智能集群控制消防應(yīng)急指示燈的設(shè)計(jì)方案

摘 要：為克服傳統(tǒng)消防應(yīng)急指示燈的缺陷，設(shè)計(jì)出一種新型的智能集群應(yīng)急逃生指示終端。智能終端采用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的及時(shí)監(jiān)控和功能操作，并采用CN3052A 芯片對(duì)關(guān)鍵部件鋰電池進(jìn)行合理的充放電管理，服務(wù)器平時(shí)通過RS485 通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)終端，實(shí)時(shí)報(bào)告設(shè)備狀況，在險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)自動(dòng)將危險(xiǎn)信息傳送到各個(gè)終端，照明終端自動(dòng)打開，指示類智能終端根據(jù)險(xiǎn)情自動(dòng)計(jì)算出合理的逃生方向。理論及試驗(yàn)表明，本設(shè)計(jì)具有較高的實(shí)用價(jià)值。

　　傳統(tǒng)的消防應(yīng)急標(biāo)志燈有一個(gè)致命缺陷，就是它只能指示一個(gè)固定的逃跑方向，一般是指向最近的安全門，但是這樣會(huì)出現(xiàn)很多不利情況：如果指示的前方發(fā)生火災(zāi)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(dòng)開啟，或建筑內(nèi)的消防應(yīng)急燈在平時(shí)沒能實(shí)時(shí)維護(hù)，在危機(jī)情況出現(xiàn)故障時(shí)，消防應(yīng)急標(biāo)志燈失去了應(yīng)有的作用，所以目前應(yīng)用的傳統(tǒng)消防應(yīng)急燈有很大的局限性。對(duì)此我們設(shè)計(jì)出一種新型的智能應(yīng)急逃生指示終端，能夠?qū)崟r(shí)報(bào)告設(shè)備狀況，在險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)自動(dòng)將危險(xiǎn)信息傳送到各個(gè)終端，照明終端自動(dòng)打開，指示智能終端根據(jù)險(xiǎn)情自動(dòng)計(jì)算出合理的逃生方向。

　　1 智能消防應(yīng)急逃生指示與管理維護(hù)系統(tǒng)的組成

　　智能應(yīng)急逃生指示系統(tǒng)包括智能終端（智能應(yīng)急照明燈、智能應(yīng)急指示燈）、傳輸網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器三部分。

　　智能終端是具有地址和可變向功能的消防應(yīng)急標(biāo)志燈、地面和墻壁導(dǎo)流燈及消防應(yīng)急照明燈，并將一個(gè)建筑物內(nèi)所有這些智能終端與已有的智能消防報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)起來。利用消防報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警信號(hào)作為智能逃生指示系統(tǒng)的輸入信息，由系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理，最后通過智能控制消防應(yīng)急標(biāo)志燈和導(dǎo)流燈的指示，以及應(yīng)急照明燈的開啟，幫助人群實(shí)時(shí)選擇最佳逃生路線。智能終端除對(duì)關(guān)鍵部件鋰電池進(jìn)行合理充放電管理之外，還必須對(duì)光源，電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證終端良好的運(yùn)行。

圖1 智能消防應(yīng)急逃生指示系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。

　　傳輸網(wǎng)絡(luò)采用RS485 通信網(wǎng)絡(luò)，其作用是將消防報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警信號(hào)傳給服務(wù)器。

　　服務(wù)器主要用來管理設(shè)備數(shù)據(jù)，自動(dòng)分配終端通信地址，發(fā)布險(xiǎn)情信息，定期打印維護(hù)報(bào)表。

　　2 智能消防應(yīng)急終端硬件電路設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)由中央處理單元、AC/DC 電源單元，鋰電池充放電管理單元、RS485 通信單元、故障/信息顯示單元，狀態(tài)檢測(cè)單元、LED 指示單元、聲音報(bào)警單元組成，其中核心部件為單片機(jī)、485 通信單元、鋰電池充放電管理單元。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 智能消防應(yīng)急逃生指示系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

　　中央處理單元采用STC89C52RC 系列單片機(jī)，具有寬電壓，可消除電源抖動(dòng)的特性，正常工作時(shí)電壓范圍可達(dá)3.4-6V;AC/DC 電源模塊采用金升陽電源LH05-10B05 系列，將AC220V 轉(zhuǎn)為DC5V 后，作為單片機(jī)和充電鋰電池的輸入電壓。

在串行通訊中，收發(fā)雙方對(duì)發(fā)送或接受的波特率必須一致。由于常用波特率按規(guī)范取為1200, 2400,4800, 9600……，為了避免通信時(shí)產(chǎn)生累積誤差，進(jìn)而產(chǎn)生波特率誤差，影響串行通信的同步性能，在本系統(tǒng)中采用11.0592MHZ 的晶振。系統(tǒng)主電路如圖3.

圖3 系統(tǒng)主電路。

　　2.2 鋰電池充放電管理電路

　　高性能、高可靠性的電池管理系統(tǒng)能使電池在各種工作條件下獲得最佳的性能。

　　CN3052A 是可以對(duì)單節(jié)鋰離子或者鋰-聚合物可充電電池進(jìn)行恒流/恒壓充電的充電器電路。該器件內(nèi)部包括功率晶體管，應(yīng)用時(shí)不需要外部的電流檢測(cè)電阻和阻流二極管。圖4 為鋰電池充放電管理電路。

圖4 鋰電池充放電管理電路。

　　其中LEDl和LED2分別指示漏極開路輸出的電池故障狀態(tài)和漏極開路輸出的充電狀態(tài)，當(dāng)TEMP 管腳的電壓低于輸入電壓VIN 的45%或者高于輸入電壓VIN 的80%超過0.15 秒時(shí)，表示電池溫度過低或過高，被內(nèi)部開關(guān)下拉到低電平，指示電池處于故障狀態(tài)，除此以外， 管腳將處于高阻態(tài)。當(dāng)充電器向電池充電時(shí)，管腳被內(nèi)部開關(guān)拉到低電平，表示充電正在進(jìn)行，否則將處于高阻態(tài)。C7 和C8 采用的是多層陶瓷電容器（MLCC），能保證充電電路穩(wěn)定工作，RIST 在充電時(shí)起限流保護(hù)的作用，同時(shí)還要將兩個(gè)管腳與單片機(jī)的P1.2 和P1.3 相連，以便讀取電池狀態(tài)傳遞給服務(wù)器。