CN108245806A - 一种公路隧道综合消防系统 - Google Patents

Abstract

一种公路隧道综合消防系统，包括红外热像仪、火灾监测探头、数据总线、自动灭火机器人、无线中继器及远程控制台；在隧道口设置监控室，远程控制台位于监控室内；红外热像仪设置在隧道口外部，通过红外热像仪监控驶入隧道车辆的热红外信号，用于在隧道外发现火情；火灾监测探头数量若干且均布在隧道内，通过火灾监测探头实时监视隧道火险情况以及定位着火车辆；无线中继器设置在隧道内，通过无线中继器将远程控制台发出的控制信号无线传递给自动灭火机器人；红外热像仪、火灾监测探头及无线中继器均通过数据总线与远程控制台相连；隧道内的侧壁顶端安装有轨道，轨道横贯整条隧道；自动灭火机器人安装在轨道上，自动灭火机器人可沿轨道自由移动。

Description

一种公路隧道综合消防系统

技术领域

本发明属于公路隧道消防技术领域，特别是涉及一种公路隧道综合消防系统。

背景技术

随着我国交通事业的长足发展，越来越多的公路隧道建成通车，而公路隧道也在交通运输领域产生了举足轻重的作用，特别是一些特长型公路隧道更是解决了长久以来的特殊地区出行难问题，其为当地人民的生产和生活做出了巨大的贡献。

但是，公路隧道在给人民出行带来便利的同时，也伴随着越来越多的隧道火灾事故发生，因公路隧道大多建设在地形复杂的地区，而且存在结构封闭、交通流量巨大和车辆人员密集等的特点，一旦发生隧道火灾事故，导致逃生和救援工作都变得异常困难，如果火势不能及时得到扑灭处理，将会导致严重的交通阻塞、人员损伤以及财产损失，受到火焰的高温炙烤，还会造成隧道主体工程的损坏，不但会产生巨大的经济损失，还会造成恶劣的社会影响。

由于绝大多数的公路隧道都远离城市，并无可靠的市政水源作为消防用水，当火灾发生后，从消防员接警到救援车辆到达火灾现场，期间通常需要花费较长的时间，受到隧道内狭小空间的限制，救援及疏散路线极易与烟气扩散路线相冲突，消防员和救援车辆很难第一时间到达着火点，从而导致火势的蔓延，因此，公路隧道火灾事故极易演变成群死群伤的重特大事故。

目前，公路隧道消防问题一直是世界性难题，并且国内外尚无针对性的防火规范可循，仅有一些其他建筑的防火规范可供参考，但有效性均较差。现有公路隧道的消防系统主要包括三部分，分为隧道外消防水系统、隧道洞口消防系统和隧道内消防系统。隧道外消防水系统主要以建设高位水池为主，并从高位水池引水作为消防用水。隧道洞口消防系统以建设泵室和消防栓为主，消防水源来自隧道外消防水系统的高位水池。隧道内消防系统主要以建设消防洞室为主，通常每隔约45米便设置一处消防洞室，在消防洞室内配备消防栓和灭火器，而消防洞室内的消防栓也以隧道外消防水系统的高位水池作为消防水源。

现有的公路隧道消防系统十分庞大且造价高昂，平时不易维护，消防用水的运输管道和阀门容易生锈腐蚀，而且消防用水需要保持高压，因此维护成本也居高不下。由于我国幅员辽阔，在北方以及高寒地区会出现水源结冰，而在西部干旱地区存在消防水源匮乏，导致现有的公路隧道消防系统的可靠性和使用效率都十分低下。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种公路隧道综合消防系统，采用了全新的设计思路，集火灾预警与自动灭火于一体，可实现隧道内全覆盖，还可远程人工干预提高灭火精准度，确保第一时间发现火情，并以最短反应时间进行灭火作业，将公路隧道火灾的破坏程度降到最低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种公路隧道综合消防系统，包括红外热像仪、火灾监测探头、数据总线、自动灭火机器人、无线中继器及远程控制台；在隧道口设置监控室，所述远程控制台位于监控室内；所述红外热像仪设置在隧道口外部，通过红外热像仪监控驶入隧道车辆的热红外信号，用于在隧道外发现火情；所述火灾监测探头的数量若干且均布设置在隧道内，通过火灾监测探头实时监视隧道火险情况以及定位着火车辆；所述无线中继器设置在隧道内，通过无线中继器将远程控制台发出的控制信号无线传递给自动灭火机器人；所述红外热像仪、火灾监测探头及无线中继器均通过数据总线与远程控制台相连；在隧道内的侧壁顶端安装有轨道，轨道横贯整条隧道；所述自动灭火机器人安装在轨道上，自动灭火机器人可沿轨道自由移动。

所述自动灭火机器人包括基架、轮架、行走轮、行走驱动电机、传动齿轮组、现场控制盒、灭火器钢瓶、灭火器喷头及无线接收器；所述轮架固装在基架上，所述行走轮安装在轮架上，所述行走驱动电机设置在轮架上，行走驱动电机的电机轴通过传动齿轮组与行走轮传动连接；所述基架依次通过轮架及行走轮与轨道相连，基架可沿轨道自由移动；所述现场控制盒及无线接收器均安装在基架上，现场控制盒依次通过无线接收器及无线中继器接收来自远程控制台发出的控制信号；所述灭火器钢瓶挂装在基架上，灭火器钢瓶的出料口依次通过电磁阀及软管与灭火器喷头相连。

所述灭火器喷头与基架之间通过水平设置的平行四边形伸缩臂相连，且平行四边形伸缩臂由电动推杆进行伸缩驱动，通过平行四边形伸缩臂调整灭火器喷头与着火车辆的距离。

所述灭火器喷头包括水平回转座和俯仰调节喷嘴，水平回转座通过喷头转接架吊装在平行四边形伸缩臂的端部，俯仰调节喷嘴安装在水平回转座上，俯仰调节喷嘴与软管相连；所述水平回转座具有水平回转自由度，所述俯仰调节喷嘴具有俯仰自由度，水平回转座及俯仰调节喷嘴的姿态调节均通过伺服电机进行控制。

在所述灭火器喷头上安装有红外摄像头及多功能传感器安装盒，在所述多功能传感器安装盒内分别安装有红外传感器、烟尘浓度传感器、有毒气体传感器及温度传感器；所述自动灭火机器人通过红外传感器定位着火点，通过烟尘浓度传感器、有毒气体传感器及温度传感器辅助确定着火情况，用于防止误报火灾，通过红外摄像头获取火灾现场图像并定位着火点。

在所述基架上安装有报警器，当自动灭火机器人判定火灾已经发生时，通过报警器提醒隧道内人员远离着火点。

所述现场控制盒内置有PLC、单片机及蓄电池，现场控制盒具有自动控制模式和人工控制模式；所述自动灭火机器人由蓄电池供电，当蓄电池电量低于设定值时，现场控制盒启动自动控制模式，通过行走驱动电机驱动自动灭火机器人移动至隧道内预设的充电位置，在隧道内预设的充电位置对蓄电池进行充电。

所述自动灭火机器人的数量若干，当隧道内未发生火灾时，若干自动灭火机器人等间距分布在滑轨上，当隧道内发生火灾后，由至少一台自动灭火机器人移动到着火点参与灭火。

本发明的有益效果：

本发明的公路隧道综合消防系统，采用了全新的设计思路，集火灾预警与自动灭火于一体，可实现隧道内全覆盖，还可远程人工干预提高灭火精准度，确保第一时间发现火情，并以最短反应时间进行灭火作业，将公路隧道火灾的破坏程度降到最低。

附图说明

图1为本发明的一种公路隧道综合消防系统的结构示意图；

图2为本发明的自动灭火机器人的立体图；

图3为本发明的自动灭火机器人的正视图；

图中，1—红外热像仪，2—火灾监测探头，3—数据总线，4—自动灭火机器人，5—无线中继器，6—远程控制台，7—轨道，8—基架，9—轮架，10—行走轮，11—行走驱动电机，12—传动齿轮组，13—现场控制盒，14—灭火器钢瓶，15—灭火器喷头，16—无线接收器，17—电磁阀，18—软管，19—平行四边形伸缩臂，20—电动推杆，21—水平回转座，22—俯仰调节喷嘴，23—红外摄像头，24—多功能传感器安装盒，25—报警器，26—喷头转接架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～3所示，一种公路隧道综合消防系统，包括红外热像仪1、火灾监测探头2、数据总线3、自动灭火机器人4、无线中继器5及远程控制台6；在隧道口设置监控室，所述远程控制台6位于监控室内；所述红外热像仪1设置在隧道口外部，通过红外热像仪1监控驶入隧道车辆的热红外信号，用于在隧道外发现火情；所述火灾监测探头2的数量若干且均布设置在隧道内，通过火灾监测探头2实时监视隧道火险情况以及定位着火车辆；所述无线中继器5设置在隧道内，通过无线中继器5将远程控制台6发出的控制信号无线传递给自动灭火机器人4；所述红外热像仪1、火灾监测探头2及无线中继器5均通过数据总线3与远程控制台6相连；在隧道内的侧壁顶端安装有轨道7，轨道7横贯整条隧道；所述自动灭火机器人4安装在轨道7上，自动灭火机器人4可沿轨道7自由移动。

所述自动灭火机器人4包括基架8、轮架9、行走轮10、行走驱动电机11、传动齿轮组12、现场控制盒13、灭火器钢瓶14、灭火器喷头15及无线接收器16；所述轮架9固装在基架8上，所述行走轮10安装在轮架9上，所述行走驱动电机11设置在轮架9上，行走驱动电机11的电机轴通过传动齿轮组12与行走轮10传动连接；所述基架8依次通过轮架9及行走轮10与轨道7相连，基架8可沿轨道7自由移动；所述现场控制盒13及无线接收器16均安装在基架8上，现场控制盒13依次通过无线接收器16及无线中继器5接收来自远程控制台6发出的控制信号；所述灭火器钢瓶14挂装在基架8上，灭火器钢瓶14的出料口依次通过电磁阀17及软管18与灭火器喷头15相连。

所述灭火器喷头15与基架8之间通过水平设置的平行四边形伸缩臂19相连，且平行四边形伸缩臂19由电动推杆20进行伸缩驱动，通过平行四边形伸缩臂19调整灭火器喷头15 与着火车辆的距离。对于一些三车道的公路隧道来说，隧道的宽度已经大于灭火器的喷射范围，因此通过平行四边形伸缩臂19则可以使灭火范围更广，以覆盖整个隧道断面。

所述灭火器喷头15包括水平回转座21和俯仰调节喷嘴22，水平回转座21通过喷头转接架26吊装在平行四边形伸缩臂19的端部，俯仰调节喷嘴22安装在水平回转座21上，俯仰调节喷嘴22与软管18相连；所述水平回转座21具有水平回转自由度，所述俯仰调节喷嘴22具有俯仰自由度，水平回转座21及俯仰调节喷嘴22的姿态调节均通过伺服电机进行控制。

在所述灭火器喷头15上安装有红外摄像头23及多功能传感器安装盒24，在所述多功能传感器安装盒24内分别安装有红外传感器、烟尘浓度传感器、有毒气体传感器及温度传感器；所述自动灭火机器人4通过红外传感器定位着火点，通过烟尘浓度传感器、有毒气体传感器及温度传感器辅助确定着火情况，用于防止误报火灾，通过红外摄像头23获取火灾现场图像并定位着火点。

在所述基架8上安装有报警器25，当自动灭火机器人4判定火灾已经发生时，通过报警器25提醒隧道内人员远离着火点。在报警器25的提示下，也可以确保人员及时躲避而不被灭火器喷伤。

所述现场控制盒13内置有PLC、单片机及蓄电池，现场控制盒13具有自动控制模式和人工控制模式；所述自动灭火机器人4由蓄电池供电，当蓄电池电量低于设定值时，现场控制盒13启动自动控制模式，通过行走驱动电机11驱动自动灭火机器人4移动至隧道内预设的充电位置，在隧道内预设的充电位置对蓄电池进行充电。

所述自动灭火机器人4的数量若干，当隧道内未发生火灾时，若干自动灭火机器人4等间距分布在滑轨7上，当隧道内发生火灾后，由至少一台自动灭火机器人4移动到着火点参与灭火。

本实施例中，根据灭火原理的不同，灭火器钢瓶14内置的灭火剂可以是干粉灭火剂、卤代烷灭火剂或泡沫灭火剂，根据隧道灭火需要，灭火器钢瓶14的规格可以选用35Kg或70Kg。

为了保证无线控制信号的稳定性，也可以直接利用4G公共网络进行远程控制操作。

为了在隧道内的有限空间提高自动灭火机器人4的数量，在隧道内的两面侧壁顶端均安装有轨道7，每条轨道7上的自动灭火机器人4数量相同。

本实施例中，数据总线3采用目前最常用的RS485总线，其具有实施简单、转换接口种类繁多且价格低廉。

以一台发生货物自燃的运输车为例，该运输车在驶入隧道之前，其尾部的货箱就已经发生燃烧或已严重发热但未见明火，但运输车在高速行驶过程中，司机很难在驾驶室内第一时间发现货物燃烧或车辆温度异常情况。在已有的新闻诸多报道中，对于遭遇过运输车货箱着火的司机，他们均对记者表明，想要第一时间发现车尾燃烧是非常困难的，等到司机发现火情时，此时的火势已经无法控制了。

当货箱发生燃烧的运输车还未驶入隧道入口时，设于隧道口外部的红外热像仪1将第一时间通过热红外信号发现火情，而监控室的值班员也将同时获得火情警报，经过人工二次判断，当确定火情警报真实可靠时，将采取紧急拦停运输车的应急处理方案，将火情隔离在隧道外，同时将该运输车迅速引导至安全地带，并在隧道外进行灭火作业。

一旦运输车没有被及时拦停在隧道外，已经发生燃烧的运输车将不可避免的驶入隧道，此时分布在隧道内的多个火灾监测探头2开始实时监视隧道火险情况以及定位着火车辆，同时距离着火运输车最近的自动灭火机器人4将通过多功能传感器安装盒24中的烟尘浓度传感器、有毒气体传感器及温度传感器确定火情，而监控室的值班员也将同时获得火情警报，此时监控室的值班员将通过红外摄像头23获取火灾现场图像并定位着火点。

监控室的值班员将根据发现的火情状态发出警报，同时采取紧急拦停其他车辆的应急处理方案，阻止其他车辆继续驶入隧道，同时通过隧道内广播提醒运输车的司机停车，并在广播中告知运输车司机车辆着火情况，提醒隧道内的其他车辆紧急停车躲避，同时激活隧道内所有的自动灭火机器人4向着火点运动。

随着自动灭火机器人4确定火情后，将自动通过多功能传感器安装盒24内的红外传感器捕捉着火点，并快速向着火点移动，然后根据着火点的位置自动调整平行四边形伸缩臂19的长度，同时自动调整灭火器喷头15的姿态，具体通过水平回转座21和俯仰调节喷嘴22的两自由度姿态调整，使俯仰调节喷嘴22的喷口准确朝向着火点。

接下来，自动灭火机器人4首先通过报警器25提醒隧道内人员远离着火点，然后控制电磁阀17开启，灭火器钢瓶14内置的灭火剂将迅速通过俯仰调节喷嘴22的喷口喷向着火点，实现了对着火点的自动跟踪灭火。

如果监控室的值班员认为自动灭火机器人4的灭火效果没有达到要求，此时值班员将通过远程控制台6主动接管自动灭火机器人4的控制权，并将自动灭火机器人4调整到人工控制模式下，通过远程人工遥控方式实现灭火作业。

根据着火程度的不同，可以通过多台自动灭火机器人4同时执行灭火作业，以每侧轨道 7上安排两台自动灭火机器人4为例，一共四台自动灭火机器人4共同执行灭火作业，以每台自动灭火机器人4配备一个70Kg规格的灭火器为例，一次灭火作业便可动用280Kg的灭火剂执行灭火，有效保证了灭火作业的可靠性。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (8)

1.一种公路隧道综合消防系统，其特征在于：包括红外热像仪、火灾监测探头、数据总线、自动灭火机器人、无线中继器及远程控制台；在隧道口设置监控室，所述远程控制台位于监控室内；所述红外热像仪设置在隧道口外部，通过红外热像仪监控驶入隧道车辆的热红外信号，用于在隧道外发现火情；所述火灾监测探头的数量若干且均布设置在隧道内，通过火灾监测探头实时监视隧道火险情况以及定位着火车辆；所述无线中继器设置在隧道内，通过无线中继器将远程控制台发出的控制信号无线传递给自动灭火机器人；所述红外热像仪、火灾监测探头及无线中继器均通过数据总线与远程控制台相连；在隧道内的侧壁顶端安装有轨道，轨道横贯整条隧道；所述自动灭火机器人安装在轨道上，自动灭火机器人可沿轨道自由移动。

2.根据权利要求1所述的一种公路隧道综合消防系统，其特征在于：所述自动灭火机器人包括基架、轮架、行走轮、行走驱动电机、传动齿轮组、现场控制盒、灭火器钢瓶、灭火器喷头及无线接收器；所述轮架固装在基架上，所述行走轮安装在轮架上，所述行走驱动电机设置在轮架上，行走驱动电机的电机轴通过传动齿轮组与行走轮传动连接；所述基架依次通过轮架及行走轮与轨道相连，基架可沿轨道自由移动；所述现场控制盒及无线接收器均安装在基架上，现场控制盒依次通过无线接收器及无线中继器接收来自远程控制台发出的控制信号；所述灭火器钢瓶挂装在基架上，灭火器钢瓶的出料口依次通过电磁阀及软管与灭火器喷头相连。

3.根据权利要求2所述的一种公路隧道综合消防系统，其特征在于：所述灭火器喷头与基架之间通过水平设置的平行四边形伸缩臂相连，且平行四边形伸缩臂由电动推杆进行伸缩驱动，通过平行四边形伸缩臂调整灭火器喷头与着火车辆的距离。

4.根据权利要求3所述的一种公路隧道综合消防系统，其特征在于：所述灭火器喷头包括水平回转座和俯仰调节喷嘴，水平回转座通过喷头转接架吊装在平行四边形伸缩臂的端部，俯仰调节喷嘴安装在水平回转座上，俯仰调节喷嘴与软管相连；所述水平回转座具有水平回转自由度，所述俯仰调节喷嘴具有俯仰自由度，水平回转座及俯仰调节喷嘴的姿态调节均通过伺服电机进行控制。

5.根据权利要求3所述的一种公路隧道综合消防系统，其特征在于：在所述灭火器喷头上安装有红外摄像头及多功能传感器安装盒，在所述多功能传感器安装盒内分别安装有红外传感器、烟尘浓度传感器、有毒气体传感器及温度传感器；所述自动灭火机器人通过红外传感器定位着火点，通过烟尘浓度传感器、有毒气体传感器及温度传感器辅助确定着火情况，用于防止误报火灾，通过红外摄像头获取火灾现场图像并定位着火点。

6.根据权利要求2所述的一种公路隧道综合消防系统，其特征在于：在所述基架上安装有报警器，当自动灭火机器人判定火灾已经发生时，通过报警器提醒隧道内人员远离着火点。

7.根据权利要求2所述的一种公路隧道综合消防系统，其特征在于：所述现场控制盒内置有PLC、单片机及蓄电池，现场控制盒具有自动控制模式和人工控制模式；所述自动灭火机器人由蓄电池供电，当蓄电池电量低于设定值时，现场控制盒启动自动控制模式，通过行走驱动电机驱动自动灭火机器人移动至隧道内预设的充电位置，在隧道内预设的充电位置对蓄电池进行充电。

8.根据权利要求1所述的一种公路隧道综合消防系统，其特征在于：所述自动灭火机器人的数量若干，当隧道内未发生火灾时，若干自动灭火机器人等间距分布在滑轨上，当隧道内发生火灾后，由至少一台自动灭火机器人移动到着火点参与灭火。