城市綜合管廊火災自動報警係統設計與應用

【摘要】城市綜合管廊是用於(yu) 容納城市工程管線的通道，為(wei) 城市運轉的“血管動脈"。因此，保證其安全運營，有十分重要的意義(yi) 。以某大型城市綜合管廊為(wei) 例，分析綜合管廊火災特性，對比規範中火災自動報警係統設置要求的差異，根據實際情況，進行符合規範的設計，包括火災探測報警子係統、防火門監控子係統、應急照明和疏散指示子係統、消防廣播子係統、消防電話子係統、消防電源監控子係統、電氣火災監控子係統、超細幹粉滅火子係統等。本項目采用合理的係統架構和有效的環網劃分，是沿海地區火災自動報警係統長距離傳(chuan) 輸設計的一次探索。

【關(guan) 鍵詞】綜合管廊；火災自動報警；長距離；沿海地區。

0引言

綜合管廊，指建於(yu) 城市地下，用於(yu) 容納兩(liang) 類及以上城市工程管線的構築物及附屬設施。統籌安排城市工程管線在綜合管廊內(nei) 的敷設，對集約利用城市建設用地，減少道路頻繁開挖，延長管線、路麵使用壽命，提高資源有效利用率，有著顯著優(you) 勢，具有重要的意義(yi) 。

當前，全國各地已建成一定體(ti) 量的城市綜合管廊，但部分管廊缺乏養(yang) 護，造成管廊設施損壞，使管廊安全運營存在隱患。因此，亟需對綜合管廊進行提升改造。隨著綜合管廊運營經驗的逐漸積累，規範不斷更新，綜合管廊設計理念也在不斷迭代。本項目以某沿海大型城市綜合管廊、電力隧道提升改造為(wei) 例，結合現行規範，對火災自動報警係統設計進行概述，論述火災自動報警係統信息傳(chuan) 輸網絡、圖像與(yu) 線型光束複合型火災探測器在沿海地區的應用。

1設計條件

1.1項目概況

本項目針對某沿海城市已建成的綜合管廊及電力隧道（以下簡稱“綜合管廊")進行提升改造，使廊內(nei) 設施滿足日常運行需求。現狀綜合管廊存在以下問題:

①現狀綜合管廊消防、監控係統大部分未安裝。②部分綜合管廊由於(yu) 建設年份較早，設計標準與(yu) 現行《城市綜合管廊工程技術規範》(GB50838-2015)《消防應急照明和疏散指示係統技術標準》(GB51309-2018)等規範存在偏差，改造涉及部分需執行現行規範。③部分綜合管廊建設完畢後，缺乏養(yang) 護，已安裝的通風、排水、照明係統設備出現不同程度的損壞，管廊內(nei) 部分出現滲水、金屬設備腐蝕的情況。④項目所在地屬南亞(ya) 熱帶海洋性季風氣候，受空氣中存在的鹽霧和水汽影響，綜合管廊內(nei) 濕度大，如圖1所示。一般金屬製品易腐蝕，為(wei) 此，設備選型應考慮防潮、防鏽、防鹽霧，滿足沿海地區特殊的氣候條件使用要求。

本項目提升改造範圍，包括已建成的20.01km綜合管廊和21.03km電力隧道、一個(ge) 主控中心(主消防控製中心)和一個(ge) 分控中心(分消防控製中心)。按艙室分為(wei) 雙艙綜合管廊、單艙綜合管廊、單艙電力隧道。入廊管線為(wei) :給水管道、中水管以及直飲水管、220kv及110kv高壓電纜、10kv中壓電纜、通信電纜。綜合管廊標準橫斷麵圖如圖2~圖4所示。

現狀綜合管廊中，火災自動報警係統基本需新建，是本次提升改造的內(nei) 容之一。其特點是與(yu) 安全緊密相關(guan) ，子係統數量多，且需滿足長距離傳(chuan) 輸的要求。

1.2綜合管廊火災情況特點

綜合管廊艙室火災危險性分類如表1所示，由表1可知，電力電纜火災危險性等級高，應引起足夠重視。電纜火災具有如下特點:

（1）綜合管廊平時僅(jin) 有少量工作人員巡查，火災不易被察覺。

（2）電纜密集，一處電纜發生火災時，容易引起周圍電纜燃燒。

（3）綜合管廊空間小，燃燒時有害氣體(ti) 大量釋放聚集，給生命安全帶來嚴(yan) 重威脅。

（4）綜合管廊狹長，大型設備不易進場，外援撲救困難，災後線路搶修和恢複需要較長的時間。

（5）綜合管廊作為(wei) 高壓輸電線路、中壓配電線路、主線和支線通信光纜的輸送通道，線路數量多，服務範圍廣，遇到火情，容易造成大範圍停產(chan) 停電的嚴(yan) 重後果。

由此可知，設置火災自動報警係統，對綜合管廊安全運營意義(yi) 重大。

2火災自動報警係統設計

2.1係統形式的選擇

本項目包含一個(ge) 主控中心和一個(ge) 分控中心，故采用控製中心報警係統。

2.2火災自動報警係統框架

（1）在主控中心、分控中心設置中心火災報警控製櫃，櫃內(nei) 設置火災報警聯動主機及各子係統主機；

（2）在綜合管廊含電力電纜艙室每4~8個(ge) 防火分隔中，設置分區火災報警控製器(聯動型)及各子係統分區主機，包括分區消防電話主機(含光端機)、分區消防廣播主機(含光端機)、分區防火門監控器、分區消防電源監控器、分區電氣火災監控器。每個(ge) 防火分區設置超細幹粉滅火控製器，分區應急照明控製器按點位數量設置。根據回路數量和長度，設置分區分布式感溫光纖主機。圖5所示為(wei) 某主幹光纖環網火災自動報警主機拓撲圖。

（3）火災自動報警係統終端設備，設置在綜合管廊含電力電纜艙室的各防火分區內(nei) ，包括分布式圖像與(yu) 線型光束複合型火災探測器、點式感煙探測器、分布式線型感溫光纖、火災報警按鈕、聲光報警器、消防廣播、消防電話、防火門模塊、消防電源監控模塊、電氣火災監控模塊、應急照明、消防聯動裝置等。火災自動報警係統終端係統設備連接如圖6所示。

2.3信息傳(chuan) 輸網絡

火災自動報警係統可靠運行，離不開穩定的信息傳(chuan) 輸網絡，此處信息傳(chuan) 輸網絡，是指實現控製中心和管廊分區主機之間和主、分控中心之間的通信。

光纖通信網絡具備較高的通信可靠性及較大通信帶寬，單模光纖信道應用傳(chuan) 輸距離為(wei) 2km。針對綜合管廊跨度較長、位置分散的特點，采用單模光纖環網通信是適合的。管廊分區主機與(yu) 各防火分區內(nei) 報警及聯動設備，通常采用總線連接。

為(wei) 提高傳(chuan) 輸可靠性，減少線路故障影響範圍，將綜合管廊劃分為(wei) 6個(ge) 主幹光纖環網，如圖7所示。按照就近接入，其中，4個(ge) 環網接入主控中心，2個(ge) 環網接入分控中心，同時，在主分控間敷設獨立光纜，用於(yu) 主分控間主機通訊。火災自動報警係統的各子係統共用36芯光纜，可合理降低材料成本及人工成本，值得注意的是，考慮光纜芯數時，除各子係統需使用的光纖芯數外，建議為(wei) 未來發展預留一定的備用芯數。

2.4火災探測報警子係統

在綜合管廊進料口夾層、通風口夾層設置手動報警按鈕及火災聲光報警器，綜合管廊每個(ge) 防火分隔內(nei) 均勻設置手動報警按鈕(帶電話插孔)及火災聲光報警器，防火分隔兩(liang) 側(ce) 各設置1套手動報警按鈕(帶電話插孔)、1套火災聲光報警器。

關(guan) 於(yu) 火災探測器的設置，相關(guan) 規範要求有所不同，具體(ti) 如表2所示.經分析可知:①感煙探測器應設置；②電纜表層感溫火災探測器應設置；③在設置有自動滅火係統時，應設置空間感溫探測器。

本項目采用在艙頂設置分布式感溫光纖監測空間溫度，通過Ｊ型膨脹鉤在艙頂吊裝，與(yu) 艙頂距離約10cm，沿管廊和設備夾層通長敷設於(yu) 管廊頂部的中心位置，但應避開局部熱源(如照明等)，分布式感溫光纖標準報警長度不大於(yu) 3ｍ，每台分區分布式感溫光纖主機出線回路應不超過4個(ge) ，所有回路總長不超過10km。分布式感溫光纖通過分區分布式感溫光纖主機，就近接入分區火災報警控製器，同時，可通過分區分布式感溫光纖主機，上傳(chuan) 至主、分控中心內(nei) 的分布式感溫光纖主機。

在電力電纜表層設置線型感溫火災探測器。

關(guan) 於(yu) 感煙探測器的選擇。由於(yu) 地下管廊內(nei) 環境潮濕，點型感煙火災探測器為(wei) 敞口式，設備易鏽蝕，維護成本高，采用分布式圖像與(yu) 線型光束複合型火災探測器，可較好地解決(jue) 這個(ge) 問題。在防護等級、可靠性、穩定性均可滿足要求。分布式圖像與(yu) 線型光束複合型火災探測器，由圖像探測及接收單元、光束發射單元兩(liang) 部分組成。如圖8所示，圖像探測及接收單元采用特種攝像機采集火災的紅外光、可見光視頻圖像，接收光束發射光，再經過軟件對火焰的亮度、顏色、大小、形狀、紋理、邊緣特征、變化趨勢等成像特征進行分析，從(cong) 而排除燈光、陽光、反光、輻射等各種幹擾，給出火災報警信號。同時，在消防控製室通過視頻監控進行火災複核，準確無誤判斷火災報警和啟動應急處理，在滅火過程中，還可以查看火災蔓延和撲救的過程。光束發射單元采用近紅外、紫外兩(liang) 個(ge) 波段的光束，較長的紅外光探測大顆粒，較短的紫外光探測小顆粒，鑒於(yu) 煙霧對不同波段光束的遮擋和穿透能力不同，係統可以同時偵(zhen) 測光源的衰減率和不同波段光源的衰減率，進而識別煙霧和區分水汽或灰塵。

綜合管廊淨高按2.8ｍ計時，考慮安裝支架，圖探中心安裝高度約2.5m。如圖9所示，可覆蓋圖像探測器盲區，故按不超過,100ｍ間距布置，布置時，需根據平麵彎折及縱向起伏布置探測器，以滿足保護麵積全覆蓋的要求。

項目地處沿海地區，環境十分潮濕，常規護罩上的普通玻璃容易產(chan) 生凝露和水霧。為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 難題，本項目采用專(zhuan) 用多層鍍膜玻璃，在保持鏡片不小80%的高透光率下，使水和油脂等大多數物體(ti) 不易附著在玻璃上，大大降低凝露對探測器的影響，提高了探測器穩定性，有效延長使用壽命。同時，要求防護等級為(wei) IP68以防潮、防鏽、防鹽霧。

2.5防火門監控子係統

分區防火門監控器設置於(yu) 投料口、通風口夾層，每4~8個(ge) 防火分隔設置１台。防火門位於(yu) 疏散通道上，需要設置用於(yu) 反饋防火門開閉狀態的門磁開關(guan) 。在常開防火門的地方安裝電動閉門器，發生火災後由監控模塊控製關(guan) 閉防火門。消防控製室應能顯示防火門工作狀態。

2.6應急照明和疏散指示子係統

按照規範要求，設置在離地麵8m及以下的燈具，需要使用電壓等級不大於(yu) DC36V的A型燈具。現狀應急照明及疏散指示係統缺失破損較為(wei) 嚴(yan) 重，且電壓等級為(wei) AC220V，與(yu) 現行規範不符，需按現行規範更換為(wei) DC36V燈具，燈具防護等級為(wei) IP65。

由於(yu) 本項目設有消防控製室，消防應急照明和疏散指示係統采用集中電源集中控製型係統。

設置在有人值班的主、分控製室內(nei) 的應急照明控製器起集中控製功能，其餘(yu) 設置在無人值班的管廊夾層內(nei) 。應急照明控製器間，通過光纖組成環網。

每個(ge) 防火分區內(nei) 設置應急照明集中電源。從(cong) 分區應急照明控製器至末端集中電源，通訊距離為(wei) 1.5km，若超過需增加CAN中繼器。結合燈具數量和傳(chuan) 輸距離，合理設置分區應急照明控製器。

2.7消防廣播子係統

本項目采用控製中心報警係統，故需設置消防廣播。消防廣播係統架構分為(wei) 三層：①主、分控中心內(nei) 設置消防廣播主機及光端機；②綜合考慮功率放大器的功率和線路損耗，合理設置分區消防廣播主機；③在含電力電纜的艙室內(nei) 、進料口夾層、通風口夾層內(nei) 設置消防廣播。消防廣播為(wei) 吸頂安裝，消防廣播獨立穿管敷設。

消防廣播和分區消防廣播主機采用耐火廣播線線相連。分區消防廣播主機與(yu) 控製室內(nei) 消防廣播主機由於(yu) 距離較遠，需通過光端機進行光電轉換後，采用光纖傳(chuan) 輸。

2.8消防電話子係統

管廊內(nei) 應設置通信係統，本工程將固定電話和消防專(zhuan) 用電話合並，使用獨立的消防通訊係統，消防電話係統架構分為(wei) 三層:①主、分控中心內(nei) ，設置消防電話主機及光端機；②在管廊內(nei) 適當區域，設置分區消防電話主機；③在夾層、管廊層內(nei) ，每隔100m設置消防電話分機，消防電話分機和分區消防電話主機。

2.9消防電源監控子係統

針對每個(ge) 防火分區消防電源進行監控，信號由分消防電源監控器上傳(chuan) 至控製室內(nei) 防電源監控器消防電源監控器通過中文,實時顯示消防用電設備的供電電源和備用電源的工作狀態、故障報警信息，及被監測電源的電壓。準確顯示故障點的位置。

2.10電氣火災監測子係統

對每個(ge) 防火分區電源總箱進行電氣火災監控，信號由分區電氣火災監控器上傳(chuan) 至控製室內(nei) 電氣火災監控器，電氣火災監控係統對受控對象配電箱的剩餘(yu) 電流和過電流溫度情況實施監控，對配電線路的故障實施報警，並顯示其狀態，不切斷電源。

2.11超細幹粉滅火子係統

超細幹粉滅火係統包括控製和管網布置兩(liang) 部分，與(yu) 火災自動報警係統相關(guan) 的是控製部分，係統應有自動控製方式，超細幹粉自動滅火裝置的自動控製，在收到同一防火分區內(nei) 兩(liang) 個(ge) 獨立火災報警信號後，才能啟動，並應啟動延遲，延遲時間不大於(yu) 30s，每個(ge) 防火分隔為(wei) １個(ge) 滅火分區，著火時，應啟動著火點所在防火分隔及相鄰防火分隔的自動滅火裝置。

3安科瑞智慧消防平台介紹

3.1平台結構

3.2平台主要功能介紹

3.2.1首頁

用戶登錄成功之後進入首頁，如圖所示。主要展示的內(nei) 容有：項目概況、設備狀態、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統計、設備台賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建築模型，任何傳(chuan) 感器報警時可以在BIM模型中預警顯示。

3.2.2消防子係統

智慧消防管理雲(yun) 平台包含了智慧用電子係統、防排煙子係統、消防水子係統、消防設備電源子係統、防火門子係統、消防設備管理子係統和視頻監控子係統等。智慧用電子係統可以接入電氣火災、孤航電弧、電氣火災主機、滅弧式保護器探測器和無線測溫探測器等。點擊智慧用電子係統進入智慧用電監控頁麵，點擊菜單顯示整個(ge) 項目的基礎信息和該項目下的所有探測器的信息，點擊末級節點顯示具體(ti) 探測器的監控頁麵。

消防水子係統可以接入消防栓、消防水壓、水位傳(chuan) 感器等，用於(yu) 實時的監控消防水管網的壓力、液位、是否漏水，以及開蓋等事件，當消防水壓不夠，管網漏水時，係統也能實時地發出警報，能讓相關(guan) 人員及時維修維護，保障消防安全。

防排煙子係統通過高靈敏的無線煙感報警裝置，實現對煙霧、有害氣體(ti) 、及氣體(ti) 滅火信息等數據采集，實時秒級檢測煙霧，一且發現監測數劇超過風險閾值，APP、短信報警、電話報警統統上陣，通過設備的標簽、地理位置定位，快速通知業(ye) 主、物業(ye) 消防單位是哪個(ge) 位置的火災隱情。

消防設備電源子係統實時監控消防係統各個(ge) 部件（如消防報警主機、樓層顯示器、水泵、噴淋泵、電梯等）的電源工作狀態，確保消防設備供電正常，並對各個(ge) 部件電源產(chan) 生的過壓、欠壓、過流、短路、斷路等故障報警提示。可長期記錄電壓電流運行參數，自動對消防電源一段時間的運行狀態進行分析，對可能產(chan) 出問題的隱患進行警示。

防火門子係統通過與(yu) 門禁報警、視頻識別的關(guan) 聯，實時監控消防通道、安全出口、生命通道防火門的開閉及消防通道堆放物情況，實現緊急情況下的開閉控製等功能。確保防火門常閉、不上鎖狀態及保障火警救援是消防生命通道的暢通等，保障安全的生活、工作環境。

應急照明與(yu) 疏散指示子係統可實現對各個(ge) 應急燈具的實時監控和控製，當發生火災時，可準確的給出安全的疏散路徑指示，智能打開消防應急指示燈的指示方向及應急照明燈，幫助建築內(nei) 的人群選擇逃生疏散路線，指引安全逃生方向。

視頻監控子係統數據部門收到感應端各子係統報警信息後，可調出報警位置關(guan) 聯的監控攝像頭圖像，查看報警現場視頻輔助進行火情確認。實現火災報警子係統、消防水子係統、電氣火災子係統、防排煙子係統、消防設備電源子係統、防火門子係統和視頻監控子係統的有機結合，實現了報警點和監控點的聯動。

消防設備管理子係統能夠將每個(ge) 建築、項目節點的所有消防設備和資產(chan) 納入管理，對一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊地址等著重標注，日常的巡檢和維護都需要納入計劃，在緊急情況下，會(hui) 聯動GIS調度子係統進行調度。

3.2.3隱患管理

隱患管理功能包括了隱患查詢、隱患派發、隱患處理和隱患分析四個(ge) 模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的隱患信息，並進行派發和處理操作，且對所有隱患進行統計分析。

3.2.4能耗分析

能耗分析功能包括了能耗概況、能耗同比、能耗環比、能耗報表和能耗預測等五個(ge) 模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的能耗統計、同環比和報表，且按日、周、月等維度進行能耗預測分析。

3.2.5手機APP

APP支持androids、ioses操作係統，方便用戶查看電氣火災、防排煙、消防水、消防設備電源、防火門、消防設備管理、視頻監控、火災報警等子係統的實時監控數據、報警信息、能耗統計等。

3.3推薦配置

3.3.1平台服務器：建議按照我方配置購買(mai) ，或者客戶自己租用阿裏雲(yun) 資源。

硬件配置清單：（如申請阿裏雲(yun) 可忽略）

3.3.2係統現場硬件配置清單：

注：以下配置為(wei) 針對1個(ge) 回路選型，其中剩餘(yu) 電流互感器應根據現場回路電流大

3.4產(chan) 品介紹

電氣火災監控探測器

ARCM300T-Z-2G/4G/NB可選配2G上傳(chuan) 、4G上傳(chuan) 、NB-IOT網絡上傳(chuan) ，單表流量說明：

上傳(chuan) 間隔一分鍾，小於(yu) 30M/月；

上傳(chuan) 間隔二分鍾，小於(yu) 15M/月；

上傳(chuan) 間隔五分鍾，小於(yu) 10M/月.

4結束語

（1）本項目綜合管廊長度較長規模大，火災自動報警子係統多，相關(guan) 規範標準多，部分要求存在一定衝(chong) 突，應需綜合考慮不同規範要求，對感煙、空間感溫、電纜表層感溫內(nei) 容進行合理設計。

安科瑞侯文莉