浅析智慧消防巡检系统在高速公路隧道的应用

张星

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:伴随着高速公路建设的不断发展，公路隧道的建设也日益增多，对隧道的消防安全管理也日益重要。为了进一步加强隧道消防安全管理，紫惠高速公路隧道采用“智能化交通”与“智能化”相结合的智慧消防巡检系统，该系统运行后，可对隧道内的消防设施进行实时监测，自动巡检并在发现异常故障后及时报警。该方法可提高隧道消防设施的人工巡视效率，有效地保证了隧道消防设施的可用性。它对于隧道火灾事故的及时处理，保障人民生命财产安全具有重要作用。

关键词:智慧消防;巡检;隧道

1公路隧道安全运营环境

高速公路隧道一般呈扁平形、大断面、多为双孔状设计，与普通路面相比，桥梁结构、隧道结构较为封闭、空间狭窄、隧道内部明亮、通风、气候恶劣等特点。所以，通车的隧道一旦发生火灾，就会造成交通阻塞，隧道内人员、车辆面临疏散困难，不宜及时采取救援措施；伴随着火灾事故的持续，隧道内燃烧，产生高温或爆炸现象，现场人员容易缺氧，像毒物或者物体碰撞这样的恶性事件。所以，在火灾发生的初期，隧道内的消防设施能够及时监测发现火灾，并及时采用消防栓、灭火器等设备将火灾消灭在萌芽阶段，从而快速有效地控制和消除火灾事故，从而快速有效地控制火灾事故。

2隧道消防安全运营管理现状

近几年来，尽管高速公路隧道安全运营管理不断得到重视，但在实际工作中仍然存在一些失控漏管的情况。而隧道消防设施建设完毕并投入使用后，日常的维修管理工作往往容易被忽略或忽略，这样易造成隧道内的消防设施如灭火器失灵、消防管道失压，没有及时发现并修复消防栓阀门锈蚀和水龙渗漏等问题；第二，高速隧道普遍地处偏僻，车辆流量大，而且有些隧道里的里程长，有些养护人员在巡视工作中也有可能进行随机抽查，走过场式巡检；又因养护单位安排的维修或操作者技术水平及经验不足，无法胜任现场巡视和故障处理，导致巡检无法达到预定的目的。由此，管理中存在的缺陷因素，对隧道消防设备维修管理提出了更高的要求和挑战。

3隧道消防安全的建设

从隧道消防安全特点及管理现状来看，紫惠高速公路隧道严格按照国家安全标准进行防火设计，不仅注重隧道结构安全，而且还增加了保障措施。若为提高隧道内建筑物自身的耐火性能，隧道墙及附属建筑物增设耐热涂料，以提高耐热能力；同时，隧道内装饰材料在高温下不会有有毒气体释放，以免给滞留人员带来危险。除了采用传统的水灭火系统、干粉灭火器、水成膜灭火器等设备外，还进行了隧道消防设施建设，配有火警报警、环境检测仪、强排型风机、紧急疏散指示标志等辅助设备，以保证发生火灾时，迅速、迅速地扑灭火灾。

此外，紫惠高速公路建设前期又根据实际情况及标准要求进行了深层次设计，以传统的消防体系建设为基础，采用现代物联感知设备、无线网络传输设备和智能分析管理平台等集成的智慧消防巡检系统，并且在1。5公里长的单洞中试行安装并投入使用，提高了隧道消防设施监测管理水平。

4智慧消防巡检系统的架构

为了进一步加强对消防设施的管理，减少人工巡检的频率和工作量，紫惠高速隧道内采用智能化的消防巡检系统，开发出低功耗智能传感器技术，LoRa容错无线传输技术；智能操作平台技术改造方案，利用物联网监控模块、网关、无线传输等方式，在不改变原系统的前提下，采用软、硬件相结合的方法，收集了隧道中的消火栓、灭火器、消防管道、水泵房、高水槽液位等状况资料。集成，实现对隧道消防设备的自动巡视功能。

4.1智能感知设备

智能感知设备是智能消防检查系统的基础设备。为了可靠有效地收集消防设施的状态数据，在隧道原有的基础上增加消防水管的智能压力传感器、灭火器箱的智能传感器（包括灭火器压力、水膜泡沫液位和门禁）、泵房的水浸式传感器等。其中，Lora智能水压传感器安装在隧道消防管的开端、末端和中间位置靠近水阀，用于监测管道水压；Lora智能灭火器箱传感器安装在消火栓箱和灭火器箱门上，检测其开闭状态和部分灭火器失压报警。

试点检测信号，打开或损坏箱门时上传报警信号；智能浸水传感器安装在隧道泵房内，检测是否有漏水或浸水。主要设备参数选型见图1。

图1主要设备参数选型表

4.2传输设备

由于需要收集的设备数量大，为了降低成本，有利于施工，传输设备选择数据访问能力强的智能物联网网关，允许访问各种第三方物联网设备，如消防主机、电气火灾控制器、消火栓、独立烟雾等。Lora网关可以并行接收，处理多个节点数据，扩大系统容量，功耗低，抗干扰能力强，通信距离长。智能感知设备收集的数据通过Lora网关传输设备收集的集中控制器传输，可以在不影响原隧道设备通信系统的情况下，可靠有效地传输数据。

4.3智能分析平台。

智能检测系统的数据、分析处理、数据生成和应用都是通过智能分析平台完成的。在管理客户端的智能分析平台软件界面上，可以显示消防栓、灭火器箱、风扇、卷帘门等设备的状态信息，通过设备的颜色状态直观判断设备的状态。报警信息可以通过APP软件、微信、短信推送给相应的管理人员，实现隧道消防设备的实时健康监测。

4.4数据应用。

智能消防检查系统可以根据设备的重要性设置定期智能检查的时间和频率，制定相应的检查策略，实时有效地监控前端设备的状态。如果系统检测到前端消防栓水压超过限压值、灭火器箱门开关状态、消防水管压力损失、泵房漏水、卷帘门在线状态等异常报警信息，及时在监控客户端报警提示，并通过APP软件、微信和短信将信息推送给主要管理员进行相应处理。同时，通过对系统收集的数据和历史故障信息的记录进行分析，为设备采购、故障识别和修复处理措施提供科学依据。

5系统应用效果

自2021年1月智能消防检查系统联合调整投入使用以来，通过不断优化和完善系统功能，逐步实现了用户对系统的需求期望，在一定程度上减少了人工检查的工作量，降低了检查带来的隐患，提高了隧道的安全管理水平。

5.1实时监控管理。

智能消防检查系统是基于传统消防系统的升级改造，对原有设备和网络影响不大。而且前端使用的感知设备和网络传输设备基本都是目前市场上的主流设备，设备成本低，安装简单，应用推广难度低。系统投入运行后，管理人员可以随时通过可连接互联网的计算机客户端登录相应的网站，远程在线查看当前隧道消防设备，提供更科学的管理和便利。

通过近6个月的系统运行，检查统计平台报警记录112条，其中消防栓水压报警记录27条，高水池液位报警记录12条，灭火器箱报警记录25条，火灾报警记录36条，卷帘门报警记录12条。根据报警提示和现场检查，故障报告正确率达到98.5%，符合规定指标要求。当然，对于系统运行过程中的误报，通过不断改进和优化，监控的准确性大大实施，为智能消防设施的管理和维护提供了更科学的依据。

5.2智能巡检。

与人工检查相比，智能消防系统的应用更加方便，检查效率更高。例如，对于消防管道的检查，传统的管理措施是通过人工检查或逐段发现来发现和确定故障点。在消防管道距离长、消火栓数量多的情况下，人工检查相对落后，检查效率低。通过智能消防检查系统，可以监控管道的水压或流量变化。当超出一定范围时，平台可以根据相应的漏水位置自动监控并快速发出报警提示。监控人员知道并处理时间，大大节省了人工发现和确定故障的成本。

在系统运行过程中，通过自动检查发现隧道高水池液位异常，并向管理平台报警。监控人员及时发出故障通知，机电维护人员根据故障点进行有针对性的调查和维护，发现泵故障无法抽水，抢修更换后解决了隐患。

5.3降低人员安全风险。

传统的人工检查往往是在现场进行的。由于隧道内车辆行驶速度快、隧道内光线环境差、维护空间小等因素，维修人员在现场作业前应按照相关安全标准和规范进行围堵。但由于高速公路施工安全围栏往往耗时长，人员在放置交通安全设施时面临较高的隐患。系统投入使用后，监控人员可以实时监控隧道消防设施的现状，发现故障或异常事件后可以快速有针对性地处理，降低了隧道检查的频率，降低了维护人员暴露在隧道现场的概率，大大保障了人员的生命安全。

智能消防检查系统的实施在一定程度上改善了紫辉高速公路对隧道消防设施的管理，但该系统仍有优化和改进的空间。例如，系统可以根据日常运行安全管理的需要，制定隧道安全应急管理的方案和策略。隧道发生火灾事故时，系统不仅可以及时报警提示，还可以根据事故类型和预先确定的策略自动进行应急处以快速联动交通诱导、信息发布、消防等措施，更好地服务于运行安全管理。

6安科瑞智慧消防平台介绍

6.1平台结构

6.2平台主要功能介绍

6.2.1英国威廉希尔公司网站

用户登录成功之后进入英国威廉希尔公司网站 ，如图所示。主要展示的内容有：项目概况、设备状态、设备分类、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备台账信息等。其中百度地图可以选配成BIM建筑模型，任何传感器报警时可以在BIM模型中预警显示。

6.2.2消防子系统

智慧消防管理云平台包含了智慧用电子系统、防排烟子系统、消防水子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统、消防设备管理子系统和视频监控子系统等。智慧用电子系统可以接入电气火灾、孤航电弧、电气火灾主机、灭弧式保护器探测器和无线测温探测器等。点击智慧用电子系统进入智慧用电监控页面，点击菜单显示整个项目的基础信息和该项目下的所有探测器的信息，点击末级节点显示具体探测器的监控页面。

消防水子系统可以接入消防栓、消防水压、水位传感器等，用于实时的监控消防水管网的压力、液位、是否漏水，以及开盖等事件，当消防水压不够，管网漏水时，系统也能实时地发出警报，能让相关人员及时维修维护，保障消防安全。

防排烟子系统通过高灵敏的无线烟感报警装置，实现对烟雾、有害气体、及气体灭火信息等数据采集，实时秒级检测烟雾，一且发现监测数剧超过风险阈值，APP、短信报警、电话报警统统上阵，通过设备的标签、地理位置定位，快速通知业主、物业消防单位是哪个位置的火灾隐情。

消防设备电源子系统实时监控消防系统各个部件（如消防报警主机、楼层显示器、水泵、喷淋泵、电梯等）的电源工作状态，确保消防设备供电正常，并对各个部件电源产生的过压、欠压、过流、短路、断路等故障报警提示。可长期记录电压电流运行参数，自动对消防电源一段时间的运行状态进行分析，对可能产出问题的隐患进行警示。

防火门子系统通过与门禁报警、视频识别的关联，实时监控消防通道、安全出口、生命通道防火门的开闭及消防通道堆放物情况，实现紧急情况下的开闭控制等功能。确保防火门常闭、不上锁状态及保障火警救援是消防生命通道的畅通等，保障安全的生活、工作环境。

应急照明与疏散指示子系统可实现对各个应急灯具的实时监控和控制，当发生火灾时，可准确的给出安全的疏散路径指示，智能打开消防应急指示灯的指示方向及应急照明灯，帮助建筑内的人群选择逃生疏散路线，指引安全逃生方向。

视频监控子系统数据部门收到感应端各子系统报警信息后，可调出报警位置关联的监控摄像头图像，查看报警现场视频辅助进行火情确认。实现火灾报警子系统、消防水子系统、电气火灾子系统、防排烟子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统和视频监控子系统的有机结合，实现了报警点和监控点的联动。

消防设备管理子系统能够将每个建筑、项目节点的所有消防设备和资产纳入管理，对一些消防栓、灭火器、喷淋和消防大队地址等着重标注，日常的巡检和维护都需要纳入计划，在紧急情况下，会联动GIS调度子系统进行调度。

6.2.3隐患管理

隐患管理功能包括了隐患查询、隐患派发、隐患处理和隐患分析四个模块。可以查看登录用户下的所有项目的隐患信息，并进行派发和处理操作，且对所有隐患进行统计分析。

6.2.4能耗分析

能耗分析功能包括了能耗概况、能耗同比、能耗环比、能耗报表和能耗预测等五个模块。可以查看登录用户下的所有项目的能耗统计、同环比和报表，且按日、周、月等维度进行能耗预测分析。

6.2.5手机APP

APP支持Android、iOS操作系统，方便用户查看电气火灾、防排烟、消防水、消防设备电源、防火门、消防设备管理、视频监控、火灾报警等子系统的实时监控数据、报警信息、能耗统计等。

6.3推荐配置

6.3.1平台服务器：建议按照我方推荐配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。

推荐硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）

6.3.2系统现场推荐硬件配置清单：

注：以下配置为针对1个回路选型，其中剩余电流互感器应根据现场回路电流大

6.4产品介绍

电气火灾监控探测器

ARCM300T-Z-2G/4G/NB可选配2G上传、4G上传、NB-IOT网络上传，单表流量说明：

上传间隔一分钟，小于30M/月；

上传间隔二分钟，小于15M/月；

上传间隔五分钟，小于10M/月

7结语

公路隧道消防安全管理是一项复杂的系统工程，紫惠高速运用科学的交通智能技术，软、硬件一体化，利用智能消防管理平台，对隧道消防设施状况数据进行实时采集与分析，该系统可在隧道内实现自动巡视。该系统实施后，大大减轻了一线人员对隧道设施的人工巡视，减少了日常巡检费用和风险隐患，方便地实现了对隧道内消防设施的监控管理，对保障隧道运营安全和人民生命财产不受损失具有重要意义。

作者简介

张星.女.现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事智慧消防平台的设计与应用。手机：15021601437（同微信） QQ：3008021209   邮箱：3008021209 @qq.com
 

　　审核编辑：鄢孟繁