CN115095268B - 隧道逃生通道防火卷帘的启闭控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道逃生通道防火卷帘的启闭控制方法，包括①通过火灾探测器采集火灾信号，用于判断是否发生火灾②火灾探测器判断确认发生火灾后，向火灾报警控制器传达报警信号③火灾报警控制器收到报警信号后，火灾警报开启响应，同时，位于每扇防火卷帘处的竖向热电偶束开始记录温度数据，火灾报警控制器接收温度数据后计算烟气层瞬时高度，并根据烟气层瞬时高度的变化情况控制防火卷帘的下降速度，直至防火卷帘完全关闭。本发明能够科学合理的控制不同火灾工况下每处防火卷帘的启闭速度，在保证烟气无法蔓延至平行导洞的前提下，为人员疏散争取更多的有效时间，提高火灾发生时隧道内人员的疏散逃生效率。

Description

隧道逃生通道防火卷帘的启闭控制方法

技术领域

本发明涉及隧道疏散救援技术领域，尤其是涉及一种隧道逃生通道防火卷帘的启闭控制方法。

背景技术

随着我国公路建设的快速发展，公路隧道的建设形式多种多样。为了保障通行安全，单洞双向特长隧道多设置平行导洞，作为通风逃生通道。上述主隧道和平行导洞之间的横通道通常还安装有防火卷帘，用于隔断火灾时主隧道烟气向平行导洞的蔓延。然而，现有的防火卷帘在隧道火灾发生以后，均以“一刀切”的形式直接关闭，虽然发挥了防烟功能，但是却缩短了人员逃生时间，不能兼顾人员疏散。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种隧道逃生通道防火卷帘的启闭控制方法，具体可采取如下技术方案：

本发明所述的隧道逃生通道防火卷帘的启闭控制方法，包括：

S1：通过火灾探测器采集火灾信号，用于判断是否发生火灾；

S2：火灾探测器判断确认发生火灾后，向火灾报警控制器传达报警信号；

S3：火灾报警控制器收到报警信号后，火灾警报开启响应，同时，位于每扇防火卷帘处的竖向热电偶束开始记录温度数据，火灾报警控制器接收温度数据后计算烟气层瞬时高度，并根据烟气层瞬时高度的变化情况控制防火卷帘的下降速度，直至防火卷帘完全关闭。

所述火灾探测器包括在隧道内全段设置的光栅光纤感温火灾探测器、在隧道内中段设置的图像型火灾探测器、以及在隧道内出口段设置的红外火焰探测器，通过不同类型火灾探测器的合理布置，降低设备投资，避免不必要的资源浪费。

进一步地，通过火灾探测器位置的精确选择，提高火灾报警的灵敏度和准确性，具体如下：

所述光栅光纤感温火灾探测器沿隧道纵向平行设置成两排，同排的相邻光栅光纤感温火灾探测器相距8-10m，且光栅光纤感温火灾探测器与隧道侧壁相距1.1-1.3m。

所述红外火焰探测器沿隧道纵向设置成一排，距离隧道顶棚0.6-0.7m，且相邻红外火焰探测器的间距为8-12m。

所述图像型火灾探测器在隧道顶棚上沿纵向设置成一排，且相邻红外火焰探测器的间距为38-40m。

所述竖向热电偶束设置在防火卷帘的左右两侧，防火卷帘的两侧还设置有消火栓和逃生扶手，防火卷帘的顶部则设置有逃生指示灯、水雾喷头和视频监测器。

所述烟气层瞬时高度根据如下公式进行计算：

上层烟气层温度积分比为：

(1)

下层空气温度积分比为：

(2)

总积分为两者之和，即：

(3)

其中：是隧道高度，即地面距离隧道顶棚之间的竖直高度；/>是烟气层与空气层的分界面高度；/>是基于实验数据拟合的得到的隧道竖向的温度分布函数。

所述防火卷帘的下降速度如下：

(4)

(5)

其中，为烟气层的下降速度；/>为防火卷帘距离地面的最大高度；/>为某一时间步；/>为某一时间步的下一时间步。

本发明提供的隧道逃生通道防火卷帘的启闭控制方法，考虑了火灾探测器的选用与布置方法，并利用防火卷帘处热电偶束测得的温度来预测烟气层的高度与厚度，通过获取的烟气层高度实时计算防火卷帘的下降速度。相较于传统的防火门，本发明能够科学合理的控制不同火灾工况下每处防火卷帘的启闭速度，在保证烟气无法蔓延至平行导洞的前提下，为人员疏散争取更多的有效时间，提高火灾发生时隧道内人员的疏散逃生效率。

附图说明

图1是本发明中隧道逃生通道防火卷帘的启闭控制工作流程方框图。

图2是本发明中具有平行导洞的隧道结构示意图（省略火灾探测器）。

图3是图2中隧道逃生通道防火卷帘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的工作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1-3所示，本发明适用于设置有平行导洞D的单洞双向特长隧道S，上述平行导洞D可作为通风逃生通道，其与主隧道S之间通过横通道H连接，且为了隔断火灾时主隧道S烟气向平行导洞D的蔓延，在主隧道S与横通道H的交界处还安装有防火卷帘1。在保证烟气无法蔓延至平行导洞D的前提下，为了给人员疏散争取更多的有效时间，提高人员疏散逃生效率，本发明提供一种能够根据火灾中烟气层高度实时控制防火卷帘启闭速度的控制方法，具体如下：

S1：通过火灾探测器采集火灾信号，用于判断是否发生火灾；

上述主隧道S沿纵向平均分为三段：入口段、中间段、出口段。其中，入口段发生火灾影响程度最小、概率较低；中间段发生火灾影响程度最大、概率最高；出口段发生火灾影响程度较高、概率较低。为保证火灾报警速度、准确性，同时考虑成本等因素，采用综合布置的方式进行火灾预警。考虑到光纤光栅感温火灾探测器成本低、维护工作量小、可检测所有放热火灾，故布置于隧道全段；图像型火灾探测器报警速度快，建造维护成本高，故应设置于易发生火灾且发生火灾后救援难度大、造成后果严重且需要及时预警的隧道中段；红外火焰探测器响应速度较快、成本较高，布置于隧道出口段。

具体地，光栅光纤感温火灾探测器沿隧道纵向平行设置成两排，同排的相邻光栅光纤感温火灾探测器相距8-10m，且光栅光纤感温火灾探测器与隧道侧壁相距1.1-1.3m。当监测点区域温度升高20℃到35℃，光栅光纤感温火灾探测器动作，将温度信号转化为电信号进行报警。

图像型火灾探测器在隧道顶棚上沿纵向设置成一排，且相邻红外火焰探测器的间距为38-40m。图像型火灾探测器在火灾发生时是通过视频监控的方式对早期火灾烟雾、火焰进行探测，把采集到的视频信号通过内置的处理器转换成图像格式，并对火焰进行处理和分析，即主要是综合分析烟雾和火焰的热、色、形、光谱及运动特性来判断是否发生火灾。

红外火焰探测器沿隧道纵向设置成一排，距离隧道顶棚0.6-0.7m，且相邻红外火焰探测器的间距为8-12m。为了提高判断精度，上述红外火焰探测器采用两种型号的探测器，且交错分布，分别用于探测1m与1.8m的光强。当火灾发生时可燃物燃烧，两种波长的探测器分别探测到1m与1.8m的光强P1与P2，在非火灾情况下1m到1.8m范围内光强呈下降趋势，即P1＞P2；火灾工况下在1m到1.8m范围内光强呈上升趋势，P1＜P2，对两种进行判断即可确定火灾是否发生。

S2：火灾探测器判断确认发生火灾后，向火灾报警控制器传达报警信号；

S3：火灾报警控制器收到报警信号后，火灾警报开启响应，同时，位于每扇防火卷帘1处的竖向热电偶束2开始记录温度数据，火灾报警控制器接收温度数据后计算烟气层瞬时高度，并根据烟气层瞬时高度的变化情况控制防火卷帘1的下降速度，直至防火卷帘1完全关闭。

上述火灾报警控制器除了接收火灾探测器报警信号外，还可以接收手动报警按钮的报警信号，通过手动控制方式启动防火卷帘启闭装置。

上述卷帘滑轨位于卷帘固定框两侧，防火卷帘1固定在卷帘滑轨上，用于火灾发生时封闭主隧道；竖向热电偶束2安装在防火卷帘1的左右两侧，用于记录每扇防火卷帘1处的温度数据；防火卷帘1的左右两侧还安装有消火栓3，用于隧道内车辆火灾事故的消防灭火；逃生扶手4设置于防火卷帘两侧，方便被困人员进入平行导洞D；逃生指示灯5安装在卷帘固定框上方，其下方还安装有水雾喷头6，分别用于人员疏散指示以及冷却防火卷帘，延长抗火时间；视频监测器7安装于防火卷帘上部两侧，用于记录连接横通道H处的火势以及人员疏散情况，便于消防队伍明确救援重点。

竖向热电偶束2获取每扇防火卷帘1处的温度数据后，根据如下公式进行计算烟气层瞬时高度：

上层烟气层温度积分比为：

(1)

下层空气温度积分比为：

(2)

总积分为两者之和，即：

(3)

其中：是隧道高度，即地面距离隧道顶棚之间的竖直高度；/>是烟气层与空气层的分界面高度；/>是基于实验数据拟合的得到的隧道竖向的温度分布函数。

之后，计算防火卷帘的下降速度，具体如下：

(4)

(5)

其中，为烟气层的下降速度；/>为防火卷帘距离地面的最大高度；/>为某一时间步；/>为某一时间步的下一时间步。

通常情况下，t取值为1s，即计算每秒的烟气层下降速度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明在布置火灾探测器时考虑到隧道火灾的实际发生情况，有效提高了火灾探测的精准度，同时能够降低多余的布置，避免造成不必要的资源浪费；

2、本发明计算了隧道火灾的烟气层高度变化规律，提出了相应的卷帘门降落速度计算方法，能够增加人员的有效疏散时间，提高疏散效率。

需要说明的是，在本发明的描述中，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种隧道逃生通道防火卷帘的启闭控制方法，其特征在于：

S1：通过火灾探测器采集火灾信号，用于判断是否发生火灾；

S2：火灾探测器判断确认发生火灾后，向火灾报警控制器传达报警信号；

S3：火灾报警控制器收到报警信号后，火灾警报开启响应，同时，位于每扇防火卷帘处的竖向热电偶束开始记录温度数据，火灾报警控制器接收温度数据后计算烟气层瞬时高度，并根据烟气层瞬时高度的变化情况控制防火卷帘的下降速度，直至防火卷帘完全关闭；

所述火灾探测器包括在隧道内全段设置的光栅光纤感温火灾探测器、在隧道内中段设置的图像型火灾探测器、以及在隧道内出口段设置的红外火焰探测器；

所述烟气层瞬时高度根据如下公式进行计算：

上层烟气层温度积分比为：

(1)

下层空气温度积分比为：

(2)

总积分为两者之和，即：

(3)

其中：是隧道高度，即地面距离隧道顶棚之间的竖直高度；/>是基于实验数据拟合得到的隧道竖向的温度分布函数；

所述防火卷帘的下降速度如下：

(4)

(5)

其中，为烟气层的下降速度；/>为防火卷帘距离地面的最大高度；/>为某一时间步；/>为某一时间步的下一时间步；

所述光栅光纤感温火灾探测器沿隧道纵向平行设置成两排，同排的相邻光栅光纤感温火灾探测器相距8-10m，且光栅光纤感温火灾探测器与隧道侧壁相距1.1-1.3m；

所述红外火焰探测器沿隧道纵向设置成一排，距离隧道顶棚0.6-0.7m，且相邻红外火焰探测器的间距为8-12m；

所述图像型火灾探测器在隧道顶棚上沿纵向设置成一排，且相邻红外火焰探测器的间距为38-40m；

所述竖向热电偶束设置在防火卷帘的左右两侧，防火卷帘的两侧还设置有消火栓和逃生扶手，防火卷帘的顶部则设置有逃生指示灯、水雾喷头和视频监测器。