本发明专利技术为一种用于隧道火灾烟气控制的智能型重点排烟方法和系统，该系统包括火灾监测单元、环境参数检测单元、信号传输设备、智能运算模块、控制中心计算机等。本发明专利技术通过检测隧道内发生火灾时，起火点上方顶棚处的最高温度，将信号传输至控制中心的计算机，利用智能运算模块进行运算得到该规模火灾的实时热释放率，通过智能运算模块中的数据库调用适合当前火灾的排烟策略，进一步控制排烟系统排烟阀开启面积或者排烟阀开启策略，并依据排烟口实际开启面积对排烟变频风机的频率来调整排烟量，其中排烟阀开启面积通过开度可调的电动排烟阀自动控制，风机的排烟量通过改变变频风机的转动频率调整，从而将隧道内蔓延的烟气控制在有效的范围内。在有效的范围内。在有效的范围内。
【技术实现步骤摘要】
一种用于隧道火灾烟气控制的智能型重点排烟方法和系统
[0001]本专利技术涉及到火灾安全
，具体为一种用于隧道火灾烟气控制的智能型重点排烟方法和系统
技术介绍
[0002]城市交通隧道建设已经成为大、中型城市缓解城市交通拥堵、解决交通用地紧张的主要手段之一。隧道火灾极具危害性，是隧道灾害防治的重中之重。
[0003]隧道内的排烟一般分为纵向排烟和横向排烟模式。横向排烟模式分为全横向和半横向模式。全横向模式虽然安全程度高，但由于系统复杂，出投资、安装运维成本高，现在隧道通风排烟中很少采用。对于消防安全要求高的隧道，可以采用半横向模式，但是对于长隧道，顶部半横向式排烟系统由于排烟阀需要同时开启会导致成本高、排烟效果不稳定、排烟效率低等缺点，因此，近年来，在城市交通隧道、穿越海(江)底隧道消防系统中，发展了重点排烟(集中排烟)系统，它属于半横向顶部排烟系统的改进形式。
[0004]重点排烟不需要在底端设置专门送风道，可以利用隧道两侧入口进行自然补风，隧道上部设置专门的排烟道，发生火灾时，只需开启火源附近或所在的排烟分区的排烟阀进行排烟，而不是像半横向排烟需要将防烟分区的排烟阀全部打开。
[0005]对于重点排烟系统，《公路隧道通风设计细则》(JTG/T D70/2
‑
02
‑
2014)中规定，采用集中排烟的隧道，烟气在隧道内的蔓延长度不宜大于300m；依据《道路隧道设计标准》(DG/TJ08
‑
2033
‑
2017)，火灾时应联动开启着火区域的排烟阀，连续打开的排烟口数量不宜少于3组。
[0006]虽然现行的隧道技术规范对重点排烟系统在排烟阀开启数量、烟气控制范围方面给出了相关规定，但是结合现场试验和理论研究，仍存在以下技术难题导致重点排烟系统难以实现高效排烟，具体问题描述如下：
[0007](1)设计火灾规模和实际火灾规模存在差异所导致排烟系统的稳定性问题。隧道内运行的车辆，包括小汽车、公交车、大巴车、货车等，根据PIRAC(世界道路协会)给出的各类车辆热释放率的推荐值：小汽车5～10MW、公交车、小货车一般为10～20MW，大型货车30MW～50MW。如果火灾规模小，火源热释放率相对较低，产生的烟气量少，排烟风机开启全功率模式运行时，距离火源最远侧的排烟阀只能抽吸空气，导致排烟系统的稳定性变差。
[0008](2)排烟阀处发生烟气层吸穿导致系统无法有效排烟问题。排烟风机的排烟量过大，会导致部分排烟阀处风速过大，相应排烟阀发生吸穿现象，从而大大降低排烟系统的排烟效率。
[0009](3)所开启排烟阀的排烟量不均匀导致排烟效率低下问题。合理排烟系统运行会使各个排烟阀的排烟量接近。但是实际情况下，排烟阀与风机距离不同导致单个电动排烟阀的排烟量很难控制。距离风机近的电动排烟阀排烟量较大，而距离风机远的电动排烟阀排烟量较小，同时，为了保证隧道内的人员安全，排烟系统开启也需要将烟气蔓延控制火源附近在较小的范围内，因此，需要合理调整排烟阀面积，使各个排烟阀的排烟量接近；
[0010]当前，按照技术规范，重点排烟系统设计的系统排烟阀的面积以及排烟量是给定值。系统运行方案是当火灾发生时，火源附近的顶棚上的烟雾探测器接收火情信号，发出警报，然后控制中心通过控制系统开启排烟系统，按照设定的最大工况和排烟策略进行排烟，无法基于火灾实际场景的进行调整，不能根据现场实际情况进行实时调节，不能适用火灾场景变化需求。
[0011]现有公开专利中，专利(专利号：202010130310 0)提出了一种隧道火灾烟气智能控制系统及其工作方法和安装方法，着重介绍了该系统的安装方法和工艺手段，关于烟气控制方法其利用的是细水雾灭火减少烟气的产生，同时利用排烟风机和专门架设的管道将烟气排出，然而没有提出排烟系统的智能控制。中国专利(专利号：201611232467.4)中公开了一种无线智能隧道火灾监控系统和方法，能够在隧道内发生火灾时，进行消防智能联动控制，通过无线传输的方法控制排烟风机的启停，但主要是对火灾做出预警进而启动排烟风机进行消防排烟，对于整个排烟系统的排烟策略的全面运行并没有做进一步阐述。中国专利(专利号201611247228.6)中公开了关于重点排烟的一种基于PLC的隧道火灾智能消防系统，当火灾发生时，PLC控制器将火源附近的排烟阀打开，同时每个电动排烟阀均设有水喷淋装置，在火灾工况下形成水幕控制烟气的蔓延。
[0012]综合分析已有的专利技术，没有涉及到如何利用重点排烟系统的排烟阀和排烟风机智能联动来控制烟气的蔓延。随着城市交通隧道建设和交通量增加导致车辆事故火灾风险的增大，提出一种用于隧道重点排烟火灾烟气智能控制的方法和系统是非常必要的。
技术实现思路
[0013]为了解决上述的问题，本专利技术提供了一种用于隧道火灾烟气控制的智能型重点排烟方法和系统。该专利技术能根据隧道火灾顶棚最高温度分布来判定火源热释放率并对重点排烟系统实现智能联动控制。
[0014]隧道重点排烟的火灾烟气智能控制系统包括火灾监测单元、环境参数检测设备、信号传输设备、智能运算模块、控制中心计算机、烟气监测单元、智能控制单元、末端设备。
[0015]所述火灾监测单元包括感烟探测器和感温光纤，用于监测隧道火情和对隧道内温度的分布进行实时检测，以上所述设备均带有无线信号传输功能。
[0016]所述环境参数检测设备包括温度传感器、风速测量装置，以上所述设备均带有无线信号传输功能。
[0017]所述信号传输设备是连接隧道内各探测器、控制中心计算机、末端设备和DDC(Direct Digital Control，直接数字控制)控制器间的信号线，以及一些无线信号传输模块，用于信号的处理与传输。
[0018]所述的智能运算模块是利用编程系统执行特定计算流程和存储重点烟排烟策略的数据库，智能计算模块预先存储隧道的基本几何参数以及隧道内各个探测器标号及位置信息。
[0019]所述的烟气监测单元包括CO浓度测量设备。通过检测隧道内环境以及排烟阀处CO浓度来监测烟气分布状况。《公路隧道通风细则》规定，隧道内正常交通时CO浓度要求低于150cm3/m3(长度大于3000m时为100cm3/m3)，根据隧道长度特征提前设定CO浓度阈值，当CO浓度高于该阈值，判定为烟气分布。
[0020]进一步地，当排烟阀断面中心处CO浓度小于烟气CO浓度，判断该排烟阀发生吸穿。
[0021]所述的智能控制单元是DDC(Direct Digital Control，直接数字控制)控制器，与计算机连接，根据智能运模块计算结果来对排烟系末端设备联动控制，采取最优的排烟方案。
[0022]所述的末端设备包括变频排烟风机，可调节开度的电动排烟阀。
[0023]所述的智能运算模块中的特定的计算流程中公式是根据相关学者通过大量全尺寸试验、缩尺寸的实验研究结果结合本课题组相关研究，经过变形改进得到一套可以通过顶棚最高温度反推火本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于隧道火灾烟气控制的智能型重点排烟系统，其特征在于：包括火灾监测单元、环境参数检测单元、信号传输设备、智能运算模块、控制中心计算机、烟气监测单元、智能控制单元、末端设备；所述的智能运算模块是利用编程系统执行计算流程和存储重点烟排烟策略的数据库，智能运算模块预先存储隧道的基本几何参数以及隧道内各个探测器标号及位置信息；所述的末端设备包括变频排烟风机，可调开启面积的电动排烟阀。2.应用如权利要求1所述系统的排烟方法，其特征在于包括以下步骤：S1、当火灾发生时，根据隧道顶棚的温度分布，判断火灾实时功率以及火源发生的位置；S2、依据数据库，确定重点排烟系统所需要打开的排烟阀的数量，依据判定火源热释放率范围，所需要开启的电动排烟阀数量不同；S3、电动排烟阀开启数量确定之后，依据排烟阀入口处设置CO传感器数据，进行吸穿现象的判断，进而调整排烟阀开启面积或者排烟阀开启策略；依据排烟口实际开启面积对排烟变频风机的频率来调整排烟量，从而避免排烟阀入口处发生吸穿现象，提高系统排烟效率。3.根据权利要求2所述的排烟方法，其特征在于：可调开启面积的电动排烟阀，该排烟阀包括无线信号接收器、转动轮轴、齿轮和挡板；无线信号接收器接收来自DDC控制器的无线信号，通过信号线发出指令至四个转动轮轴，控制齿轮转动特定圈数，从而改变挡板的移动的距离来控制电动排烟阀开启的面积，避免发生吸穿现象；通过信号线发出指令至四个齿轮转轴，转轴根据电动排烟阀所需开启面积控制齿轮转动特定圈数，改变挡板的移动的距...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊梅，刘文博，李炎锋，涂登凯，李嘉欣，齐兆，欧阳力，鲁慧敏，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。