CN110593936A - 隧道用空气幕防排烟系统及使用该系统进行隧道防排烟的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了隧道用空气幕防排烟系统及使用该系统进行隧道防排烟的方法，所述隧道为双向车道的隧道，车道之间设有夹层，包括PC机、控制器、进风通道、出风通道、监控单元、报警单元和若干风幕单元；所述进风通道和出风通道并排设置在隧道夹层下方，且二者的两端分别与外界连通；所述监控单元包括若干图像型火灾探测器；所述报警单元包括设置在隧道内的若干与控制器相连的防火报警器；将隧道划分为等距的若干段，每段隧道内均设有一个风幕单元，风幕单元包括微处理器、进风室、排风室、出风组件和排气组件。该系统可随时检测隧道内的状况，在发生火灾等会产生大量烟雾的情况下及时报警并且进行风幕除烟，尽可能避免人员伤亡和财物损失。

Description

隧道用空气幕防排烟系统及使用该系统进行隧道防排烟的 方法

技术领域

本发明涉及隧道用空气幕防排烟系统及使用该系统进行隧道防排烟的方法。

背景技术

隧道是指在既有的建筑或土石结构中挖出来的通道，是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。然而，由于隧道仅两头与外界相连，因此一旦发生隧道火灾，不仅会损坏财物，还会导致人员疏散和灭火扑救困难，甚至造成人员伤亡。因此，如何快速准确的检测火灾，并及时的对其进行处理，是迅速控制火情和对人员实施救援及降低损失的关键。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种隧道用空气幕防排烟系统，该系统可随时检测隧道内的状况，在发生火灾等会产生大量烟雾的情况下及时报警并且进行风幕除烟，尽可能避免人员伤亡和财物损失。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

隧道用空气幕防排烟系统，所述隧道为双向车道的隧道，车道之间设有夹层，包括PC机、控制器、进风通道、出风通道、监控单元、报警单元和若干风幕单元；所述进风通道和出风通道并排设置在隧道夹层下方，且二者的两端分别与外界连通，用于给风幕单元供排风；所述监控单元包括均匀设置在隧道上方的若干图像型火灾探测器，所有图像型火灾探测器均通过光纤传输模块与控制器相连、以将探测数据通过光纤传输给控制器；所述报警单元包括设置在隧道内的若干与控制器相连的防火报警器；将隧道划分为等距的若干段，每段隧道内均设有一个风幕单元，风幕单元包括微处理器，设置在隧道夹层内的进风室和排风室，若干均匀设置在隧道上壁并与进风室相连通的用于输出空气幕的出风组件，及若干均匀设置在隧道上壁并与排风室连通的用于排气的排气组件，所述进风室通过鼓风机与进风通道连通，所述排风室通过排风机与排风通道连通；所述出风组件和排气组件间隔设置，所述鼓风机、排风机均与微处理器相连，所述微处理器和PC机均与控制器相连。

具体来说，所述出风组件包括设置在隧道内并与微处理器相连的转动电机，沿隧道宽度方向转动设置在隧道上方并与进风室连通的风幕管，设置在风幕管下方的出风口，所述转动电机通过传动带与风幕管连通，以带动风幕管转动、进而调整出风口出来的空气幕角度。

优选的，所述出风口设置为百叶窗的结构，以便于使出风形成空气幕。

优选的，所述出风口上设置若干上端与风幕管连通的出风端头，且出风端头呈上小下大的扁平扇叶状。

更具体的说，出风端头与风幕管之间通过卷风装置连通，所述卷风装置包括筒体，设置在筒体内的横截面呈螺旋状的螺旋挡板，所述筒体一端与风幕管相接并使螺旋挡板中部与风幕管连通，所述筒体另一端与出风端头相接并使出风端头上端与螺旋挡板最外层切向连通，以使空气从风幕管进入筒体内螺旋挡板中部后加速随螺旋挡板螺旋流动，最终通过出风端头排出带有螺旋风的空气幕。

进一步的，所述排气组件包括设置在隧道上方并与排风室连通的排风管，均匀设置在排风管下方的若干排风口，所述排风口设为百叶窗结构。

进一步的，所述鼓风机、排风机均通过变频器与微处理器相连。

更进一步的，所述风幕单元还包括均与微处理器相连的至少两个二氧化碳浓度检测器和至少两个一氧化碳浓度检测器。

优选的，所述光纤传输模块采用单模光纤，并采用收发对应的模块形成环网，防止光网损坏视频无法传输。

优选的，所述图像型火灾探测器的型号为JTT-H-FANT6091。

本发明还提供了使用上述系统进行隧道防排烟的方法，当隧道内某处产生大量烟气时，按以下步骤进行除烟：

(1)监控单元中对应位置的图像型火灾探测器会及时探测到该处有烟气并检测到是否发生火灾，同时通过光纤传输模块将探测到的信息传输给控制器；在此，控制器处理信息后可根据设定自行进行后续操作，也可通过PC机手动设定后续操作；

(2)控制器将指令发送给报警单元，使隧道进出口及该处附近的防火报警器报警，以提示待进出隧道的车辆及该处附近的车辆，以便于疏散车辆、避免交通拥堵；

(3)控制器将指令发送给该处所在隧道段的风幕单元，风幕单元中的微处理器根据指令开启鼓风机、排风机、二氧化碳浓度检测器和一氧化碳浓度检测器，使出风组件朝向该处吹出若干空气幕，而空气幕带动该处烟气朝排风组件处排出，进而达到除烟目的；当二氧化碳浓度检测器和一氧化碳浓度检测器检测到该处所在区域内二氧化碳和一氧化碳含量符合设定值后，即可关闭风幕单元。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的监控单元采用图像型火灾探测器进行隧道监控，其是基于近年来发展迅速的图像型火灾探测技术。图像型火灾探测器属于成像型的探测器，同时具备空间和时间分辨率的探测能力，可以从不同角度(火焰的光学特性、形状、跳动频率、变化趋势等)进行综合分析判断，能够迅速区分真实火焰和其他干扰源(如太阳辐射、耀斑辐射、电弧焊、热CO2气体排放以及黑体辐射)，探测准确率高达到99.9％，因此可在火灾初期能对火灾实时准确检测，避免火灾的进一步扩大，从而最大限度的降低人员伤亡和财产损失；并且，其该检测器自身便带有火焰识别报警，并且报警响应速度快，报警时间＜15秒，可提示车辆人员离开；此外，每个探测器都可实时采集分析现场视频，支持现场监控与录像取证，为工作人员及时了解火灾现场情况组织灭火及疏散人群提供了有效的技术手段，同时节约了宝贵的时间通过模拟或数字的方式传输现场实时视频图像，供值班人员在发生火警时进行可视确认，从而减少反应时间。此外，由于该图像型火灾探测器本身自带图像采集设备，因此还可以实现随时监控隧道情况的目的。

(2)本发明还设有报警单元，以便于能够在发生火灾等险情时能够警示要进入隧道的车辆，避免由于车辆突然降速造成更大的交通事故，并且也有利于人流的疏散。

(3)本发明的风幕单元在发生火灾等险情需要及时去除有害烟气的情况时，可通过风幕单元及时通过出风组件向烟气所在处吹出空气幕，然后空气幕稀释并带动烟气随之通过排风组件排出，在火灾时能及时有效的排除烟气、控制烟雾和热量的扩散，并且为乘用人员、消防人员提供一定的新风量，以利于人员疏散和灭火扑救。此外，在正常情况下，其也可作为隧道通风排气的通风装置使用。

(4)本发明合理利用了隧道内的夹层空间(若是无夹层隧道，也可将其设置在隧道侧壁上)，可节省建设成本，具有普适性。

附图说明

图1为本发明进出风道示意图。

图2为本发明隧道内左侧示意图。

图3为本发明隧道内右侧示意图。

图4为本发明沿隧道长度方向上的示意图

图5为本发明卷风装置结构示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-进风通道，2-出风通道，3-图像型火灾探测器，4-进风室，41-鼓风机，42-转动电机，43-风幕管，44-出风端头，45-筒体，46-螺旋挡板，5-排风室，51-排风机，52-排风口。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

本实施例的目的是为了提供一种隧道用空气幕防排烟系统，如图1所示，所述隧道为双向车道的隧道，车道之间设有夹层，本实施例的空气幕防排烟系统包括PC机、控制器、进风通道1、出风通道2、监控单元、报警单元和若干风幕单元，该控制器和微处理器均可选用隧道通风系统中常用的即可(如控制器可选用S7300，微处理器可选用80486任一款)。

具体来说，为了降低安装难度，所述进风通道1和出风通道并排设置在隧道夹层下方，若车道之间没有夹层，那么可设置在隧道侧壁人行道的下方，为了空气能够顺利进出，所述进风通道1和出风通道2的两端均分别与外界连通，用于给风幕单元供排风。

如图2～图4所示，所述监控单元包括均匀设置在隧道上方的用于采集视频数据的若干图像型火灾探测器3，所有图像型火灾探测器均通过光纤传输模块与控制器相连、以将探测数据通过光纤传输给控制器，其中，所述光纤传输模块采用单模光纤，并采用收发对应的模块形成环网，防止光网损坏视频无法传输；该监控单元是基于现有的数字图像处理技术设立的，该技术可在火灾初期能对火灾实时准确检测，避免火灾的进一步扩大，从而最大限度的降低人员伤亡和财产损失。其中，图像型火灾探测器型号为JTT-H-FANT6091，能够同时探测火灾和烟雾并报警，其响应平均速度要快于目前常规使用的探测器，通常，探测系统可以针对达到市场高度3％的正在升腾的烟雾和刚刚产生的火焰进行探测响应。多数情况下探测器可以在20sec内对烟雾做出响应，最快的只需几秒钟，对火焰的响应时间在10秒钟以内。并且，由于还可通过对不同图像型火灾探测器进行编号，实现火灾等险情发生的具体位置，为救援工作提供可靠信息。

由于隧道内宽度一定，因此一旦发生火灾等险情极易造成拥堵甚至发生追尾等事故，存在极大的安全隐患，因为本实施例还设置了报警单元，该报警单元包括设置在隧道内的若干与控制器相连的防火报警器，当检测到隧道内发生火灾等险情时，即可通过防火报警器报警，提示隧道内车辆减速慢行，警示隧道外车辆，降低安全隐患的发生率。

由于隧道长度不一，而每个风幕单元仅针对具体的某段隧道区域，因此，为便于描述，本实施例将隧道划分为等距的若干段，每段隧道内均设有一个风幕单元，风幕单元包括微处理器，设置在隧道夹层内的进风室4和排风室5，若干均匀设置在隧道上壁并与进风室相连通的用于输出空气幕的出风组件，及若干均匀设置在隧道上壁并与排风室连通的用于排气的排气组件。其中，进风室4和排风室5作为空气的储藏备用室，若是隧道内没有夹层，则可直接贴隧道壁设置；所述进风室通过鼓风机41与进风通道连通，所述排风室通过排风机51与排风通道连通；所述出风组件和排气组件间隔设置，所述鼓风机、排风机均与微处理器相连，所述微处理器和PC机均与控制器相连。在一般情况下，若要对隧道内进行通风操作，可直接通过启动鼓风机41和排风机51即可实现。所述风幕单元还包括均与微处理器相连的至少两个二氧化碳浓度检测器和至少两个一氧化碳浓度检测器，以随时监测火灾等险情所在地的二氧化碳浓度和一氧化碳浓度。

具体来说，所述出风组件包括设置在隧道内并与微处理器相连的转动电机42，沿隧道宽度方向转动设置在隧道上方并与进风室4连通的风幕管43，均匀设置在风幕管下方的若干出风端头44；所述风幕管43具体的转动设置方式十分常见(如镶嵌的转动设置在隧道上方、通过轴承安装于隧道上方的吊架结构上等)，因此不赘述；所述转动电机通过传动带与风幕管连通，以带动风幕管转动、进而调整出风口出来的空气幕角度，以使其能够完全的将隧道内的烟气带走。为使空气幕能够尽可能的无缝连接，避免烟气从缝隙中溜走，所述出风端头44呈上小下大的扁平扇叶状，且出风端头上端与风幕管43连通，使空气幕呈扇形吹出，带空气幕到达下方烟气所在处时及形成完整的空气幕；此外，由于出风端头的横截面积小于风幕管的横截面积，因此其可快速的喷出空气幕，以到达待吹扫烟气所在的位置。考虑到单列的风幕能够带动的烟气有限，导致烟气疏散速率首先，因此本实施例还在出风端头44与风幕管43之间通过卷风装置连通，如图5所示，所述卷风装置包括筒体45，设置在筒体内的横截面呈螺旋状的螺旋挡板46，所述筒体一端与风幕管相接并使螺旋挡板中部与风幕管连通，所述筒体另一端与出风端头相接并使出风端头上端与螺旋挡板最外层切向连通，以使空气从风幕管进入筒体内螺旋挡板中部后加速随螺旋挡板螺旋流动，最终通过出风端头排出带有螺旋风的空气幕，首先其螺旋挡板中流道截面积大大小于风幕管截面积，其次出风端头中流道截面积也大大小于螺旋挡板中流道截面积，因此出风会经过两次加速，使形成的螺旋风空气幕速度更快，而由于空气幕是螺旋而非单层，使其空气幕厚度也加宽，因此其在相同时间内能够带走的烟气更多，大大提高了排烟的效率；当然，其也可以直接将风幕管下方设置为百叶窗结构，在出风时，通过转动风幕管即可使百叶窗结构的出风口风向发生变动，满足不同的排烟需求。

进一步的，所述排气组件包括设置在隧道上方并与排风室5连通的排风管，均匀设置在排风管下方的若干排风口52，该排风口也可设置为百叶窗的结构，其作为出风组件输出空气幕的回收组件，可通过排风机将烟气随同空气幕抽走，避免空气幕和烟气在隧道内窜动。为进一步的使进出风可调，所述鼓风机41、排风机41均通过变频器与微处理器相连。据此可知，风幕单元不仅可作为去除隧道内烟气的装置，还可作为隧道内通风排气的装置于正常情况下使用。

当隧道内发生火灾时，监控单元中对应位置的图像型火灾探测器会及时探测到该处有烟气并检测到是否发生火灾，并且还能够拍摄视频，同时通过光纤传输模块将探测到的信息传输给控制器，由于具有火灾探测信息及视频信息，可分析判断出该处的火灾或延误情况、是否具有大型车辆等，以便进行后续操作；在此，控制器处理信息后可根据设定自行进行后续操作，也可通过PC机手动设定后续操作；其中，无论是那种设定，控制器都将指令发送给报警单元，使隧道进出口及该处附近的防火报警器报警，以提示待进出隧道的车辆及该处附近的车辆减速慢行或停止前行，以便于疏散车辆、避免交通拥堵；同时，控制器将指令发送给该处所在隧道段的风幕单元，以进行空气幕除烟操作，即风幕单元中的微处理器根据指令开启鼓风机、排风机、二氧化碳浓度检测器和一氧化碳浓度检测器，空气流进入风幕管，然后风幕管中的空气通过卷风装置螺旋加速后再通过出风端头吹出(或直接从百叶窗结构处排出)，风幕管上所有出风端头的出风共同形成空气幕，由于监控单元一直处于监控状态，因此可根据情况对空气幕的流向(通过转动电机带动风幕管转动调整)及空气幕气流大小(通过调整风机转速调整)进行调整，使其对火灾位置进行针对性的吹扫，吹扫火灾位置后的带有大量烟气的混合气体从排风口处进入排风管，进而通过排风室进入排风通道排出(其空气幕的流向可从图4看出)。风幕单元吹扫除烟过程中，二氧化碳浓度检测器和一氧化碳浓度检测器会检测该区域内二氧化碳和一氧化碳含量，含量合格后即可关闭风幕单元。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.隧道用空气幕防排烟系统，所述隧道为双向车道的隧道，车道之间设有夹层，其特征在于，包括PC机、控制器、进风通道(1)、出风通道(2)、监控单元、报警单元和若干风幕单元；所述进风通道(1)和出风通道并排设置在隧道夹层下方，且二者的两端分别与外界连通，用于给风幕单元供排风；所述监控单元包括均匀设置在隧道上方的若干图像型火灾探测器(3)，所有图像型火灾探测器均通过光纤传输模块与控制器相连、以将探测数据通过光纤传输给控制器；所述报警单元包括设置在隧道内的若干与控制器相连的防火报警器；将隧道划分为等距的若干段，每段隧道内均设有一个风幕单元，风幕单元包括微处理器，设置在隧道夹层内的进风室(4)和排风室(5)，若干均匀设置在隧道上壁并与进风室相连通的用于输出空气幕的出风组件，及若干均匀设置在隧道上壁并与排风室连通的用于排气的排气组件，所述进风室通过鼓风机(41)与进风通道连通，所述排风室通过排风机(51)与排风通道连通；所述出风组件和排气组件间隔设置，所述鼓风机、排风机均与微处理器相连，所述微处理器和PC机均与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的隧道用空气幕防排烟系统，其特征在于，所述出风组件包括设置在隧道内并与微处理器相连的转动电机(42)，沿隧道宽度方向转动设置在隧道上方并与进风室(4)连通的风幕管(43)，设置在风幕管下方的出风口，所述转动电机通过传动带与风幕管连通，以带动风幕管转动、进而调整出风口出来的空气幕角度。

3.根据权利要求2所述的隧道用空气幕防排烟系统，其特征在于，所述出风口设置为百叶窗的结构，以便于使出风形成空气幕。

4.根据权利要求2所述的隧道用空气幕防排烟系统，其特征在于，所述出风口上设置若干上端与风幕管连通的出风端头(44)，且出风端头呈上小下大的扁平扇叶状。

5.根据权利要求4所述的隧道用空气幕防排烟系统，其特征在于，出风端头(44)与风幕管(43)之间通过卷风装置连通，所述卷风装置包括筒体(45)，设置在筒体内的横截面呈螺旋状的螺旋挡板(46)，所述筒体一端与风幕管相接并使螺旋挡板中部与风幕管连通，所述筒体另一端与出风端头相接并使出风端头上端与螺旋挡板最外层切向连通，以使空气从风幕管进入筒体内螺旋挡板中部后加速随螺旋挡板螺旋流动，最终通过出风端头排出带有螺旋风的空气幕。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的隧道用空气幕防排烟系统，其特征在于，所述排气组件包括设置在隧道上方并与排风室(5)连通的排风管，均匀设置在排风管下方的若干排风口(52)，所述排风口设为百叶窗结构。

7.根据权利要求6所述的隧道用空气幕防排烟系统，其特征在于，所述鼓风机(41)、排风机(51)均通过变频器与微处理器相连。

8.根据权利要求1或7所述的隧道用空气幕防排烟系统，其特征在于，所述风幕单元还包括均与微处理器相连的至少两个二氧化碳浓度检测器和至少两个一氧化碳浓度检测器。

9.根据权利要求8所述的隧道用空气幕防排烟系统，其特征在于，所述光纤传输模块采用单模光纤，并采用收发对应的模块形成环网，防止光网损坏视频无法传输。

10.使用权利要求1所述的系统进行隧道防排烟的方法，其特征在于，当隧道内某处产生大量烟气时，按以下步骤进行除烟：

(1)监控单元中对应位置的图像型火灾探测器会及时探测到该处有烟气并检测到是否发生火灾，同时通过光纤传输模块将探测到的信息传输给控制器；在此，控制器处理信息后可根据设定自行进行后续操作，也可通过PC机手动设定后续操作；

(2)控制器将指令发送给报警单元，使隧道进出口及该处附近的防火报警器报警，以提示待进出隧道的车辆及该处附近的车辆，以便于疏散车辆、避免交通拥堵；

(3)控制器将指令发送给该处所在隧道段的风幕单元，风幕单元中的微处理器根据指令开启鼓风机、排风机、二氧化碳浓度检测器和一氧化碳浓度检测器，使出风组件朝向该处吹出若干空气幕，而空气幕带动该处烟气朝排风组件处排出，进而达到除烟目的；当二氧化碳浓度检测器和一氧化碳浓度检测器检测到该处所在区域内二氧化碳和一氧化碳含量符合设定值后，即可关闭风幕单元。