北方严寒地区隧道水消防远程监控系统设计分析

摘 要本文立足于目前我国北方严寒地带高速公路隧道水消防系统管理现状而开展研究编写的，主要在隧道水消防管道水压与温度监测、消防水泵远程控制、消防蓄水池水量监测等方面进行研究，可以实现隧道变电所驻地电工现场监测和指挥调度大厅远程监测，提高隧道洞内火灾事故发现率、处置及时率，减少人员现场检查频率，降低检查难度，提高隧道安全性。

【关键词】高速公路 隧道 消防 监控

随着我国经济的不断发展，高速公路建设也在快速的发展，目前我国高速公路总里程数已经跃居世界第一。高速公路事业的发展的同时，高速公路的安全性也越发的被人关注，尤其是高速公路隧道消防系统直接影响着用路人在同行隧道时的生命财产安全，因此隧道消防系统逐渐引起了人们的高度重视。因此高速公路隧道水消防系统需要进行相应的研究，采取更为科学有效的方式来保证高速公路隧道消防供水系统的可靠性。确保高速公路隧道消防供水系统可靠运行，减少因为高速公路隧道消防供水系统故障导致的二次事故，促进高速公路事业的健康发展。

1 原理结构

隧道水消防监控系统主要由信息采集和设备控制两部分组成，信息采集主要负责对隧道水消防管道内水压、蓄水池水位、管道温度等数据进行采集，供远端指挥调度大厅、隧道变电所值班电工查看，为启动水泵提供决策依据，设备控制主要实现完成对隧道消防供水泵、稳压泵远程启动控制功能，实现远程控制蓄水池补水，远程控制水消防管道补充水压等功能。

1.1 信息采集工作原理

隧道的压力、水位、温度数据，通过不同的传感器将物理状态转换为4～20ma信号，传输给IO模块的AI采集端口。卷帘门和消防水泵控制柜的状态通过IO模块的DI端口采集，IO模块使用主动式OPC推送方式，将数据分别上报给变电所监控计算机和分中心隧道消防监控计算机。

1.2 设备控制原理

卷帘门和消防水泵的控制通过IO模块的DO端口实现，在监控计算机将控制指令通过OPC方式下发后，IO模块驱动相应的继电器工作，控制相应的设备控制端，实现控制功能，如图1所示。

2 主要功能

2.1 消火栓水压远程监测

隧道消防监控界面显示隧道两侧的当前水压，当水压小于预设阈值时，触发报警信息显示。当联动控制功能开启后，水压小于阈值时自动开启稳压泵，当水压超过预设上限时关闭稳压泵。

2.2 隧道卷帘门远程控制

可远程控制卷帘门的上升和下降。并可查看当前的反馈状态。

2.3 消防水泵远程控制

可h程开启和关闭水泵，可查看配电柜当前状态。

2.4 消防水池水位遥测

可远程查看蓄水池水位，水位低于预设阈值将报警提示。当联动控制功能开启后，水位低于阈值时自动开启补水泵，当水位高于预设上限时关闭补水泵。

2.5 变电所监控

变电所计算机分别连接监控数据网及监控视频网，设有两台显示器，分别显示隧道CCTV视频和消防监控界面。

3 硬件设计

3.1 消火栓水压远程监测

（1）在两侧隧道内ACU旁边的消火栓箱内，分别将原水压表改造为水压变送器（量程0～1MPa）。

（2）在ACU内，各安装1台MOXA ioLogik E1242数据IO采集模块（提供4路模拟量采集），采集水压变送器和温度变送器各自提供的4～20ma输出，设备接入监控数据网络。

3.2 隧道卷帘门远程控制

（1）在隧道一侧的卷帘门旁安装配电箱，内设1台MOXA ioLogik E2210数据IO控制模块，以及卷帘门控制继电器。

（2）在隧道入洞口ACU及卷帘门配电箱旁分别安装收发器并敷设光缆，用于将网络连接到控制模块。

（3）将新安装的控制线缆分别连接两台卷帘门控制器的控制端口。

3.3 消防水泵远程控制

（1）在消防泵房稳压泵控制柜内安装1台MOXA ioLogik E2210数据IO控制模块。

（2）改造配电柜电路，增加IO控制功能。

（3）安装1台5口工业交换机，连接各模块。

3.4 消防水池水位遥测

设备配置：

（1）在蓄水池井口内测安装超声波一体式探测仪，并制作支架，做好防水防晒保护。

（2）在蓄水池井口外侧安装配电柜，内装数据IO采集模块。

（3）通过网线连接消防泵房交换机。

3.5 变电所显示设备

设备配置：

（1）在变电所值班室安装1台23寸显示器，1台无风扇工控机，内装隧道监控程序及隧道视频客户端。

（2）工控机2个网卡分别连接监控数据网及监控视频网。

4 软件设计

消防监控软件使用组态软件（组态王）开发，通过本机的OPC服务器与现场IO设备保持数据同步。

设有登陆、主页、隧道控制、实时数据列表、历史数据查询等页面。程序设置数据改变命令，当采集数据发生变化时更新界面相关显示内容，对于水压、水位等数据设置专用的非线性表，通过校对可保证数据的准确性。当需要执行联动的条件为真时，执行相应的联动操作。程序采用模块化设计，不同界面执行设备控制功能时调用同一程序实现，可保证程序功能的正确执行。

指挥调度大厅监控软件界面如图2所示。

5 隧道水消防监控系统优势及必要性

（1）在全自动化运行可靠性还不能满足隧道管理实际需求的情况下，隧道水消防系统还需要人工干预、监测。隧道水消防系统的建设，可以实现人工远程监测、控制水消防系统，利用人工分析隧道实际运行情况分析对隧道水消防系统实施远程控制，可以避免出现因管道破裂持续供水导致路面积水或结冰造成的安全隐患。

（2）水消防系统还可以实现实时监测隧道消防管道内水压情况，当隧道水消防管道内因渗漏或其他原因造成的水压不足时，及时主动报警提示人工远程控制补水，保证管道内水压始终维持正常水压，保证在隧道发生火灾等突发事件时消防管道内有足够的水压进行灭火。

（3）作为火灾报警按钮的补充，水消防系统可以及时发现有人在隧道内使用水消防系统灭火。当消防管道内水压快速下降时，水消防软件可以及时提示报警，由值班人员通过视频监控系统等其他监控设施判断现场具体情况，及时启动应急处置预案。

（4）水消防系统可以实时监测消防管道温度，及时发现电伴热系统故障，避免出现因冬季低温造成的管道冻裂等情况。

6 结束语

隧道水消防监控系统设计可以满足指挥调度大厅远程监控水消防运行状况需要，可以实现在发生突发事件时由指挥调度大厅远程、快速启动消防水泵，满足消防用水需求，解决隧道水消防管道经常无水情况发生，消除了因冬季电伴热系统故障导致消防水管冻裂隐患，也弥补了隧道水消防全自动运行情况下无法控制因水消防管道破损导致的消防用水外流对用路人行车安全造成威胁的不足。

作者单位

辽宁省高速公路运营管理有限责任公司丹东分公司 辽宁省丹东市 118000