浅析智慧消防巡检系统在高速公路隧道的应用

公路隧道安全运行环境环境

公路隧道一般为扁平、大截面，多为双孔设计。与通常的道路和桥梁结构相比，隧道结构相对封闭，空间狭窄，隧道亮度、通风和气候环境较差。因此，一旦隧道发生火灾事故，容易造成堵塞，隧道人员和车辆面临疏散困难，不利于及时采取救援措施；随着火灾事故的持续，隧道燃烧、高温或爆炸，容易造成缺氧、中毒或物体冲击等恶性事故。因此，在火灾初期，隧道内的消防设施可以及时监测和发现火灾事故，现场人员可以及时使用消防栓、灭火器等设备在萌芽阶段消除火灾，快速有效地控制和消除火灾事故，减少火灾事故造成的损坏。

2隧道消防安全运营管理现状

近年来，虽然高速公路隧道安全运行管理受到重视，但在实际工作中仍存在一些失控漏管现象。隧道消防设施建设交付后，日常维护管理往往容易被忽视或忽视，容易导致灭火器故障或缺失、消防管道压力、消防栓阀生锈、水龙带漏水等隧道消防设施未及时发现和修复；其次，高速隧道一般位于偏远地区，交通流量大，部分隧道里程长，部分维修人员可随机抽查，通过现场检查；此外，由于维护单位安排的维护或操作人员缺乏技术水平和经验，不能胜任现场检查和故障处理，导致检查工作无法达到预期目标。因此，管理缺陷对隧道消防设施的维护和管理提出了更高的要求和挑战。

3隧道消防安全施工

紫辉高速公路隧道消防建设结合隧道消防安全特点和管理现状，严格按照国家安全标准设计，不仅注重隧道结构安全，而且注重增加保障措施，以确保运行安全。例如，为了提高隧道内建筑物的耐火性，隧道墙及附属建筑增加了防火涂料，提高了墙体的耐高温性。同时，设计隧道内装饰材料在高温下无有毒气体释放，避免对滞留人员造成伤害。在隧道消防设施建设方面，除采用了传统的水消防系统、干粉灭火器、水成膜灭火器等装置外，还配备了火灾报警器、环境检测器、强排式风机、紧急疏散指示标志等配套设备，进一步确保发生火灾事故时，及时、快速的进行灭火处理。

此外，紫辉高速公路在施工初期根据实际和标准规范的要求进行了深度设计。在传统消防系统建设的基础上，通过应用现代物联网感知设备、无线网络传输设备、智能分析管理平台等综合智能消防检查系统的设计方案，试点在单孔1.5km长义隧道安装投入使用，提高了隧道消防设施的监控管理水平。

4智能消防检查系统架构

为进一步加强消防设施管理，减少人工检查的频率和工作量，紫辉高速公路在隧道内实施了基于低功耗智能传感器技术的智能消防检查系统LoＲa在不改变原有系统的前提下，采用物联网监控模块、网关、无线传输等方式对无线传输技术和智能运维平台技术进行容错改造，结合软硬件系统，收集整合隧道消防栓、灭火器、消防管道、泵房、高池液位等设施的状态数据，实现隧道消防设备的自动检查功能。

4.智能感知设备

智能感知设备是智能消防检查系统的基础设备。为了可靠有效地收集消防设施的状态数据，在隧道原有的基础上增加消防水管智能压力传感器、灭火器箱智能传感器（包括灭火器压力、水膜泡沫液位和门禁）、泵房水浸传感器等。其中LoＲa在水阀附近安装智能水压传感器，用于监测管道水压；LoＲa智能灭火器箱传感器安装在消火栓箱和灭火器箱门上，检测其开关状态和部分灭火器失压报警

试点检测信号，在箱门打开或损坏时上传报警信号；隧道泵房安装智能水浸传感器，检测是否漏水或浸水。主要设备参数选择见图1。

图1主要设备参数选型表

4.2传输设备

由于需要收集的设备数量大，为了降低成本，有利于施工，传输设备可以选择数据访问能力强的智能物联网网关，允许访问各种第三方物联网设备，如消防主机、电气火灾控制器、消防栓、独立烟雾等。LoＲa网关可平行接收和处理多个节点数据，扩大系统容量，功耗低，抗干扰能力强，通信距离长。通过智能感知设备收集的数据LoＲa集中控制器传输网关传输设备，可以在不影响原隧道设备通信系统的基础上，可靠有效地传输数据。

4.3智能分析平台

通过智能分析平台完成智能检查系统的数据、分析处理、数据生成和应用。在管理客户端的智能分析平台软件界面上，可以显示消防栓、灭火器箱、风扇、卷帘门等设备的状态信息，通过设备的颜色状态直观判断设备的状态，报警信息可以通过APP软件、微信、短信推送给相应管理人员，根据设备故障的重要性，实现隧道消防设备的实时健康监测和有针对性的维护管理。

4.4数据应用

智能消防检查系统可根据设备的重要性，定期设置智能检查的时间和频率，制定相应的检查策略，实时有效地监控前端设备的状态。如果系统检测到前端消防栓水压超过限压值、灭火器箱门开关状态、消防水管失压、泵房漏水、卷帘门在线状态等异常报警信息，及时在监控客户端报警，并通过信息APP软件、微信、短信推送给主管理员进行相应处理。同时，通过对系统采集的数据和历史故障信息进行分析，为设备采购、故障措施提供科学依据。

5系统应用效果

自2021年1月智能消防检查系统联合调整投入使用以来，通过不断优化和完善系统功能，逐步实现了用户对系统的需求期望，在一定程度上减少了人工检查的工作量，降低了检查带来的风险和隐患，提高了隧道的安全管理水平。

5.实时监控管理

智能消防检查系统是基于传统消防系统的升级改造，对原设备和网络影响不大。此外，前端使用的感知设备和网络传输设备基本上是当前市场的主流设备，设备成本低，安装简单，应用推广难度低。系统投入运行后，管理人员可以随时通过连接互联网的计算机客户登录相应的网站，远程在线查看隧道消防设备，提供更科学的管理和便利。

经过近6个月的系统运行，验证统计平台有112个报警记录，其中消防栓水压报警记录27个，高水池水位报警记录12个，灭火器箱报警记录25个，消防报警记录36个，卷帘门报警记录12个。根据报警提示和现场检查，故障报告正确率达到98.5%，符合规定指标要求。当然，对于系统运行过程中的误报，通过不断提高调整和监控的准确性，为智能消防设施的管理和维护提供了更科学的依据。

5.2.智能

与人工检查相比，智能消防系统的应用更方便，检查效率更高。例如，在消防管道检查中，传统的管理措施是通过人工检查或逐段检查来发现和确定故障点。在消防管道距离长、消火栓数量多的情况下，人工检查手段相对落后，检查效率低。通过智能消防检查系统，平台可以通过监测管道水压或流量变化，并根据相应的漏水位置快速发出报警提示。监控人员知道并处理时间，大大节省了人力发现和确定故障的成本。

在系统运行过程中，通过自动检查发现隧道高池液位异常，并向管理平台报警。监控人员及时发出故障通知，机电维护人员根据故障点进行有针对性的检查和维护，发现泵故障导致泵无法泵送，并通过抢修更换解决了隐患。

5.降低人员安全风险

传统的人工检查往往是现场进行的。由于隧道内车辆行驶速度快、光线环境差、维护空间小等因素，维修人员在现场作业前按照相关安全标准和规范进行围护。但由于高速公路施工安全围护往往需要很长时间，人员在放置交通安全设施时面临的隐患也很高。系统投入使用后，监控人员可以实时监控隧道消防设施的现状，发现故障或异常事件后可以快速有针对性地处理，降低隧道检查频率，降低维护人员暴露在隧道现场的概率，大大保障人员的生命安全。

实施智能消防系统的实施在一定程度上提高了紫辉高速公路对隧道消防设施的管理，但该系统仍有优化和改进的空间。例如，系统可以结合日常运行安全管理需要，制定隧道安全应急管理策略，当隧道火灾事故发生时，系统除及时报警外，还可以根据事故类型自动应急处理，可以快速联动交通诱导、信息发布、消防等措施，更好地为运行安全管理服务。

6安科瑞智能消防平台介绍

6.1平台结构

6.2平台主要功能介绍

6.2.1首页

用户登录成功后，进入主页，如图所示。主要内容包括：项目概况、设备状态、设备分类、设备报警信息、报警分类、报警统计、设备分类账信息等。百度地图可以选择BIM建筑模型，任何传感器报警BIM预警显示在模型中。

6.2.2消防子系统

智能消防管理云平台包括智能电子系统、防排烟子系统、消防水子系统、消防设备电源子系统、消防门子系统、消防设备管理子系统和视频监控子系统。智能电子系统可接入电气火灾、孤航电弧、电气火灾主机、灭弧保护器探测器、无线温度测量探测器等。点击智能电子系统进入智能电力监控页面，点击菜单显示项目的基本信息和项目下所有探测器的信息，点击最终节点显示具体探测器的监控页面。

消防水子系统可接入消防栓、消防水压、水位传感器等，实时监测消防水管网的压力和液位是否漏水，以及开盖等事件，当消防水压不够，管网漏水时，系统也能实时地发出警报，能让相关人员及时维修维护，保障消防安全。

      防排烟子系统通过高灵敏的无线烟感报警装置，实现对烟雾、有害气体、及气体灭火信息等数据采集，实时秒级检测烟雾，一且发现监测数剧超过风险阈值，APP、短信报警、电话报警统统上阵，通过设备的标签、地理位置定位，快速通知业主、物业消防单位是哪个位置的火灾隐情。

      消防设备电源子系统实时监控消防系统各个部件（如消防报警主机、楼层显示器、水泵、喷淋泵、电梯等）的电源工作状态，确保消防设备供电正常，并对各个部件电源产生的过压、欠压、过流、短路、断路等故障报警提示。可长期记录电压电流运行参数，自动对消防电源一段时间的运行状态进行分析，对可能产出问题的隐患进行警示。

      防火门子系统通过与门禁报警、视频识别的关联，实时监控消防通道、安全出口、生命通道防火门的开闭及消防通道堆放物情况，实现紧急情况下的开闭控制等功能。确保防火门常闭、不上锁状态及保障火警救援是消防生命通道的畅通等，保障安全的生活、工作环境。

      应急照明与疏散指示子系统可实现对各个应急灯具的实时监控和控制，当发生火灾时，可准确的给出安全的疏散路径指示，智能打开消防应急指示灯的指示方向及应急照明灯，帮助建筑内的人群选择逃生疏散路线，指引安全逃生方向。

       视频监控子系统数据部门收到感应端各子系统报警信息后，可调出报警位置关联的监控摄像头图像，查看报警现场视频辅助进行火情确认。实现火灾报警子系统、消防水子系统、电气火灾子系统、防排烟子系统、消防设备电源子系统、防火门子系统和视频监控子系统的有机结合，实现了报警点和监控点的联动。

      消防设备管理子系统能够将每个建筑、项目节点的所有消防设备和资产纳入管理，对一些消防栓、灭火器、喷淋和消防大队地址等着重标注，日常的巡检和维护都需要纳入计划，在紧急情况下，会联动GIS调度子系统进行调度。

6.2.3隐患管理

      隐患管理功能包括了隐患查询、隐患派发、隐患处理和隐患分析四个模块。可以查看登录用户下的所有项目的隐患信息，并进行派发和处理操作，且对所有隐患进行统计分析。

6.2.4能耗分析

      能耗分析功能包括了能耗概况、能耗同比、能耗环比、能耗报表和能耗预测等五个模块。可以查看登录用户下的所有项目的能耗统计、同环比和报表，且按日、周、月等维度进行能耗预测分析。

6.2.5手机APP

       APP支持Android、iOS操作系统，方便用户查看电气火灾、防排烟、消防水、消防设备电源、防火门、消防设备管理、视频监控、火灾报警等子系统的实时监控数据、报警信息、能耗统计等。

6.3推荐配置

6.3.1平台服务器：建议按照我方推荐配置购买，或者客户自己租用阿里云资源。

      推荐硬件配置清单：（如申请阿里云可忽略）

6.3.2系统现场推荐硬件配置清单：

       注：以下配置为针对1个回路选型，其中剩余电流互感器应根据现场回路电流大

6.4产品介绍

电气火灾监控探测器

ARCM300T-Z-2G/4G/NB可选配2G上传、4G上传、NB-IOT网络上传，单表流量说明：

上传间隔一分钟，小于30M/月；

上传间隔二分钟，小于15M/月；

上传间隔五分钟，小于10M/月

7结语

       高速公路隧道消防安全管理是一项复杂的系统工程，紫惠高速应用了科学的交通智能技术，集成了软硬件设备，实时地收集、和分析隧道消防设施的状态数据，通过智慧消防管理平台分析整合，实现了对隧道消防设备的自动巡检功能。系统通过实施并投入使用后，减轻了一线员工对隧道设施的人工巡检力度，降低了日常巡检成本和风险隐患，便捷地实现了对隧道内消防设施的监控管理，对保障隧道运营安全和人民生命财产不受损失具有积意义。