巴基斯坦KKH二期项目是一带一路的旗舰项目,是中巴经济走廊的重要组成部分,本项目全线约120公里,隧道单洞总长约10公里。火灾报警系统在国内公路隧道中应用较为普遍,但在巴基斯坦公路隧道中很少应用,截止目前,本项目是巴基斯坦公路隧道中第一个应用火灾报警系统的项目。下面结合巴基斯坦实际情况,从系统的设计到施工全面剖析火灾报警系统在本项目的应用。本文转载自《中国交通信息化》2020年03期,瞿家繁、砺镝发表的《浅析火灾报警系统在巴基斯坦KKH二期项目中的应用》。


来源:瞿家繁,砺镝.浅析火灾报警系统在巴基斯坦KKH二期项目中的应用.中国交通信息化,2020(3):136-138.

系统构成与设计

火灾形成与发展的阶段分为前期、早期、中期、晚期四个阶段,各阶段特征不一,前期表现有一定的烟雾;早期烟量增加并出现火光;中期表现为火灾形成,火势上升很快;后期表现为火势扩散。由于隧道环境较为恶劣,因此,隧道内火灾检测着重点应从早期开始。隧道属于封闭结构,一旦发生火灾,将对隧道内通行的车辆和乘客产生极大的危害,如无先进、可靠度高、高灵敏度和低误报率的设备,极易造成逃生困难的情况,造成严重的生命及财产损失。

本项目针对以上情况,在设备选型上选用国际一流品牌,以保障安全性和早期自救,防患于未然。本系统为巴基斯坦KKH二期项目中隧道火灾报警进行设计,本系统分别部署在高速段的阿巴塔巴德1号隧道、阿巴塔巴德2号隧道和二级路段的曼赛赫拉隧道、巴塔隧道、塔科特隧道。

系统构成

该系统主要由隧道管理站火灾报警监控工作站、火灾报警主机、避雷器、隧道内火灾报警综合盘(内置声光报警器、双波长火焰探测器、手动报警按钮等)、CAN总线电缆24V电源转换箱等构成。火灾报警综合盘安装于隧道侧壁消防设备箱旁,综合盘报警信息通过屏蔽双绞线以CAN总线方式传输至变电所火灾报警控制器。火灾报警主机采集隧道内火灾报警综合盘的报警信息,并对报警信息和故障信息进行存储,将实时状态直接显示在报警主机的显示器上。火灾报警总线长度按不大于3km来设置。

结合本项目及巴基斯坦当地具体情况的特点,猫咪下载采用美国爱德华EST3系列的火灾报警系统,配接爱德华手动报警按钮、腾盛双波长火焰自动探测器及声光报警器的技术方案,在隧道内设置双波长火焰探测器自动检测火情。同时设置手动报警按钮,用于人工手动发出火灾信息。根据检测到的火灾情况并通过PLC控制隧道通行信号灯、隧道内及隧道口情报板、车行横洞卷帘门、风机、广播、照明等系统,实现报警联动,根据不同的火灾报警情况,制定不同的预案策略,实施有效联动,从而达到有效紧急疏散和救援的目的。

系统设计原则

(1)系统设计符合我国有关法律法规,符合巴基斯坦当地消防管理条例和标准,确保消防验收通过。

(2)保障系统的先进性、适用性、易扩展性、高灵敏度、低误报率。

(3)优化设备配置,避免重复布线及功能相似设备。

(4)保留足够的冗余度,以便后期扩容。

(5)本系统提供与其他监控系统的通讯接口。

系统设计方案

系统整体架构

本项目在3个隧道管理中心设置火灾报警系统,其中阿巴塔巴德1号隧道和2号隧道火灾报警数据上传至阿巴塔巴德隧道管理站,曼赛赫拉隧道火灾报警数据上传至曼赛赫拉隧道管理站,巴塔隧道和塔科特隧道火灾报警数据上传至巴塔隧道管理站。每个隧道管理站配备完整的消防系统,包括消防人员和消防车等设施,以保障最快的速度排除辖区内火情隐患。隧道内布设火灾报警综合盘(包含声光报警器、双波长火焰探测器、手报按钮等),设备布设原则按隧道长度进行布设,短隧道不布设,中隧道(400米以上,1000m以下)设备布设间距50米,长隧道(1000m以上)设备布设间距50米。

系统部署

(1) 阿巴塔巴德1号及2号隧道
阿巴塔巴德1号隧道共设置71套双波长火灾报警综合盘,两端变电所各布设4套报警探测设备(智能烟感探测器、智能温感探测器、手动报警按钮)和1套火灾报警控制器。阿巴塔巴德2号隧道共布设16套火灾报警综合盘,入口,箱式变电站内布设1台火灾报警控制器。所有综合盘由统一的24V电源转换箱供电,电源转换箱将220V转换为24V给每个综合盘供电。隧道及配电房内探测器采集的信号通过CAN总线电缆上传到相应的火灾报警控制。火灾报警控制器通过光纤网络设备分别将采集到的数据上传到阿巴塔巴德隧道管理站,管理站站内的火灾报警监控工作站将实时采集的各类信息(火情、设备故障 、通讯链路状况等)在工作站显示。

(2) 曼赛赫拉隧道
曼赛赫拉隧道内共布设51套双波长火灾报警综合盘,进出口配电房各布设1台火灾报警控制器和4套报警探测设备(智能烟感探测器、智能温感探测器、手动报警按钮)。所有综合盘由统一的24V电源转换箱供电,电源转换箱将220V转换为24V给每个综合盘供电 。隧道及配电房内探测器采集的信号通过CAN总线电缆上传到相应的火灾报警控制器,分别通过光纤网络设备将数据上传至曼赛赫拉隧道管理站,管理站站内的火灾报警监控工作站将实时采集的各类信息(火情、设备故障、通讯链路状况等)在工作站显示器上显示 。

(3)巴塔隧道
巴塔隧道共布设59套双波长火灾报警综合盘,进出口配电房各配置1台火灾报警控制器和4套报警探测设备(智能烟感探测器、智能温感探测器 、手动报警按钮)。塔科特隧道共布设13套双波长火灾报警综合盘,入口箱式变电站内布设1台火灾报警控制器。所有综合盘由统一的24V电源转换箱供电,电源转换箱将220V转换为24V给毎个综合盘供电 。隧道及配电房内探测器采集的信号通过CAN总线电缆上传到相应的火灾报警控制器。由各个火灾报警控制器通过光纤网络设备分别将采集到的数据上传至巴塔隧道管理站,管理站站内的火灾报警监控工作站将实时采集的各类信息(火情、设备故障、通讯链路状况等)在工作站显示器上显示。为了保证系统后期运行可靠,猫咪下载在现场主机与隧道管理站系统软件之间建立可靠的连接机制,特在每条隧道火警信息上传时,增设火灾报警通讯卡TSIP, 该机制具有故障自诊断功能、双向握手功能和二次读取功能。通过以上机制的的实施,猫咪下载可形成对隧道内火灾信息及设备信息24小时不间断监测。

系统功能

该系统在本项目上主要实现了以下5大功能。

(1)火灾信息检测功能实现了人工手动报警和火焰自动检测的火灾信息监测功能。

(2)系统自检功能实现系统设备的各项自检功能,其中包括电源、线路、CPU、通讯、主要元器件的故障检测,探测器的状态检测、系统检测等。

(3)系统补偿功能系统中的传感器可根据现场环境、灰尘、潮湿、亮度等自动调整灵敏度,对其外在环境引起的长期缓慢的变化做出相应的补偿。

(4)生成电子接线图该系统具有电子接线图自动生成功能,具有较强的自适应能力,为后期提供维护、升级、改造提供了极大的便利。

(5)系统联动控制功能该系统提供与隧道交通控制系统实现了系统联动控制功能。本项目实现了火情与车道控制器、情报板、风机、车行横湎卷帘门、照明、广播、消火栓等的联动控制,制定预案策略并下发,一旦遇到火情,可按预案策略执行,极大的提高了紧急疏散和救援的效率。

系统主要特点

本项目采用的腾盛TSF-9200火焰探测器使用双波长红外探测(DIR)技术,解决了探测灵敏度与误报警的矛盾,既具有很高的火焰探测灵敏度,又具有传统感温光缆和火焰探测器所不具备的非火焰干扰源识别能力。该设备采用两种不同波段的传感元器件采集火焰发出的辐射能,结合专有的双波长红外探测电路及软件算法,对两个传感元器件采集信号进行分析和计算,从而作出判断,具有非常高防御能力。本项目所选用的火灾报警系统中的温度传感器、烟雾传感器、手动报警按钮及EST3系列火灾报警控制控制器等均采用的是目前世界上最先进的第五代分布智能探测和监控技术。通过其自带的微处理器,结合计算机通信技术,使系统具有0误报率、高传输速率、自诊断历史数据、LED多语言显示、探测器断线独立检测、探测器电子编码、探测器高敏感度、高可靠性等特点。

本项目为火灾报警系统在巴基斯坦公路隧道上第一次应用,本系统方案的设计及实施从选择稳定设备以及快速高效的联动控制入手,解决了隧道火情第一时间得到控制的问题,实现了将损失降到最低的目标。通过本项目的实施,让当地相关部门充分了解到火灾报警系统在隧道项目中应用的重要性,该系统方案也得到了巴基斯坦国家公路局的高度肯定。