本實(shí)用新型涉及一種在危險(xiǎn)條件下安全疏散和通道照明并具有控制排煙霧氣的多功能智能消防應(yīng)急燈，是一種用于火災(zāi)危險(xiǎn)條件下的智能施救的消防設(shè)備。

背景技術(shù)：

當(dāng)今社會(huì)，頻繁報(bào)道，因發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)時(shí)，尤其在煙霧比較大的條件下，因煙霧嗆鼻、窒息、遮擋逃生救援人員的視線而引起的疏散、逃生以及其他救援工作混亂的情況非常之多，也就是說，沒有及時(shí)制造一個(gè)相對(duì)比較安全的環(huán)境，供人們逃生使用，而造成的生命財(cái)產(chǎn)損失慘重的事件不計(jì)其數(shù)。

而現(xiàn)在的消防應(yīng)急燈大多都具備了煙霧感知報(bào)警、語音播報(bào)功能，卻沒有在煙霧比較大的環(huán)境下，通過發(fā)出控制信號(hào)控制疏散通道各出口的排氣風(fēng)扇排出一部分煙霧的功能。為了改善消防應(yīng)急燈的功能系統(tǒng)，基于現(xiàn)有應(yīng)急燈功能不夠完善的缺點(diǎn)，在消防應(yīng)急燈內(nèi)部加入煙霧排氣感知控制系統(tǒng)就非常關(guān)鍵了。而且在日常消防應(yīng)急燈故障檢修工作中發(fā)現(xiàn)，因應(yīng)急燈內(nèi)部積灰、爬蟲，而縮短其使用壽命的情況也非常之多，因此有必要在應(yīng)急燈內(nèi)部安裝除塵、防蟲的聲波發(fā)生器發(fā)出聲波進(jìn)行除塵、驅(qū)蟲操作。而且目前控制應(yīng)急燈的功能狀態(tài)是通過有線系統(tǒng)來控制的，控制方式比較單一，而且當(dāng)有線控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)急燈就不能正常工作了，故障容錯(cuò)性非常低，這樣會(huì)存在較大的安全隱患。

在無線通信技術(shù)非常發(fā)達(dá)的今天，可以將無線通信技術(shù)應(yīng)用于消防應(yīng)急燈上，彌補(bǔ)有線控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的不足，也就是說當(dāng)有線控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可以啟動(dòng)緊急備用無線控制系統(tǒng)來控制應(yīng)急燈的功能狀態(tài)，提高了消防應(yīng)急燈故障的容錯(cuò)性。

現(xiàn)在，隨著人們生活水平的提高，人們的安全意識(shí)也越來越高了，應(yīng)急燈又作為一種在火災(zāi)條件下起到安全疏散和通道照明的指示性燈具，在人們的日常生活中，特別是在危險(xiǎn)條件下，展開救援工作中扮演著不可替代的作用。應(yīng)急燈是應(yīng)急照明和指示用的燈具的總稱，消防應(yīng)急照明系統(tǒng)主要包括事故應(yīng)急照明、應(yīng)急出口標(biāo)志的指示燈，是在發(fā)生火災(zāi)時(shí)正常照明電源切斷后，點(diǎn)亮應(yīng)急燈，進(jìn)行報(bào)警，并指引人員安全逃生路線，從而引導(dǎo)被困人員疏散或展開滅火救援行動(dòng)而設(shè)置的。而以往的應(yīng)急燈主要考慮了，在危險(xiǎn)到來時(shí)，只能提供煙霧感知報(bào)警、語音播報(bào)功能，沒有考慮在煙霧比較大的環(huán)境下，通過發(fā)出控制信號(hào)，控制疏散通道內(nèi)各個(gè)出口處的排氣風(fēng)扇排出一部分煙霧的功能。以及應(yīng)急燈內(nèi)部積灰、爬蟲而縮短應(yīng)急燈的使用壽命，傳統(tǒng)有線控制技術(shù)容錯(cuò)性低的諸多問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在提供一種用于火災(zāi)危險(xiǎn)條件下的智能救援消防設(shè)備，用來克服現(xiàn)有消防應(yīng)急燈在安全施救方面的不足。

本實(shí)用新型包括主控電路板、煙霧濃度檢測(cè)傳感器、報(bào)警喇叭、語音播報(bào)器、聲波發(fā)生器、繼電器。主控電路板連接報(bào)警喇叭、語音播報(bào)器、煙霧濃度檢測(cè)傳感器、聲波發(fā)生器和繼電器；所述的主控電路板包括嵌入式CPU模塊、電源模塊、傳感器信號(hào)調(diào)理模塊、GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊電源模塊和電壓比較器模塊。電源模塊主要給嵌入式CPU系統(tǒng)提供5V電源，給傳感器信號(hào)調(diào)理模塊提供±5V的電源。煙霧濃度檢測(cè)傳感器將檢測(cè)到的外界煙霧濃度的電流信號(hào)通過傳感器信號(hào)調(diào)理模塊的處理轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)送給主控電路板的嵌入式CPU系統(tǒng)。所述的電壓比較器模塊與繼電器連接，通過繼電器接通配電房中的排氣風(fēng)扇開關(guān)，使疏散通道內(nèi)出口的各個(gè)排氣風(fēng)扇向外排出煙霧。

本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比具有的有益的效果是：解決了現(xiàn)有消防應(yīng)急燈功能不夠完善、故障容錯(cuò)性低、日常維修難度大的缺點(diǎn)；大幅提高了消防應(yīng)急燈在消防工作中的施救性能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的具有控制排煙霧氣的多功能智能消防應(yīng)急燈的主控電路硬件原理圖。

圖2是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的具有控制排煙霧氣的多功能智能消防應(yīng)急燈的煙霧報(bào)警，語音播報(bào)系統(tǒng)工作流程圖。

圖3是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的具有控制排煙霧氣的多功能智能消防應(yīng)急燈的控制排煙霧氣的工作流程圖。

圖4是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的具有控制排煙霧氣的多功能智能消防應(yīng)急燈的除塵、防蟲系統(tǒng)工作流程圖。

圖5是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的具有控制排煙霧氣的多功能智能消防應(yīng)急燈的無線控制系統(tǒng)工作流程圖。

圖6是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的具有控制排煙霧氣的多功能智能消防應(yīng)急燈組裝結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型涉及一種在火災(zāi)危險(xiǎn)條件下的智能救援設(shè)備硬件系統(tǒng)包括：主控電路板1、煙霧濃度檢測(cè)傳感器2、繼電器3、報(bào)警喇叭和語音播報(bào)器4、數(shù)據(jù)輸出線纜5、應(yīng)急燈殼體6、消防應(yīng)急燈燈泡7、面板開關(guān)8。

如圖2、圖3、圖4和圖5所示，主控電路板4主要有五部分組成：嵌入式CPU模塊、電源模塊、傳感器信號(hào)調(diào)理模塊、串行數(shù)據(jù)傳輸模塊、GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊。電源模塊主要給嵌入式CPU系統(tǒng)提供+5V電源，給傳感器信號(hào)調(diào)理模塊提供±5V的電源，給串行數(shù)據(jù)傳輸模塊提供+3.3V電源。主要工作過程如下：煙霧濃度檢測(cè)傳感器將檢測(cè)到的外界煙霧濃度的電流信號(hào)通過傳感器信號(hào)調(diào)理模塊的處理轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)送給主控電路板的嵌入式CPU系統(tǒng)，嵌入式CPU將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，得到的數(shù)據(jù)信號(hào)一方面去驅(qū)動(dòng)煙霧報(bào)警喇叭進(jìn)行報(bào)警，另一方面通過與主控電路板中的電壓比較器進(jìn)行比較，然后決定是否開啟疏散通道各個(gè)出口的排煙霧氣風(fēng)扇進(jìn)行排煙霧氣。在無線控制系統(tǒng)中，GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊接收用戶發(fā)來的控制信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線纜傳輸?shù)街骺刂齐娐?，再由主控制電路進(jìn)行整合處理，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)去控制應(yīng)急燈的相關(guān)功能，同時(shí)GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊也會(huì)接收主控制電路反饋的應(yīng)急燈功能狀態(tài)信號(hào)，然后將這個(gè)信號(hào)以無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)給遠(yuǎn)程服務(wù)器，遠(yuǎn)程服務(wù)器負(fù)責(zé)將預(yù)處理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，最終將應(yīng)急燈的功能狀態(tài)信息反映給相關(guān)人員，相關(guān)人員以此為依據(jù)，做出相應(yīng)的緊急措施。

本實(shí)用新型涉及的煙霧濃度檢測(cè)傳感器采用的是型號(hào)為MS5100的煙霧氣體濃度檢測(cè)傳感器。該傳感器可以探測(cè)到一氧化碳、二氧化碳、HC、有揮發(fā)性的有毒氣體等成分。該型號(hào)的煙霧氣體濃度檢測(cè)傳感器具有有效面積大，檢測(cè)靈敏度高，相應(yīng)時(shí)間短，抗干擾能力強(qiáng)，煙霧濃度響應(yīng)范圍寬，線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，只需要在嵌入式CPU系統(tǒng)之間加上信號(hào)調(diào)理電路，再通過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)輸入嵌入式CPU系統(tǒng)中。控制排煙霧氣系統(tǒng)與單片機(jī)最小系統(tǒng)之間進(jìn)行雙向傳輸通信，煙霧濃度檢測(cè)傳感器將檢測(cè)到的外界煙霧濃度的電流信號(hào)通過傳感器信號(hào)調(diào)理模塊的處理轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)送給主控電路板的嵌入式CPU系統(tǒng)，嵌入式CPU系統(tǒng)將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，然后與控制排煙霧氣系統(tǒng)的電壓比較器中的設(shè)定的煙霧濃度標(biāo)準(zhǔn)值電壓進(jìn)行比較，如果外界煙霧濃度高于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值，就控制繼電器接通疏散通道內(nèi)的各個(gè)排氣風(fēng)扇，向外排出煙霧，反之不啟動(dòng)排氣風(fēng)扇。當(dāng)煙霧降低到標(biāo)準(zhǔn)值以下后，排氣風(fēng)扇斷電。

本實(shí)用新型的嵌入式CPU采用的是Atmel 公司的低功耗的單核嵌入式雙列直插40PinDIP封裝的MSC-51系列單片機(jī)。由于本實(shí)用新型消防應(yīng)急燈要控制的功能比較簡(jiǎn)單，所以采用了低成本、體積小、低功耗、控制能力強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)的MSC-51系列單片機(jī)。他是8位CPU 程序存儲(chǔ)器、128bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，有一個(gè)全雙工串行通信口，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB，四個(gè)8位并行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出，兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式，五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)，一個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接，最佳振蕩頻率為6M—12M。由單一+5V電源供電，MSC-51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)為控制系統(tǒng)是非常簡(jiǎn)單方便的，本實(shí)用新型應(yīng)急燈的主控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為單片機(jī)最小系統(tǒng)工作模式。

本實(shí)用新型涉及的傳感器信號(hào)調(diào)理模塊使用Texas Instruments公司的運(yùn)算放大器OPA656。OPA656 是一個(gè)超寬頻帶、單位增益穩(wěn)定、電壓反饋運(yùn)算放大器，此運(yùn)算放大器有一個(gè) FET 輸入級(jí)以提供一個(gè)針對(duì) ADC （模數(shù)轉(zhuǎn)換器）緩沖和跨阻應(yīng)用的超高動(dòng)態(tài)范圍放大器。極低的 DC 誤差在氣體濃度檢測(cè)應(yīng)用中提供了很好的精度。高單位增益穩(wěn)定帶寬和 JFET 輸入可在高速、低噪聲的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)出色的性能。傳感器信號(hào)調(diào)理模塊首先將傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后再將信號(hào)放大，進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)而處理之后的數(shù)據(jù)輸入嵌入式CPU 。

本實(shí)用新型涉及的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊使用MD231 gsm/GPRS模塊。該芯片是一個(gè)高性能低功耗的無線信號(hào)收發(fā)器，具體積小，低的功耗，廣泛應(yīng)用于無線通信技術(shù)中。將它內(nèi)置在嵌入式CPU內(nèi)部，用戶可以使用該芯片來實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸功能。

本實(shí)用新型涉及的煙霧報(bào)警喇叭、語音播報(bào)器、 電壓比較器、聲波發(fā)生器、數(shù)據(jù)輸出線纜均采購(gòu)現(xiàn)成的成熟模塊和產(chǎn)品。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的具有控制排煙霧氣的多功能智能消防應(yīng)急燈組裝結(jié)構(gòu)如圖6所示，主要由十二大部分組成：嵌入式CPU模塊1、電源模塊2、傳感器信號(hào)調(diào)理模塊3、GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊4、串行數(shù)據(jù)傳輸模塊5、煙霧濃度檢測(cè)傳感器6、應(yīng)急燈殼體7、面板開關(guān)8、報(bào)警喇叭和語音播報(bào)器9、繼電器10、數(shù)據(jù)輸出線纜11、消防應(yīng)急燈燈泡12。

嵌入式CPU主控板為主處理單元，煙霧濃度檢測(cè)傳感器模塊、GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊、繼電器模塊這幾個(gè)器件模塊均與嵌入式主控板相連。煙霧濃度檢測(cè)傳感器將采集的外界煙霧濃度信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)角度隒PU中進(jìn)行處理，然后通過數(shù)據(jù)傳輸線纜輸出；GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊將接收用戶發(fā)來的信號(hào)傳輸?shù)角度隒PU中進(jìn)行處理，同時(shí)GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊也會(huì)接收嵌入CPU中發(fā)來的信息。除塵、排氣主要應(yīng)用了聲波的波動(dòng)特性進(jìn)行清灰和聲波頻率進(jìn)行驅(qū)趕爬蟲。除塵、防蟲系統(tǒng)的硬件設(shè)施主要有：電源、開關(guān)、聲波發(fā)生器等。聲波發(fā)生器通過發(fā)出聲波，對(duì)應(yīng)急燈內(nèi)部的灰塵進(jìn)行清理和驅(qū)趕應(yīng)急燈內(nèi)部的爬蟲。聲波發(fā)生器安裝在應(yīng)急燈內(nèi)部。

本實(shí)施例的主要技術(shù)參數(shù)如下：

（1）煙霧濃度分辨率：0~2000 ppm；

（2）煙霧濃度標(biāo)準(zhǔn)值：100ppm左右；

（3）具有自容式存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)傳輸功能；

（4）實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)載體形式：無線網(wǎng)；

本實(shí)用新型將煙霧感知排煙霧氣控制系統(tǒng)集成在消防應(yīng)急燈內(nèi)部的主控制電路板上，具有在危險(xiǎn)條件下，感知煙霧濃度，當(dāng)煙霧濃度達(dá)到預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值后就發(fā)出控制信號(hào)，控制疏散通道出口的各個(gè)排氣風(fēng)扇進(jìn)行抽排煙霧，具有精度高，速度快等特點(diǎn)，特別適合于煙霧濃度比較大的危險(xiǎn)環(huán)境的快速排煙霧氣。