淺析智慧消防巡檢係統在高速公路隧道的應用

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定 201801

摘要:隨著高速公路的建設不斷發展，公路隧道的建設越來越多，隧道的消防安全管理越顯得尤為(wei) 重要。為(wei) 進一步加強隧道消防安全管理，紫惠高速公路隧道通過應用科學的交通智能技術集成了智慧消防巡檢係統，係統運行後能實時地監控管理隧道內(nei) 消防設施，自動巡檢並在發現故障異常後及時告警，提高了對隧道消防設施的人工巡檢效率，有效地保障了隧道消防設施的可靠可用，對及時處置隧道火災事故和保護人民生命財產(chan) 安全具有重要作用。

 

關(guan) 鍵詞:智慧消防;巡檢;隧道

 

      公路隧道一般呈扁坦狀、大斷麵，多為(wei) 雙孔狀設計，相比通常的路麵、橋梁結構，隧道結構較為(wei) 封閉，空間狹小，且隧道內(nei) 的亮度、通風和氣候環境較差等特點。因此，通車運營的隧道一旦發生火災事故，則易造通堵塞，隧道內(nei) 人員、車輛麵臨(lin) 疏散困難，不利於(yu) 及時采取營救措施;伴隨火災事故的持續，隧道內(nei) 燃燒、產(chan) 生的高溫或爆炸現象，易對現場人員造成缺氧、中毒或物體(ti) 撞擊等惡性事故。因此，在火災發生初期，隧道內(nei) 消防設施能及時監測發現火災事故，現場人員及時采用消防栓、滅火器等設備將火災消滅在萌芽階段，快速有效地控製和消除火災事故，減少火災事故帶來的損傷(shang) 。

 

      近年來，雖然高速公路隧道安全運營管理不斷受到重視，但在實際工作中仍存在一些失控漏管的現象。其中隧道消防設施建設完成並交付使用後，日常的維護管理往往容易被忽視或者不重視，這就容易導致隧道消防設施如滅火器失效或缺失、消防管道失壓、消防栓閥門生鏽失效及水龍帶漏水等問題未及時發現和修複;其次高速隧道一般地處偏遠，車流量大，且部分隧道裏程較長，部分養(yang) 護人員在巡檢工作中可能也是隨機抽查，走過場形式的巡檢;再者由於(yu) 養(yang) 護單位安排的維護或操作人員的技術水平和經驗不足，不能勝任現場巡檢和故障處理，致使巡檢工作不能達到預期目標。因此，管理上存在的缺陷因素，給隧道消防設施維護管理提出了更高的要求和挑戰。

      結合隧道消防安全特點和管理現狀，紫惠高速公路隧道消防建設嚴(yan) 格按照國家安全標準進行設計，不僅(jin) 注重隧道結構安全，更重視為(wei) 保障營運安全而增加的保障措施。如為(wei) 了提高隧道內(nei) 建築本身的抗火性能，隧道牆體(ti) 及附屬建築物增加防火塗料，提高牆體(ti) 耐高溫的能力，同時設計隧道內(nei) 的裝飾材料在高溫下無有毒氣體(ti) 釋放，以免對滯留人員造成危害。在隧道消防設施建設方麵，除采用了傳(chuan) 統的水消防係統、幹粉滅火器、水成膜滅火器等裝置外，還配備了火災報警器、環境檢測器、強排式風機、緊急疏散指示標誌等配套設備，進一步確保發生火災事故時，及時、快速的進行滅火處理。

另外，紫惠高速公路在建設前期根據實際和標準規範要求又進行了深度設計，在傳(chuan) 統的消防係統建設基礎上，通過了應用現代物聯感知設備、無線網絡傳(chuan) 輸設備及智慧分析管理平台等集成智慧消防巡檢係統的設計方案，並試點在單洞1．5km長的好義(yi) 隧道進行安裝和投入了使用，提升了對隧道消防設施的監控管理水平。

      為(wei) 進一步加強對消防設施的管理工作，減少人工巡檢的頻次和工作量，紫惠高速在隧道內(nei) 實施了智慧消防巡檢係統，製定了基於(yu) 低功耗智能傳(chuan) 感器技術、LoＲa容錯無線傳(chuan) 輸技術、智慧運維平台技術的改造方案，采用物聯網監測模塊、網關(guan) 、無線傳(chuan) 輸的方式，在不改變原有係統的前提下，通過軟硬件係統結合，將隧道的消火栓、滅火器、消防管道、水泵房和高位水池液位等設施的狀態數據進行收集、整合，實現對隧道消防設備的自動巡檢功能。

 

4.1智能感知設備

      智能感知設備是智慧消防巡檢係統的基礎設備，為(wei) 可靠有效的采集到消防設施的狀態數據，在隧道原有基礎上增加消防水管智能壓力傳(chuan) 感器、滅火器箱智能傳(chuan) 感器(包括滅火器壓力、水成膜泡沫液位和門禁)、水泵房水浸傳(chuan) 感器等。其中LoＲa智能型水壓傳(chuan) 感器安裝義(yi) 隧道消防管始端、末端及中段位置靠近水閥處，用於(yu) 實施監測管道水壓;LoＲa智能型滅火器箱傳(chuan) 感器安裝在消火栓箱、滅火器箱門上，檢測其的開閉狀態以及部分滅火器失壓報警

試點檢測信號，在箱門打開或破壞時上傳(chuan) 報警信號;而智能型水浸傳(chuan) 感器用於(yu) 安裝在隧道水泵房內(nei) ，檢測有無漏水或浸水現象。主要設備參數選型見圖1。

圖1主要設備參數選型表

4.2傳(chuan) 輸設備

      由於(yu) 需要采集的設備量大，為(wei) 減少成本且有利於(yu) 施工，傳(chuan) 輸設備選擇數據接入能力強的智能物聯網網關(guan) ，允許接入各種消防主機、電氣火災控製器、消防栓、獨立煙感等三方物聯設備。LoＲa網關(guan) 可以並行接收、處理多個(ge) 節點數據，拓展係統容量，其具備低功耗、抗力強，且通信距離較遠的優(you) 點。智能感知設備采集的數據通過LoＲa網關(guan) 傳(chuan) 輸設備匯聚集中控製器進行傳(chuan) 輸，能在不影響原有隧道設備通信係統的基礎上，可靠有效地將數據進行傳(chuan) 輸。

 

4.3智慧分析平台

      智慧巡檢係統的數據、分析處理、數據生成及應用等方麵都是通過智慧分析平台完成，管理客戶端的智慧分析平台軟件界麵上，能顯示消防栓、滅火器箱、風機、卷簾門等設備的狀態信息，直觀的通過設備顏色狀態判定設備狀態，產(chan) 生的告警信息能通過APP軟件、微信及短信推送給相應的管理人員，實現了對隧道消防設備的實時健康監測，根據設備故障的重要程度，有針對性的進行維護管理工作。

 

4.4數據應用

      智慧消防巡檢係統可以根據設備的重要程度，設置定期智能巡檢的時間和頻率，製定相應的巡檢策略，實時有效的監測前端設備狀態。若係統檢測到前端消防栓水壓超出限壓值、滅火器箱門開關(guan) 狀態、消防水管失壓、水泵房漏水浸水、卷簾門在線狀態等異常報警信息，則及時在監控客戶端上告警提示，並將信息通過APP軟件、微信及短信推送給主要管理員進行相應處理。同時通過係統采集的數據、曆史故障信息等記錄進行分析，為(wei) 設備采購、故障判別、修複處理措施提供科學的依據。

 

      智慧消防巡檢係統自2021年1月完成聯調並投入使用後，通過不斷優(you) 化完善係統功能，逐步實現了用戶方對係統的需求期望，一定程度上減少了人工巡檢的工作量，降低了巡檢時帶來的風險隱患，提高了對隧道的安全管理水平。

 

5.1實時的監測和管理

      智慧消防巡檢係統是基於(yu) 傳(chuan) 統的消防係統基礎上進行的升級改造，對原有設備及網絡的影響較小，而且前端采用的感知設備、網絡傳(chuan) 輸設備基本為(wei) 當前市場主流設備，設備成本低、安裝簡單，應用推廣難度底。係統投入運行後，而管理人員可隨時通過一台可連接互聯網的電腦客戶端登錄對應，就可遠程在線查看當前隧道消防設備情況，提供了更科學的管理和便捷。

      通過近6個(ge) 月係統運行，核查統計平台的告警記錄有112條，其中經消防栓水壓告警記錄27條，高位水池液位告警記錄12條，滅火器箱告警記錄25條，火災報警記錄36條和卷簾門告警記錄12條，根據告警提示與(yu) 現場檢查，故障上報正確率達98．5%，滿足規定指標要求。當然，對於(yu) 係統運行過程中存在誤報現象，通過不斷改進調優(you) ，大大實施監測的準確度，為(wei) 實施智慧的消防設施的管理及維護提供了更科學依據。

 

5.2的智慧化巡檢

      智慧消防係統應用相相比人工巡查更具有便捷性，具有更高巡檢效率。例如消防管道的巡查，傳(chuan) 統的管理措施是通過人工巡查或逐段查找方式來發現和確定故障點，在消防管道距離長、消火栓數量多等情況下，靠人工巡檢手段相對落後，巡檢效率低。而通過智慧消防巡檢係統，則可通過監測管道水壓或流量變化，在超出一定範圍時平台能夠自動監測並根據對應漏水位置快速發出報警提示，監控人員時間知曉並進行處置，大大的節約了人力發現和確定故障的成本。

      係統在運行期間，通過自動巡檢發現了隧道高位水池液位異常並向管理平台告警，監控人員及時發出故障通知，機電維護人員根據故障點針對性的進行排查檢修，發現為(wei) 抽水泵故障導致無法抽水，並經過搶修更換，地解決(jue) 了故障隱患。

 

5.3降低人員安全風險

      傳(chuan) 統的人工巡查往往是現場進行，由於(yu) 隧道內(nei) 車輛行駛速度快、隧道內(nei) 光線環境較差且維護空間小等因素，維護人員現場作業(ye) 前按照相關(guan) 安全標準規範先進行圍蔽，但由於(yu) 高速公路施工安全圍蔽往往耗時長，擺放交通安全設施時人員麵臨(lin) 的危險隱患也較高。而係統投入使用後，監控人員便能實時監測隧道消防設施的現狀，發現故障或異常事件後能快速且有針對性的進行處置，減少了在隧道內(nei) 巡檢的頻率，降低了維護人員暴露在隧道現場的概率，很大程度地保障了人員的生命安全。

      智慧消防巡檢係統的實施，一定程度提高了紫惠高速對隧道消防設施的管理，但係統仍有優(you) 化提升空間。例如係統能結合日常運營安全管理需求，製定隧道安全應急管理的方案策略，當隧道發生火災事故後，係統除能進行及時告警提示外，還能根據事故類型按照預先確定的策略自動進行應急處置，能快速聯動地進行交通誘導、信息發布、消防滅火等各項措施，更好地為(wei) 運營安全管理服務。

 

6.1平台結構

 

6.2平台主要功能介紹

6.2.1首頁

      用戶登錄成功之後進入首頁，如圖所示。主要展示的內(nei) 容有：項目概況、設備狀態、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統計、設備台賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建築模型，任何傳(chuan) 感器報警時可以在BIM模型中預警顯示。

 

6.2.2消防子係統

      智慧消防管理雲(yun) 平台包含了智慧用電子係統、防排煙子係統、消防水子係統、消防設備電源子係統、防火門子係統、消防設備管理子係統和視頻監控子係統等。智慧用電子係統可以接入電氣火災、孤航電弧、電氣火災主機、滅弧式保護器探測器和無線測溫探測器等。點擊智慧用電子係統進入智慧用電監控頁麵，點擊菜單顯示整個(ge) 項目的基礎信息和該項目下的所有探測器的信息，點擊末級節點顯示具體(ti) 探測器的監控頁麵。

 

      消防水子係統可以接入消防栓、消防水壓、水位傳(chuan) 感器等，用於(yu) 實時的監控消防水管網的壓力、液位、是否漏水，以及開蓋等事件，當消防水壓不夠，管網漏水時，係統也能實時地發出警報，能讓相關(guan) 人員及時維修維護，保障消防安全。

      防排煙子係統通過高靈敏的無線煙感報警裝置，實現對煙霧、有害氣體(ti) 、及氣體(ti) 滅火信息等數據采集，實時秒級檢測煙霧，一且發現監測數劇超過風險閾值，APP、短信報警、報警統統上陣，通過設備的標簽、地理位置定位，快速通知業(ye) 主、物業(ye) 消防單位是哪個(ge) 位置的火災隱情。

      消防設備電源子係統實時監控消防係統各個(ge) 部件（如消防報警主機、樓層顯示器、水泵、噴淋泵、電梯等）的電源工作狀態，確保消防設備供電正常，並對各個(ge) 部件電源產(chan) 生的過壓、欠壓、過流、短路、斷路等故障報警提示。可長期記錄電壓電流運行參數，自動對消防電源一段時間的運行狀態進行分析，對可能產(chan) 出問題的隱患進行警示。

      防火門子係統通過與(yu) 門禁報警、視頻識別的關(guan) 聯，實時監控消防通道、安全出口、生命通道防火門的開閉及消防通道堆放物情況，實現緊急情況下的開閉控製等功能。確保防火門常閉、不上鎖狀態及保障火警救援是消防生命通道的暢通等，保障安全的生活、工作環境。

      應急照明與(yu) 疏散指示子係統可實現對各個(ge) 應急燈具的實時監控和控製，當發生火災時，可準確的給出安全的疏散路徑指示，智能打開消防應急指示燈的指示方向及應急照明燈，幫助建築內(nei) 的人群選擇逃生疏散路線，指引安全逃生方向。

       視頻監控子係統數據部門收到感應端各子係統報警信息後，可調出報警位置關(guan) 聯的監控攝像頭圖像，查看報警現場視頻輔助進行火情確認。實現火災報警子係統、消防水子係統、電氣火災子係統、防排煙子係統、消防設備電源子係統、防火門子係統和視頻監控子係統的有機結合，實現了報警點和監控點的聯動。

      消防設備管理子係統能夠將每個(ge) 建築、項目節點的所有消防設備和資產(chan) 納入管理，對一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊地址等著重標注，日常的巡檢和維護都需要納入計劃，在緊急情況下，會(hui) 聯動GIS調度子係統進行調度。

6.2.3隱患管理

      隱患管理功能包括了隱患查詢、隱患派發、隱患處理和隱患分析四個(ge) 模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的隱患信息，並進行派發和處理操作，且對所有隱患進行統計分析。

 

 

6.2.4能耗分析

      能耗分析功能包括了能耗概況、能耗同比、能耗環比、能耗報表和能耗預測等五個(ge) 模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的能耗統計、同環比和報表，且按日、周、月等維度進行能耗。

 

6.2.5手機APP

       APP支持androids、ioses操作係統，方便用戶查看電氣火災、防排煙、消防水、消防設備電源、防火門、消防設備管理、視頻監控、火災報警等子係統的實時監控數據、報警信息、能耗統計等。

 

6.3配置

6.3.1平台服務器：建議按照我方配置購買(mai) ，或者客戶自己租用阿裏雲(yun) 資源。

      硬件配置清單：（如申請阿裏雲(yun) 可忽略）

6.3.2係統現場硬件配置清單：

       注：以下配置為(wei) 針對1個(ge) 回路選型，其中剩餘(yu) 電流互感器應根據現場回路電流大

6.4產(chan) 品介紹

電氣火災監控探測器

ARCM300T-Z-2G/4G/NB可選配2G上傳(chuan) 、4G上傳(chuan) 、NB-IOT網絡上傳(chuan) ，單表流量說明：

上傳(chuan) 間隔一分鍾，小於(yu) 30M/月；

上傳(chuan) 間隔二分鍾，小於(yu) 15M/月；

上傳(chuan) 間隔五分鍾，小於(yu) 10M/月

 

       高速公路隧道消防安全管理是一項複雜的係統工程，紫惠高速應用了科學的交通智能技術，集成了軟硬件設備，實時地收集、和分析隧道消防設施的狀態數據，通過智慧消防管理平台分析整合，實現了對隧道消防設備的自動巡檢功能。係統通過實施並投入使用後，減輕了一線員工對隧道設施的人工巡檢力度，降低了日常巡檢成本和風險隱患，便捷地實現了對隧道內(nei) 消防設施的監控管理，對保障隧道運營安全和人民生命財產(chan) 不受損失具有積意義(yi) 。

 

[1]黃常基.智慧消防巡檢係統在高速公路隧道的應用

[2]黃哲．高速公路隧道消防安全管理的研究［J］．消防技術與(yu) 產(chan) 品信息，2015(2)．

[3]安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理雲(yun) 平台2020版

[4]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.06版

 

     簡婷.女.現任職於(yu) 韦德1946网址，主要從(cong) 事智慧消防平台的設計與(yu) 應用。E