摘要:隨著高速公路的建設不斷發(fā)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重要。為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系統(tǒng)，系統(tǒng)運行后能實時地監(jiān)控管理隧道內(nèi)消防設施，自動巡檢并在發(fā)現(xiàn)故障異常后及時告警，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(chǎn)安全具有重要作用。
關鍵詞:智慧消防;巡檢;隧道
1公路隧道安全運營環(huán)境
公路隧道一般呈扁坦狀、大斷面，多為雙孔狀設計，相比通常的路面、橋梁結(jié)構，隧道結(jié)構較為封閉，空間狹小，且隧道內(nèi)的亮度、通風和氣候環(huán)境較差等特點。因此，通車運營的隧道一旦發(fā)生火災事故，則易造通堵塞，隧道內(nèi)人員、車輛面臨疏散困難，不利于及時采取營救措施;伴隨火災事故的持續(xù)，隧道內(nèi)燃燒、產(chǎn)生的高溫或爆炸現(xiàn)象，易對現(xiàn)場人員造成缺氧、中毒或物體撞擊等惡性事故。因此，在火災發(fā)生初期，隧道內(nèi)消防設施能及時監(jiān)測發(fā)現(xiàn)火災事故，現(xiàn)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，快速有效地控制和消除火災事故，減少火災事故帶來的損傷。
2隧道消防安全運營管理現(xiàn)狀
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(xiàn)象。其中隧道消防設施建設完成并交付使用后，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、消防栓閥門生銹失效及水龍帶漏水等問題未及時發(fā)現(xiàn)和修復;其次高速隧道一般地處偏遠，車流量大，且部分隧道里程較長，部分養(yǎng)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;再者由于養(yǎng)護單位安排的維護或操作人員的技術水平和經(jīng)驗不足，不能勝任現(xiàn)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(zhàn)。
3隧道消防安全的建設
結(jié)合隧道消防安全特點和管理現(xiàn)狀，紫惠高速公路隧道消防建設嚴格按照國家安全標準進行設計，不僅注重隧道結(jié)構安全，更重視為保障營運安全而增加的保障措施。如為了提高隧道內(nèi)建筑本身的抗火性能，隧道墻體及附屬建筑物增加防火涂料，提高墻體耐高溫的能力，同時設計隧道內(nèi)的裝飾材料在高溫下無有毒氣體釋放，以免對滯留人員造成危害。在隧道消防設施建設方面，除采用了傳統(tǒng)的水消防系統(tǒng)、干粉滅火器、水成膜滅火器等裝置外，還配備了火災報警器、環(huán)境檢測器、強排式風機、緊急疏散指示標志等配套設備，進一步確保發(fā)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(jù)實際和標準規(guī)范要求又進行了深度設計，在傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)建設基礎上，通過了應用現(xiàn)代物聯(lián)感知設備、無線網(wǎng)絡傳輸設備及智慧分析管理平臺等集成智慧消防巡檢系統(tǒng)的設計方案，并試點在單洞1．5km長的好義隧道進行安裝和投入了使用，提升了對隧道消防設施的監(jiān)控管理水平。
4智慧消防巡檢系統(tǒng)的架構
為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(nèi)實施了智慧消防巡檢系統(tǒng)，制定了基于低功耗智能傳感器技術、LoＲa容錯無線傳輸技術、智慧運維平臺技術的改造方案，采用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測模塊、網(wǎng)關、無線傳輸?shù)姆绞剑诓桓淖冊邢到y(tǒng)的前提下，通過軟硬件系統(tǒng)結(jié)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(tài)數(shù)據(jù)進行收集、整合，實現(xiàn)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系統(tǒng)的基礎設備，為可靠有效的采集到消防設施的狀態(tài)數(shù)據(jù)，在隧道原有基礎上增加消防水管智能壓力傳感器、滅火器箱智能傳感器(包括滅火器壓力、水成膜泡沫液位和門禁)、水泵房水浸傳感器等。其中LoＲa智能型水壓傳感器安裝義隧道消防管始端、末端及中段位置靠近水閥處，用于實施監(jiān)測管道水壓;LoＲa智能型滅火器箱傳感器安裝在消火栓箱、滅火器箱門上，檢測其的開閉狀態(tài)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報警信號;而智能型水浸傳感器用于安裝在隧道水泵房內(nèi)，檢測有無漏水或浸水現(xiàn)象。主要設備參數(shù)選型見圖1。
圖1主要設備參數(shù)選型表
4.2傳輸設備
由于需要采集的設備量大，為減少成本且有利于施工，傳輸設備選擇數(shù)據(jù)接入能力強的智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，允許接入各種消防主機、電氣火災控制器、消防栓、獨立煙感等第三方物聯(lián)設備。LoＲa網(wǎng)關可以并行接收、處理多個節(jié)點數(shù)據(jù)，拓展系統(tǒng)容量，其具備低功耗、抗干擾能力強，且通信距離較遠的優(yōu)點。智能感知設備采集的數(shù)據(jù)通過LoＲa網(wǎng)關傳輸設備匯聚集中控制器進行傳輸，能在不影響原有隧道設備通信系統(tǒng)的基礎上，可靠有效地將數(shù)據(jù)進行傳輸。
4.3智慧分析平臺
智慧巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、分析處理、數(shù)據(jù)生成及應用等方面都是通過智慧分析平臺完成，管理客戶端的智慧分析平臺軟件界面上，能顯示消防栓、滅火器箱、風機、卷簾門等設備的狀態(tài)信息，直觀的通過設備顏色狀態(tài)判定設備狀態(tài)，產(chǎn)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(xiàn)了對隧道消防設備的實時健康監(jiān)測，根據(jù)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(shù)據(jù)應用
智慧消防巡檢系統(tǒng)可以根據(jù)設備的重要程度，設置定期智能巡檢的時間和頻率，制定相應的巡檢策略，實時有效的監(jiān)測前端設備狀態(tài)。若系統(tǒng)檢測到前端消防栓水壓超出限壓值、滅火器箱門開關狀態(tài)、消防水管失壓、水泵房漏水浸水、卷簾門在線狀態(tài)等異常報警信息，則及時在監(jiān)控客戶端上告警提示，并將信息通過APP軟件、微信及短信推送給主要管理員進行相應處理。同時通過系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)、歷史故障信息等記錄進行分析，為設備采購、故障判別、修復處理措施提供科學的依據(jù)。
5系統(tǒng)應用效果
智慧消防巡檢系統(tǒng)自2021年1月完成聯(lián)調(diào)并投入使用后，通過不斷優(yōu)化完善系統(tǒng)功能，逐步實現(xiàn)了用戶方對系統(tǒng)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(jiān)測和管理
智慧消防巡檢系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)基礎上進行的升級改造，對原有設備及網(wǎng)絡的影響較小，而且前端采用的感知設備、網(wǎng)絡傳輸設備基本為當前市場主流設備，設備成本低、安裝簡單，應用推廣難度底。系統(tǒng)投入運行后，而管理人員可隨時通過一臺可連接互聯(lián)網(wǎng)的電腦客戶端登錄對應網(wǎng)址，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個月系統(tǒng)運行，核查統(tǒng)計平臺的告警記錄有112條，其中經(jīng)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(jù)告警提示與現(xiàn)場檢查，故障上報正確率達98．5%，滿足規(guī)定指標要求。當然，對于系統(tǒng)運行過程中存在誤報現(xiàn)象，通過不斷改進調(diào)優(yōu)，大大實施監(jiān)測的準確度，為實施智慧的消防設施的管理及維護提供了更科學依據(jù)。
5.2的智慧化巡檢
智慧消防系統(tǒng)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，傳統(tǒng)的管理措施是通過人工巡查或逐段查找方式來發(fā)現(xiàn)和確定故障點，在消防管道距離長、消火栓數(shù)量多等情況下，靠人工巡檢手段相對落后，巡檢效率低。而通過智慧消防巡檢系統(tǒng)，則可通過監(jiān)測管道水壓或流量變化，在超出一定范圍時平臺能夠自動監(jiān)測并根據(jù)對應漏水位置快速發(fā)出報警提示，監(jiān)控人員時間知曉并進行處置，大大的節(jié)約了人力發(fā)現(xiàn)和確定故障的成本。
系統(tǒng)在運行期間，通過自動巡檢發(fā)現(xiàn)了隧道高位水池液位異常并向管理平臺告警，監(jiān)控人員及時發(fā)出故障通知，機電維護人員根據(jù)故障點針對性的進行排查檢修，發(fā)現(xiàn)為抽水泵故障導致無法抽水，并經(jīng)過搶修更換，地解決了故障隱患。
5.3降低人員安全風險
傳統(tǒng)的人工巡查往往是現(xiàn)場進行，由于隧道內(nèi)車輛行駛速度快、隧道內(nèi)光線環(huán)境較差且維護空間小等因素，維護人員現(xiàn)場作業(yè)前按照相關安全標準規(guī)范先進行圍蔽，但由于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面臨的危險隱患也較高。而系統(tǒng)投入使用后，監(jiān)控人員便能實時監(jiān)測隧道消防設施的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)故障或異常事件后能快速且有針對性的進行處置，減少了在隧道內(nèi)巡檢的頻率，降低了維護人員暴露在隧道現(xiàn)場的概率，很大程度地保障了人員的生命安全。
智慧消防巡檢系統(tǒng)的實施，一定程度提高了紫惠高速對隧道消防設施的管理，但系統(tǒng)仍有優(yōu)化提升空間。例如系統(tǒng)能結(jié)合日常運營安全管理需求，制定隧道安全的方案策略，當隧道發(fā)生火災事故后，系統(tǒng)除能進行及時告警提示外，還能根據(jù)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(lián)動地進行交通誘導、信息發(fā)布、消防滅火等各項措施，更好地為運營安全管理服務。
6安科瑞智慧消防平臺介紹
6.1平臺結(jié)構
6.2平臺主要功能介紹
6.2.1首頁
用戶登錄成功之后進入首頁，如圖所示。主要展示的內(nèi)容有：項目概況、設備狀態(tài)、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統(tǒng)計、設備臺賬信息等。其中百度地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預警顯示。
6.2.2消防子系統(tǒng)
智慧消防管理云平臺包含了智慧用電子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、消防設備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)、消防設備管理子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)等。智慧用電子系統(tǒng)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。點擊智慧用電子系統(tǒng)進入智慧用電監(jiān)控頁面，點擊菜單顯示整個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(jié)點顯示具體探測器的監(jiān)控頁面。
消防水子系統(tǒng)可以接入消防栓、消防水壓、水位傳感器等，用于實時的監(jiān)控消防水管網(wǎng)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(wǎng)漏水時，系統(tǒng)也能實時地發(fā)出警報，能讓相關人員及時維修維護，保障消防安全。
防排煙子系統(tǒng)通過高靈敏的無線煙感報警裝置，實現(xiàn)對煙霧、有害氣體、及氣體滅火信息等數(shù)據(jù)采集，實時秒級檢測煙霧，一且發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)劇超過風險閾值，APP、短信報警、電話報警統(tǒng)統(tǒng)上陣，通過設備的標簽、地理位置定位，快速通知業(yè)主、物業(yè)消防單位是哪個位置的火災隱情。
消防設備電源子系統(tǒng)實時監(jiān)控消防系統(tǒng)各個部件（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(tài)，確保消防設備供電正常，并對各個部件電源產(chǎn)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(shù)，自動對消防電源一段時間的運行狀態(tài)進行分析，對可能產(chǎn)出問題的隱患進行警示。
防火門子系統(tǒng)通過與門禁報警、視頻識別的關聯(lián)，實時監(jiān)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(xiàn)緊急情況下的開閉控制等功能。確保防火門常閉、不上鎖狀態(tài)及保障火警是消防生命通道的暢通等，保障安全的生活、工作環(huán)境。
應急照明與疏散指示子系統(tǒng)可實現(xiàn)對各個應急燈具的實時監(jiān)控和控制，當發(fā)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，幫助建筑內(nèi)的人群選擇逃生疏散路線，指引安全逃生方向。
視頻監(jiān)控子系統(tǒng)數(shù)據(jù)部門收到感應端各子系統(tǒng)報警信息后，可調(diào)出報警位置關聯(lián)的監(jiān)控攝像頭圖像，查看報警現(xiàn)場視頻輔助進行火情確認。實現(xiàn)火災報警子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、電氣火災子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防設備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的有機結(jié)合，實現(xiàn)了報警點和監(jiān)控點的聯(lián)動。
消防設備管理子系統(tǒng)能夠?qū)⒚總�建筑、項目節(jié)點的所有消防設備和資產(chǎn)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，會聯(lián)動GIS調(diào)度子系統(tǒng)進行調(diào)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(fā)、隱理和隱患分析四個模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的隱患信息，并進行派發(fā)和處理操作，且對所有隱患進行統(tǒng)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(huán)比、能耗報表和能耗預測等五個模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的能耗統(tǒng)計、同環(huán)比和報表，且按日、周、月等維度進行能耗預測分析。
6.2.5手機APP
APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，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(jiān)控、火災報警等子系統(tǒng)的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)、報警信息、能耗統(tǒng)計等。
6.3推薦配置
6.3.1平臺服務器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。
推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）
6.3.2系統(tǒng)現(xiàn)場推薦硬件配置清單：
注：以下配置為針對1個回路選型，其中剩余電流互感器應根據(jù)現(xiàn)場回路電流大
6.4產(chǎn)品介紹
電氣火災監(jiān)控探測器
ARCM300T-Z-2G/4G/NB可選配2G上傳、4G上傳、NB-IOT網(wǎng)絡上傳，單表流量說明：
上傳間隔一分鐘，小于30M/月；
上傳間隔二分鐘，小于15M/月；
上傳間隔五分鐘，小于10M/月
7結(jié)語
高速公路隧道消防安全管理是一項復雜的系統(tǒng)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(tài)數(shù)據(jù)，通過智慧消防管理平臺分析整合，實現(xiàn)了對隧道消防設備的自動巡檢功能。系統(tǒng)通過實施并投入使用后，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(xiàn)了對隧道內(nèi)消防設施的監(jiān)控管理，對保障隧道運營安全和人民生命財產(chǎn)不受損失具有積意義。
參考文獻
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