高速公路隧道消防系统智能化建设方案分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 27 日 作者简介：雷宇帆（1990），男，汉族，广西玉林人，初级职称，大学本科，研究方向高速公路机电工程技术。-80-高速公路隧道消防系统智能化建设方案分析 雷宇帆 广西智能交通科技有限公司，广西 南宁 530000 摘要：摘要：安全是高速公路隧道建设与运营的重要目标，尤其是消防安全及其应急处置能力，在公路隧道安全防控中占据着关键地位。因此本文将从高速公路隧道消防系统的建设现状着手，对其智能化消防系统的建设进行分析，基于隧道火灾事故的发生特点来探讨高速公路隧道智能化系统的建设必要性，最后从大数据识别与采集、火灾风险动态识别、隧道火灾监测与报警、隧道火灾应急响应、隧道临时交通控制与车辆引导、火灾快速处置这六个方面来分析其建设方案，以供参考。关键词：关键词：高速公路隧道；消防系统；智能化建设 中图分类号：中图分类号：U453 高速公路隧道在运营空间相对闭塞，并且存在诸多的火灾隐患，一旦发生火灾问题，极有可能会在短时间内迅速蔓延，不仅会严重影响公路隧道车辆的正常运行，同时也会威胁人员的生命财产安全。而在当前智能化时代背景下，高度公路隧道的消防系统也应当积极推进智能化建设进程，确保公路隧道的正常运行，保障当地交通安全，为民众提供更为优质的服务与安全保障。1 隧道火灾事故的发生特点 根据相关统计结果来看，隧道火灾事故主要多发于夏、冬二季，尤其是在节假日以及黄金周等时间段，在气温过高、事故较低、车流量较高的情况下极易发生隧道火灾事故，其诱因主要可以分为车辆追尾、车辆撞击、车辆自燃这三方面。而隧道火灾事故的发生特点主要表现在以下两个方面：首先，由于隧道纵深距离窄长，在发生火灾的情况下，隧道内部的车辆很难得以及时疏散，火势会顺着车辆蔓延，很有可能会造成堵塞，从而进一步扩大损失。并给由于空间过于狭小，火灾产生的烟气也很难向外扩散，使得内部烟雾弥漫，能见度低，难以辨认方向和逃生口，增加了人员逃生的难度；其次，由于车辆本身会携带一定的燃油，有时还运载相当数量的可燃物质，在隧道内如果车辆发生碰撞等事故，可能会造成泄露，进一步加快火势的蔓延，难以有效控制火势。2 高速公路隧道智能消防系统的建设必要性 根据国家消防安全法规的要求，高速公路隧道必须配备相应的消防设施和设备，并确保其正常运行和使用。根据上述论述内容可知，高速公路隧道由于其狭长、密闭的空间特点，一旦发生火灾，火势容易蔓延，人员和物资的疏散和救援都存在一定的困难。而当前的火灾报警系统运行功能相对有限，难以与其他系统进行有效连接，在发生火灾事故时很难及时收集相关数据信息，导致相关部门难以实时掌握现场实际情况，难以及时开展火灾救援活动。因此笔者认为，应当借助智能化技术手段来提升现场数据信息的收集与整理水平，能够对火灾问题进行及时响应，并加强与各个系统之间的联动，进而保障消防系统运行效果，为隧道运行安全以及民众生命安全带来全面保障。3 高速公路隧道消防系统的智能化建设方案 3.1 大数据识别与采集 大数据识别与采集系统是高速公路隧道智能化消防系统的重要模块之一，其核心功能就在于现场数据信息的采集、分析以及处理，从而实现对隧道火灾风险的实时监测，为相关消防应急处理提供必要的数据支持。其关键模块及其具体功能具体如下：首先是监控模块，主要以可视监控系统与支线其他监控系统构成的，以摄像机为核心的硬件设置，对公路隧道的环境情况进行实时动态化监控，收集相关视频与图像，以此来进行数据分析与统计。同时还通过隧道内部的传感器设备，采集温度、烟雾浓度、火焰辐射都能够火灾相关的数据信息，一旦发现异常情况能及时进行报警；其二是通信模块，这一模块是基于无线网络平台，构建出各个模块之间的数据信息传中国科技期刊数据库 工业 A-81-输信息的路径，切实提升数据流通的通畅性，发挥出数据信息的应用价值，为相关安全防控工作带来必要支持；其三是存储模块，该模块主要负责将采集和处理后的数据进行存储和备份，保障数据的完整性和可追溯性，同时也可以为其他系统提供数据接口和服务，通常来说，存档对象主要为监控视频以及相关统计数据，相关部门可以根据具体工作需求来进行数据调取，实现数据的共享和利用；其四是分析模块，能够基于收集到的图像以及视频，从中提取出关键的数据信息，并结合跟踪技术、目标检测技术等手段，对隧道内监测范围中的车速、车流量等进行统计，进而通过数据化的表达方式，展现出当前隧道内部的具体交通通行情况，并将其产生的数据完整保存到系统存储模块之中。此外还可以通过移动终端、短信等方式进行及时有效的报警通知，进而提高应急处置的效率和响应速度；最后是显示模块，这一模块的用途主要是将当前隧道路面的监控信息进行呈现，反映出现场交通具体情况，能够帮助相关人员了解当地状况。3.2 火灾风险动态识别 火灾风险动态识别系统能够基于已发生的事故案例，从中分析出车辆类型、车流量、车速、隧道交通环境条件等多方面关键信息，并通过机器学习模型来进行当前隧道交通的实际情况，对各方面数据信息进行全面汇总，生成相应的文件，进而反馈出隧道安全事故的实际情况，实现对隧道内部火灾风险的动态识别，及时发现异常情况并采取相应的措施，有效预防和减少火灾的发生和损失。此外，还可以结合人工神经网络来将生成的文件信息进行数据导入，相关部门则可以基于监测范围内隧道路段的当前运营情况来评估火灾事故的发生概率，如果当前情况与火灾事故发生的相关数据存在一定的趋同性，则代表当地具有较高的事故发生概率，需要及时采取限流、限速等防控措施，进而避免安全事故的发生，确保当地交通运输的安全。3.3 隧道火灾监测报警 隧道火灾监测与报警系统需要通过探测器设备，对隧道内部的火灾风险隐患进行感知与预测，在火灾发生之前能够为现场以及相关部门发出报警信息，让其尽快做出响应，避免火灾烟气在隧道内部的扩散，同时也能够为现场火灾救援活动带来必要的支持。通常来说，隧道火灾事故问题较为复杂，仅仅依靠一个火灾探测系统，很有可能会出现覆盖面不足的情况，因此需要使用多个火灾探测器，通过有效协同来确保监测范围的全面覆盖，实时采集与监测隧道内的温度、湿度、烟雾浓度、空气流速等环境参数以及车辆通行情况和人员流动情况，如果出现温度异常升高、烟雾浓度过大等异常情况，能够及时发出预警信号，提醒相关人员采取相应的措施进行处置。同时，该系统也能够根据实时监测和数据处理的结果，对火灾风险进行评估和预测，并结合火灾风险预测模型，预测隧道内未来一段时间内的火灾风险情况，为消防应急处置提供参考和支持。此外，由于现场环境因素对火灾探测器的干扰因素较小，能够对现场的烟雾浓度以及火焰像素进行精准识别，并通过视频编码设备、交换机等设备，传输到服务器中，最后通过显示器、广播、光警报等方式发出警报信息。3.4 隧道火灾应急响应 在发生隧道火灾问题时，势必会产生烟雾，而如果内部烟雾浓度过高，现场人员可能会将其中的烟尘以及有害气体吸入体内，进而引发窒息现象，同时在浓烟的情况下，内部空间的可见度也会大大下降，不仅不利于内部人员的疏散，也会为救援工作带来诸多困难。因此排烟是火灾救援的首要任务，需要通过应急排烟系统来降低隧道内部的烟雾浓度，可以协同独立排烟阀、PLC 控制器等装置来有效保障应急排烟模块的正常运行，对烟雾以及火源进行有效识别，并通过CFD 模型、FDS 软件等方式，对隧道内部的烟气流动路径进行精准模拟，相关部门则可以根据模拟结果来确定起火位置以及火灾类型，根据隧道实际情况来制定出相应的排烟通风方案，并合理调控风机转速参数，以确保烟雾能够尽快排出隧道。其中，PLC 控制器能够通过远程控制来实现排烟，需要相关部门能够在明确现场情况的条件下来进行合理启用，确保各个风机设备能够维持正常运行状态。并且，高速公路的隧道建设路段主要集中于山区等偏远地带，一旦发生火灾，救援队伍很难及时赶到现场开展火灾救援工作，需要隧道内部人员能够采取自救措施，因此需要建设人员疏散引导系统，为隧道内人员能够提供自救条件。通常来说，隧道内部会设置紧急疏散的标志以及广播通知，现场人员应当根据中国科技期刊数据库 工业 A-82-标志的引导，有序离开火灾现场，但是在实际情况下，隧道内部的烟雾浓度较高，并且现场人员势必会存在慌乱恐惧的情绪，很难确保现场人员能够根据标志以及广播声音来进行有序疏散，进而对现场人员疏散带来不利影响。因此可以使用节能高亮的标志来进行优化，即使在烟雾过浓、能见度较低的情况下也能够让现场人员及时查看标志，引导其能够根据特定的路线来有序疏散。同时还需要考虑到现场人员的恐慌心理，对疏散路线进行优化，可以结合数字模型来分析各个逃生路线的可行性，并对表示亮度、闪烁频率、颜色等方面进行调控，通常来说应急疏散标志主要为绿色，但是在烟雾环境中，绿色的能见度相对较低，因此可以适当增添红色的频闪 LED 灯具，将应急疏散标注突显出来，并且还应当对隧道内容易发生损坏的电力系统、照明设施等硬件予以有效保护，以保证疏散标志能够时刻发挥出引导作用，最好能够为标志配备自供电部件，确保各个电源能够分别对应独立的地址编码，并与控制器形成稳定的通信关系，在发生火灾问题时能够及时切换到应急模式，点亮灯具，进而实现精准控制效果。3.5 隧道临时交通控制与车辆引导 隧道临时交通控制与车辆引导系统的主要功能就是对车辆交通的有效引导，并对监测路段的车辆进行实时监测，采集相关数据信息，从而确保隧道内的行车安全和交通流畅。在车辆即将进入隧道路段时，能够通过设置在洞口的 LED 信息板，为驾驶人员提供相应的信息提示，避免车辆误入到隧道之中，或者也可以通过水幕拦截设备，将外部车辆进行拦截。而一旦隧道发生火灾问题，则可以通过信息板来对过往车辆进行警示，要求其降低行驶速度，必要情况下可以开启水幕拦截装饰，不得让车辆进入到隧道之中，以此来将火灾事故的影响控制在最小范围内。而与隧道还有一定距离的车辆，则可以通过路口信号灯以及信息板来明确前方路况，在发生火灾问题时能够让其及时更改车辆行驶路线，以避免交通拥堵问题的发生，也能够为救援工作提供有利条件。此外，还可以与云系统进行联动，让远端车辆能够及时绕行火灾现场，保持安全距离，并且通过火灾报警系统，将相关数据信息及时反馈给当地的道路交通部门，及时规划交通路线，并将其路线信息传递给信号灯，通过信号灯的引导来确保车辆能够有效绕行，避免车辆驶入到火灾现场，同时也能够根据隧道内部的火势变化情况，实时为交通部门提供信息，以此来有效优化路线，直到隧道火灾问题得以解决，恢复正常运行状态的情况，方可投入使用，让车辆正常驶入到隧道路段。3.6 火灾快速处置 如果隧道内的监控系统因为火灾事故而发生损坏，并且隧道出入口车辆发生了严重堵塞，难以进入现场情况下，则可以使用微型无人机设备来及时了解现场情况，帮助救援人员能够尽快了解隧道内部情况，掌握火源以及受难人员的具体情形，进而制定出针对性的救援计划。通常来说，无人机设备上会配备火源侦查系统，具备通信、侦查、指挥、辅助这四大模块，能够实现对无人机导航的有效控制，并传达相关指令进行数据采集与传输，对火源进行搜寻以及排查，从而制定出可行的救援方案。此外，消防部门也可以利用轮式机器人。通过智能化手段来进行火源的动态化侦查，精准识别隧道内部的火灾情况。例如现场火势较大，并且灾情现场条件复杂，消防设施很难进入到隧道内开展灭火工作，或者水源供给严重不足，则可以使用无人系统来辅助消防工作的开展，当前来看主要以履带式消防机器人为主，能够有效帮助无人机群对火源进行动态化侦查，并完成灭火、降温、排烟等多样工作，降低火灾问题的影响范围，同时也能够缩短火灾的持续时间，保障人员的生命财产安全，为现场救援工作带来诸多便利。4 结语 综上所述，高速公路隧道的安全问题不可忽视，一旦发生火灾问题会导致当地交通系统瘫痪，同时也会威胁民众的生命财产安全。而就当前来看，部分高速公路隧道的消防系统难以保障运行效果，需要通过智能化建设来完善系统运行模式，加强信息数据的分析以及传输效果，对火灾风险因素进行有效识别，能够在发生火灾时第一时间开展相应操作。同时也需要做好临时交通的控制与引导工作，尽快处理火灾问题，落实隧道火灾应急系统，将火灾问题影响控制在最小范围内。中国科技期刊数据库 工业 A-83-参考文献 1赵永生.浅谈高速公路山区长隧道消防系统的运维管理J.交通工程,2020,20(05):53-56.2杨柄桥.山区高速公路隧道水消防系统设计J.交通世界,2019(27):110-111.3 魏 永 俊;杨 加 宇.高 速 公 路 隧 道 消 防 系 统 灭 火 设 施 的 合 理 化 设 置 问 题 研 究 J.通 讯 世界,2019,26(05):284-285.4易彦.高速公路隧道消防系统灭火设施的合理化设置J.消防界(电子版),2018,4(15):59-60.5刘爽.高速公路隧道消防系统灭火设施的合理化设置J.交通世界,2017(17):90-91.