北方嚴(yán)寒地區(qū)隧道水消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

羅健

摘 要本文立足于目前我國(guó)北方嚴(yán)寒地帶高速公路隧道水消防系統(tǒng)管理現(xiàn)狀而開(kāi)展研究編寫(xiě)的，主要在隧道水消防管道水壓與溫度監(jiān)測(cè)、消防水泵遠(yuǎn)程控制、消防蓄水池水量監(jiān)測(cè)等方面進(jìn)行研究，可以實(shí)現(xiàn)隧道變電所駐地電工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和指揮調(diào)度大廳遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，提高隧道洞內(nèi)火災(zāi)事故發(fā)現(xiàn)率、處置及時(shí)率，減少人員現(xiàn)場(chǎng)檢查頻率，降低檢查難度，提高隧道安全性。

【關(guān)鍵詞】高速公路 隧道 消防 監(jiān)控

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高速公路建設(shè)也在快速的發(fā)展，目前我國(guó)高速公路總里程數(shù)已經(jīng)躍居世界第一。高速公路事業(yè)的發(fā)展的同時(shí)，高速公路的安全性也越發(fā)的被人關(guān)注，尤其是高速公路隧道消防系統(tǒng)直接影響著用路人在同行隧道時(shí)的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此隧道消防系統(tǒng)逐漸引起了人們的高度重視。因此高速公路隧道水消防系統(tǒng)需要進(jìn)行相應(yīng)的研究，采取更為科學(xué)有效的方式來(lái)保證高速公路隧道消防供水系統(tǒng)的可靠性。確保高速公路隧道消防供水系統(tǒng)可靠運(yùn)行，減少因?yàn)楦咚俟匪淼老拦┧到y(tǒng)故障導(dǎo)致的二次事故，促進(jìn)高速公路事業(yè)的健康發(fā)展。

1 原理結(jié)構(gòu)

隧道水消防監(jiān)控系統(tǒng)主要由信息采集和設(shè)備控制兩部分組成，信息采集主要負(fù)責(zé)對(duì)隧道水消防管道內(nèi)水壓、蓄水池水位、管道溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，供遠(yuǎn)端指揮調(diào)度大廳、隧道變電所值班電工查看，為啟動(dòng)水泵提供決策依據(jù)，設(shè)備控制主要實(shí)現(xiàn)完成對(duì)隧道消防供水泵、穩(wěn)壓泵遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制蓄水池補(bǔ)水，遠(yuǎn)程控制水消防管道補(bǔ)充水壓等功能。

1.1 信息采集工作原理

隧道的壓力、水位、溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)不同的傳感器將物理狀態(tài)轉(zhuǎn)換為4～20ma信號(hào)，傳輸給IO模塊的AI采集端口。卷簾門(mén)和消防水泵控制柜的狀態(tài)通過(guò)IO模塊的DI端口采集，IO模塊使用主動(dòng)式OPC推送方式，將數(shù)據(jù)分別上報(bào)給變電所監(jiān)控計(jì)算機(jī)和分中心隧道消防監(jiān)控計(jì)算機(jī)。

1.2 設(shè)備控制原理

卷簾門(mén)和消防水泵的控制通過(guò)IO模塊的DO端口實(shí)現(xiàn)，在監(jiān)控計(jì)算機(jī)將控制指令通過(guò)OPC方式下發(fā)后，IO模塊驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器工作，控制相應(yīng)的設(shè)備控制端，實(shí)現(xiàn)控制功能，如圖1所示。

2 主要功能

2.1 消火栓水壓遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)

隧道消防監(jiān)控界面顯示隧道兩側(cè)的當(dāng)前水壓，當(dāng)水壓小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，觸發(fā)報(bào)警信息顯示。當(dāng)聯(lián)動(dòng)控制功能開(kāi)啟后，水壓小于閾值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟穩(wěn)壓泵，當(dāng)水壓超過(guò)預(yù)設(shè)上限時(shí)關(guān)閉穩(wěn)壓泵。

2.2 隧道卷簾門(mén)遠(yuǎn)程控制

可遠(yuǎn)程控制卷簾門(mén)的上升和下降。并可查看當(dāng)前的反饋狀態(tài)。

2.3 消防水泵遠(yuǎn)程控制

可遠(yuǎn)程開(kāi)啟和關(guān)閉水泵，可查看配電柜當(dāng)前狀態(tài)。

2.4 消防水池水位遙測(cè)

可遠(yuǎn)程查看蓄水池水位，水位低于預(yù)設(shè)閾值將報(bào)警提示。當(dāng)聯(lián)動(dòng)控制功能開(kāi)啟后，水位低于閾值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟補(bǔ)水泵，當(dāng)水位高于預(yù)設(shè)上限時(shí)關(guān)閉補(bǔ)水泵。

2.5 變電所監(jiān)控

變電所計(jì)算機(jī)分別連接監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)及監(jiān)控視頻網(wǎng)，設(shè)有兩臺(tái)顯示器，分別顯示隧道CCTV視頻和消防監(jiān)控界面。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 消火栓水壓遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)

（1）在兩側(cè)隧道內(nèi)ACU旁邊的消火栓箱內(nèi)，分別將原水壓表改造為水壓變送器（量程0～1MPa）。

（2）在ACU內(nèi)，各安裝1臺(tái)MOXA ioLogik E1242數(shù)據(jù)IO采集模塊（提供4路模擬量采集），采集水壓變送器和溫度變送器各自提供的4～20ma輸出，設(shè)備接入監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

3.2 隧道卷簾門(mén)遠(yuǎn)程控制

（1）在隧道一側(cè)的卷簾門(mén)旁安裝配電箱，內(nèi)設(shè)1臺(tái)MOXA ioLogik E2210數(shù)據(jù)IO控制模塊，以及卷簾門(mén)控制繼電器。

（2）在隧道入洞口ACU及卷簾門(mén)配電箱旁分別安裝收發(fā)器并敷設(shè)光纜，用于將網(wǎng)絡(luò)連接到控制模塊。

（3）將新安裝的控制線纜分別連接兩臺(tái)卷簾門(mén)控制器的控制端口。

3.3 消防水泵遠(yuǎn)程控制

（1）在消防泵房穩(wěn)壓泵控制柜內(nèi)安裝1臺(tái)MOXA ioLogik E2210數(shù)據(jù)IO控制模塊。

（2）改造配電柜電路，增加IO控制功能。

（3）安裝1臺(tái)5口工業(yè)交換機(jī)，連接各模塊。

3.4 消防水池水位遙測(cè)

設(shè)備配置：

（1）在蓄水池井口內(nèi)測(cè)安裝超聲波一體式探測(cè)儀，并制作支架，做好防水防曬保護(hù)。

（2）在蓄水池井口外側(cè)安裝配電柜，內(nèi)裝數(shù)據(jù)IO采集模塊。

（3）通過(guò)網(wǎng)線連接消防泵房交換機(jī)。

3.5 變電所顯示設(shè)備

設(shè)備配置：

（1）在變電所值班室安裝1臺(tái)23寸顯示器，1臺(tái)無(wú)風(fēng)扇工控機(jī)，內(nèi)裝隧道監(jiān)控程序及隧道視頻客戶端。

（2）工控機(jī)2個(gè)網(wǎng)卡分別連接監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)及監(jiān)控視頻網(wǎng)。

4 軟件設(shè)計(jì)

消防監(jiān)控軟件使用組態(tài)軟件（組態(tài)王）開(kāi)發(fā)，通過(guò)本機(jī)的OPC服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)IO設(shè)備保持?jǐn)?shù)據(jù)同步。

設(shè)有登陸、主頁(yè)、隧道控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)列表、歷史數(shù)據(jù)查詢等頁(yè)面。程序設(shè)置數(shù)據(jù)改變命令，當(dāng)采集數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)更新界面相關(guān)顯示內(nèi)容，對(duì)于水壓、水位等數(shù)據(jù)設(shè)置專(zhuān)用的非線性表，通過(guò)校對(duì)可保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。當(dāng)需要執(zhí)行聯(lián)動(dòng)的條件為真時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)操作。程序采用模塊化設(shè)計(jì)，不同界面執(zhí)行設(shè)備控制功能時(shí)調(diào)用同一程序?qū)崿F(xiàn)，可保證程序功能的正確執(zhí)行。

指揮調(diào)度大廳監(jiān)控軟件界面如圖2所示。

5 隧道水消防監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)及必要性

（1）在全自動(dòng)化運(yùn)行可靠性還不能滿足隧道管理實(shí)際需求的情況下，隧道水消防系統(tǒng)還需要人工干預(yù)、監(jiān)測(cè)。隧道水消防系統(tǒng)的建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)人工遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制水消防系統(tǒng)，利用人工分析隧道實(shí)際運(yùn)行情況分析對(duì)隧道水消防系統(tǒng)實(shí)施遠(yuǎn)程控制，可以避免出現(xiàn)因管道破裂持續(xù)供水導(dǎo)致路面積水或結(jié)冰造成的安全隱患。

（2）水消防系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道消防管道內(nèi)水壓情況，當(dāng)隧道水消防管道內(nèi)因滲漏或其他原因造成的水壓不足時(shí)，及時(shí)主動(dòng)報(bào)警提示人工遠(yuǎn)程控制補(bǔ)水，保證管道內(nèi)水壓始終維持正常水壓，保證在隧道發(fā)生火災(zāi)等突發(fā)事件時(shí)消防管道內(nèi)有足夠的水壓進(jìn)行滅火。

（3）作為火災(zāi)報(bào)警按鈕的補(bǔ)充，水消防系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)有人在隧道內(nèi)使用水消防系統(tǒng)滅火。當(dāng)消防管道內(nèi)水壓快速下降時(shí)，水消防軟件可以及時(shí)提示報(bào)警，由值班人員通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)等其他監(jiān)控設(shè)施判斷現(xiàn)場(chǎng)具體情況，及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急處置預(yù)案。

（4）水消防系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消防管道溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電伴熱系統(tǒng)故障，避免出現(xiàn)因冬季低溫造成的管道凍裂等情況。

6 結(jié)束語(yǔ)

隧道水消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以滿足指揮調(diào)度大廳遠(yuǎn)程監(jiān)控水消防運(yùn)行狀況需要，可以實(shí)現(xiàn)在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)由指揮調(diào)度大廳遠(yuǎn)程、快速啟動(dòng)消防水泵，滿足消防用水需求，解決隧道水消防管道經(jīng)常無(wú)水情況發(fā)生，消除了因冬季電伴熱系統(tǒng)故障導(dǎo)致消防水管凍裂隱患，也彌補(bǔ)了隧道水消防全自動(dòng)運(yùn)行情況下無(wú)法控制因水消防管道破損導(dǎo)致的消防用水外流對(duì)用路人行車(chē)安全造成威脅的不足。

作者單位

遼寧省高速公路運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司丹東分公司 遼寧省丹東市 118000