CN107389213A - 管廊火灾信息采集系统和判定防火门开启时机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管廊火灾信息采集系统和判定防火门开启时机的方法，用于解决无法确定防火门开启和排烟系统打开时间的问题。其中，系统包括：第一一氧化碳浓度探测模块、第一温度采集模块、第一数据传输模块、第二一氧化碳浓度探测模块、第二温度采集模块；第二数据传输模块；第一一氧化碳浓度探测模块、第一温度采集模块连接第一数据传输模块；第二一氧化碳浓度探测模块、第二温度采集模块连接第二数据传输模块。本发明的系统可以有效减少采集模块和传输模块在火灾期间被烧毁可能性，进而能够实时收集着火区间内一氧化碳浓度信息和温度信息，使灭火人员实时监控着火区域的火灾情况，并准确计算/获知打开防火门的时机。

Description

管廊火灾信息采集系统和判定防火门开启时机的方法

技术领域

本发明涉及计算机技术，具体涉及一种管廊火灾信息采集系统和窒息灭火期间判定防火门开启时机的方法。

背景技术

城市综合管廊就是地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体。地下综合管廊系统不仅解决城市交通拥堵问题，还极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和检修。在发达国家，城市综合管廊修建已经有一百多年历史，发展较为完善。我国城市综合管廊建设历史较短，目前仅有北京、上海、深圳、沈阳等城市建有综合管廊。近年来国务院高度重视推进城市地下综合管廊建设，我国管廊建设也进入快速发展阶段。

管廊内燃气、电力舱室火灾是城市综合管廊面临的重要安全隐患。相对于其他地下空间，管廊横截面较小，且被分成若干个舱室，不利于灭火救援的开展。当前主流方案为：当管廊内部自动灭火无法扑灭火灾时，采取隔绝灭火方式，即每隔一段距离设置防火分隔，通过关闭火区两侧防火门，来达到闷烧、自然熄灭的灭火方式；熄灭后开启防火门，进行纵向排烟，排除事故区间内废气。然而，防火门开启和排烟系统打开时间很难确定。过早开启防火门和排烟系统，可能导致回燃甚至爆炸；过晚开启防火门和排烟系统，则影响灾后处置、恢复。无法确定防火门开启和排烟系统打开时间是现有技术的主要问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的管廊火灾信息采集系统和窒息灭火期间判定防火门开启时机的方法。

为此目的，第一方面，本发明提出管廊火灾信息采集系，至少包括：第一一氧化碳浓度探测模块、第一温度采集模块、第一数据传输模块、第二一氧化碳浓度探测模块、第二温度采集模块、第二数据传输模块；

第一一氧化碳浓度探测模块、第一温度采集模块连接第一数据传输模块；第二一氧化碳浓度探测模块、第二温度采集模块连接第二数据传输模块；

一氧化碳浓度探测模块用于探测管廊内空气中一氧化碳浓度；

温度采集模块用于采集管廊内空气温度；

数据传输模块用于向数据监控中心发送采集的管廊内一氧化碳浓度数据和温度数据；

温度采集模块至少包括感温元件、温度信号线、温度信号转换元件；

一氧化碳浓度探测模块至少包括进气管道和一氧化碳浓度探测单元；

第一管廊分区和第二管廊分区之间具有第一防火分隔；

所述第一温度采集模块的感温元件和第一一氧化碳浓度探测模块的进气管道位于第一管廊分区内；所述第一温度采集模块的温度信号转换元件和第一一氧化碳浓度探测模块的一氧化碳浓度探测单元位于第二管廊分区内；

所述第二温度采集模块的感温元件和第二一氧化碳浓度探测模块的进气管道位于第二管廊分区内；所述第二温度采集模块的温度信号转换元件和第二一氧化碳浓度探测模块的一氧化碳浓度探测单元位于第一管廊分区内。

可选的，所述进气管道至少包括吸气口、钢管；

所述一氧化碳浓度探测单元至少包括吸气泵、一氧化碳浓度探测单元和导管；

所述钢管为中空管状结构，钢管一端与吸气泵连接，另一端上具有吸气口，吸气泵用于将待检测的空气从吸气口吸入钢管的内管道内；钢管的内管道上设置有导管，导管与一氧化碳浓度探测单元连接，用于向一氧化碳浓度探测单元输送待检测的空气，导管位于吸气泵与吸气口之间。

可选的，一个所述一氧化碳浓度探测模块至少包括2根钢管，每根钢管上至少设置一个吸气口钢管的吸气口分别沿着管廊纵向方向以预设的间隔分布于管廊顶棚。

可选的，感温元件为k型铠装热电偶。

可选的，温度信号线为热电偶束补偿导线。

可选的，供电线和所述温度信号线位于套管内，套管预埋在管廊结构内部。

可选的，数据传输模块与数据监控中心之间的数据传输导线为光纤，且采用总线式布置。

第二方面，本发明提供一种判定防火门开启时机的方法，包括：

接收如上所述用于管廊的信息采集系统中各管廊分区的一氧化碳浓度探测器和温度传感器采集到一氧化碳浓度数据和温度数据；

根据采集到一氧化碳浓度数据和温度数据，判断防火门关闭后，一氧化碳浓度数据和温度数据是否下降到预设值；

若下降到预设值，则达到开启防火门的时机；

或若仅温度达到预设值，则打开排烟装置，用于排除管廊内的一氧化碳。

可选的，所述判断一氧化碳浓度数据是否达到预设值包括：

判断管廊内最高一氧化碳的体积分数是否下降到爆炸下限的20％以下。

有益效果：

(1)由上述技术方案可知，防火分隔一侧的一氧化碳吸气口、温度传感器分别与防火分隔另一侧的一氧化碳浓度探测单元、温度信号转换元件相连接，相应数据传输模块与一氧化碳浓度探测单元、温度信号转换元件布置于同一机柜。本发明采用将数据传输模块、一氧化碳浓度探测单元、温度信号转换元件布置在相邻防火分区的方式，可以有效减少采集模块和传输模块在火灾期间被烧毁可能性，进而能够实时收集着火区间内一氧化碳浓度信息和温度信息，使灭火人员实时监控着火区域的火灾情况，并准确计算/获知打开防火门的时机。

(2)由上述技术方案可知，在本发明中由于所述系统所需数据传输导线、供电线路布置于一根套管内，套管在管廊施工阶段预埋在管廊结构内部，因而能够尽可能的避免火灾时被烧毁，从而在火灾发生时能发挥数据采集的作用。

(3)由上述方案可知，本发明中通过采集管廊内着火区域的一氧化碳浓度数据、温度数据，来判断管廊内火势情况，并判断防火门开启时间，可以避免过早打开防火门，造成复燃甚至爆炸，也可避免过晚打开防火门，影响灾后处置、恢复。

前面是提供对本发明一些方面的理解的简要发明内容。这个部分既不是本发明及其各种实施例的详尽表述也不是穷举的表述。它既不用于识别本发明的重要或关键特征也不限定本发明的范围，而是以一种简化形式给出本发明的所选原理，作为对下面给出的更具体的描述的简介。应当理解，单独地或者组合地利用上面阐述或下面具体描述的一个或多个特征，本发明的其它实施例也是可能的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个公开实施例中管廊防火分隔划分示意图；

图2为本发明的一个公开实施例中数据采集模块布置示意图；

图3为防火分隔处数据采集设备布置示意图；

图4为采集模块火灾期间工作示意图；

图5为一氧化碳探测系统布置示意图；

图6为根据温度判断防火门打开时间的判定依据示意图。

附图标记说明：

1---数据监控中心；2---防火分隔(防火墙和防火门)；3---数据传输光纤；4---数据采集传输柜；5---k型铠装热电偶；6---热电偶束补偿导线；7---一氧化碳浓度探测吸气口；8---钢管；9---温度采集模块本体；10---一氧化碳浓度探测单元；11---数据传输模块本体；12---供电电线；13---套管；14---导管；15---小型吸气泵；

L1为铠装热电偶之间的间距；L2为吸气口的间距，L为管廊分区长度。

具体实施方式

下面将结合示例性的系统描述本发明。

参见图1和图2，本公开实施例提供一种用于管廊的信息采集系统。部署该系统的整个管廊沿着纵向方向被放火分隔2划分为若干个管廊分区，每个管廊分区又划分为2个采集区域，每个采集区对应一个采集箱，即由该采集箱负责采集该采集区域的数据。

该系统，至少包括若干一氧化碳浓度探测模块、若干温度采集模块、和若干数据传输模块。

一氧化碳浓度探测模块用于探测管廊内空气中一氧化碳浓度；

所述温度采集模块用于采集管廊内空气温度；

温度采集模块用于采集管廊内空气温度；

数据传输模块用于向数据监控中心发送采集的管廊内一氧化碳浓度数据和温度数据；

温度采集模块至少包括感温元件、温度信号线、温度信号转换元件；一氧化碳浓度探测模块至少包括进气管道和一氧化碳浓度探测单元。

参见图3，在采集箱4(也称为数据采集传输柜)中包括一氧化碳浓度探测模块、温度采集模块、数据传输模等模块的本体部分。即温度采集模块的温度信号线、温感元件是位于采集箱外部的，一氧化碳浓度探测模块的进气管道是位于采集箱外的，数据传输模块的数据传输导线是位于采集箱外的。

参见图4，所示，以I分区为第一管廊分区，Ⅱ分区为第二管廊分区，说明本发明的原理。负责采集Ⅰ分区的采集箱4B位于Ⅱ分区内，负责采集Ⅱ分区的采集箱4A位于Ⅰ分区内。当Ⅱ着火时，由于采集Ⅱ分区的采集箱4A位于Ⅰ分区内，由于Ⅰ分区和Ⅱ分区之间的防火分隔的阻断作用，采集箱4A可以采集获得Ⅱ分区的火情信息。

在本发明的一个实施例中，管廊包括Ⅰ～Ⅳ共4个分区，如图4所示，每个分区分别分为两个采集区，分别由放置于相邻分区的采集箱负责采集。在本发明的另一个实施例中，管廊包括1～Ⅳ共4个分区，其中只有4个采集箱，每个采集箱的采集区域和采集箱之间隔防火分隔，即采集箱放置于与其对应的采集区域一墙之隔的管廊分区中。

可以理解的是在图5中，钢管7为直线型，在具体实施例中，可以根据具体的空间部署为曲线型的。图5只是本发明举例的一种具体管道结构，可以理解的是，采用其他防火管状结构替代钢管7是本发明的等效实施方式。

参见图5，一个采集区域的一氧化碳浓度探测模块至少包括若干个吸气口7，若干根钢管8，一氧化碳浓度探测单元10，小型吸气泵15，导管14；每一个吸气口通过一根钢管连接到管廊防火分隔处；钢管并排布置于管廊顶棚；钢管与一氧化碳浓度探测单元之间通过导管14相连接。可以理解的是一氧化碳浓度采集模块所采集的空气是管廊分区内的气体(广义的空气)，在火灾状态时，管廊分区内的气体包括烟气和空气(侠义的空气)，即一氧化碳浓度采集模块采集到的是烟气和空气。

一个采集区域的温度采集模块至少包括温度采集模块本体9和若干个k型铠装热电偶5、热电偶束补偿导线6。

每一个采集区域包含一个数据传输模块，数据传输模块一端连接温度采集模块本体9、一氧化碳浓度探测单元10，另一端连接到监控中心1。为了保证长距离传输的效率和可靠性，数据传输模块11与监控中心1之间采用数据传输光纤3连接，且监控中心与各数据传输模块之间采用总线型拓扑结构。

如图1、图2所示，管廊中一般每隔一定距离设置防火分隔2，防火分隔由防火墙构成，防火墙上设置防火门，方便人员通行。若管廊内的某一区域着火，由于防火墙和防火门的存在，管廊火灾被限制在一定数量的管廊分区内；若防火门处于开启状态，可以通过快速关闭着火区域两侧的防火门，达到闷烧、自然熄灭的目的。

如图3所示，一个采集区域内的温度传感器元件和吸气口分别通过热电偶束补偿导线和钢管、导管连接到防火分隔另一侧的温度信号转换元件和一氧化碳浓度探测单元。一氧化碳浓度探测单元和温度信号转换元件连接到数据传输模块。为方便管理，一氧化碳浓度采集模块本体(包括一氧化碳浓度探测单元)、温度采集模块本体(包括温度信号转换元件)、数据传输模块本体置于同一采集箱4。以图4为例，若防火分区II内着火，管廊分区内的温度传感元件和吸气口所获信号/气体分别传输至位于管廊分区I和III的数据采集传输柜4A、4D。由于数据采集传输柜4A、4D位于着火防火分区II之外，在火灾期间被烧毁概率大大降低。

数据传输光纤、热电偶束补偿导线和供电线路布置于套管内，套管在施工阶段预埋于管廊结构内，而一氧化碳吸气管采用耐高温的钢管。结合以上数据采集传输柜布置于防火分隔另一侧，本发明的优点在于尽可能的避免火灾时数据采集设备被烧毁，从而在火灾发生时能发挥数据采集的作用，实时收集防火门之内的着火区域的一氧化碳浓度信息和温度信息，使灭火人员实时监控着火区域的火灾情况，并准确计算/获知打开防火门的时机。

数据监控中心1用于接收和存储数据采集模块采集到的一氧化碳浓度信息和温度信息。第三方的手机或者服务器可以通过访问数据监控中心，或者数据采集模块采集到的一氧化碳浓度信息和温度信息。其也可以是数据监控中心，将上述一氧化碳浓度信息和温度信息上传至第三方手机或服务器。

一氧化碳浓度探测器和温度传感器在管廊中尽可能均匀分布，一氧化碳浓度探测器和温度传感器分别连接至最近的防火分隔另一端的数据采集模块，即对于长度为L的一段管廊，该段管廊两头的防火分隔处的数据采集模块分别连接距其L/2距离内的一氧化碳浓度探测器和温度传感器。采集箱设置于防火分隔的角落，一方面尽可能的利用了管廊的闲置空间，另一方面也尽可能的减少了传感器信号传输距离。信号传输距离越长，其发生差错的可能性越大。

可以理解的是，由于施工环境、成本的不同，一采集区域中具体设置的采集一氧化碳的钢管的数量和设置的温度传感元件的个数可能是不同的。在同一个管廊中，每一管廊分区的长度可能是不同的，相邻的分中设置一采集区域的个数也可能是不同的。在一些实施例中，由于防火分隔设置较近，因此也可以在间隔一至多个防火分隔后的防火分隔处设置采集箱，即采集箱对应的采集区域和采集箱的位置之间可以是隔着一至多个防火分隔的。

上述间隔设置箱采集管廊分区的信息的技术方案解决了传感器涉及到的供电、传输距离、传输稳定性等问题，适用于大规模、长距离综合管廊内应用。

在一些实施例中，所述温度传感器为k型铠装热电偶。铠装热电偶作为温度测量传感器，其具有能弯曲、耐高压、热响应时间快和坚固耐用等许多优点，它和工业用装配式热电偶一样，作为测量温度的传感器。

本文还提供一种判定管廊中防火门开启时机的方法，包括：

接收上述实施例中的一种用于管廊的信息采集系统中的一氧化碳浓度探测器和温度传感器采集到一氧化碳浓度数据和温度数据；其可以是接收所有的一氧化碳浓度探测器和所有的温度传感器采集，其也可以是接收着火区域的一氧化碳浓度探测器和温度传感器采集。

根据采集到一氧化碳浓度数据和温度数据，判断一氧化碳浓度数据和温度数据是否达到预设值；

根据达到预设值，则达到开启防火门的时机，即在该一氧化碳浓度和该环境温度下，管廊内不可能发生复燃，或发生复燃的可能性小于预设值；

或若一氧化碳浓度数据未达到预设值而温度已达到预设值，则打开排烟装置，用于排除一氧化碳。可以理解的是这里的预设值可以通过如图6所示的示意图确定，图6所示的示意图只是一个示例，其一般通过相关实验测试获得。

在一个实施例中，通过温度和一氧化碳浓度综合判断是否达到开启防火门的时机：

(1)综合管廊内最高温度降低到阀值温度以下(见图6)；且

(2)综合管廊内最高一氧化碳浓度为爆炸下限(体积分数)的20％以下；

当接收到的一氧化碳浓度数据中，最高一氧化碳浓度高于爆炸下限(体积分数)的20％时，通过开启排烟风机，排除综合管廊内一氧化碳，直到最高一氧化碳浓度降低到爆炸下限(体积分数)的20％以下，此时认为管廊内不可能发生复燃。

在判断管廊内不可能发生复燃后(即一氧化碳浓度小于爆炸下限的20％后)，打开防火门和排烟系统，排除事故区域的废气。

可以理解的是，管廊内火区温度采集模块和一氧化碳浓度探测模块还可以用于的实时火灾预警，即当一氧化碳浓度或温度中的任一项高于预设值时，触发数据中心产生警报信息；

本文中使用的“监视”“监测”包括与用仪器来观察、记录或检测有关的任何类型的功能，这些仪器对被监视的元件或元件组的操作或状态没有任何影响。

本文中使用的“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是开放式的表述，在使用时可以是联合的和分离的。例如，“A、B和C中的至少一个”，“A、B或C中的至少一个”，“A、B和C中的一个或多个”以及“A、B或C中的一个或多个”指仅有A、仅有B、仅有C、A和B一起、A和C一起、B和C一起或A、B和C一起。

术语“一个”实体是指一个或多个所述实体。由此术语“一个”、“一个或多个”和“至少一个”在本文中是可以互换使用的。还应注意到术语“包括”、“包含”和“具有”也是可以互换使用的。

本文中使用的术语“自动的”及其变型是指在执行处理或操作时没有实质的人为输入的情况下完成的任何处理或操作。然而，即使在执行处理或操作时使用了执行所述处理或操作前接收到的实质的或非实质的人为输入，所述处理或操作也可以是自动的。如果输入影响所述处理或操作将怎样进行，则视该人为输入是实质的。不影响所述处理或操作进行的人为输入不视为是实质的。

本文中使用的术语“确定”、“运算”和“计算”及其变型可以互换使用，并且包括任何类型的方法、处理、数学运算或技术。更具体地，这样的术语可以包括诸如BPEL的解释规则或规则语言，其中逻辑不是硬编码的而是在可以被读、解释、编译和执行的规则文件中表示。

本文中使用的术语“模块”或“工具”是指任何已知的或以后发展的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或能够执行与该元件相关的功能的硬件和软件的组合。另外，虽然用示例性实施方式来描述本发明，但应当理解本发明的各方面可以单独要求保护。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.管廊火灾信息采集系统，其特征在于，至少包括：第一一氧化碳浓度探测模块、第一温度采集模块、第一数据传输模块、第二一氧化碳浓度探测模块、第二温度采集模块、第二数据传输模块；

第一一氧化碳浓度探测模块、第一温度采集模块连接第一数据传输模块；第二一氧化碳浓度探测模块、第二温度采集模块连接第二数据传输模块；

一氧化碳浓度探测模块用于探测管廊内空气中一氧化碳浓度；

温度采集模块用于采集管廊内空气温度；

数据传输模块用于向数据监控中心发送采集的管廊内一氧化碳浓度数据和温度数据；

温度采集模块至少包括感温元件、温度信号线、温度信号转换元件；

一氧化碳浓度探测模块至少包括进气管道和一氧化碳浓度探测单元；

第一管廊分区和第二管廊分区之间具有第一防火分隔；

所述第一温度采集模块的感温元件和第一一氧化碳浓度探测模块的进气管道位于第一管廊分区内；所述第一温度采集模块的温度信号转换元件和第一一氧化碳浓度探测模块的一氧化碳浓度探测单元位于第二管廊分区内；

所述第二温度采集模块的感温元件和第二一氧化碳浓度探测模块的进气管道位于第二管廊分区内；所述第二温度采集模块的温度信号转换元件和第二一氧化碳浓度探测模块的一氧化碳浓度探测单元位于第一管廊分区内。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述进气管道至少包括吸气口、钢管；

所述一氧化碳浓度探测单元至少包括吸气泵、一氧化碳浓度探测单元和导管；

所述钢管为中空管状结构，钢管一端与吸气泵连接，另一端上具有吸气口，吸气泵用于将待检测的空气从吸气口吸入钢管的内管道内；钢管的内管道上设置有导管，导管与一氧化碳浓度探测单元连接，用于向一氧化碳浓度探测单元输送待检测的空气，导管位于吸气泵与吸气口之间。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，一个所述一氧化碳浓度探测模块至少包括2根钢管，每根钢管上至少设置一个吸气口，钢管的吸气口分别沿着管廊纵向方向以预设的间隔分布于管廊顶棚。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，感温元件为k型铠装热电偶。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，温度信号线为热电偶束补偿导线。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，供电线和所述温度信号线位于套管内，套管预埋在管廊结构内部。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，数据传输模块与数据监控中心之间的数据传输导线为光纤，且采用总线式布置。

8.判定防火门开启时机的方法，其特征在于，包括：

接收如权利要求1-7所述用于管廊的信息采集系统中各管廊分区的一氧化碳浓度探测器和温度传感器采集到一氧化碳浓度数据和温度数据；

根据采集到一氧化碳浓度数据和温度数据，判断防火门关闭后，一氧化碳浓度数据和温度数据是否下降到预设值；

若下降到预设值，则达到开启防火门的时机；

或若仅温度达到预设值，则打开排烟装置，用于排除管廊内的一氧化碳。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述判断一氧化碳浓度数据是否达到预设值包括：

判断管廊内最高一氧化碳的体积分数是否下降到爆炸下限的20％以下。