CN114404850B - 一种用于寒区高速公路隧道的消防水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于寒区高速公路隧道的消防水系统，包括有若干组的风力发电装置、蓄水系统、智能供水装置和消防装置；蓄水系统包括位于隧道拱脚位置的吸附材料蓄水管,中央导水部，用于将吸附材料蓄水管与中央导水部连接倾斜设置的连接管，蓄水池，用于将中央导水部与蓄水池连接的蓄水管；智能供水装置包括水泵，与水泵的一端连接的抽水管，与水泵另一端连接的给水管；消防装置包括洒水喷头和第二温度传感器。本发明通过对寒区高速公路隧道交通风产生的风能进行回收，并供与电伴热主动加热，通过温度传感器的温度检测结果智能控制电伴热带的开关。因此，通过本发明的寒区隧道的消防水系统能够实现绿色节能、控制运营成本的同时抑制灾害发生。

Description

一种用于寒区高速公路隧道的消防水系统
技术领域
本发明涉及寒区隧道消防技术领域，具体涉及一种用于寒区高速公路隧道的消防水系统。
背景技术
近年来，随着我国铁路网的逐步完善，越来越多的隧道设计在冬季严寒地区。在这种冬季寒冷的地区修建隧道，与其他地区相比，隧道常处于高海拔地区且管道中用于消防的水容易冻结。如果不对隧道的消防水进行特殊设计，会使导致火灾发生时，严重影响隧道的使用安全。
现有的寒区公路隧道大多采取外接水源的消防方式，不满足“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理，保护环境”的隧道设计防水原则。若能有效利用交通风进行发电和储存渗透水进行消防储备，就能解决电伴热供热和消防需要两大需求。为此，我们提出一种用于寒区高速公路隧道的消防水系统。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于寒区高速公路隧道的消防水系统，通过风力发电装置进行交通风的回收利用，为电伴热带储存电能。蓄水系统进行破碎围岩中渗流水的收集、利用，为隧道提供消防储备，同时通过水压表控制监测消防水储存，通过监控阀门对不同区段进行给水帮助，保障隧道安全使用的同时实现经济效益，解决了上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于寒区高速公路隧道的消防水系统，所述消防水系统包括有若干组的风力发电装置、蓄水系统、智能供水装置和消防装置；所述蓄水系统包括位于隧道拱脚位置的吸附材料蓄水管,中央导水部，用于将吸附材料蓄水管与中央导水部连接倾斜设置的连接管，蓄水池，用于将中央导水部与蓄水池连接的蓄水管；所述的智能供水装置包括水泵，与水泵的一端连接的抽水管，与水泵另一端连接的给水管；所述消防装置包括洒水喷头和第二温度传感器。
优选的，所述的风力发电装置包括风力发电装置保护外壳、中心轴、以及在中心轴上从开口处依次向保护外壳底部设置的扇叶、齿轮箱、发电机和蓄电池。
优选的，所述的风力发电装置保护外壳开口处的截面积大于外壳底部的截面积；所述的扇叶的扇叶面是向内凹陷的曲面，用于增大扇叶的受力面积，加速扇叶的转动；所述风力发电装置中的蓄电池与配件控制箱相连，将风力发电装置产生的电能通过配电控制箱进行调用。
优选的，所述吸附材料蓄水管的顶部与底部分别设置有第一温度传感器和电伴热带，并与配电控制箱中内置的智能控制单元相连，智能控制单元通过串口服务器电缆以网络信号与隧道控制管理所进行连接。
优选的，所述的蓄水池外部是混凝土基座和珍珠岩保温层，以保证蓄水在高寒地区不被冻结；在所述蓄水池内底部还设置的有水压表，用以监测蓄水池储水情况。
优选的，所述的中央导水管下部填充C15混凝土，上部填充珍珠岩，所述珍珠岩的上部填充C20混凝土。
优选的，所述每组智能供水装置中的给水管通过横向给水管相互连接，在给水管与横向给水管的连接处设置有监控阀门，当水压表监测到对应的蓄水池储水不够时，可通过打开监控阀门跨蓄水池通过横向给水管供水消防。
优选的，所述的第二温度传感器设置在隧道内壁外表面，并通过串口服务器电缆以网络信号与隧道控制管理所进行连接。
优选的，在隧道内壁外表面还设置的有保温层，保温层由第一波纹钢板，聚氨酯材料及第二波纹钢板组成。
优选的，所述的连接管上间隔的开设有小孔，用于收集渗流水，小孔外裹无纺布以隔离杂质。
本发明的有益效果是：本发明系统通过风力发电装置进行交通风的回收利用，为电伴热带储存电能，同时在运营期有效利用寒区高速公路隧道中破碎围岩中的孔隙水，满足低碳环保的发展要求，通过蓄水系统与智能消防系统搭配，在最大程度地控制运营成本的同时保障隧道安全，能够实现绿色节能、控制运营成本的同时抑制灾害发生。
附图说明
图1为本发明的消防水系统的横断面图；
图2为本发明的风力发电装置结构剖面图；
图3为本发明消防水系统中央导水部的结构剖面图；
图4为本发明消防水系统中蓄水管的结构剖面图；
图5为本发明消防水系统中给水管的结构剖面图；
图6为本发明消防水系统中蓄水池细部构造图；
图7为本发明消防水系统中蓄水系统实施示意图；
图8为本发明的隧道外围保温层材料示意图；
图9为本发明消防水系统中洒水喷头立体结构示意图；
图中，1-风力发电装置，101-风力发电装置保护外壳，102-扇叶，103-中心轴，104-齿轮箱，105-发电机，106-蓄电池，2-配电控制箱，3-吸附材料蓄水管，301-电伴热带，302-第一温度传感器，4-连接管，5-中央导水部，501-C15混凝土，502-C20混凝土，503-珍珠岩，6-蓄水管，7-蓄水池，701-混凝土基座，702-珍珠岩保温层，703-水压表，704-抽水管，705-水泵，8-智能供水装置，9-给水管，901-监控阀门，902-横向给水管，10-保温层，1001-第一波纹钢板，1002-聚氨酯材料，1003-第二波纹钢板，11-温度传感器，12-洒水喷头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图9，本发明提供一种技术方案：一种用于寒区高速公路隧道的消防水系统，如图1所示，所述消防水系统分别包括有若干组的风力发电装置1、若干组的蓄水系统、若干组的智能供水装置8和若干组的消防装置。
所述蓄水系统包括位于隧道拱脚位置的吸附材料蓄水管3,中央导水部(5)，用于将吸附材料蓄水管与中央导水部连接倾斜设置的连接管4，蓄水池7，用于将中央导水部与蓄水池连接的蓄水管6。连接管4通过倾斜设置与吸附材料蓄水管3相连，中央导水部5与两侧的连接管4相连，以此保证隧道内破碎围岩部位的水最终能够顺利收集。
进一步的，所述的智能供水装置包括水泵705，与水泵的一端连接的抽水管704，与水泵另一端连接的给水管9；所述消防装置包括洒水喷头12和第二温度传感器11，洒水喷头如图9所示。
进一步的，若干组风力发电装置1布置于车辆行驶方向，如图2所示，所述的风力发电装置1包括风力发电装置保护外壳101、中心轴103、以及在中心轴上从开口处依次向保护外壳底部设置的扇叶102、齿轮箱104、发电机105和蓄电池106，隧道车辆运营产生的交通风可直接灌入风力发电装置1中，由进风口至内，依次为由中心轴连接的扇叶，齿轮箱，发电机，蓄电池。
进一步的，风力发电装置保护外壳101开口处的截面积大于外壳底部的截面积；所述的扇叶102的扇叶面是向内凹陷的曲面，用于增大扇叶的受力面积，加速扇叶的转动；所述风力发电装置中的蓄电池106与配件控制箱2相连，将风力发电装置产生的电能通过配电控制箱进行调用。
进一步的，吸附材料蓄水管3采用可吸附材料且内设滤网，可过滤孔隙水，避免管道堵塞，能有效收集、利用被吸附过杂质的渗流水，可通过连接管与中央导水管连接，将收集到的渗流水聚集于蓄水池7中。蓄水管由隧道左右边墙背后设置的
Figure BDA0003418533340000051
纵向双壁打孔波纹管、电伴热、珍珠岩填充、混凝土基座构成。蓄水管位于隧道拱脚位置，具体处于初支与二衬交界处，下方设置起承托作用的混凝土基座，在上方设置保温作用的珍珠岩保温，并沿着与二衬的交界线敷设防水卷材。如图4所示，吸附材料蓄水管3的顶部与底部分别设置有第一温度传感器302和电伴热带301，并与配电控制箱中内置的智能控制单元相连，智能控制单元通过串口服务器电缆以网络(以太网)信号与隧道控制管理所进行连接(交互连接)。
进一步的，如图6所示，蓄水池7外部是混凝土基座701和珍珠岩保温层702，蓄水池7连接电伴热带还可内部升温，以保证蓄水在高寒地区不被冻结；在所述蓄水池内底部还设置的有水压表703，用以监测蓄水池储水情况。
进一步的，如图3所示，中央导水管5下部填充C15混凝土501，上部填充珍珠岩503，所述珍珠岩的上部填充C20混凝土502。
进一步的，如图7所示，每组智能供水装置中的给水管9通过横向给水管902相互连接，在给水管9与横向给水管902的连接处设置有监控阀门901，当水压表703监测到对应的蓄水池储水不够时，可通过打开监控阀门901跨蓄水池通过横向给水管902供水消防。
如图5所示，给水管9的下方设置有起承托作用的混凝土基座，在上方设置保温作用的珍珠岩保温，并沿着与二衬的交界线敷设能与现浇混凝土发生化学交联反应，使防水层与结构层形成牢固粘接的耐腐蚀防水卷材。
进一步的，第二温度传感器11设置在隧道内壁外表面，当监测到温度异常时，可通过串口服务器电缆以网络(以太网)信号与隧道控制管理所进行交互连接，具体为：当所述温度传感器11感应到高温后，智能消防系统抽水管704将水聚集，通过水泵705将水送到给水管9和洒水喷头12，进行隧道内温度控制。
进一步的，在隧道内壁外表面还设置的有保温层10，如图8所示，保温层由第一波纹钢板1001，聚氨酯材料1002及第二波纹钢板1003组成。
进一步的，所述的连接管4上间隔的开设有小孔，用于收集渗流水，小孔外裹无纺布以隔离杂质，连接管4置于开挖坡度为1:0.25的“V”型槽内，由珍珠岩填充、C15混凝土填充以及
Figure BDA0003418533340000061
横向双壁排水管构成，排水管上开有小孔，外裹无纺布隔离杂质。为了保温，排水管置于珍珠岩填充内。按4m一道布置，设置坡度不小于5％，珍珠岩填充上覆C15混凝土填充。
寒区高速公路隧道的消防水系统在本实施例具体工作过程如下：
按照上述说明将一种用于寒区高速公路隧道的消防水系统设置好后，在隧道运营全年，可充分利用车辆行驶过程将产生大量的风能。交通风直接灌入风力发电装置1中。进一步的，通过齿轮箱104的作用提高转速，从而驱动发电机105工作。将隧道全年的车辆行驶产生的交通风转化为电能最终储存到蓄电池106中。
在临近冬季时，运行主动供热装置，调用风力发电装置1中蓄电池106储存的电能供主动供热装置运行。通过吸附材料蓄水管3中的温度传感器302对温度进行监测，将监测结果以以太网信号上传分析并判别，若温度低于2℃，控制管理所下达电伴热带301工作指令，为纵向排水管中的水流进行持续加热；若温度高于6℃，则电伴热带301停止工作。保证排水管中的水始终能够保持流动状态。通过吸附材料蓄水管3，连接管4，中央导水部5，蓄水管6，蓄水池7，给水管9，洒水喷头12的路径，满足进行消防使用。
因此，通过本发明的寒区高速公路隧道的消防水系统能够实现绿色节能、控制运营成本的同时抑制灾害发生。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于寒区高速公路隧道的消防水系统，其特征在于，所述消防水系统包括有若干组的风力发电装置(1)、蓄水系统、智能供水装置(8)和消防装置；所述蓄水系统包括位于隧道拱脚位置的吸附材料蓄水管(3),中央导水部(5)，用于将吸附材料蓄水管与中央导水部连接倾斜设置的连接管(4)，蓄水池(7)，用于将中央导水部与蓄水池连接的蓄水管(6)；所述的智能供水装置包括水泵(705)，与水泵的一端连接的抽水管(704)，与水泵另一端连接的给水管(9)；所述消防装置包括洒水喷头(12)和第二温度传感器(11)；所述的第二温度传感器(11)设置在隧道内壁外表面，并通过串口服务器电缆以网络信号与隧道控制管理所进行连接；所述每组智能供水装置中的给水管(9)通过横向给水管(902)相互连接，在给水管(9)与横向给水管(902)的连接处设置有监控阀门(901)，当水压表(703)监测到对应的蓄水池储水不够时，可通过打开监控阀门(901)跨蓄水池通过横向给水管(902)供水消防；所述的风力发电装置(1)包括风力发电装置保护外壳(101)、中心轴(103)、以及在中心轴上从开口处依次向保护外壳底部设置的扇叶(102)、齿轮箱(104)、发电机(105)和蓄电池(106)。
2.根据权利要求1所述的用于寒区高速公路隧道的消防水系统，其特征在于：所述的风力发电装置保护外壳(101)开口处的截面积大于外壳底部的截面积；所述的扇叶(102)的扇叶面是向内凹陷的曲面，用于增大扇叶的受力面积，加速扇叶的转动；所述风力发电装置中的蓄电池(106)与配件控制箱(2)相连，将风力发电装置产生的电能通过配电控制箱进行调用。
3.根据权利要求1所述的用于寒区高速公路隧道的消防水系统，其特征在于：所述吸附材料蓄水管(3)的顶部与底部分别设置有第一温度传感器(302)和电伴热带(301)，并与配电控制箱中内置的智能控制单元相连，智能控制单元通过串口服务器电缆以网络信号与隧道控制管理所进行连接。
4.根据权利要求1所述的用于寒区高速公路隧道的消防水系统，其特征在于：所述的蓄水池(7)外部是混凝土基座(701)和珍珠岩保温层(702)，以保证蓄水在高寒地区不被冻结；在所述蓄水池内底部还设置的有水压表(703)，用以监测蓄水池储水情况。
5.根据权利要求1所述的用于寒区高速公路隧道的消防水系统，其特征在于：所述的中央导水管(5)下部填充C15混凝土(501)，上部填充珍珠岩(503)，所述珍珠岩的上部填充C20混凝土(502)。
6.根据权利要求1所述的用于寒区高速公路隧道的消防水系统，其特征在于：在隧道内壁外表面还设置的有保温层(10)，保温层由第一波纹钢板(1001)，聚氨酯材料(1002)及第二波纹钢板(1003)组成。
7.根据权利要求1所述的用于寒区高速公路隧道的消防水系统，其特征在于：所述的连接管(4)上间隔的开设有小孔，用于收集渗流水，小孔外裹无纺布以隔离杂质。
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