1所示，多功能消防应急照明灯具（10）由信号采集模块（13）、微处理器电路（25）、声光报警模块（24）、LED光源（12）及总线通讯模块（11）组成；

3、其中，LED光源（12）提供日常感应照明或消防应急照明；灯具采用三线制DC12~36V电源，通过总线通讯模块（11）完成电源与通讯的同线传输。

4、总线接入灯具后，总线通讯模块（11）分别完成电源与通讯的分离，经系统保护电路（14）、总线取电电路（15）分别供给LED光源驱动（16）和系统工作电源（17）；系统工作电源（17）为信号采集模块（13）、微处理器模块（25）、声光报警模块（24）提供+3.3V以及+5V等工作电源，LED光源驱动（16）为LED光源（12）提供电力；经总线方向自适应电路（18）完成总线方向的自识别，由总线通讯接口电路（19）负责完成通讯功能。

5、日常情况下，当信号采集模块（13）中红外/微波感应电路（23）检测到灯具范围内有人员活动并同时光照强度检测电路（22）检测到环境光照未达到要求时，微处理器电路（25）发出指令开启LED光源（12），反之则关闭LED光源（12），整个操作完成日常感应照明功能。

6、消防状态下，当信号采集模块（13）中气体/烟雾检测电路（20）或温度/湿度检测电路（21）数据异常，微处理器电路(25)发出指令强制开启LED光源及声光报警模块（24）并通过总线通讯接口电路（19）向应急照明控制器（26）发送数据及地址，同时接收应急照明控制器（26）的反馈指令完成相应操作，整个操作完成消防应急照明及火灾检测报警的联动功能。

在上述状态下，多功能消防应急照明灯具（10）还可以通过红外/微波感应电路（23）检测火灾现场或被困现场有无滞留人员，同时根据温度/湿度检测电路（21）判断现场环境情况，微处理器电路（25）将此类数据上报至应急照明控制器（26），为及时、准确、专业救援提供可靠数据支持。

附图3为实施例1的多功能消防应急照明灯具的工作流程图。

如附图3所示，首先，信号采集模块（13）对各传感器进行数据采集，判断是否出现火灾情况（S1）。

若检测到火灾信号，则微处理器电路（25）立即给出信号开启LED光源（12）及声光报警模块（24）（S2）。

同时微处理器电路（25）将火灾信息上传至应急照明控制器（26）（S3）。

灯具接收到反馈指令后按指令改变当前状态（S4）并判断是否需要再次上传信息（S5）。

若需要再次上传信息，则微处理器电路（25）将火灾信息上传至应急照明控制器（26）（S3）；若无需再次上传，则本流程结束。

若未检测到火灾信号，则继续判断有无接收到指令信息（S7）。

若接收到指令信息，则执行相应指令，更改灯具状态（S8），然后灯具接收到反馈指令后按指令改变当前状态（S4）并判断是否需要再次上传信息（S5）。

若未接收到指令信息，则进入日常感应模式，红外/微波感应电路（23）检测灯具范围内有无人员活动（S9），若无人员活动则本流程结束。

若有人员活动，则继续检测当前环境光照强度是否满足需要（S10）；若已满足，则本流程结束；若不满足，则开启LED光源（12）（S11），本流程结束。

实施例2：

1、附图2为本发明实施例2的多功能消防应急疏散指示灯具（9）的模块图。

2、如附图2所示，多功能消防应急疏散指示灯具（9）由信号采集模块（13）、微处理器电路（25）、声光报警模块（24）、LED光源（12）及总线通讯模块（11）组成。

3、其中，LED光源（12）提供消防疏散指示照明；灯具采用三线制DC12~36V电源，通过总线通讯模块（11）完成电源与通讯的同线传输。

4、总线接入灯具后，总线通讯模块（11）分别完成电源与通讯的分离，经系统保护电路（14）、总线取电电路（15）分别供给LED光源驱动（16）和系统工作电源（17）；系统工作电源（17）为信号采集模块（13）、微处理器模块（25）、声光报警模块（24）提供+3.3V以及+5V等工作电源，LED光源驱动（16）为LED光源（12）提供电力；经总线方向自适应电路（18）完成总线方向的自识别，由总线通讯接口电路（19）负责完成通讯功能。

5、当信号采集模块（13）中气体/烟雾检测电路（20）或温度/湿度检测电路（21）检测到异常数据时，多功能消防应急疏散指示灯具进入火灾检测报警与消防应急疏散模式；此模式下，微处理器电路（25）将火灾情况、火灾地址等信息通过总线通讯模块（11）发送至应急照明控制器（26），同时按应急照明控制器（26）的反馈指令进行疏散指示照明及相应报警。

6、在多功能消防应急疏散指示灯具进入火灾检测报警与消防应急疏散模式时，若灯具与应急照明控制器（26）通讯受阻，无法完成数据上传与接收，此时启动自我控制模式，开启声光报警模块（24）并向相邻灯具发出火灾报警信息；相邻灯具在接收到火灾报警信息后作出疏散方向判断，自动完成消防疏散指示并同时向相邻灯具发出火灾报警信息，逐级传递。

附图4为实施例2的多功能消防应急疏散指示灯具的工作流程图。

如附图4所示，首先，信号采集模块（13）对各传感器进行数据采集，判断是否出现火灾情况（S12）。

若检测到火灾信号，则微处理器电路（25）立即将火灾信息上传至应急照明控制器（26）（S13）；等待接收反馈指令（S14）。

若灯具接收到反馈指令，则按指令改变当前状态（S15）并判断是否需要再次上传信息（S16）；若需要再次上传信息，则重复[0084]；若无需再次上传，则本流程结束。

若灯具未接收到反馈指令，则开启自控模式（S17）并向相邻灯具发送自控指令（S18），本流程结束。

若未检测到火灾信号，则灯具判断是否接收到其他指令信息（S19），若无则本流程结束；若有则执行相应指令改变当前状态（S20），本流程结束。

实施例3：

附图5为多功能消防应急照明灯具（10）的电路示意图；附图6为多功能消防应急疏散指示灯具（9）的电路示意图；附图7为多功能消防应急照明灯具（10）及多功能消防应急疏散指示灯具（9）的总线通讯模块（11）的电路图；附图8为信号采集模块（13）的电路图；附图9为微处理器电路（25）及声光报警模块（24）的电路图。

总线通过由保险丝F1、二极管D1组成的系统保护电路（14），经电容C1、电容C2、电容C3滤波后分别进入由二极管D9、二极管D10、电容C18组成的总线取电电路（15）及由二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5组成的总线方向自适应电路（18）。

经总线取电电路（15）连接由电阻R13、电阻R14、电阻R5、二极管D7、电容C13、电感L1、电源芯片U2等组成的LED光源驱动（16）；该驱动电路中电阻R13、电阻R14完成灯具LED电流设定，电感L1为储能电感，电容C13为滤波电容，电源芯片U2完成输出电压的调节及输出电流的稳定，通过电阻R5调节电流输出比例而达到开灯、灭灯的功能，二极管D7保护电压芯片U2正常工作。

经总线取电电路（15）连接由电源芯片IC3、二极管D8、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电感L2组成的系统工作电源（17）；该电源中电阻R15、电阻R16的比值决定电路输出电压，电容C14、电容C15为滤波电容，电源芯片IC3完成将总线DC12-36V电源降压至DC3.3V或DC5.0V供给后续模块使用。

经总线方向自适应电路（18）连接由接口芯片IC1、二极管D6、电阻R1、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7组成的总线通讯接口电路（19）；电容C4、电容C5、电容C6、电容C7起到滤波作用，通过二极管D6、电阻R1设定接口芯片IC1的输出电流大小，接口芯片IC1完成总线数据的解调并发送给微处理器电路（25），微处理器电路（25）发送至接口芯片IC1并由其调制后发送至应急照明控制器（26）。

在正常工作模式下，微处理器IC2实时采集各传感器的数据，当检测到气体/烟雾传感器数据异常时，微处理器IC2通过R5开启LED光源（12）、通过导通三极管Q2完成报警功能，同时将火灾地址、火灾情况等信息发送至应急照明控制器（26）并等待接收应急照明控制器（26）的反馈指令，按指令完成进一步动作。

在消防状态下，红外/微波传感器U5可检测灯具范围内有无人员活动，光照强度传感器U4及温度/湿度传感器可检测当前环境照度、温度、湿度等信息，通过接口芯片IC1由微处理器电路（25）发送至应急照明控制器（26），为及时、准确、专业救援提供可靠数据支持。

在多功能消防应急疏散指示灯具（9）中，若灯具在上报异常数据后无法得到回应，则判断为总线线路故障，与应急照明控制（26）数据传输中断；此情况下则由灯具本身做出操作：开启或关闭LED光源（12）与声光报警模块（24），同时向相邻灯具发送数据；相邻灯具收到数据后作出疏散方向判断，自动完成消防疏散指示并同时再向相邻灯具发出火灾报警信息，逐级传递。

实施例4：

附图10为本发明实施例4的智能控制系统的系统示意图。

如附图10所示，智能控制系统包含总线、应急照明控制器（26）以及与上述应急照明控制器（26）连接在同一总线上的数盏多功能消防应急照明灯具（10）或多功能消防应急疏散指示灯具（9）。