公路隧道水消防系统集中监控设计及应用研究

公路隧道水消防系统集中监控设计及应用研究

杨晨华

中交一公局电气化工程有限公司 100024

摘要：近年来，随着我国城市化步伐的迅速发展，我国交通体系越来越完善，公路隧道建设数量呈现井喷式增长，与此同时，其发生火灾事故的频率也在增加，而隧道火灾具有极大的危害性和破坏性。因此，构建一套完善的公路隧道水消防系统集中监控设计系统，提升这一系统的应用效能，也具有重要的现实意义。文章从多个视角出发，对基于公路隧道水消防系统集中监控设计及应用展开系统性分析和研究，以供参考。

关键词：公路隧道；水消防系统；集中监控；设计及应用

前言

随着高速公路路网的不断建设，隧道、特长隧道越来越多，隧道的安全运行保障与维护工作引起了社会的高度关注，隧道运营管理的压力越来越大，要求也越来越高，高速公路安全运行成为管理者的重要工作内容。隧道安全运行监测、预警、智能化管理是发展的必然趋势，同时也势在必行。防灾减灾的保障措施、优化设计、智能监测是保障隧道安全运行的重要研究课题。全国公路隧道火灾时有发生，隧道防灾、救灾非常重要，一旦发生将威胁生命安全、造成巨大财产损失，防灾减灾形势严峻，隧道消防系统需要深化设计、安全监测和定期维护，保证隧道消防系统正常运行的工作显得十分重要。

1课题概述

1.1概述

本课题依托工程重庆三环高速公路合川至长寿段高速公路，本项目按双向四车道高速公路标准进行建设，路基宽度24.5米，设计车速80公里/小时。本科技研发项目应用于隧道消防工程，主要针对本工程隧道水消防系统。

1.2国内外研究现状

在国内，住建部《公路隧道消防技术规范》针对城际公路隧道及水下隧道的建筑防火设计及消防设施设计等提出要求。隧道内的水消防技术主要包括消火栓系统、水成膜泡沫系统和自动喷水灭火系统等,在隧道火灾控制中起到重要作用，隧道内设置的水消防设施在火灾发生后的正确使用将影响火灾控制的效果。隧道机电系统设计中对消防系统有单独设计，设置水消防的隧道，其供水管网配置高、低位水池，以深井地下水作为可靠水源。

在国外，西方发达国家高度重视隧道消防系统，在隧道消防系统方面，设置有多个种类消防系统，其中水消防系统从设计、远程监测、维护、管理等多个方面均进行了强化。在设计方面，增设了大量的传感器、机电监测设施。在远程监测方面，一般设置有专门的消防智能监测系统，能够对各种事件进行预警，并通知相关责任人，保障了消防的在线监测能力。在消防设备的维护管理方面，主要是建立了严格的管理制度，定期对水消防系统运行状态进行维护管理。

2公路隧道水消防系统集中监控设计现状

通过对大量高速公路隧道水消防系统的运行情况分析，本课题总结出了隧道水消防系统的如下几个方面现状：

2.1水消防系统机电设备运行现状

在水消防系统配套机电设备设施的运行方面，通过对国内多个隧道运行来看，长时间运行下，大多存在如下几个方面的问题：

第一，耐腐蚀性不强。设备腐蚀严重，由于液位控制部件在消防水中长期浸泡， 消防水池内运行环境多偏潮湿，水池外部则面临长期的太阳暴晒及风吹雨淋， 部分传感器部件等敏感性部件极易损坏。第二，设备稳定性不高。设备节点多、控制部件多造成设备故障率较高，经常需要维修，而外设部件特别容易遭受雷击。第三，数据准确性不够。水位下降或补充消防水位时波动会造成“假液位”显示，断电或维修后数据、技术参数无法保存会发生数据错乱。

2.2水消防系统维护管理现状

在隧道水消防系统的维护管理方面，在远程监测失效后，隧道消防水池的抽水系统一直靠人工攀爬到现场查看水位情况，再根据需要到隧道内人工手动控制抽水系统，无法远程监控水池水量，存在安全隐患的同时，还造成人力物力的浪费。

2.3水消防系统信息化监测现状

按设计隧道水消防设备监控进入隧道机电监控网络，原则由隧道监控系统集成，但往往很多隧道监控系统大多以隧道内通风、照明、交通设备的监控为主，忽略了对水消防设备、设施的监控。有很多隧道的消防水池控制系统基本以现场或本地监控为主，无法实现信息化的集中监测控制管理。

3水消防系统发展趋势

在信息化监测方面，通过新一代的信息化技术，隧道水消防系统的远程监测和信息化管理可以设置针对隧道水消防系统的独立软件，进行隧道水消防系统集中监控与预警，通过智能化远程和自动预警，及时发现报警，增加设备远程维护管理功能。通过互联网+、移动监控技术，实现手机APP对高位水池水位及周边情况进行24小时不间断监控，并实现了远程控制高位水池抽水系统的功能，大大提高了高位水池智能化管理水平，有效推动运营管理水平的提升。

为满足高速公路消防水池系统总体需求, 隧道水消防系统集中监控与预警系统可以结合现有网路结构、技术资源, 需考虑以下几个方面的设计、技术可靠性。选择可靠的技术、设备与合理的网路结构, 提高系统的安全性, 保证在一般情况下系统设备能实现自动补偿、自动告警、自动变送、自动调整水位等功能、功能完备性。系统可以采用多级架构，支持隧道管理站、分公司、集团三级模式运行，由监控分中心集中控制、存储数据，可以实现分管路段的液位数据查询分析、报表打印、出现特殊事件及时发送短信提醒等功能，各路段也可以控制本级设备，查看实时动态数据，以便工作人员对所监测的数据做出实时的调整。

4公路隧道水消防系统集中监控设计应用策略

整个隧道水消防系统的运行都是靠各传感器协同工作来完成， 实际运行中水位传感器等故障的现象时有发生，当故障发生时，整个系统处于不可控状态，存在一定的管控风险，对此，在新的设计中可以重点在如下几个方面作优化设计研究：（1）增加液位监测、漏水监测、压力监测等更多传感器监测手段；（2）增加PLC实现综合采集数据和联动控制；（3）将PLC数据上传到监控中心实现远程监控；（4）增加摄像机进行远程视频监控；（5）水泵控制柜上增加本地触摸屏控制，实现就地的可视化操作；（6）其它智能化设备和监测手段。（7）将带夜视功能的摄像机设置于消防水池中，并在监控中心中实时地传送水池的水位、泵运行状态等图像，并接入视频存储设备进行存储，同时在消防监控控制软件界面上增加视频窗口，在监控中心能实时看到当前水池中的水位，当水泵工作时能观察水池水位，保障传感设备故障时也能时时监视水位，确保水池水位保持正常状态，保障隧道消防用水。（8）增加水压力传感器，接入PLC中，随时监测消防管道的水压力情况，保证管道水压正常。

与此同时，为了进一步提升公路隧道水消防系统集中监控设计成效，提升其应用效能，需要做到以下几个方面：（1）应针对不同规模、不同用途、不同地质条件的隧道制定相对应的火灾防范设计规范， 保持各个系统互相协调配合。将智能控制技术与消防救援技术相互融合，使公路隧道消防救援系统集合自动化、智能化、经济节能等特点。（2）监控、报警系统应随着计算机技术、自动化技术的发展不断升级。应及时探测到火情，确认火灾大小、严重程度并进行迅速通报，使救援及运营单位第一时间获取现场火情具体信息，较为合理地安排救援、处置方案。（3）可以使用泡沫喷淋灭火系统，且还未能解决隧道通风排烟系统对喷淋效果的影响，但随着隧道长度的增加，泡沫喷雾灭火系统将大量投入使用，应重点研究节能效用和减小其他设施对灭火效果的影响。

结论

近年来，随着我国交通事业的迅速发展，地下交通体系逐步趋向于完善，高速公路路网中的隧道建设规模也取得了跨越式发展。在此背景下，社会对隧道安全管理也提出了愈加严苛的要求，在隧道安全管理中，水消防集中监控系统的重要性日益突出。本课题对隧道水消防集中监控系统设计和应用展开深入探究，意在维护隧道的安全运行，为平安公路的目标提供技术保障。

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