智能集群控制消防应急指示灯的设计方案

摘 要：为克服传统消防应急指示灯的缺陷，设计出一种新型的智能集群应急逃生指示终端。智能终端采用单片机技术实现对设备的及时监控和功能操作，并采用CN3052A 芯片对关键部件锂电池进行合理的充放电管理，服务器平时通过RS485 通信网络实时监控各个终端，实时报告设备状况，在险情发生时自动将危险信息传送到各个终端，照明终端自动打开，指示类智能终端根据险情自动计算出合理的逃生方向。理论及试验表明，本设计具有较高的实用价值。

　　传统的消防应急标志灯有一个致命缺陷，就是它只能指示一个固定的逃跑方向，一般是指向最近的安全门，但是这样会出现很多不利情况：如果指示的前方发生火灾或正是烟雾蔓延过来的方向，或安全门由于故障而不能自动开启，或建筑内的消防应急灯在平时没能实时维护，在危机情况出现故障时，消防应急标志灯失去了应有的作用，所以目前应用的传统消防应急灯有很大的局限性。对此我们设计出一种新型的智能应急逃生指示终端，能够实时报告设备状况，在险情发生时自动将危险信息传送到各个终端，照明终端自动打开，指示智能终端根据险情自动计算出合理的逃生方向。

　　1 智能消防应急逃生指示与管理维护系统的组成

　　智能应急逃生指示系统包括智能终端（智能应急照明灯、智能应急指示灯）、传输网络和服务器三部分。

　　智能终端是具有地址和可变向功能的消防应急标志灯、地面和墙壁导流灯及消防应急照明灯，并将一个建筑物内所有这些智能终端与已有的智能消防报警系统联动起来。利用消防报警系统的报警信号作为智能逃生指示系统的输入信息，由系统对信息进行处理，最后通过智能控制消防应急标志灯和导流灯的指示，以及应急照明灯的开启，帮助人群实时选择最佳逃生路线。智能终端除对关键部件锂电池进行合理充放电管理之外，还必须对光源，电池状态进行监测，以保证终端良好的运行。

图1 智能消防应急逃生指示系统网络构成。

　　传输网络采用RS485 通信网络，其作用是将消防报警系统的报警信号传给服务器。

　　服务器主要用来管理设备数据，自动分配终端通信地址，发布险情信息，定期打印维护报表。

　　2 智能消防应急终端硬件电路设计

　　2.1 系统组成

　　系统由中央处理单元、AC/DC 电源单元，锂电池充放电管理单元、RS485 通信单元、故障/信息显示单元，状态检测单元、LED 指示单元、声音报警单元组成，其中核心部件为单片机、485 通信单元、锂电池充放电管理单元。系统总体结构如图2 所示。

图2 智能消防应急逃生指示系统网络构成

　　中央处理单元采用STC89C52RC 系列单片机，具有宽电压，可消除电源抖动的特性，正常工作时电压范围可达3.4-6V;AC/DC 电源模块采用金升阳电源LH05-10B05 系列，将AC220V 转为DC5V 后，作为单片机和充电锂电池的输入电压。

在串行通讯中，收发双方对发送或接受的波特率必须一致。由于常用波特率按规范取为1200, 2400,4800, 9600……，为了避免通信时产生累积误差，进而产生波特率误差，影响串行通信的同步性能，在本系统中采用11.0592MHZ 的晶振。系统主电路如图3.

图3 系统主电路。

　　2.2 锂电池充放电管理电路

　　高性能、高可靠性的电池管理系统能使电池在各种工作条件下获得最佳的性能。

　　CN3052A 是可以对单节锂离子或者锂-聚合物可充电电池进行恒流/恒压充电的充电器电路。该器件内部包括功率晶体管，应用时不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管。图4 为锂电池充放电管理电路。

图4 锂电池充放电管理电路。

　　其中LEDl和LED2分别指示漏极开路输出的电池故障状态和漏极开路输出的充电状态，当TEMP 管脚的电压低于输入电压VIN 的45%或者高于输入电压VIN 的80%超过0.15 秒时，表示电池温度过低或过高，被内部开关下拉到低电平，指示电池处于故障状态，除此以外， 管脚将处于高阻态。当充电器向电池充电时，管脚被内部开关拉到低电平，表示充电正在进行，否则将处于高阻态。C7 和C8 采用的是多层陶瓷电容器（MLCC），能保证充电电路稳定工作，RIST 在充电时起限流保护的作用，同时还要将两个管脚与单片机的P1.2 和P1.3 相连，以便读取电池状态传递给服务器。