北方嚴寒地區隧道水消防遠程監控系統設計分析

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管理現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測、消防水泵遠程控制、消防蓄水池水量監測等方面進行研究，可以實現隧道變電所駐地電工現場監測和指揮調度大廳遠程監測，提高隧道洞內火災事故發現率、處置及時率，減少人員現場檢查頻率，降低檢查難度，提高隧道安全性。

【關鍵詞】高速公路 隧道 消防 監控

隨著我國經濟的不斷發展，高速公路建設也在快速的發展，目前我國高速公路總里程數已經躍居世界第一。高速公路事業的發展的同時，高速公路的安全性也越發的被人關注，尤其是高速公路隧道消防系統直接影響著用路人在同行隧道時的生命財產安全，因此隧道消防系統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的可靠性。確保高速公路隧道消防供水系統可靠運行，減少因為高速公路隧道消防供水系統故障導致的二次事故，促進高速公路事業的健康發展。

1 原理結構

隧道水消防監控系統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水壓、蓄水池水位、管道溫度等數據進行采集，供遠端指揮調度大廳、隧道變電所值班電工查看，為啟動水泵提供決策依據，設備控制主要實現完成對隧道消防供水泵、穩壓泵遠程啟動控制功能，實現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、溫度數據，通過不同的傳感器將物理狀態轉換為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，將數據分別上報給變電所監控計算機和分中心隧道消防監控計算機。

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，在監控計算機將控制指令通過OPC方式下發后，IO模塊驅動相應的繼電器工作，控制相應的設備控制端，實現控制功能，如圖1所示。

2 主要功能

2.1 消火栓水壓遠程監測

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

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。

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。

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 變電所監控

變電所計算機分別連接監控數據網及監控視頻網，設有兩臺顯示器，分別顯示隧道CCTV視頻和消防監控界面。

3 硬件設計

3.1 消火栓水壓遠程監測

（1）在兩側隧道內ACU旁邊的消火栓箱內，分別將原水壓表改造為水壓變送器（量程0～1MPa）。

（2）在ACU內，各安裝1臺MOXA ioLogik E1242數據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，設備接入監控數據網絡。

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，內設1臺MOXA ioLogik E2210數據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器并敷設光纜，用于將網絡連接到控制模塊。

（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）在消防泵房穩壓泵控制柜內安裝1臺MOXA ioLogik E2210數據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，內裝數據IO采集模塊。

（3）通過網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，內裝隧道監控程序及隧道視頻客戶端。

（2）工控機2個網卡分別連接監控數據網及監控視頻網。

4 軟件設計

消防監控軟件使用組態軟件（組態王）開發，通過本機的OPC服務器與現場IO設備保持數據同步。

設有登陸、主頁、隧道控制、實時數據列表、歷史數據查詢等頁面。程序設置數據改變命令，當采集數據發生變化時更新界面相關顯示內容，對于水壓、水位等數據設置專用的非線性表，通過校對可保證數據的準確性。當需要執行聯動的條件為真時，執行相應的聯動操作。程序采用模塊化設計，不同界面執行設備控制功能時調用同一程序實現，可保證程序功能的正確執行。

指揮調度大廳監控軟件界面如圖2所示。

5 隧道水消防監控系統優勢及必要性

（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，隧道水消防系統還需要人工干預、監測。隧道水消防系統的建設，可以實現人工遠程監測、控制水消防系統，利用人工分析隧道實際運行情況分析對隧道水消防系統實施遠程控制，可以避免出現因管道破裂持續供水導致路面積水或結冰造成的安全隱患。

（2）水消防系統還可以實現實時監測隧道消防管道內水壓情況，當隧道水消防管道內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，保證管道內水壓始終維持正常水壓，保證在隧道發生火災等突發事件時消防管道內有足夠的水壓進行滅火。

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

（4）水消防系統可以實時監測消防管道溫度，及時發現電伴熱系統故障，避免出現因冬季低溫造成的管道凍裂等情況。

6 結束語

隧道水消防監控系統設計可以滿足指揮調度大廳遠程監控水消防運行狀況需要，可以實現在發生突發事件時由指揮調度大廳遠程、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常無水情況發生，消除了因冬季電伴熱系統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