羅健

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

【關鍵詞】高速公路 隧道 消防 監(jiān)控

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，高速公路建設也在快速的發(fā)展，目前我國高速公路總里程數(shù)已經(jīng)躍居世界第一。高速公路事業(yè)的發(fā)展的同時，高速公路的安全性也越發(fā)的被人關注，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的生命財產(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)需要進行相應的研究，采取更為科學有效的方式來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)可靠運行，減少因為高速公路隧道消防供水系統(tǒng)故障導致的二次事故，促進高速公路事業(yè)的健康發(fā)展。

1 原理結構

隧道水消防監(jiān)控系統(tǒng)主要由信息采集和設備控制兩部分組成，信息采集主要負責對隧道水消防管道內(nèi)水壓、蓄水池水位、管道溫度等數(shù)據(jù)進行采集，供遠端指揮調(diào)度大廳、隧道變電所值班電工查看，為啟動水泵提供決策依據(jù)，設備控制主要實現(xiàn)完成對隧道消防供水泵、穩(wěn)壓泵遠程啟動控制功能，實現(xiàn)遠程控制蓄水池補水，遠程控制水消防管道補充水壓等功能。

1.1 信息采集工作原理

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

1.2 設備控制原理

卷簾門和消防水泵的控制通過IO模塊的DO端口實現(xiàn)，在監(jiān)控計算機將控制指令通過OPC方式下發(fā)后，IO模塊驅(qū)動相應的繼電器工作，控制相應的設備控制端，實現(xiàn)控制功能，如圖1所示。

2 主要功能

2.1 消火栓水壓遠程監(jiān)測

隧道消防監(jiān)控界面顯示隧道兩側的當前水壓，當水壓小于預設閾值時，觸發(fā)報警信息顯示。當聯(lián)動控制功能開啟后，水壓小于閾值時自動開啟穩(wěn)壓泵，當水壓超過預設上限時關閉穩(wěn)壓泵。

2.2 隧道卷簾門遠程控制

可遠程控制卷簾門的上升和下降。并可查看當前的反饋狀態(tài)。

2.3 消防水泵遠程控制

可遠程開啟和關閉水泵，可查看配電柜當前狀態(tài)。

2.4 消防水池水位遙測

可遠程查看蓄水池水位，水位低于預設閾值將報警提示。當聯(lián)動控制功能開啟后，水位低于閾值時自動開啟補水泵，當水位高于預設上限時關閉補水泵。

2.5 變電所監(jiān)控

變電所計算機分別連接監(jiān)控數(shù)據(jù)網(wǎng)及監(jiān)控視頻網(wǎng)，設有兩臺顯示器，分別顯示隧道CCTV視頻和消防監(jiān)控界面。

3 硬件設計

3.1 消火栓水壓遠程監(jiān)測

（1）在兩側隧道內(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，設備接入監(jiān)控數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。

3.2 隧道卷簾門遠程控制

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

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

（3）將新安裝的控制線纜分別連接兩臺卷簾門控制器的控制端口。

3.3 消防水泵遠程控制

（1）在消防泵房穩(wěn)壓泵控制柜內(nèi)安裝1臺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5口工業(yè)交換機，連接各模塊。

3.4 消防水池水位遙測

設備配置：

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

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

（3）通過網(wǎng)線連接消防泵房交換機。

3.5 變電所顯示設備

設備配置：

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

（2）工控機2個網(wǎng)卡分別連接監(jiān)控數(shù)據(jù)網(wǎng)及監(jiān)控視頻網(wǎng)。

4 軟件設計

消防監(jiān)控軟件使用組態(tài)軟件（組態(tài)王）開發(fā)，通過本機的OPC服務器與現(xiàn)場IO設備保持數(shù)據(jù)同步。

設有登陸、主頁、隧道控制、實時數(shù)據(jù)列表、歷史數(shù)據(jù)查詢等頁面。程序設置數(shù)據(jù)改變命令，當采集數(shù)據(jù)發(fā)生變化時更新界面相關顯示內(nèi)容，對于水壓、水位等數(shù)據(jù)設置專用的非線性表，通過校對可保證數(shù)據(jù)的準確性。當需要執(zhí)行聯(lián)動的條件為真時，執(zhí)行相應的聯(lián)動操作。程序采用模塊化設計，不同界面執(zhí)行設備控制功能時調(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)勢及必要性

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

（2）水消防系統(tǒng)還可以實現(xiàn)實時監(jiān)測隧道消防管道內(nèi)水壓情況，當隧道水消防管道內(nèi)因滲漏或其他原因造成的水壓不足時，及時主動報警提示人工遠程控制補水，保證管道內(nèi)水壓始終維持正常水壓，保證在隧道發(fā)生火災等突發(fā)事件時消防管道內(nèi)有足夠的水壓進行滅火。

（3）作為火災報警按鈕的補充，水消防系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)有人在隧道內(nèi)使用水消防系統(tǒng)滅火。當消防管道內(nèi)水壓快速下降時，水消防軟件可以及時提示報警，由值班人員通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)等其他監(jiān)控設施判斷現(xiàn)場具體情況，及時啟動應急處置預案。

（4）水消防系統(tǒng)可以實時監(jiān)測消防管道溫度，及時發(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 結束語

隧道水消防監(jiān)控系統(tǒng)設計可以滿足指揮調(diào)度大廳遠程監(jiān)控水消防運行狀況需要，可以實現(xiàn)在發(fā)生突發(fā)事件時由指揮調(diào)度大廳遠程、快速啟動消防水泵，滿足消防用水需求，解決隧道水消防管道經(jīng)常無水情況發(fā)生，消除了因冬季電伴熱系統(tǒng)故障導致消防水管凍裂隱患，也彌補了隧道水消防全自動運行情況下無法控制因水消防管道破損導致的消防用水外流對用路人行車安全造成威脅的不足。

作者單位

遼寧省高速公路運營管理有限責任公司丹東分公司 遼寧省丹東市 118000