江苏航天大为科技股份有限公司 徐庆

1.背景

随着我国城市化进程加速，各地隧道及地铁建设也若火如荼。无锡作为国家级文明城市，是改革开放的急先锋。从2006年至今，已经建成了蠡湖隧道、惠山隧道、青祁隧道、金城隧道、太湖大道隧道、无锡地铁1、2、3、4号线等项目。这些国家重点建设项目均采用了传统的点型和线型火灾探测系统，但是传统系统存在响应慢、易误报、准确性差、探测范围小、可视性差等缺点，对我市隧道消防及时响应、火灾报警、维护、保养等工作造成了一定的困难，对国家及人民财产安全造成了一定的损失。根据党和国家“科技强国”的最新建设指示，传统的火灾探测系统已经无法满足信息化城市、大数据城市、智慧城市的新时代要求，急需对以后的隧道内火灾报警系统建设进行改革。2022年无锡市公共建设中心要求新建隧道采用新型的图像型火灾探测系统作为试点。

2.图像型火灾探测系统内容

图像型火灾探测系统主要由∶分布式智能图像型火灾探测器、传输交换平台（网络/光传输平台）、火灾探测报警系统、中央视频监控系统、交通事件侦测监管系统等组成，其中前端设备有分布式智能图像型火灾探测器、传输交换平台（网络/光传输平台），后端有火灾探测报警系统、中央视频监控系统、交通事件侦测监管系统。图像型火灾探测系统的原理是前端设备采集信息、传输信息，后端设备处理信息并进行报警。摄像机和传感器组成图像火灾探测器，光纤和交换机组成传输平台，智能事件分析、通信管理、报警监控、流媒体及存储服务器或服务模块，以及客户显示终端等组成火灾探测报警系统、中央视频监控系统、交通事件侦测监管系统。不同容量大小的系统需要根据工程项目的大小、防护区域特点及防火分区和探测报警分区进行划分。

图像型火灾探测系统的核心设备是图像火灾探测器（图1 图像型火灾探测器）和中央监控管理系统（图2 中央监控管理系统）。

图像火灾探测器（图1 图像型火灾探测器）的组成是摄像机和传感设备。工作原理是由红外、近红外、可见光等多频视频摄像机24小时不间断收集图像信息，根据现场图像侦测到灾害事件早期火灾初期的烟雾、火焰图像，图像火灾探测器内置DSP处理器可以进行智能模式识别算法和自适应学习算法，通过内置的处理器和算法对提取的烟雾、火焰相关的各种物理特性进行融合计算，形成火灾概率信息，辨识出温度异常和火灾并进行告警，根据现场需求并可同时输出复合图像信息的探测方法等相关数据，真正实现分布式智能图像火灾探测系统前端探测、分析、报警的功能。

图1  图像型火灾探测器

中央监控管理系统（图2 中央监控管理系统）由服务器、系统软件和操作电脑组成，主要功能有数据信息处理、视频信息处理、数据信息和视频信息融合、通过传输平台进行远程监控、远程设定参数并确认火灾信息、系统内部管理、灾害救援指挥等。操作人员具备部分权限可通过中央监控管理系统软件即可对所有的现场进行实时监视，也可随时调阅各区域的视频进行回放。管理员具备特殊权限可对操作人员进行功能权限限制，具备全部权限。远程设定功能可根据客户的需要对远端的各区域监控系统进行功能设定，可提供基于GIS地图和视频整合平台，可结合大屏幕监视系统、关联系统等，实现整个隧道的安全数据、视频得以最快捷的显示，早期发出灾害预警、报警，进而便于实现早期的灾害控制。中央监控管理系统软件可以构建一个生态链，由火灾图像、远程设置、配置各摄像机的参数、保护区域、联动关系、报警输出关系等组成。控制中心和现场管理用房都可以用视频服务器和视频硬盘录像机进行视频图像的录制，可采用全时录制和事件触发录制模式。系统自配图像采集和压缩卡，可对模拟视频采集的模拟视频图像进行压缩形成压缩文件进行存储。中央监控管理系统经现场及控制中心确认后可向火灾报警等火灾监控系统发送报警信息，或输出联动控制信号。在控制中心通过中央监控管理系统也可对现场的灾害救援进行指挥，统一协调，保障救援的有效性和及时性。

图2   中央监控管理系统

火灾的发生一般要经历过热且阴燃无烟阶段，阴燃且发出可见烟阶段，火焰、可见烟并存阶段，隧道内的火灾更可能是交通事故或者车辆的自然燃自爆。与常规探测器需要等到烟雾扩散或者热量辐射至探测装置本身且达到一定浓度才进行报警不同，图像火灾探测系统可在第一时间捕捉火灾发展过程中出现的可见烟和火焰，并进行分析和报警。

图像型火灾探测系统为烟雾、火焰、可视化、快速反应等要求提供了一种新型的思维方式，甚至可以通过网络连接城市大数据，参与到大数据城市、智慧城市建设中。

3.案例分析

无锡某隧道采用图像型火灾探测系统，是无锡市首例使用该系统的隧道项目，经过现场实际检验在响应时间、可视性、可操作性、抗干扰性、兼容性、准确性等方面有明显优势，现从系统设计及现场实际测试效果两个方面介绍此系统。

一、系统设计如下：

1、隧道内图像型探测器安装间距约为100m，安装在侧壁高度为3.5米以上，划分为4个探测分区，图像型探测器探测角度为160度，基本可以完全覆盖整个隧道，做到无死角实时探测;

2、每一套图像型火灾探测器划分为2~4个探测分区，与水喷雾灭火分区一一对应，并通过图像型分区报警盒将探测分区火灾报警信号发送给火灾报警控制器。

3、图像火灾报警系统在隧道监控中心设置一套中央监控系统，图像型火灾探测器通过光纤交换机连接到监控中心的图像火灾中央监控管理系统;实现同步火灾报警图像显示。

4.智能图像型火灾（烟雾/火焰）探测器对应设置在综合弱电箱（ZRX-xx）内，箱内设DC24V消防电源。光纤网络交换机。ICB分区报警盒等。探测器的输入输出电缆接入专用设备箱;

5、隧道内每一套图像型火灾探测器的MODBUS总线与CB分区报警盒连接.分区报警食按照事先划分的探测分区输出4个报警维电器信号，这些报警信号与探测分区对应，并与火灾报警系统联动。图像型火灾探测系统图如下（图3  图像型火灾探测系统）

6、隧道内敷设一条感温光纤与智能图像型火灾（烟雾/火焰）探测器进行辅助探测报警。

图3  图像型火灾探测系统

二、现场实际测试效果：

1、相比于传统的点型和线型系统探测范围提高50%,响应时间提高50%，抗干扰性、可视性、经济性等明显提升，满足了业主的最新要求，达到国际一流水准。

2、光线的变化不会误报火警。

3、隧道内气流的单向流动，不会影响火灾检测的灵敏度。

4、对过往车辆的车灯干扰有效地抑制过滤，不会造成误报。

5、隧道内的轻微抖动不影响探测器正常工作。

6、隧道内在风速较快同时视场内有火的情况下，同样可以不降低灵敏度，迅速报警。

7、在火焰被遮挡情况下，可通过烟雾检测功能弥补。

4.新旧系统对比

5.结论

在无锡隧道建设过程中此次实际使用了图像型火灾探测系统，经过测试在火焰探测范围、事件响应时间、抗干扰性、可视性、兼容性、准确性方面优于传统的红外双波长火焰探测系统和感温电缆火焰探测系统，具有优秀的使用性。作为一种新型的特种火灾探测系统，图像型火灾探测系统在新时代的隧道及地铁建设中具有广泛的使用价值。

参考文献：《Tensuntrans-分布式智能图像火灾探测系统》