火災(zāi)報(bào)警與消防給水系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張欣

（中遠(yuǎn)海運(yùn)科技股份有限公司,上海 200135）

1 概述

城市隧道因其能有效利用地下空間,改善城市人口高速增長(zhǎng)所帶來(lái)的擁堵?tīng)顩r,緩解廣大市民交通出行壓力。所以,越來(lái)越多的城市隧道建成通車(chē)。

大量的城市隧道投入運(yùn)行后,時(shí)有車(chē)輛火災(zāi)事故發(fā)生,隧道中消防安全問(wèn)題引起了人們的廣泛關(guān)注。由于城市隧道相對(duì)封閉性的空間結(jié)構(gòu),一旦發(fā)生重大火災(zāi)事故,后果不堪設(shè)想。城市隧道中合理部署消防設(shè)施,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位起火區(qū)域,準(zhǔn)確聯(lián)動(dòng)消防滅火設(shè)施,第一時(shí)間控制火勢(shì),阻止其快速蔓延,是保證城市隧道安全運(yùn)營(yíng)的重點(diǎn)。

本文以城市隧道為研究對(duì)象,闡述隧道消防給水系統(tǒng)中消火栓系統(tǒng)和泡沫水噴霧系統(tǒng)的具體部署以及與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的連接架構(gòu)。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)消火栓系統(tǒng)和泡沫水噴霧系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制策略,為城市隧道有效發(fā)現(xiàn)并控制現(xiàn)場(chǎng)火勢(shì)提供參考。

2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與消防給水系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制策略設(shè)計(jì)

城市隧道消防給水滅火系統(tǒng)屬于臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng),另外部署的滅火器系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不存在聯(lián)動(dòng)控制邏輯關(guān)系。

2.1 城市隧道消火栓系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制策略設(shè)計(jì)

城市隧道消火栓系統(tǒng)部署見(jiàn)圖1。

圖1 城市隧道消火栓系統(tǒng)部署

城市隧道消火栓系統(tǒng)在工作井消防泵房設(shè)置系統(tǒng)相關(guān)水泵組,分別在車(chē)行隧道盾構(gòu)段、暗埋段和敞開(kāi)段設(shè)置消火栓箱,箱內(nèi)設(shè)按鈕、消火栓等,消火栓布設(shè)間距不大于50m。

消火栓系統(tǒng)中隧道現(xiàn)場(chǎng)消火栓箱內(nèi)消火栓按鈕和工作井消防泵房?jī)?nèi)相關(guān)水泵組接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),火災(zāi)工況下作為后備方式參與系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

城市隧道消火栓系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制策略見(jiàn)表1。

表1 城市隧道消火栓系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制策略

2.2 城市隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制策略設(shè)計(jì)

城市隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)部署見(jiàn)圖2。

圖2 城市隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)部署

城市隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)在工作井消防泵房設(shè)置系統(tǒng)相關(guān)水泵和泡沫泵組,分別在車(chē)行隧道設(shè)置泡沫水噴霧控制箱和噴頭,箱內(nèi)設(shè)雨淋報(bào)警閥組等,泡沫水噴霧每組布設(shè)間距25 米,一次保護(hù)距離50 米,泡沫水噴霧持續(xù)工作時(shí)間應(yīng)不小于22 分鐘。

火災(zāi)工況下,泡沫水噴霧系統(tǒng)中隧道現(xiàn)場(chǎng)泡沫水噴霧控制箱內(nèi)雨淋電磁閥、泡沫電磁閥和工作井消防泵房?jī)?nèi)相關(guān)水泵組、水流指示器等接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)參與系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

城市隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與泡沫水噴霧系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制平面示意圖見(jiàn)圖3（以隧道內(nèi)6 組泡沫水噴霧系統(tǒng)為例）。

圖3 城市隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與泡沫水噴霧系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制平面示意圖

3 城市隧道消火栓系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)方式

3.1 總線(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制方式

城市隧道消火栓系統(tǒng)的總線(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制方式示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 城市隧道消火栓系統(tǒng)的總線(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制方式示意圖

由于每臺(tái)火災(zāi)報(bào)警主機(jī)所連接設(shè)備總數(shù)和地址總數(shù)限制,在隧道西岸工作井弱電機(jī)房和東岸工作井弱電機(jī)房?jī)?nèi)各布設(shè)1 臺(tái)聯(lián)動(dòng)型火災(zāi)報(bào)警主機(jī)。由于每一總線(xiàn)回路連接設(shè)備總數(shù)限制,以隧道中心為分界點(diǎn),每臺(tái)聯(lián)動(dòng)型火災(zāi)報(bào)警主機(jī)敷設(shè)5 路總線(xiàn)回路至隧道各處,分別是上下層隧道盾構(gòu)段、上下層隧道暗埋段、工作井設(shè)備管理用房。消火栓按鈕設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)消火栓箱中,輸入模塊、控制模塊設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)消防模塊箱中。

火災(zāi)發(fā)生時(shí),現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)消火栓閥門(mén)后水槍噴水,消火栓系統(tǒng)出水干管上的電接點(diǎn)壓力表連鎖啟動(dòng)消火栓泵持續(xù)供水滅火,此過(guò)程由消火栓系統(tǒng)獨(dú)立完成。當(dāng)水槍無(wú)法持續(xù)噴水,系統(tǒng)出現(xiàn)自動(dòng)啟泵故障時(shí),按下現(xiàn)場(chǎng)消火栓箱內(nèi)布置的消火栓按鈕,通過(guò)輸入模塊將消火栓按鈕的動(dòng)作信號(hào)傳輸至工作井聯(lián)動(dòng)型火災(zāi)報(bào)警主機(jī),聯(lián)動(dòng)型火災(zāi)報(bào)警主機(jī)按照設(shè)定的聯(lián)動(dòng)控制策略啟動(dòng)消火栓泵。消火栓泵及其穩(wěn)壓泵動(dòng)作信號(hào)通過(guò)輸入模塊反饋至主機(jī)。

3.2 多線(xiàn)手動(dòng)控制方式

城市隧道消火栓系統(tǒng)的多線(xiàn)手動(dòng)控制方式示意圖見(jiàn)圖5。

圖5 城市隧道消火栓系統(tǒng)的多線(xiàn)手動(dòng)控制方式示意圖

聯(lián)動(dòng)型火災(zāi)報(bào)警主機(jī)的手動(dòng)控制盤(pán)設(shè)置在工作井弱電機(jī)房,用專(zhuān)用線(xiàn)路單獨(dú)連接水泵控制柜,在手動(dòng)控制盤(pán)上直接控制水泵的啟動(dòng)與停止,其動(dòng)作信號(hào)反饋至聯(lián)動(dòng)型火災(zāi)報(bào)警主機(jī)。

4 城市隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)方式

4.1 總線(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制方式

城市隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)的總線(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制方式示意圖見(jiàn)圖6。

圖6 城市隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)的總線(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制方式示意圖

隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)和消火栓系統(tǒng)接入同一套火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),火災(zāi)報(bào)警主機(jī)與總線(xiàn)回路的設(shè)置與隧道消火栓系統(tǒng)共用。雨淋閥、泡沫閥、信號(hào)蝶閥、壓力開(kāi)關(guān)設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)泡沫水噴霧控制箱中,輸入模塊、控制模塊設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)消防模塊箱中。

火災(zāi)發(fā)生時(shí),覆蓋著火點(diǎn)的報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)焦ぷ骶?lián)動(dòng)型火災(zāi)報(bào)警主機(jī),經(jīng)過(guò)聯(lián)動(dòng)型消防報(bào)警主機(jī)邏輯判斷,滿(mǎn)足兩點(diǎn)報(bào)警要求后,按照聯(lián)動(dòng)控制策略通過(guò)控制模塊開(kāi)啟覆蓋著火區(qū)域的電磁閥,壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作,主機(jī)收到反饋信號(hào)后開(kāi)啟水泵和泡沫泵。水泵、泡沫泵等動(dòng)作信號(hào)通過(guò)輸入模塊反饋至主機(jī)。

4.2 多線(xiàn)手動(dòng)控制方式

城市隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)的多線(xiàn)手動(dòng)控制方式示意圖見(jiàn)圖7。

圖7 城市隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)的多線(xiàn)手動(dòng)控制方式示意圖

聯(lián)動(dòng)型火災(zāi)報(bào)警主機(jī)的手動(dòng)控制盤(pán)設(shè)置在工作井弱電機(jī)房,用專(zhuān)用線(xiàn)路單獨(dú)連接水泵和泡沫泵控制柜,在手動(dòng)控制盤(pán)上直接控制水泵和泡沫泵的啟動(dòng)與停止,其動(dòng)作信號(hào)反饋至聯(lián)動(dòng)型火災(zāi)報(bào)警主機(jī)。

5 城市隧道消防給水系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)及難點(diǎn)

5.1 城市隧道消火栓系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)及難點(diǎn)如下：

（1）與以往相比,現(xiàn)在火災(zāi)工況下不再需要人工按下連接控制柜專(zhuān)用線(xiàn)路的消火栓按鈕啟泵,而是系統(tǒng)能直接自動(dòng)啟動(dòng)消火栓泵,即通過(guò)消火栓系統(tǒng)出水干管上增設(shè)電接點(diǎn)壓力表直接自動(dòng)連鎖啟動(dòng)消火栓泵。車(chē)行隧道現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)消火栓閥門(mén)、水槍噴水,電接點(diǎn)壓力表動(dòng)作連鎖啟動(dòng)消火栓泵,此啟泵過(guò)程完全由消火栓系統(tǒng)自行獨(dú)立完成,無(wú)需火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)參與聯(lián)動(dòng)啟泵。

（2）由于城市隧道消火栓系統(tǒng)火災(zāi)工況下能自行連鎖啟動(dòng)消火栓泵,當(dāng)消火栓系統(tǒng)出水干管上的電接點(diǎn)壓力表出現(xiàn)故障無(wú)法正常自動(dòng)連鎖啟泵時(shí),火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)的消火栓按鈕作為啟動(dòng)水泵的一種后備機(jī)制,通過(guò)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)總線(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制方式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)消火栓箱內(nèi)設(shè)置按鈕時(shí),現(xiàn)場(chǎng)消火栓按鈕不再需要用專(zhuān)用線(xiàn)路連接水泵控制柜直接啟泵。

5.2 城市隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)及難點(diǎn)如下：

（1）針對(duì)城市隧道的特點(diǎn),設(shè)計(jì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與泡沫水噴霧系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制策略時(shí),選用的報(bào)警信號(hào)有三種,分別為雙波長(zhǎng)報(bào)警信號(hào)、感溫光纖報(bào)警信號(hào)和手動(dòng)按鈕報(bào)警信號(hào)。值得注意的是,現(xiàn)在城市隧道內(nèi)同一報(bào)警區(qū)域只有滿(mǎn)足兩點(diǎn)同時(shí)報(bào)警,即雙波長(zhǎng)報(bào)警信號(hào)和感溫光纖報(bào)警信號(hào)、雙波長(zhǎng)報(bào)警信號(hào)和雙波長(zhǎng)報(bào)警信號(hào)、雙波長(zhǎng)報(bào)警信號(hào)和手動(dòng)按鈕報(bào)警信號(hào)滿(mǎn)足“與”邏輯時(shí),才能啟動(dòng)對(duì)應(yīng)區(qū)域泡沫水噴霧系統(tǒng)。如果同一報(bào)警區(qū)域只有一種火災(zāi)報(bào)警信號(hào)報(bào)警,系統(tǒng)不會(huì)采取響應(yīng)措施。

（2）由于城市隧道泡沫水噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的管網(wǎng)壓力限制,火災(zāi)工況下只能滿(mǎn)足相鄰兩組同時(shí)作用,一次保護(hù)距離50 米,聯(lián)動(dòng)控制策略也是根據(jù)這個(gè)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的。但根據(jù)城市隧道火災(zāi)特點(diǎn),為了能更快更準(zhǔn)確地識(shí)別并定位起火區(qū)域,隧道內(nèi)設(shè)置有不同類(lèi)型的火災(zāi)探測(cè)器,不同的火災(zāi)探測(cè)器因其自身工作原理的不同,其發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)間也有所差異。在現(xiàn)場(chǎng)火勢(shì)較大時(shí),隨著不同種類(lèi)的探測(cè)器陸續(xù)發(fā)出報(bào)警信號(hào),根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的聯(lián)動(dòng)控制策略,可能會(huì)出現(xiàn)四組泡沫水噴霧系統(tǒng)同時(shí)啟動(dòng)的情況。

如上述圖3 城市隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與泡沫水噴霧系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制平面示意圖所示,如果著火點(diǎn)發(fā)生在雙波長(zhǎng)1 和雙波長(zhǎng)2 的覆蓋范圍內(nèi),由于雙波長(zhǎng)火災(zāi)探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間短,雙波長(zhǎng)1 和雙波長(zhǎng)2 首先發(fā)出報(bào)警信號(hào),根據(jù)聯(lián)動(dòng)控制策略,隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)開(kāi)啟現(xiàn)場(chǎng)水噴霧控制箱內(nèi)電磁閥,對(duì)應(yīng)的泡沫水噴霧管2 和泡沫水噴霧管3 工作。但如果現(xiàn)場(chǎng)火勢(shì)較大,響應(yīng)時(shí)間稍長(zhǎng)的感溫光纖此時(shí)也發(fā)出報(bào)警信號(hào),那么雙波長(zhǎng)1 與感溫光纖、雙波長(zhǎng)2 與感溫光纖同樣滿(mǎn)足“與”邏輯,泡沫水噴霧管1 和泡沫水噴霧管4 也開(kāi)始工作。這時(shí),將出現(xiàn)四組泡沫水噴霧同時(shí)啟動(dòng)的情況,將導(dǎo)致泡沫噴霧覆蓋的車(chē)道范圍和持續(xù)工作時(shí)間將受到影響,無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)初系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的技術(shù)指標(biāo),可能出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)泡沫水噴霧系統(tǒng)雖然已經(jīng)啟動(dòng)但無(wú)法完全覆蓋著火點(diǎn)的情況發(fā)生,對(duì)火勢(shì)也無(wú)法取得有效控制,給現(xiàn)場(chǎng)消防應(yīng)急處置造成隱患。

為了避免這種情況的發(fā)生,應(yīng)對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整優(yōu)化,當(dāng)兩只雙波長(zhǎng)火災(zāi)探測(cè)器已經(jīng)滿(mǎn)足兩點(diǎn)報(bào)警啟動(dòng)相鄰兩組泡沫水噴霧覆蓋著火點(diǎn)的情況下,對(duì)后續(xù)產(chǎn)生的感溫光纖報(bào)警信號(hào)做屏蔽處理。

6 結(jié)論

本文對(duì)城市隧道中消火栓系統(tǒng)和泡沫水噴霧系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制策略進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析,通過(guò)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)總線(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制方式和多線(xiàn)手動(dòng)控制方式實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)實(shí)際工程多次火盆點(diǎn)火試驗(yàn)表明,部署有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)和泡沫水噴霧系統(tǒng)的城市隧道,根據(jù)預(yù)設(shè)的聯(lián)動(dòng)控制策略,通過(guò)各系統(tǒng)之間的協(xié)同聯(lián)動(dòng)工作,能有效發(fā)現(xiàn)并控制隧道現(xiàn)場(chǎng)火勢(shì),阻止火勢(shì)快速蔓延。