智能集群控制消防應(yīng)急指示燈的設(shè)計方案

摘 要：為克服傳統(tǒng)消防應(yīng)急指示燈的缺陷，設(shè)計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技術(shù)實現(xiàn)對設(shè)備的及時監(jiān)控和功能操作，并采用CN3052A 芯片對關(guān)鍵部件鋰電池進行合理的充放電管理，服務(wù)器平時通過RS485 通信網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控各個終端，實時報告設(shè)備狀況，在險情發(fā)生時自動將危險信息傳送到各個終端，照明終端自動打開，指示類智能終端根據(jù)險情自動計算出合理的逃生方向。理論及試驗表明，本設(shè)計具有較高的實用價值。

　　傳統(tǒng)的消防應(yīng)急標志燈有一個致命缺陷，就是它只能指示一個固定的逃跑方向，一般是指向最近的安全門，但是這樣會出現(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開啟，或建筑內(nèi)的消防應(yīng)急燈在平時沒能實時維護，在危機情況出現(xiàn)故障時，消防應(yīng)急標志燈失去了應(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。對此我們設(shè)計出一種新型的智能應(yīng)急逃生指示終端，能夠?qū)崟r報告設(shè)備狀況，在險情發(fā)生時自動將危險信息傳送到各個終端，照明終端自動打開，指示智能終端根據(jù)險情自動計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)急標志燈、地面和墻壁導(dǎo)流燈及消防應(yīng)急照明燈，并將一個建筑物內(nèi)所有這些智能終端與已有的智能消防報警系統(tǒng)聯(lián)動起來。利用消防報警系統(tǒng)的報警信號作為智能逃生指示系統(tǒng)的輸入信息，由系統(tǒng)對信息進行處理，最后通過智能控制消防應(yīng)急標志燈和導(dǎo)流燈的指示，以及應(yīng)急照明燈的開啟，幫助人群實時選擇最佳逃生路線。智能終端除對關(guān)鍵部件鋰電池進行合理充放電管理之外，還必須對光源，電池狀態(tài)進行監(jiān)測，以保證終端良好的運行。

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)，其作用是將消防報警系統(tǒng)的報警信號傳給服務(wù)器。

　　服務(wù)器主要用來管理設(shè)備數(shù)據(jù)，自動分配終端通信地址，發(fā)布險情信息，定期打印維護報表。

　　2 智能消防應(yīng)急終端硬件電路設(shè)計

　　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)檢測單元、LED 指示單元、聲音報警單元組成，其中核心部件為單片機、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，具有寬電壓，可消除電源抖動的特性，正常工作時電壓范圍可達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，作為單片機和充電鋰電池的輸入電壓。

在串行通訊中，收發(fā)雙方對發(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……，為了避免通信時產(chǎn)生累積誤差，進而產(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 是可以對單節(jié)鋰離子或者鋰-聚合物可充電電池進行恒流/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)用時不需要外部的電流檢測電阻和阻流二極管。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，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)。當充電器向電池充電時，管腳被內(nèi)部開關(guān)拉到低電平，表示充電正在進行，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 在充電時起限流保護的作用，同時還要將兩個管腳與單片機的P1.2 和P1.3 相連，以便讀取電池狀態(tài)傳遞給服務(wù)器。