火災(zāi)探測器對城市隧道消防運維管理的影響

陳 旻

(中遠(yuǎn)海運科技股份有限公司， 上海 200135)

0 引 言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，城市化水平不斷提高，城市隧道和其他地下資源的開發(fā)利用越來越受重視。開發(fā)利用城市隧道對節(jié)省城市用地、節(jié)約能源、改善城市交通狀況、減輕城市污染、擴(kuò)大城市空間容量和提高城市居民的生活質(zhì)量等都有重要作用。據(jù)統(tǒng)計，隧道內(nèi)影響車輛安全通行的因素主要有火災(zāi)(包括發(fā)動機(jī)自燃、輪胎起火、線路故障、貨物自燃和碰撞起火等)、大型廢棄物、行人進(jìn)出、車輛逆行和交通事故等5種。封閉隧道內(nèi)易發(fā)生的事故主要是火災(zāi)，其他事故對隧道的正常運行影響較小。由于隧道內(nèi)的環(huán)境特殊，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，將導(dǎo)致人員傷亡、設(shè)施毀壞等后果。因此，為極大地降低或避免火災(zāi)造成的財產(chǎn)損失和人員傷亡，同時方便實施救援，應(yīng)正確地設(shè)計和使用消防設(shè)施。

新版《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱“新版《規(guī)范》”)已于2014年5月1日起正式實施?？紤]到城市隧道項目規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)的周期較長，在新版《規(guī)范》實施之前完成消防系統(tǒng)設(shè)計審圖的項目不受其約束，新版《規(guī)范》對城市隧道內(nèi)消防系統(tǒng)設(shè)計和施工的影響在近幾年才逐漸顯現(xiàn)出來。

本文主要以城市隧道為背景，以新版《規(guī)范》為設(shè)計依據(jù)，模擬隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制程序啟動消防給水滅火系統(tǒng)之后火災(zāi)現(xiàn)場的實際情況，分析新版《規(guī)范》的實施對城市隧道消防給水滅火系統(tǒng)運維管理的影響。

1 隧道消防系統(tǒng)聯(lián)動控制程序簡述

隧道消防系統(tǒng)主要由火災(zāi)探測和報警、消防通信、消防照明、消防廣播、通風(fēng)、排煙、安全疏散和避難設(shè)施、消防給水滅火系統(tǒng)、監(jiān)控信號系統(tǒng)及其他消防設(shè)施組成。從技術(shù)層面看，隧道消防系統(tǒng)可分為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和消防聯(lián)動系統(tǒng)，其中：火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要由火災(zāi)圖形工作站、火災(zāi)報警主機(jī)、光纖感溫主機(jī)和設(shè)置在隧道內(nèi)的光纖感溫探測器、火焰探測器、手動報警按鈕、聲光報警器及火災(zāi)模塊箱等設(shè)備組成；消防聯(lián)動系統(tǒng)主要包括消防給水滅火系統(tǒng)、消防通信、消防照明、消防廣播、通風(fēng)、排煙、安全疏散和避難設(shè)施系統(tǒng)等。

圖1為消防報警及聯(lián)動程序圖。當(dāng)隧道內(nèi)任意位置處發(fā)生火災(zāi)時，由現(xiàn)場火災(zāi)探測器探測到火災(zāi)或現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)火情并按下就近的手動報警按鈕之后，發(fā)出火災(zāi)報警信號，通過火災(zāi)報警系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)將該信號傳輸給控制中心的消防報警主機(jī)；消防報警主機(jī)在接收到火災(zāi)報警信號之后發(fā)出聲光報警控制信號，開啟隧道內(nèi)的聲光報警器，同時將發(fā)生火災(zāi)的地點和火災(zāi)報警信號通過控制中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸給控制中心的綜合監(jiān)控平臺，在平臺的監(jiān)控界面上顯示火災(zāi)發(fā)生的地點并要求只確認(rèn)火災(zāi)報警信號，防止誤報警；綜合監(jiān)控平臺按預(yù)設(shè)的程序?qū)⒒馂?zāi)報警信號傳輸給視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在接收到報警信號之后進(jìn)行聯(lián)動，將距離火災(zāi)發(fā)生地點最近的視頻信號顯示在監(jiān)視器上；控制室值班人員在接收到報警信號之后通過視頻信號確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)，并按下消防聯(lián)動控制器上的火災(zāi)報警確認(rèn)鍵，消防火災(zāi)報警聯(lián)動主機(jī)將自動按照預(yù)設(shè)的消防聯(lián)動模式動作。根據(jù)火災(zāi)報警的地點開啟預(yù)設(shè)區(qū)域(50 m)內(nèi)的消防給水滅火系統(tǒng)(水噴淋)，對現(xiàn)場起火部位進(jìn)行冷卻和滅火；同時，啟動相應(yīng)的消防排煙、人員疏散和消防廣播等系統(tǒng)，最大程度地為安全疏散現(xiàn)場人員爭取時間，并為消防人員開展現(xiàn)場救援創(chuàng)造有利的條件。

圖1 消防報警及聯(lián)動程序圖

2 新版《規(guī)范》實施前后消防報警控制主機(jī)報警信號輸入對比和存在的問題

在新版《規(guī)范》實施之前，城市隧道內(nèi)的消防報警控制主機(jī)現(xiàn)場火災(zāi)自動探測報警觸發(fā)器主要是布置在現(xiàn)場的點型紅外火焰探測器和手動報警按鈕，目前隧道內(nèi)的點型紅外火焰探測器和手動報警按鈕一般按50 m的間隔水平布置，每個探測器和手動報警按鈕都能獨立編碼，擁有可被消防報警控制主機(jī)識別的地址。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，消防報警控制主機(jī)只需通過識別報警信號發(fā)出對應(yīng)的地址就能準(zhǔn)確判斷火災(zāi)發(fā)生的大致部位。線型光纖感溫火災(zāi)探測器作為火災(zāi)前期預(yù)警系統(tǒng)，具有獨立的火災(zāi)預(yù)警探測和報警功能，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生地點的溫度達(dá)到感溫光纖報警溫度設(shè)定值時，感溫光纖向光纖感溫報警主機(jī)發(fā)出報警信號，在光纖感溫報警主機(jī)上通過對感溫光纖報警前后波長的衰減情況進(jìn)行對比計算，獲得火災(zāi)發(fā)生地點與感溫光纖報警主機(jī)安放地點之間的距離，對應(yīng)判斷火災(zāi)發(fā)生的部位。光纖感溫報警主機(jī)與隧道控制室內(nèi)的消防報警控制主機(jī)通過通信線連接，當(dāng)光纖感溫報警主機(jī)接收到感溫光纖報警信號之后，立即向消防報警控制主機(jī)發(fā)出火災(zāi)預(yù)警信號?；馂?zāi)預(yù)警信號的作用與現(xiàn)場火災(zāi)自動探測報警信號不同，只向消防報警控制主機(jī)發(fā)送火災(zāi)預(yù)警，提示現(xiàn)場的溫度異常、可能有火災(zāi)發(fā)生，對于是否發(fā)生了火災(zāi),還需通過點型紅外火焰探測器、手動報警按鈕和視頻監(jiān)控系統(tǒng)來確認(rèn)。

新版《規(guī)范》要求：“城市道路隧道應(yīng)同時采用線型光纖感溫火災(zāi)探測器和點型紅外火焰探測器(或圖像型火災(zāi)探測器)。隧道中設(shè)置的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)宜聯(lián)動隧道中設(shè)置的視頻監(jiān)視系統(tǒng)確認(rèn)火災(zāi)?！盵1]線型光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)提供的火災(zāi)預(yù)警信號的性質(zhì)與現(xiàn)場火災(zāi)自動探測報警信號的性質(zhì)一樣，可直接作為現(xiàn)場是否發(fā)生火災(zāi)的綜合判定依據(jù)之一。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，可通過多種現(xiàn)場火災(zāi)自動探測(紅外火焰探測、線型光纖感溫)手段，縮短對隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的反應(yīng)時間和確認(rèn)時間，盡快開展人員疏散和消防滅火救援行動，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失，降低對社會的影響。

3 新版《規(guī)范》實施過程中發(fā)現(xiàn)的問題

在新版《規(guī)范》實施過程中，發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)的消防系統(tǒng)存在某些起火部位與噴水滅火系統(tǒng)噴放區(qū)域不一致的問題。

當(dāng)前城市隧道內(nèi)的消防給水滅火系統(tǒng)一般為穩(wěn)高壓系統(tǒng)，消防用水量按照發(fā)生1起火災(zāi)所需水量設(shè)計，對應(yīng)發(fā)生火災(zāi)時水噴霧噴放覆蓋長度小于等于50 m、寬度為2個行車道的區(qū)域。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，消防系統(tǒng)力爭在火勢蔓延初期通過將火災(zāi)控制在起火點周圍50 m區(qū)域內(nèi)，為隧道內(nèi)其他位置人員的疏散和滅火救援爭取時間。

在新版《規(guī)范》實施之前，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，線型光纖感溫火災(zāi)探測報警主機(jī)只向消防報警主機(jī)發(fā)送火災(zāi)預(yù)警信息，不參與實際火災(zāi)報警輸入信號的邏輯運算，隧道火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場嚴(yán)格按照設(shè)計要求，準(zhǔn)確開啟周圍50 m范圍內(nèi)的2段噴淋管進(jìn)行消防滅火。在該情況下，現(xiàn)場雙波長火焰探測器的探測范圍和手動報警按鈕報警覆蓋范圍與現(xiàn)場水噴淋系統(tǒng)保護(hù)范圍的對應(yīng)關(guān)系示意見圖2，現(xiàn)場雙波長火焰探測器和手動報警按鈕與水噴淋管的聯(lián)動控制關(guān)系見表1。

圖2 現(xiàn)場雙波長火焰探測器的探測范圍和手動報警按鈕覆蓋范圍與現(xiàn)場水噴淋系統(tǒng)保護(hù)范圍對應(yīng)關(guān)系示意

新版《規(guī)范》實施之后，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，線型光纖感溫火災(zāi)探測報警信號作為新增報警信號源輸入消防報警控制主機(jī)。在該情況下，現(xiàn)場雙波長火焰探測器、手動報警按鈕、感溫光纖與現(xiàn)場水噴淋系統(tǒng)對應(yīng)關(guān)系示意見圖3。消防報警控制主機(jī)綜合判定之后對水噴淋管聯(lián)動控制的實際效果見表2。

表1 現(xiàn)場雙波長火焰探測器和手動報警按鈕與水噴淋管的聯(lián)動控制關(guān)系

圖3 現(xiàn)場雙波長火焰探測器、手動報警按鈕、感溫光纖與現(xiàn)場水噴淋系統(tǒng)對應(yīng)關(guān)系示意

由表2可知：線型光纖感溫火災(zāi)探測報警信號作為新增報警信號源輸入消防報警控制主機(jī)之后，在某些情況下，隧道火災(zāi)現(xiàn)場實際噴放范圍與設(shè)計有偏差，雖然仍能覆蓋起火點，但存在噴水強(qiáng)度降低和防護(hù)區(qū)域有25 m偏差的問題。

初步分析認(rèn)為：導(dǎo)致該問題發(fā)生的最可能原因是，感溫光纖探測器發(fā)出的火災(zāi)報警信號傳輸給感溫光纖報警主機(jī)，感溫光纖報警主機(jī)判斷之后通過信號線，以開關(guān)量的形式將報警信息發(fā)送給消防報警控制主機(jī)。消防報警控制主機(jī)接收到報警的開關(guān)量信號之后只能做出“感溫光纖報警主機(jī)發(fā)出火災(zāi)報警”的判斷，無法準(zhǔn)確定位隧道內(nèi)感溫光纖具體報警位置。如需進(jìn)一步判斷感溫光纖具體報警位置，還需直接在感溫光纖報警主機(jī)上進(jìn)行查詢。

4 新版《規(guī)范》對現(xiàn)有市隧道消防給水滅火系統(tǒng)運維管理的影響

1) 當(dāng)實際噴放區(qū)域與設(shè)計偏差25 m時，雖然著火點仍處在噴放區(qū)域內(nèi)，但控制火災(zāi)進(jìn)一步蔓延的效果不如原設(shè)計，偏差將直接影響現(xiàn)場人員疏散的實際直接可利用時間，降低火災(zāi)發(fā)生時的安全性設(shè)計要求。

表2 消防報警控制主機(jī)綜合判定之后對水噴淋管聯(lián)動控制的實際效果

頭數(shù)[2]。原有的噴頭出口流量將減少1/2，理論上覆蓋范圍內(nèi)的車道寬度將大大縮短，有可能出現(xiàn)起火點超出噴放區(qū)域覆蓋范圍的情況。不僅現(xiàn)場火情得不到控制，而且無法滿足隧道現(xiàn)場火災(zāi)冷卻和隔斷的要求。

5 解決措施

1) 對消防報警控制主機(jī)進(jìn)行升級。目前部分生產(chǎn)消防報警控制主機(jī)的廠商正在考慮以消防報警控制主機(jī)為核心，在功能上集成線型光纖感溫火災(zāi)報警主機(jī)的功能模塊，使感溫光纖探測器直接與消防報警控制主機(jī)連接，確保消防報警控制主機(jī)能根據(jù)感溫光纖探測器報警信號確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生部位。

2) 在設(shè)計消防給水滅火系統(tǒng)時，將噴水滅火長度擴(kuò)大至100 m。此時由于供水管網(wǎng)內(nèi)的水壓大幅提高，原有管網(wǎng)系統(tǒng)中選用的消防泵、管道、閥門、壓力表及水流指示器等設(shè)備和部件需重新設(shè)計。相應(yīng)的消防給水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)一次性投資建設(shè)費用將大大增加，而在原50 m長度的噴淋管開啟即可滿足隧道現(xiàn)場消防滅火要求的情況下，不滿足經(jīng)濟(jì)適用原則，因此認(rèn)為未來的消防給水滅火系統(tǒng)在很長一段時間內(nèi)仍將保持原50 m長度的設(shè)計。

6 結(jié) 語

隨著社會的發(fā)展，為在復(fù)雜的消防環(huán)境下保證人員安全疏散和財產(chǎn)不受損失，對消防報警系統(tǒng)規(guī)范進(jìn)行更新、調(diào)整具有重要意義。如何在隧道發(fā)生火災(zāi)時綜合運用各種火災(zāi)探測技術(shù)和方法提升消防報警探測手段，是城市隧道消防滅火系統(tǒng)運維管理需關(guān)注的一個問題。鑒于國內(nèi)有大量隧道正在建設(shè)，新版《規(guī)范》對隧道消防系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)的影響越來越廣。 本文針對城市隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時消防報警滅火系統(tǒng)能否有效投入使用的問題，綜合分析了發(fā)生火災(zāi)時在現(xiàn)有條件下進(jìn)行的現(xiàn)場探測器報警、消防報警聯(lián)動主機(jī)判斷動作、現(xiàn)場消防滅火和疏散系統(tǒng)啟動等火災(zāi)自動報警聯(lián)動工作流程，詳細(xì)討論了現(xiàn)有光纖感溫探測器信號作為現(xiàn)場探測輸入信號導(dǎo)致消防報警聯(lián)動主機(jī)無法準(zhǔn)確啟動相應(yīng)區(qū)域的噴水滅火系統(tǒng)的情況，并說明了在該情況下消防滅火系統(tǒng)無法在第一時間達(dá)到控制火災(zāi)蔓延、按計劃疏散人員的目的。此外，從可行性的角度提出了對光纖感溫探測器進(jìn)行設(shè)備升級的建議，提高消防報警聯(lián)動主機(jī)啟動相應(yīng)區(qū)域的噴水滅火系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。通過對新版《規(guī)范》對城市隧道內(nèi)消防給水滅火系統(tǒng)運維管理的影響進(jìn)行分析，有助于參照新版《規(guī)范》的要求，在新的消防報警主機(jī)推出之前，更好地完成隧道消防系統(tǒng)工程，保障城市隧道消防系統(tǒng)的正常運行。