智慧消防巡檢系統(tǒng)在高速公路隧道的應(yīng)用

隨著高速公路的建設(shè)不斷發(fā)展，公路隧道的建設(shè)越來越多，隧道的消防安全管理越顯得尤為重要。為進一步加強隧道消防安全管理，紫惠高速公路隧道通過應(yīng)用科學(xué)的交通智能技術(shù)集成了智慧消防巡檢系統(tǒng)，系統(tǒng)運行后能實時地監(jiān)控管理隧道內(nèi)消防設(shè)施，自動巡檢并在發(fā)現(xiàn)故障異常后及時告警，提高了對隧道消防設(shè)施的人工巡檢效率，有效地保障了隧道消防設(shè)施的可靠可用，對及時處置隧道火災(zāi)事故和保護人民生命財產(chǎn)安全具有重要作用。

1公路隧道安全運營環(huán)境

公路隧道一般呈扁坦?fàn)?、大斷面，多為雙孔狀設(shè)計，相比通常的路面、橋梁結(jié)構(gòu)，隧道結(jié)構(gòu)較為封閉，空間狹小，且隧道內(nèi)的亮度、通風(fēng)和氣候環(huán)境較差等特點。因此，通車運營的隧道一旦發(fā)生火災(zāi)事故，則易造通堵塞，隧道內(nèi)人員、車輛面臨疏散困難，不利于及時采取營救措施;伴隨火災(zāi)事故的持續(xù)，隧道內(nèi)燃燒、產(chǎn)生的高溫或爆炸現(xiàn)象，易對現(xiàn)場人員造成缺氧、中毒或物體撞擊等惡性事故。因此，在火災(zāi)發(fā)生初期，隧道內(nèi)消防設(shè)施能及時監(jiān)測發(fā)現(xiàn)火災(zāi)事故，現(xiàn)場人員及時采用消防栓、滅火器等設(shè)備將火災(zāi)消滅在萌芽階段，快速有效地控制和消除火災(zāi)事故，減少火災(zāi)事故帶來的損傷。

2隧道消防安全運營管理現(xiàn)狀

近年來，雖然高速公路隧道安全運營管理不斷受到重視，但在實際工作中仍存在一些失控漏管的現(xiàn)象。其中隧道消防設(shè)施建設(shè)完成并交付使用后，日常的維護管理往往容易被忽視或者不重視，這就容易導(dǎo)致隧道消防設(shè)施如滅火器失效或缺失、消防管道失壓、消防栓閥門生銹失效及水龍帶漏水等問題未及時發(fā)現(xiàn)和修復(fù);其次高速隧道一般地處偏遠，車流量大，且部分隧道里程較長，部分養(yǎng)護人員在巡檢工作中可能也是隨機抽查，走過場形式的巡檢;再者由于養(yǎng)護單位安排的維護或操作人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗不足，不能勝任現(xiàn)場巡檢和故障處理，致使巡檢工作不能達到預(yù)期目標(biāo)。因此，管理上存在的缺陷因素，給隧道消防設(shè)施維護管理提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

3隧道消防安全的建設(shè)

結(jié)合隧道消防安全特點和管理現(xiàn)狀，紫惠高速公路隧道消防建設(shè)嚴格按照國家安全標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，不僅注重隧道結(jié)構(gòu)安全，更重視為保障營運安全而增加的保障措施。如為了提高隧道內(nèi)建筑本身的抗火性能，隧道墻體及附屬建筑物增加防火涂料，提高墻體耐高溫的能力，同時設(shè)計隧道內(nèi)的裝飾材料在高溫下無有毒氣體釋放，以免對滯留人員造成危害。在隧道消防設(shè)施建設(shè)方面，除采用了傳統(tǒng)的水消防系統(tǒng)、干粉滅火器、水成膜滅火器等裝置外，還配備了火災(zāi)報警器、環(huán)境檢測器、強排式風(fēng)機、緊急疏散指示標(biāo)志等配套設(shè)備，進一步確保發(fā)生火災(zāi)事故時，及時、快速的進行滅火處理。

另外，紫惠高速公路在建設(shè)前期根據(jù)實際和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求又進行了深度設(shè)計，在傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)上，通過了應(yīng)用現(xiàn)代物聯(lián)感知設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備及智慧分析管理平臺等集成智慧消防巡檢系統(tǒng)的設(shè)計方案，并試點在單洞1.5km長的好義隧道進行安裝和投入了使用，提升了對隧道消防設(shè)施的監(jiān)控管理水平。

4智慧消防巡檢系統(tǒng)的架構(gòu)

為進一步加強對消防設(shè)施的管理工作，減少人工巡檢的頻次和工作量，紫惠高速在隧道內(nèi)實施了智慧消防巡檢系統(tǒng)，制定了基于低功耗智能傳感器技術(shù)、LoRa容錯無線傳輸技術(shù)、智慧運維平臺技術(shù)的改造方案，采用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測模塊、網(wǎng)關(guān)、無線傳輸?shù)姆绞?，在不改變原有系統(tǒng)的前提下，通過軟硬件系統(tǒng)結(jié)合，將隧道的消火栓、滅火器、消防管道、水泵房和高位水池液位等設(shè)施的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行收集、整合，實現(xiàn)對隧道消防設(shè)備的自動巡檢功能。

4.1智能感知設(shè)備

智能感知設(shè)備是智慧消防巡檢系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，為可靠有效的采集到消防設(shè)施的狀態(tài)數(shù)據(jù)，在隧道原有基礎(chǔ)上增加消防水管智能壓力傳感器、滅火器箱智能傳感器(包括滅火器壓力、水成膜泡沫液位和門禁)、水泵房水浸傳感器等。其中LoRa智能型水壓傳感器安裝義隧道消防管始端、末端及中段位置靠近水閥處，用于實施監(jiān)測管道水壓;LoRa智能型滅火器箱傳感器安裝在消火栓箱、滅火器箱門上，檢測其的開閉狀態(tài)以及部分滅火器失壓報警

試點檢測信號，在箱門打開或破壞時上傳報警信號;而智能型水浸傳感器用于安裝在隧道水泵房內(nèi)，檢測有無漏水或浸水現(xiàn)象。主要設(shè)備參數(shù)選型見圖1。

圖1主要設(shè)備參數(shù)選型表

4.2傳輸設(shè)備

由于需要采集的設(shè)備量大，為減少成本且有利于施工，傳輸設(shè)備選擇數(shù)據(jù)接入能力強的智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，允許接入各種消防主機、電氣火災(zāi)控制器、消防栓、獨立煙感等第三方物聯(lián)設(shè)備。LoRa網(wǎng)關(guān)可以并行接收、處理多個節(jié)點數(shù)據(jù)，拓展系統(tǒng)容量，其具備低功耗、抗干擾能力強，且通信距離較遠的優(yōu)點。智能感知設(shè)備采集的數(shù)據(jù)通過LoRa網(wǎng)關(guān)傳輸設(shè)備匯聚集中控制器進行傳輸，能在不影響原有隧道設(shè)備通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可靠有效地將數(shù)據(jù)進行傳輸。

4.3智慧分析平臺

智慧巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、分析處理、數(shù)據(jù)生成及應(yīng)用等方面都是通過智慧分析平臺完成，管理客戶端的智慧分析平臺軟件界面上，能顯示消防栓、滅火器箱、風(fēng)機、卷簾門等設(shè)備的狀態(tài)信息，直觀的通過設(shè)備顏色狀態(tài)判定設(shè)備狀態(tài)，產(chǎn)生的告警信息能通過APP軟件、微信及短信推送給相應(yīng)的管理人員，實現(xiàn)了對隧道消防設(shè)備的實時健康監(jiān)測，根據(jù)設(shè)備故障的重要程度，有針對性的進行維護管理工作。

4.4數(shù)據(jù)應(yīng)用

智慧消防巡檢系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)備的重要程度，設(shè)置定期智能巡檢的時間和頻率，制定相應(yīng)的巡檢策略，實時有效的監(jiān)測前端設(shè)備狀態(tài)。若系統(tǒng)檢測到前端消防栓水壓超出限壓值、滅火器箱門開關(guān)狀態(tài)、消防水管失壓、水泵房漏水浸水、卷簾門在線狀態(tài)等異常報警信息，則及時在監(jiān)控客戶端上告警提示，并將信息通過APP軟件、微信及短信推送給主要管理員進行相應(yīng)處理。同時通過系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)、歷史故障信息等記錄進行分析，為設(shè)備采購、故障判別、修復(fù)處理措施提供科學(xué)的依據(jù)。

5系統(tǒng)應(yīng)用效果

智慧消防巡檢系統(tǒng)自2021年1月完成聯(lián)調(diào)并投入使用后，通過不斷優(yōu)化完善系統(tǒng)功能，逐步實現(xiàn)了用戶方對系統(tǒng)的需求期望，一定程度上減少了人工巡檢的工作量，降低了巡檢時帶來的風(fēng)險隱患，提高了對隧道的安全管理水平。

5.1實時的監(jiān)測和管理

智慧消防巡檢系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行的升級改造，對原有設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的影響較小，而且前端采用的感知設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備基本為當(dāng)前市場主流設(shè)備，設(shè)備成本低、安裝簡單，應(yīng)用推廣難度底。系統(tǒng)投入運行后，而管理人員可隨時通過一臺可連接互聯(lián)網(wǎng)的電腦客戶端登錄對應(yīng)網(wǎng)址，就可遠程在線查看當(dāng)前隧道消防設(shè)備情況，提供了更科學(xué)的管理和便捷。

通過近6個月系統(tǒng)運行，核查統(tǒng)計平臺的告警記錄有112條，其中經(jīng)消防栓水壓告警記錄27條，高位水池液位告警記錄12條，滅火器箱告警記錄25條，火災(zāi)報警記錄36條和卷簾門告警記錄12條，根據(jù)告警提示與現(xiàn)場檢查，故障上報正確率達98.5%，滿足規(guī)定指標(biāo)要求。當(dāng)然，對于系統(tǒng)運行過程中存在誤報現(xiàn)象，通過不斷改進調(diào)優(yōu)，大大實施監(jiān)測的準(zhǔn)確度，為實施智慧的消防設(shè)施的管理及維護提供了更科學(xué)依據(jù)。

5.2的智慧化巡檢

智慧消防系統(tǒng)應(yīng)用相相比人工巡查更具有便捷性，具有更高巡檢效率。例如消防管道的巡查，傳統(tǒng)的管理措施是通過人工巡查或逐段查找方式來發(fā)現(xiàn)和確定故障點，在消防管道距離長、消火栓數(shù)量多等情況下，靠人工巡檢手段相對落后，巡檢效率低。而通過智慧消防巡檢系統(tǒng)，則可通過監(jiān)測管道水壓或流量變化，在超出一定范圍時平臺能夠自動監(jiān)測并根據(jù)對應(yīng)漏水位置快速發(fā)出報警提示，監(jiān)控人員時間知曉并進行處置，大大的節(jié)約了人力發(fā)現(xiàn)和確定故障的成本。

系統(tǒng)在運行期間，通過自動巡檢發(fā)現(xiàn)了隧道高位水池液位異常并向管理平臺告警，監(jiān)控人員及時發(fā)出故障通知，機電維護人員根據(jù)故障點針對性的進行排查檢修，發(fā)現(xiàn)為抽水泵故障導(dǎo)致無法抽水，并經(jīng)過搶修更換，地解決了故障隱患。

5.3降低人員安全風(fēng)險

傳統(tǒng)的人工巡查往往是現(xiàn)場進行，由于隧道內(nèi)車輛行駛速度快、隧道內(nèi)光線環(huán)境較差且維護空間小等因素，維護人員現(xiàn)場作業(yè)前按照相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范先進行圍蔽，但由于高速公路施工安全圍蔽往往耗時長，擺放交通安全設(shè)施時人員面臨的危險隱患也較高。而系統(tǒng)投入使用后，監(jiān)控人員便能實時監(jiān)測隧道消防設(shè)施的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)故障或異常事件后能快速且有針對性的進行處置，減少了在隧道內(nèi)巡檢的頻率，降低了維護人員暴露在隧道現(xiàn)場的概率，很大程度地保障了人員的生命安全。

智慧消防巡檢系統(tǒng)的實施，一定程度提高了紫惠高速對隧道消防設(shè)施的管理，但系統(tǒng)仍有優(yōu)化提升空間。例如系統(tǒng)能結(jié)合日常運營安全管理需求，制定隧道安全應(yīng)急管理的方案策略，當(dāng)隧道發(fā)生火災(zāi)事故后，系統(tǒng)除能進行及時告警提示外，還能根據(jù)事故類型按照預(yù)先確定的策略自動進行應(yīng)急處置，能快速聯(lián)動地進行交通誘導(dǎo)、信息發(fā)布、消防滅火等各項措施，更好地為運營安全管理服務(wù)。

6安科瑞智慧消防平臺介紹

6.1平臺結(jié)構(gòu)

6.2平臺主要功能介紹

6.2.1首頁

用戶登錄成功之后進入首頁，如圖所示。主要展示的內(nèi)容有：項目概況、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備分類、設(shè)備報警信息、報警分類、報警統(tǒng)計、設(shè)備臺賬信息等。其中百度地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

6.2.2消防子系統(tǒng)

智慧消防管理云平臺包含了智慧用電子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)、消防設(shè)備管理子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)等。智慧用電子系統(tǒng)可以接入電氣火災(zāi)、孤航電弧、電氣火災(zāi)主機、滅弧式保護器探測器和無線測溫探測器等。點擊智慧用電子系統(tǒng)進入智慧用電監(jiān)控頁面，點擊菜單顯示整個項目的基礎(chǔ)信息和該項目下的所有探測器的信息，點擊末級節(jié)點顯示具體探測器的監(jiān)控頁面。

消防水子系統(tǒng)可以接入消防栓、消防水壓、水位傳感器等，用于實時的監(jiān)控消防水管網(wǎng)的壓力、液位、是否漏水，以及開蓋等事件，當(dāng)消防水壓不夠，管網(wǎng)漏水時，系統(tǒng)也能實時地發(fā)出警報，能讓相關(guān)人員及時維修維護，保障消防安全。

防排煙子系統(tǒng)通過高靈敏的無線煙感報警裝置，實現(xiàn)對煙霧、有害氣體、及氣體滅火信息等數(shù)據(jù)采集，實時秒級檢測煙霧，一且發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)劇超過風(fēng)險閾值，APP、短信報警、電話報警統(tǒng)統(tǒng)上陣，通過設(shè)備的標(biāo)簽、地理位置定位，快速通知業(yè)主、物業(yè)消防單位是哪個位置的火災(zāi)隱情。

消防設(shè)備電源子系統(tǒng)實時監(jiān)控消防系統(tǒng)各個部件(如消防報警主機、樓層顯示器、水泵、噴淋泵、電梯等)的電源工作狀態(tài)，確保消防設(shè)備供電正常，并對各個部件電源產(chǎn)生的過壓、欠壓、過流、短路、斷路等故障報警提示?？砷L期記錄電壓電流運行參數(shù)，自動對消防電源一段時間的運行狀態(tài)進行分析，對可能產(chǎn)出問題的隱患進行警示。

防火門子系統(tǒng)通過與門禁報警、視頻識別的關(guān)聯(lián)，實時監(jiān)控消防通道、安全出口、生命通道防火門的開閉及消防通道堆放物情況，實現(xiàn)緊急情況下的開閉控制等功能。確保防火門常閉、不上鎖狀態(tài)及保障火警救援是消防生命通道的暢通等，保障安全的生活、工作環(huán)境。

應(yīng)急照明與疏散指示子系統(tǒng)可實現(xiàn)對各個應(yīng)急燈具的實時監(jiān)控和控制，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，可準(zhǔn)確的給出安全的疏散路徑指示，智能打開消防應(yīng)急指示燈的指示方向及應(yīng)急照明燈，幫助建筑內(nèi)的人群選擇逃生疏散路線，指引安全逃生方向。

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)數(shù)據(jù)部門收到感應(yīng)端各子系統(tǒng)報警信息后，可調(diào)出報警位置關(guān)聯(lián)的監(jiān)控攝像頭圖像，查看報警現(xiàn)場視頻輔助進行火情確認。實現(xiàn)火災(zāi)報警子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、電氣火災(zāi)子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的有機結(jié)合，實現(xiàn)了報警點和監(jiān)控點的聯(lián)動。

消防設(shè)備管理子系統(tǒng)能夠?qū)⒚總€建筑、項目節(jié)點的所有消防設(shè)備和資產(chǎn)納入管理，對一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊地址等著重標(biāo)注，日常的巡檢和維護都需要納入計劃，在緊急情況下，會聯(lián)動GIS調(diào)度子系統(tǒng)進行調(diào)度。

6.2.3隱患管理

隱患管理功能包括了隱患查詢、隱患派發(fā)、隱患處理和隱患分析四個模塊?？梢圆榭吹卿浻脩粝碌乃许椖康碾[患信息，并進行派發(fā)和處理操作，且對所有隱患進行統(tǒng)計分析。

6.2.4能耗分析

能耗分析功能包括了能耗概況、能耗同比、能耗環(huán)比、能耗報表和能耗預(yù)測等五個模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的能耗統(tǒng)計、同環(huán)比和報表，且按日、周、月等維度進行能耗預(yù)測分析。

6.2.5手機APP

APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶查看電氣火災(zāi)、防排煙、消防水、消防設(shè)備電源、防火門、消防設(shè)備管理、視頻監(jiān)控、火災(zāi)報警等子系統(tǒng)的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)、報警信息、能耗統(tǒng)計等。

6.3推薦配置

6.3.1平臺服務(wù)器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：(如申請阿里云可忽略)

6.3.2系統(tǒng)現(xiàn)場推薦硬件配置清單：

注：以下配置為針對1個回路選型，其中剩余電流互感器應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場回路電流大

6.4產(chǎn)品介紹

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

ARCM300T-Z-2G/4G/NB可選配2G上傳、4G上傳、NB-IOT網(wǎng)絡(luò)上傳，單表流量說明：

上傳間隔一分鐘，小于30M/月;

上傳間隔二分鐘，小于15M/月;

上傳間隔五分鐘，小于10M/月

7結(jié)語

高速公路隧道消防安全管理是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，紫惠高速應(yīng)用了科學(xué)的交通智能技術(shù)，集成了軟硬件設(shè)備，實時地收集、和分析隧道消防設(shè)施的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過智慧消防管理平臺分析整合，實現(xiàn)了對隧道消防設(shè)備的自動巡檢功能。系統(tǒng)通過實施并投入使用后，減輕了一線員工對隧道設(shè)施的人工巡檢力度，降低了日常巡檢成本和風(fēng)險隱患，便捷地實現(xiàn)了對隧道內(nèi)消防設(shè)施的監(jiān)控管理，對保障隧道運營安全和人民生命財產(chǎn)不受損失具有積意義。

審核編輯：湯梓紅