開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇公路工程隧道監(jiān)控防災(zāi)系統(tǒng)研究，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

摘要:首先詳細(xì)介紹了隧道安全監(jiān)控防災(zāi)系統(tǒng)的內(nèi)容，具體包括隧道視頻檢測(cè)技術(shù)、火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、緊急電話報(bào)警系統(tǒng)、交通控制及誘導(dǎo)系統(tǒng)，其次對(duì)隧道監(jiān)控防災(zāi)控制模式設(shè)計(jì)與隧道監(jiān)控供配電系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，最后在整理相關(guān)的資料基礎(chǔ)上，對(duì)隧道消防管道保溫系統(tǒng)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的綜合闡述。關(guān)鍵詞:隧道;安全;防災(zāi)救援

引言：隧道監(jiān)控防災(zāi)是針對(duì)可能發(fā)生的重大事故、災(zāi)害，為了保證有序、迅速、有效地開展應(yīng)急救援、降低事故損失而預(yù)先制定的計(jì)劃或方案，它是在評(píng)估辨識(shí)潛在重大危險(xiǎn)、事故類型、發(fā)生可能性、發(fā)生過程、事故后果、影響嚴(yán)重程度的基礎(chǔ)上，對(duì)安全機(jī)構(gòu)的人員、職責(zé)、裝備、技術(shù)、物資、設(shè)施、救援行動(dòng)、指揮協(xié)調(diào)等方面預(yù)先做出的具體安排和措施［1－3］。

1隧道監(jiān)控防災(zāi)系統(tǒng)概述

隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置通風(fēng)照明控制、交通信號(hào)誘導(dǎo)、攝像機(jī)監(jiān)視、緊急電話報(bào)警、有線廣播、火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)、電光標(biāo)志等監(jiān)控設(shè)施，以保證車輛安全行駛，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故災(zāi)害，并在確認(rèn)事故發(fā)生后對(duì)隧道通風(fēng)、照明、消防設(shè)備進(jìn)行合理控制，引導(dǎo)車輛和人員疏散逃生。

1)隧道視頻檢測(cè)技術(shù):用于檢測(cè)各種意外交通事件(如車輛逆行、落物、追尾等)，為制定交通控制方案提供依據(jù)，視頻事件檢測(cè)器主要對(duì)車行橫洞、隧道進(jìn)口、出口、彎道等事故多發(fā)處攝像機(jī)圖像進(jìn)行事件檢測(cè)。

2)火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù):火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能及時(shí)、準(zhǔn)確地反饋隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的地點(diǎn)，將信息經(jīng)傳輸線路傳遞至隧道管理站。

3)緊急電話報(bào)警系統(tǒng):在隧道內(nèi)按照間距200m設(shè)置了緊急電話，在隧道內(nèi)發(fā)生交通異常時(shí)，快速救援或及時(shí)滅火，隧道監(jiān)控系統(tǒng)快速啟動(dòng)緊急情況時(shí)的聯(lián)動(dòng)控制程序。

4)交通控制及誘導(dǎo)系統(tǒng):在隧道洞外聯(lián)絡(luò)道前設(shè)置交通信號(hào)燈，在隧道進(jìn)出口及車行橫洞處設(shè)置了車道指示器;同時(shí)設(shè)置了有線廣播系統(tǒng)來進(jìn)行各種運(yùn)行模式下的交通疏導(dǎo)。

2隧道監(jiān)控防災(zāi)控制模式設(shè)計(jì)

隧道管理按隧道管理站中央控制、現(xiàn)場(chǎng)PLC控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制控制模式設(shè)計(jì)。中央控制系統(tǒng)由1臺(tái)容錯(cuò)服務(wù)器和隧道交通監(jiān)控工作站、消防報(bào)警監(jiān)控工作站、電力監(jiān)控工作站、緊急電話廣播工作站、圖像處理工作站等5臺(tái)工作站，2臺(tái)三層以太網(wǎng)交換機(jī)及網(wǎng)管軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、圖控軟件組成。現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)是中央控制系統(tǒng)的下位機(jī)，各PLC設(shè)置與設(shè)備密集的地方通過特定的通訊協(xié)議，以光纖環(huán)網(wǎng)形式相連接。根據(jù)它所管轄的設(shè)備，配以I/O單元、A/D單元或通信單元，傳輸指令。由于隧道現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，被控設(shè)備分散，傳統(tǒng)控制方式需要大量控制線纜給項(xiàng)目施工和運(yùn)營(yíng)故障排查、維護(hù)改造都帶來了極大困擾，所以本項(xiàng)目配備控制層采用PLC+工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器(遠(yuǎn)端I/O)的方式，以減少隧道內(nèi)控制器的布置數(shù)量，減小隧道內(nèi)洞室的體積，節(jié)約信號(hào)電纜，降低施工難度，提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)水平。工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器為數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行裝置，支持總線通信協(xié)議，傳輸距離在理想總線電纜情況下需達(dá)1200m，現(xiàn)場(chǎng)布線簡(jiǎn)單方便(僅需2芯屏蔽總線電纜，支持級(jí)聯(lián))，可以被監(jiān)控設(shè)備直連(無需外接端子排、繼電器)，匹配獨(dú)立地址實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷，IP65防護(hù)等級(jí)。

3隧道監(jiān)控供配電系統(tǒng)

3.1隧道監(jiān)控供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

隧道供配電系統(tǒng)應(yīng)遵循“安全、可靠、經(jīng)濟(jì)”的設(shè)計(jì)原則，確定合理的供電方案。隧道供電設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合隧道通風(fēng)、照明、消防、監(jiān)控系統(tǒng)的分期實(shí)施方案，一次規(guī)劃設(shè)計(jì)、分期實(shí)施，并結(jié)合隧道施工期間的用電情況做到“永臨結(jié)合”。

3.2隧道監(jiān)控供配電系統(tǒng)負(fù)荷分級(jí)

根據(jù)隧道用電負(fù)荷的用途及重要性，負(fù)荷分為三級(jí)1)一級(jí)負(fù)荷:應(yīng)急照明設(shè)施、電光標(biāo)志、交通監(jiān)控設(shè)施、通風(fēng)及照明控制設(shè)施、緊急呼叫設(shè)施、火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警設(shè)施、中央控制設(shè)施、排煙用射流風(fēng)機(jī)。

2)二級(jí)負(fù)荷:非應(yīng)急的照明設(shè)施、通風(fēng)風(fēng)機(jī)、消防補(bǔ)水水泵。

3)三級(jí)負(fù)荷:其余隧道電力負(fù)荷。

3.3隧道監(jiān)控供配電系統(tǒng)分析

為保證變電所在市電失電時(shí)仍能為重要負(fù)荷供電，配備柴油發(fā)電機(jī)組作為第二電源為隧道一級(jí)負(fù)荷(應(yīng)急照明、監(jiān)控設(shè)施、火災(zāi)報(bào)警、消防水泵、排煙風(fēng)機(jī))供電，當(dāng)市電失電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)可自動(dòng)投入;當(dāng)供電恢復(fù)時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)可自動(dòng)退出。此外，變電所內(nèi)還配備EPS和UPS。變電所內(nèi)設(shè)有

1臺(tái)變壓器，為隧道營(yíng)運(yùn)通風(fēng)、照明、監(jiān)控、消防等用電負(fù)荷供電。

1)高壓側(cè)均采用單母線不分段接線方式，低壓側(cè)采用單母線分段的接線方式，平時(shí)母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開，當(dāng)一臺(tái)變壓器因故停止供電時(shí)，其進(jìn)線開關(guān)柜總開關(guān)斷開，母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘，另一臺(tái)變壓器向隧道一級(jí)負(fù)荷供電，同時(shí)減掉部分風(fēng)機(jī)(照明)負(fù)荷以保證變壓器不過載。在各變電所內(nèi)均設(shè)有無功功率補(bǔ)償柜，系統(tǒng)功率因數(shù)≥0．95。

2)電力變壓器采用SCBH15非晶合金系列10/0．4kV型銅芯低損耗干式電力變壓器，采用就地操作方式，操作機(jī)構(gòu)為彈簧操作機(jī)構(gòu)，其操作電源為交流220V，電源由UPS不間斷電源供給。

3)低壓組合式抽屜式(或抽出式)開關(guān)柜與干式變壓器組合成成套設(shè)備，補(bǔ)償用的電力電容器采用干式無油自復(fù)式電力電容器或干式無油全膜電容器。

4)EPS和UPS應(yīng)具有“遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)”的四遙功能并具有標(biāo)準(zhǔn)的ＲS232或ＲS485的通訊接口，后備時(shí)間60min。

5)柴油發(fā)電機(jī)要求起動(dòng)靈活、快速加載，含啟動(dòng)、控制設(shè)備及監(jiān)控接口。

6)在高壓引入點(diǎn)設(shè)閥式避雷器，在變電所10kV進(jìn)出線柜內(nèi)均設(shè)有10kV避雷器，以防雷電侵入波侵蝕，在0．4kV總進(jìn)線端、配電回路出線端、無功功率補(bǔ)償柜、EPS及UPS進(jìn)、出線端均設(shè)有浪涌保護(hù)器，以防雷、防過壓。

7)電器裝置的工作接地和保護(hù)接地共用一個(gè)接地系統(tǒng)，采用TN－S制，都應(yīng)與接地網(wǎng)做可靠連接，構(gòu)成等電位接地系統(tǒng)，變壓器中性點(diǎn)應(yīng)可靠接地。

8)在變電所附近設(shè)置接地網(wǎng)，接地電阻＜1a;接地體采用長(zhǎng)2500mm的接地角鋼，垂直埋設(shè)，間距5m，埋深≥0．8m，接地體埋設(shè)地點(diǎn)距建筑物3m;從變電所接地裝置引出接地扁鋼，引至左、右線隧道口，與敷設(shè)在電纜槽內(nèi)的接地扁鋼可靠連接。

9)采用40×4扁鋼作為保護(hù)接地干線沿隧道強(qiáng)弱電電纜槽全線敷設(shè)，每隔50m與角鋼接地極(等邊角鋼＜50×5，2．5m)或隧道二襯鋼筋焊接一次，并在隧道洞口處重復(fù)接地，重復(fù)接地電阻不大于10Ω;采用絕緣導(dǎo)線作為接地保護(hù)線沿電纜橋架全線敷設(shè)，并與隧道內(nèi)接地系統(tǒng)做可靠連接。

10)電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)所轄區(qū)段各隧道的10/0．4kV變電所和箱式變電站集中監(jiān)視和控制，配置的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所內(nèi)保護(hù)、數(shù)據(jù)采集處理、數(shù)據(jù)傳送及執(zhí)行控制中信的遙控命令等功能。電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)通風(fēng)照明等回路只監(jiān)不控。電力監(jiān)控利用隧道監(jiān)控系統(tǒng)提供的通信接口與隧道管理站設(shè)置進(jìn)行通信，把電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)剿淼拦芾碚驹O(shè)置電力監(jiān)控主機(jī)。隧道監(jiān)控系統(tǒng)在每座變電站電力監(jiān)控子站處提供100M通信通道，接口為ＲJ45。隧道內(nèi)監(jiān)控設(shè)備的電源引自隧道內(nèi)監(jiān)控配電箱，電源防雷由配電籍配置，接地線接入隧道內(nèi)接地系統(tǒng)。隧道外監(jiān)控設(shè)備電源線、信號(hào)線分別經(jīng)電源防雷器和信號(hào)防雷器接入。洞內(nèi)監(jiān)控配電箱入線側(cè)安裝不低于C級(jí)的電源SPD。若接地系統(tǒng)接地電阻值達(dá)不到上述要求，應(yīng)采取相應(yīng)的降阻措施。

3.4隧道監(jiān)控供配電實(shí)例分析

呼北國(guó)家高速公路山西離石至隰縣段是G59呼北國(guó)家高速公路的重要組成部分。呼北高速公路在山西省境內(nèi)，起于右玉殺虎口，經(jīng)過右玉、平魯、朔城區(qū)、五寨、臨縣、柳林、交口、隰縣、吉縣、河津、鹽湖區(qū)、永濟(jì)等，終點(diǎn)為芮城劉堡。呼北國(guó)家高速公路山西離石至隰縣段作為山西省西縱高速公路中間段溝通了青銀高速(規(guī)劃的第八橫高速公路)與霍州至永和關(guān)高速公路(規(guī)劃的第九橫高速公路)，是完善山西省高速公路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃，提高區(qū)域高速公路網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化程度和整體服務(wù)水平，提升呂梁市乃至山西省的公路現(xiàn)代化水平。改善山西省中部地區(qū)的運(yùn)輸條件的需要［4－8］。為提高供電可靠性，確保隧道能正常安全且可靠運(yùn)行，并綜合場(chǎng)地環(huán)境等影響因素合理確定變電所位置，由于郭家山隧道與孔家山隧道為連續(xù)隧道，可整體看作1座隧道設(shè)置變電所，在郭家山隧道進(jìn)口洞外及孔家山隧道出口洞外各設(shè)置1座10/0．4kV室內(nèi)變電所為隧道供電;在中陽隧道進(jìn)、出口洞外各設(shè)置1座10/0．4kV室內(nèi)變電所;陳家灣隧道為特長(zhǎng)隧道，在隧道進(jìn)口洞外及出口洞外各設(shè)置1座10/0．4kV室內(nèi)變電所為隧道供電;在后峪1號(hào)隧道出口洞外設(shè)置1座10/0．4kV室內(nèi)變電所;在后峪2號(hào)隧道進(jìn)口洞外設(shè)置1座10/0．4kV室內(nèi)變電所。全線共設(shè)4處匝道收費(fèi)站，分別為中陽收費(fèi)站、車?guó)Q峪收費(fèi)站，交口收費(fèi)站、石口收費(fèi)站;隧道管理站、隧道救援站各1處，為車?guó)Q峪隧道管理站、車?guó)Q峪隧道救援站;養(yǎng)護(hù)工區(qū)2處，為中陽養(yǎng)護(hù)工區(qū)、石口養(yǎng)護(hù)工區(qū);停車區(qū)2處，為中陽停車區(qū)、交口停產(chǎn)區(qū);服務(wù)區(qū)1處，為車?guó)Q峪服務(wù)區(qū)，其中車?guó)Q峪收費(fèi)站、隧道管理站、隧道救援站同址合建，石口收費(fèi)站、養(yǎng)護(hù)工區(qū)同址合建，總共7處場(chǎng)區(qū)，建筑面積18361．03m2，占地面積209．89畝(1畝≈666．67m2)，9處隧道變電所，6處隧道水泵房，建筑面積2580．57m2。

4隧道消防管道保溫系統(tǒng)

1)當(dāng)氣溫低于－14．0℃時(shí)，采取常規(guī)保溫(包裹保溫材料)已無法防凍，為防止消防管道內(nèi)的水結(jié)凍，洞內(nèi)消防管道采用電伴熱保溫，并采用50mm厚橡塑海綿保溫材料包裹，再用0．5mm厚鍍鋅鐵皮保護(hù);服務(wù)區(qū)最大凍土層深度為1．0m，洞外管道原則上采用直埋敷設(shè)，埋深不小于1．5m，無法直埋的采用架空敷設(shè)，采用電伴熱保溫，并用100mm厚橡塑海綿保溫材料包裹，再用0．5mm厚鍍鋅鐵皮保護(hù)。

2)電伴熱保溫系統(tǒng)將每根管道上的環(huán)境溫度傳感器測(cè)量的各溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換再經(jīng)單片機(jī)內(nèi)軟件的算法處理(數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等)，便可得知各管道的工作溫度參數(shù)和電纜工作狀態(tài)，如果某根管道上的伴熱電纜斷了，控制箱發(fā)出該路斷纜的聲光報(bào)警信號(hào)。

3)控制箱在環(huán)境溫度低于5℃的時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)各路伴熱電纜加熱，并配有串行通信功能，便于實(shí)現(xiàn)集中控制。同時(shí)還能記錄管道的故障種類、時(shí)間、次數(shù)等信息，以便設(shè)備、人員的管理和備案。水泵房?jī)?nèi)管道及閥門等全部采用電伴熱保溫，并包裹100mm厚橡塑海綿發(fā)泡保溫材料，再用0．5mm厚鍍鋅鐵皮保護(hù)。

5結(jié)束語

隧道的防災(zāi)救援應(yīng)遵循以防為主、防救結(jié)合的原則，救災(zāi)的基本理念是以人員逃生為主。針對(duì)上述內(nèi)容，隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)防火考慮，主體隧道內(nèi)部裝修材料選用不燃材料，隧道頂部采用防火內(nèi)村，隧道內(nèi)設(shè)置合理的防火分區(qū)，并按規(guī)范要求設(shè)置車、人行橫洞。［ID:014619］

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作者:吳非 申鐵軍 單位:山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司 山西路橋集團(tuán)晉南項(xiàng)目管理有限公司