CN110847293A - 一种公路山岭隧道消防供水设施的控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公路山岭隧道消防供水设施的控制系统及其控制方法，属于公路隧道消防领域，该系统包括高位水池出水流量传感器、消防用水工况值处理器、消防补水泵控制器、深井泵控制器、消防补水泵出水流量传感器、深井泵出水流量传感器、高位水池液位传感器、低位水池液位传感器、用水剩余时间设定模块、用水剩余时间处理器、高位水池出水管电磁阀开度调节器和数显仪。利用本发明，可以根据不同的消防用水工况，合理控制消防补水泵和深井泵，实时显示公路山岭隧道消防用水剩余时间。如实际情况变化，用户需调整消防用水时间，根据调整的预设用水剩余时间，系统自动调整消防供水量，进而调整实际用水剩余时间，优化消防用水使用。

Description

一种公路山岭隧道消防供水设施的控制系统及其控制方法
技术领域
本发明属于公路隧道消防领域，更具体地，涉及一种公路山岭隧道消防供水设施的控制系统及其控制方法，特别的，能够根据不同的消防供水工况，动态显示用水剩余时间，进而调节消防供水的公路山岭隧道消防供水设施的控制系统及其控制方法。
背景技术
近期，很多公路山岭隧道火灾，现场的工作人员将储备用水用完，专业的消防人员赶到后，无水可用，无法控制火势，进而造成巨大的人身和财产损失。
如图1所示，公路山岭隧道消防供水设施主要包括深井泵、低位水池、消防补水泵和高位水池。深井泵抽取地下水源向低位水池补水，消防补水泵抽取低位水池贮水向高位水池补水，高位水池向隧道内消防用水设施供水。消防补水泵和深井泵的启停根据高位水池和低位水池液位控制，且一般深井泵设置一台，消防补水泵设置一用一备。
现行《公路隧道设计规范第二分册交通工程及附属设施》(JT D70/2-2014)》中，设计消防用水量只是根据隧道长度确定，又考虑到经济因素，通常不采用自动喷水灭火系统，仅使用消火栓和泡沫消火栓。火灾发生后，隧道地处偏远，消防员无法及时赶到，就需要隧道管理人员操作消火栓和泡沫消火栓灭火，因而对隧道管理人员要求较高。
实际上，隧道管理人员经培训后，可以使用消火栓和泡沫消火栓，但火灾发生时，对火情的判断往往经验不足，随意使用消火栓，浪费消防用水。现行的消防供水设施的控制系统，无法显示消防用水剩余时间，用以提醒隧道管理人员合理使用消防用水，也不能及时调整消防用水，做到合理使用消防供水设施的消防贮水。当专业的消防员赶到后，发现无水可用，眼看着火势蔓延变大，却无能为力。这就使得合理控制公路山岭隧道消防供水设施，显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种公路山岭隧道消防供水设施的控制系统及其控制方法，由此解决现有公路山岭隧道消防供水设施存在的无法合理使用的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种公路山岭隧道消防供水设施的控制系统，包括：高位水池出水流量传感器、消防用水工况值处理器、消防补水泵控制器、深井泵控制器、消防补水泵出水流量传感器、深井泵出水流量传感器、高位水池液位传感器、低位水池液位传感器、用水剩余时间设定模块、用水剩余时间处理器、高位水池出水管电磁阀开度调节器及数显仪；
所述高位水池出水流量传感器，用于实时监测高位水池的出水流量信号；
所述消防用水工况值处理器，用于接收所述高位水池出水流量传感器的出水流量信号，并与预设的流量值进行比较，向所述消防补水泵控制器、所述深井泵控制器和所述用水剩余时间处理器输出消防用水工况值信号；
所述消防补水泵控制器，用于接收所述消防用水工况值处理器的消防用水工况值信号，并控制消防补水泵的开启台数；
所述深井泵控制器，用于接收所述消防用水工况值处理器的消防用水工况值信号，并控制深井泵的启停；
所述消防补水泵出水流量传感器，用于实时监测消防补水泵的出水流量信号；
所述深井泵出水流量传感器，用于实时监测深井泵的出水流量信号；
所述高位水池液位传感器，用于实时监测高位水池的液位信号；
所述低位水池液位传感器，用于实时监测低位水池的液位信号；
所述用水剩余时间设定模块，用于接收用户根据实际情况设定的用水剩余时间，且在接收到用户的确认信号后，设定值随时间减小；
所述用水剩余时间处理器，用于根据所述消防用水工况值处理器的消防用水工况值信号、所述高位水池出水流量传感器的出水流量信号、所述消防补水泵出水流量传感器的出水流量信号、所述深井泵出水流量传感器的出水流量信号、所述高位水池液位传感器的液位信号及所述低位水池液位传感器的液位信号，得到用水剩余时间，并将计算得到的用水剩余时间与接收的所述用水剩余时间设定模块的实时值进行比较，最终输出控制信号至所述高位水池出水管电磁阀开度调节器；
所述高位水池出水管电磁阀开度调节器，用于接收所述用水剩余时间处理器的控制信号，调节高位水池出水管上电磁阀的开度；
所述数显仪，用于接收并显示所述消防用水工况值处理器的消防用水工况值信号、所述高位水池出水流量传感器的出水流量信号、所述消防补水泵出水流量传感器的出水流量信号、所述深井泵出水流量传感器的出水流量信号、所述高位水池液位传感器的液位信号、所述低位水池液位传感器的液位信号、所述用水剩余时间设定模块的信号和所述用水剩余时间处理器的信号，分别显示消防用水工况值、高位水池出水流量值、消防补水泵出水流量值、深井泵出水流量值、高位水池液位值、低位水池液位值、设定用水剩余时间的实时值和用水剩余时间计算值。
按照本发明的另一个方面，提供了一种公路山岭隧道消防供水设施的控制方法，基于上述公路山岭隧道消防供水设施的控制系统实现，所述方法包括：
(1)控制所述高位水池出水管电磁阀开度调节器调节电磁阀开度为最大值；
(2)所述高位水池出水流量传感器监测高位水池出水流量Q1，并将所述高位水池出水流量Q1传输给所述消防用水工况值处理器和所述用水剩余时间处理器；
(3)所述消防用水工况值处理器利用所述高位水池出水流量Q1，与预设的流量值Q进行比较，确定消防用水工况值S，并将所述消防用水工况值S传输至所述消防补水泵控制器、所述深井泵控制器和所述用水剩余时间处理器；
(4)所述消防补水泵控制器和所述深井泵控制器，根据所述消防用水工况值S，控制消防补水泵的开启台数和深井泵的启停；
(5)所述用水剩余时间设定模块设定用水剩余时间t；
(6)所述高位水池液位传感器监测高位水池液位H1，所述低位水池液位传感器监测低位水池液位H2，所述高位水池出水流量传感器监测高位水池出水流量Q1，所述消防补水泵出水流量传感器监测消防补水泵出水流量Q2，所述深井泵出水流量传感器监测深井泵出水流量Q3；
(7)所述用水剩余时间处理器利用所述消防用水工况值S、所述高位水池液位H1、所述低位水池液位H2、所述高位水池出水流量Q1、所述消防补水泵出水流量Q2和所述深井泵出水流量Q3，得到用水剩余时间t`，并将所述用水剩余时间t`与实时的用水剩余时间t进行比较，根据所述用水剩余时间t`和所述实时的用水剩余时间t的差异，控制所述高位水池出水管电磁阀开度调节器，减小电磁阀开度，减小高位水池出水流量值Q1，重复计算用水剩余时间t`，直至t`值大于等于t；
(8)若所述高位水池液位H1、所述低位水池液位H2、所述消防补水泵出水流量Q2和所述深井泵出水流量Q3中的一项或多项变化，则重复步骤(6)～步骤(7)；
(9)若所述高位水池出水流量值Q1变化，但未导致Q1/Q的比值变化，则重复步骤(6)～步骤(7)；
(10)若所述高位水池出水流量值Q1变化，导致Q1/Q的比值变化，进而导致所述消防用水工况值S变化，则重复步骤(2)～步骤(7)；
(11)若所述用水剩余时间设定模块接收到用户重新设定用水剩余时间t，则重复步骤(6)～步骤(7)。
优选地，所述消防用水工况值S的确定方法为：在0＜Q1/Q＜0.5时，S＝1；在0.5≤Q1/Q＜1时，S＝2；在Q1/Q≥1时，S＝3，其中，Q为公路山岭隧道消防预设流量。
优选地，所述消防补水泵的开启台数的确定方法为：在S＝1时，开启一台；在S＝2和S＝3时，开启两台。
优选地，所述深井泵的启停的确定方法为：在S＝1时，停止；在S＝2和S＝3时，启动。
优选地，所述用水剩余时间的确定方法为：在S＝1时，t`＝A1H1/(Q1-Q2)；在S＝2和S＝3时，t`＝(A1H1+A2H2)/(Q1-Q3)，其中，A1和A2分别为高位水池和低位水池的有效平面面积。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、可以根据不同的消防用水工况，实时显示公路山岭隧道消防用水剩余时间。本发明通过利用消防用水工况值、高位水池液位值、低位水池液位值、高位水池出水流量值、消防补水泵出水流量值和深井泵出水流量值，剩余时间处理器动态计算消防用水剩余时间，数显仪可以实时显示消防用水剩余时间。
2、优化消防用水使用。通过本发明，如实际情况变化，用户需调整消防用水时间，根据调整的预设用水剩余时间，系统自动调整消防供水量，进而调整实际用水剩余时间。
3、合理控制消防补水泵和深井泵。本发明根据公路山岭隧道消防设计流量设定不同的消防用水工况，通过监测据高位水池出水流量值，确定消防用水工况，进而控制消防补水泵的开启台数和深井泵的启停。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种公路山岭隧道消防供水系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种控制系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的一种公路山岭隧道消防供水设施的控制系统及其控制方法，可以根据不同的消防供水工况，合理控制消防补水泵和深井泵，动态显示用水剩余时间，并能根据实际情况，调整供水量，为专业的消防员赶到，留下充足的时间，进而确保公路山岭隧道的运营安全。
实施例1：
如图2所示是本发明实施例公开的一种公路山岭隧道消防供水设施的控制系统，包括：高位水池出水流量传感器、消防用水工况值处理器、消防补水泵控制器、深井泵控制器、消防补水泵出水流量传感器、深井泵出水流量传感器、高位水池液位传感器、低位水池液位传感器、用水剩余时间设定模块、用水剩余时间处理器、高位水池出水管电磁阀开度调节器和数显仪；
其中，高位水池出水流量传感器用于实时监测高位水池的出水流量信号；
消防用水工况值处理器接收高位水池出水流量传感器的出水流量信号，与预设的流量值进行比较，输出消防用水工况值信号至消防补水泵控制器、深井泵控制器和用水剩余时间处理器；
消防补水泵控制器接收消防用水工况值处理器的信号，控制消防补水泵的开启台数；
深井泵控制器接收消防用水工况值处理器的信号，控制深井泵的启停；
消防补水泵出水流量传感器用于实时监测消防补水泵的出水流量信号；
深井泵出水流量传感器传感器用于实时监测深井泵的出水流量信号；
高位水池液位传感器用于实时监测高位水池的液位信号；
低位水池液位传感器用于实时监测低位水池的液位信号；
用水剩余时间设定模块用于接收用户根据实际情况设定的用水剩余时间，且在接收到用户的确认信号后，设定值随时间减小；
用水剩余时间处理器接收消防用水工况值处理器的信号、高位水池出水流量传感器的流量信号、消防补水泵出水流量传感器的流量信号、深井泵出水流量传感器的流量信号、高位水池液位传感器的液位信号、低位水池液位传感器的液位信号，计算用水剩余时间，并与接收的用水剩余时间设定模块的实时值进行比较，最终输出控制信号至高位水池出水管电磁阀开度调节器；
高位水池出水管电磁阀开度调节器接收用水剩余时间处理器的控制信号，调节高位水池出水管上电磁阀的开度；
数显仪接收消防用水工况值处理器的信号、高位水池出水流量传感器的流量信号、消防补水泵出水流量传感器的流量信号、深井泵出水流量传感器的流量信号、高位水池液位传感器的液位信号、低位水池液位传感器的液位信号、用水剩余时间设定模块的信号和用水剩余时间处理器的信号，分别显示消防用水工况值、高位水池出水流量值、消防补水泵出水流量值、深井泵出水流量值、高位水池液位值、低位水池液位值、设定用水剩余时间的实时值和用水剩余时间计算值。
实施例2：
如图3所示，基于实施例1所提供的公路山岭隧道消防供水设施的控制系统，本发明实施例提供了一种该控制系统的控制方法，包括如下步骤：
(1)控制高位水池出水管电磁阀开度调节器调节电磁阀开度为最大值；
(2)高位水池出水流量传感器监测高位水池出水流量Q1，并将高位水池输出流量传输给消防用水工况值处理器和用水剩余时间处理器；
(3)消防用水工况值处理器利用高位水池出水流量Q1，与预设的流量值Q进行比较，确定消防用水工况值S，并将消防用水工况值S传输至消防补水泵控制器、深井泵控制器和用水剩余时间处理器；
(4)消防补水泵控制器和深井泵控制器，根据消防用水工况值S，控制消防补水泵的开启台数和深井泵的启停；
(5)用水剩余时间设定模块设定用水剩余时间t；
(6)高位水池液位传感器监测高位水池液位H1，低位水池液位传感器监测低位水池液位H2，高位水池出水流量传感器监测高位水池出水流量Q1，消防补水泵出水流量传感器监测消防补水泵出水流量Q2，深井泵出水流量传感器监测深井泵出水流量Q3，并将上述值传输给用水剩余时间处理器；
(7)用水剩余时间处理器利用消防用水工况值S、高位水池液位H1、低位水池液位H2、高位水池出水流量Q1、消防补水泵出水流量Q2和深井泵出水流量Q3，计算用水剩余时间t`，并与实时的用水剩余时间t进行比较，根据用水剩余时间t`和用水剩余时间t的差异，控制电磁阀开度调节器，减小电磁阀开度，减小高位水池出水流量值Q1，重复计算用水剩余时间t`，直至t`值大于等于t；
(8)如高位水池液位H1、低位水池液位H2、消防补水泵出水流量Q2和深井泵出水流量Q3，其中一项或多项变化，则重复上述(6)～(7)步骤；
(9)如高位水池出水流量值Q1变化，但未导致Q1/Q的比值变化，则重复上述(6)～(7)步骤；
(10)如高位水池出水流量值Q1变化，导致Q1/Q的比值变化，进而导致消防用水工况值S变化，则重复上述(2)～(7)步骤；
(11)如用户重新设定用水剩余时间t，则重复上述(6)～(7)步骤；
具体的，消防用水工况值S的确定方法为：当0＜Q1/Q＜0.5时，S＝1；当0.5≤Q1/Q＜1时，S＝2；当Q1/Q≥1时，S＝3。
其中，Q为公路山岭隧道消防设计流量。
具体的，消防补水泵的开启台数的确定方法为：当S＝1时，开启一台；当S＝2和S＝3时，开启两台。
具体的，深井泵的启停的确定方法为：当S＝1时，停止；当S＝2和S＝3时，启动。
具体的，用水剩余时间的确定方法为：当S＝1时，t`＝A1H1/(Q1-Q2)；当S＝2和S＝3时，t`＝(A1H1+A2H2)/(Q1-Q3)。
其中，A1和A2分别为高位水池和低位水池的有效平面面积。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种公路山岭隧道消防供水设施的控制系统，其特征在于，包括：高位水池出水流量传感器、消防用水工况值处理器、消防补水泵控制器、深井泵控制器、消防补水泵出水流量传感器、深井泵出水流量传感器、高位水池液位传感器、低位水池液位传感器、用水剩余时间设定模块、用水剩余时间处理器、高位水池出水管电磁阀开度调节器及数显仪；
所述高位水池出水流量传感器，用于实时监测高位水池的出水流量信号；
所述消防用水工况值处理器，用于接收所述高位水池出水流量传感器的出水流量信号，并与预设的流量值进行比较，向所述消防补水泵控制器、所述深井泵控制器和所述用水剩余时间处理器输出消防用水工况值信号；
所述消防补水泵控制器，用于接收所述消防用水工况值处理器的消防用水工况值信号，并控制消防补水泵的开启台数；
所述深井泵控制器，用于接收所述消防用水工况值处理器的消防用水工况值信号，并控制深井泵的启停；
所述消防补水泵出水流量传感器，用于实时监测消防补水泵的出水流量信号；
所述深井泵出水流量传感器，用于实时监测深井泵的出水流量信号；
所述高位水池液位传感器，用于实时监测高位水池的液位信号；
所述低位水池液位传感器，用于实时监测低位水池的液位信号；
所述用水剩余时间设定模块，用于接收用户根据实际情况设定的用水剩余时间，且在接收到用户的确认信号后，设定值随时间减小；
所述用水剩余时间处理器，用于根据所述消防用水工况值处理器的消防用水工况值信号、所述高位水池出水流量传感器的出水流量信号、所述消防补水泵出水流量传感器的出水流量信号、所述深井泵出水流量传感器的出水流量信号、所述高位水池液位传感器的液位信号及所述低位水池液位传感器的液位信号，得到用水剩余时间，并将计算得到的用水剩余时间与接收的所述用水剩余时间设定模块的实时值进行比较，最终输出控制信号至所述高位水池出水管电磁阀开度调节器；
所述高位水池出水管电磁阀开度调节器，用于接收所述用水剩余时间处理器的控制信号，调节高位水池出水管上电磁阀的开度；
所述数显仪，用于接收并显示所述消防用水工况值处理器的消防用水工况值信号、所述高位水池出水流量传感器的出水流量信号、所述消防补水泵出水流量传感器的出水流量信号、所述深井泵出水流量传感器的出水流量信号、所述高位水池液位传感器的液位信号、所述低位水池液位传感器的液位信号、所述用水剩余时间设定模块的信号和所述用水剩余时间处理器的信号，分别显示消防用水工况值、高位水池出水流量值、消防补水泵出水流量值、深井泵出水流量值、高位水池液位值、低位水池液位值、设定用水剩余时间的实时值和用水剩余时间计算值。
2.一种基于权利要求1所述的公路山岭隧道消防供水设施的控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
(1)控制所述高位水池出水管电磁阀开度调节器调节电磁阀开度为最大值；
(2)所述高位水池出水流量传感器监测高位水池出水流量Q1，并将所述高位水池出水流量Q1传输给所述消防用水工况值处理器和所述用水剩余时间处理器；
(3)所述消防用水工况值处理器利用所述高位水池出水流量Q1，与预设的流量值Q进行比较，确定消防用水工况值S，并将所述消防用水工况值S传输至所述消防补水泵控制器、所述深井泵控制器和所述用水剩余时间处理器；
(4)所述消防补水泵控制器和所述深井泵控制器，根据所述消防用水工况值S，控制消防补水泵的开启台数和深井泵的启停；
(5)所述用水剩余时间设定模块设定用水剩余时间t；
(6)所述高位水池液位传感器监测高位水池液位H1，所述低位水池液位传感器监测低位水池液位H2，所述高位水池出水流量传感器监测高位水池出水流量Q1，所述消防补水泵出水流量传感器监测消防补水泵出水流量Q2，所述深井泵出水流量传感器监测深井泵出水流量Q3；
(7)所述用水剩余时间处理器利用所述消防用水工况值S、所述高位水池液位H1、所述低位水池液位H2、所述高位水池出水流量Q1、所述消防补水泵出水流量Q2和所述深井泵出水流量Q3，得到用水剩余时间t`，并将所述用水剩余时间t`与实时的用水剩余时间t进行比较，根据所述用水剩余时间t`和所述实时的用水剩余时间t的差异，控制所述高位水池出水管电磁阀开度调节器，减小电磁阀开度，减小高位水池出水流量值Q1，重复计算用水剩余时间t`，直至t`值大于等于t；
(8)若所述高位水池液位H1、所述低位水池液位H2、所述消防补水泵出水流量Q2和所述深井泵出水流量Q3中的一项或多项变化，则重复步骤(6)～步骤(7)；
(9)若所述高位水池出水流量值Q1变化，但未导致Q1/Q的比值变化，则重复步骤(6)～步骤(7)；
(10)若所述高位水池出水流量值Q1变化，导致Q1/Q的比值变化，进而导致所述消防用水工况值S变化，则重复步骤(2)～步骤(7)；
(11)若所述用水剩余时间设定模块接收到用户重新设定用水剩余时间t，则重复步骤(6)～步骤(7)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述消防用水工况值S的确定方法为：在0＜Q1/Q＜0.5时，S＝1；在0.5≤Q1/Q＜1时，S＝2；在Q1/Q≥1时，S＝3，其中，Q为公路山岭隧道消防预设流量。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述消防补水泵的开启台数的确定方法为：在S＝1时，开启一台；在S＝2和S＝3时，开启两台。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述深井泵的启停的确定方法为：在S＝1时，停止；在S＝2和S＝3时，启动。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述用水剩余时间的确定方法为：在S＝1时，t`＝A1H1/(Q1-Q2)；在S＝2和S＝3时，t`＝(A1H1+A2H2)/(Q1-Q3)，其中，A1和A2分别为高位水池和低位水池的有效平面面积。
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