电气开题报告

发布时间: 2020-11-30 01:40 标签：开题电气报告

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目: 消防楼道应急照明

电源系统的设计

院系名称: 电气与信息工程学院

专业班级: 电气12-1

学生姓名: 施苏东

导师姓名: 初红霞

开题时间: 2016.3.18

一、课题研究的目的和意义

本设计以应急照明为研究对象，应急照明是现代公共建筑及工业建筑的重要安全设

施，他同人身安全和建筑安全紧密相关。建立一个完善的消防楼道应急照明电源系统，

对人员疏散，消防救援工作具有很大帮助，与此同时，这对重要的生产，工作的继续运

行也有重要作用。当建筑物发生火灾或者其他灾难的时候，电源中断，应急照明就显得

格外重要，他能够帮助人们安全撤离，减少混乱，能够有效的保障了人们的生命安全和

财产安全。

近年来，随着我国经济的不断发展，大型公共建筑越来越多，尤其是人员较为密集、

疏散出口较多的大规模商业场所、交通枢纽等，由于其内部建筑结构复杂，人员集中，

紧急状况下的人员疏散是一个很重要的问题，因此，消防应急照明系统是非常重要的安

全设施，是保证建筑物内人员及时疏散的前提，有利于救援工作的顺利进行。应急照明

是正常照明系统因电源发生故障，不能再提供正常照明的情况下，供人员疏散、保障安

全或继续工作的照明。当今应急照明己经备受关注，而应急照明电源的选择更成为关注

的焦点。

目前，我国城市发展十分迅速，大型公共建筑物内部结构复杂，人员高度密集，一

旦发生火灾，由于缺乏逃生训练和疏散经验，当面临多条逃生路径时，如无恰当的疏散

诱导和指挥，容易造成混乱，发生人身安全事故。近年来国内外发生了一系列因火灾时

人员疏散不当造成的群死群伤恶性事件，其中大部分伤亡人员是由于找不到明确的逃生

路线和方向，受火灾现场的烟熏致死。目前国家现行的建筑设计防火规范对火灾探测报

警系统和疏散指示的设置进行了严格的规定，但它们分别独立工作，彼此之间没有密切

联系和科学合理的协调联动关系，尤其是目前工程中普遍使用的疏散指示标志，绝大部

分是固定方向指示，存在着当疏散线路或其指示的安全出口附件发生火灾时仍然将人员

引向危险区域的方向误导隐患。而人员疏散安全，不仅与起火位置和蔓延方向有关，还

与疏散路线及相关疏散设备动作状态有关。这种系统有着巨大的技术优势和实用价值，

对改变我国现有消防安全疏散现状有着非常重要的意义。

二、课题研究现状及分析

随着科技的进步和社会化功能的需要，单体建筑的面积越来越大，建筑高度越来越

高，聚集的人员越来越多。一旦建筑物发生火灾，在正常电源被切断时，如果没有事故

照明和疏散指示标志等应急照明灯具，受困人员往往因找不到安全出口而发生拥挤、碰

撞、摔倒等现象。尤其是高层建筑、影剧院、礼堂、歌舞厅等公众聚集场所发生火灾

后，由于人员拥挤，对场所情况不熟悉，更是极易造成较大的伤亡事故。所以良好的应

急照明系统是一个相当重要的安全设施，是建筑物内人员的安全和及时疏散的前提，并

有利于救援工作的顺利进行，从而最大限度地减少人员的伤亡与降低财产的损失。

GB 50133- 1990《民用建筑照明设计标准》在附录中对应急照明的解释为:因正常照

明的电源发生故障而启用的照明，也称事故照明。由于大部分应急照明都是在火灾发生

的情况下启动的，使电气设计工程师在观念上认为应急照明就是火灾状态下的应急照

明，而忽略了其他情况下对应急照明的需求。实际上，GB 50133- 1990《民用建筑照明

设计标准》所指应急照明的范围要比火灾应急照明大得多。照明电源故障，除正常电源

停电外，还包括火灾、地震、防空等紧急情况下照明电源的失能。因此，应急照明系统

不仅要满足防火规范要求的火灾应急照明要求，还要满足其他规范或标准对应急照明系

统的要求，尤其应满足正常电源停电情况下对应急照明的需要。

应急照明系统的供电方式主要有两种:一种是分散式供电，即每个应急灯自带备用电

源，正常电源切断时，备用电源自动投入，启动应急照明; 另一种方式是集中供电，也就

是应急电源(EPS)。在这种方式下，应急灯本身不带电源，正常照明电源故障时由EPS

供电。随着EPS 在建筑工程中的日益普及，原来的分散式供电方式逐渐被以EPS 作为

集中供电电源的方式取代。可是，目前大多数EPS 应急照明控制方式只能实现火灾应急

照明，而在停电情况下不能实现应急照明。为此，有必要找出有效的控制方法来完善应

急照明系统，实现停电和火灾应急照明。

三、基本内容和预期达到的目标

设计的主要内容：设计一个消防楼道应急照明电源系统，内容包括整个电路框图的

确定、主拓扑结构的确定、电路的设计、主要元器件参数的计算与选型、实际电路的制

作与调试、各主要参数的测量与数据分析、撰写设计论文。

设计目标：电网电压范围：AC175~AC265V

负载为10个LED, 共10W

要求在停电以后LED 灯被迅速点亮，照明维持时间2小时以上。

电网有电时，完成对蓄电池的充电。

充电和LED 供电电源的效率：η≥75%

充电电源具有防过充功能。

四、整体方案

根据前期的实践和研究，提出本设计的整体方案，如图1所示。其中系统包括EPS

电源组件、LED 照明系统和控制室内控制系统组成。EPS 电源系统是系统的备用电源部

分，主要功能是电能储存和电源切换;LED 照明系统主要由整流滤波电路,LED 驱动电

路,LED 灯组组成。LED 恒流源电路是提供LED 灯组恒定电流的驱动部分，接收来自控制

室内的控制信号，调节LED 灯的亮度、控制室内的控制系统包括操作面板，处理器MCU

部分，主要是人机交互和调光控制命令输出。

控制系统以MSP430单片机为控制核心设计了系统控发送和接收端装置，控制器发送端主要安装在控制室内，通过操作面板实现人机交互，而接收端连接恒流源，接收发送端的控制命令，发出不同占空比的PWM 信号，控制恒流源调节LED 灯组，驱动LED 工作在不同的状态。

图1 系统设计框图

五、技术路线或者研究方法

一．此次设计的目标为消防楼道应急照明电源系统的设计，其中关键为照明电源，消防应急照明，按照图2的技术线路图所示。

1. 电源选择

(1)独立的双电源

其优点是成本较低，容量大、转换时间快、寿命较长;

缺点是对供电电源和线路的可靠性要求高，在双电源切换的间隙，应急照明会出现间断。如果双电源均出现故障，仍不能满足安全疏散要求。

(2)灯具自带的蓄电池

其优点是设计简单，增减灯具方便，且灯具之间相对独立，互不十扰，转换迅速，使用灵活，电池损坏影响面较小;

缺点是价格较高，使用不善容易损坏，维修，维护成本高，使用寿命相对较短，对蓄电池的质量要求较高。如果灯具的电源被意外切断，应急灯就进入放电状态，会使灯具的寿命受到影响，缺点是电源部分发生故障，将会影响整个系统的使用。

(3)EPS电源

其优点是照明的质量高，成本较低，寿命较长，系统可靠性高，维修管理方便，使用灵活，并可对蓄电池组的充放电状态、电压、电流进行监测;

缺点是电源部分发生故障，将会影响整个系统的使用。

综上所述，根据设计目标，选择EPS 电源。

2. 照明灯具选择

消防应急照明按功能分一般包含三大类备用照明、安全照明、疏散照明。

(1)备用照明:所谓的备用照明是指在正常照明电源发生故障或失效时，为确保正常工作或活动继续进行而设置的应急照明部分。

(2)安全照明:所谓的安全照明就是指在正常照明电源发生故障或失效时，为确保处于潜在危险中的人或物的安全而设置的应急照明部分。

(3)疏散照明:所谓的疏散照明就是指在火灾发生后，正常照明系统因故障或被控而熄灭，在人员密集的公共场所中，为使人们能安全进行疏散和引导人们迅速撤离危险场所而装设的照明，如疏散走道照明和应急照明等。

应急照明光源一般使用白炽灯、荧光灯、卤钨灯、LED 、场致发光光源等，不应使用高强气体放电灯。根据设计目标，选择10个LED 灯，共10w, 即10个1w 的LED 灯，1w 的LED 灯压降大约为3.3V ，电流300mA 。

二. 控制系统以MSP430为核心。MSP430单片机称之为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。MSP430 系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（WDT ）、模拟比较器A 、定时器A0（Timer_A0）、定时器A1（Timer_A1）、定时器B0（Timer_B0）、

UART 、SPI 、I2C 、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC 、16位Σ-Δ ADC、DMA 、I/O端口、基本定时器（Basic Timer ）、实时时钟（RTC ）和USB 控制器等若干外围模块的不同组合。MSP430 系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。

三．然后根据设计目标，进行电路设计，完成之后，便可进行主要元器件参数的计算与选型、实际电路的制作与调试、各主要参数的测量与数据分析等后续工作。

六、进度安排

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