高速公路隧道火灾检测浅析

王红岩

摘 要：随着交通运输行业的发展，使得高速公路建设逐渐增加，进而高速公路隧道也随之增加，人们对高速公路运行的安全性要求也越来越高，使得加强高速公路隧道安全研究，有着现实的意义，火灾是高速公路隧道运行中，极易出现的安全事故，通常采取检测分析的方式，构件自动警报系统，进而及时发现火灾情况，控制火灾的发生与蔓延，本文笔者对高速公路隧道火灾检测的相关内容，做了简单的论述。

关键词：高速公路；隧道；火灾检测

高速公路隧道所处的地理环境较为复杂，且经过的地区，通常地理形态较多，其建设的主要目的是节省运行时间，才会选择在这些区域建设，其周围环境相对封闭，若隧道内容发生火灾，则很难做到及时发现与处理，进而会造成巨大的损失，因此构建高速公路隧道火灾自动检测与报警系统，有着现实的意义。

一、高速公路隧道火灾检测常用设备

（一）光纤光栅感温检测器

光纤光栅主要是利用光学原理加工技术，通过在光纤材料上刻写折射率周期分布的光学元件，该种类型的结构周期分布，能够更改特定波长光传输的基本路径，同时可以染倒转光传播的方向，也就是在光纤拓扑中，形成带宽一定的反射镜或者滤波器，该反射光波长能够随着温度与环境的变化，而随着发生改变，通过测算反射光波场的改变量，以此推算温度值，进而实现火灾检测。

光纤光栅火灾检测的原理是通过波长的改变来探测环境温度变化，当火灾燃烧散发出热量时，能够检测浓烟类活火灾，受到风力的影响较大，但是不受污染物的影响，相应的时间较快，该仪器能够检测数公里以内火灾情况，防爆等级为本安级，使用的探测器为IP68，其系统构成相对简单，高速公路隧道现场主要设置的是探测光缆，在站内安置主机，系统组网方式是基于光纤远程传输传感信号，既简单又方便，产品具有一定行，在隧道现场布置，不需要供电，也没有中继，现场实施简单，且使用成本低，不需要后期维护。图1为光纤光栅探测器结构示意图。

图1 光纤光栅探测器

（二）红外火焰探测仪器

红外火焰探测器的特性：基于光谱的改变，来探测火焰光谱，其需要的检测条件为有明火，其不能检测出非明火火灾，不受风速的影响，响应时间快，布设需要控制在每50m布设一个声光报警器，防爆等级有防爆型可以选择，防护等级使用的探测器为IP65/IP66。

其系统的主要构成较为复杂，包括综合盘与电源盘，同时站内还需要通信远传设备，近距离系统组网是RS485，远距离系统组网为光纤。其应用的条件为：需要电源支持、信号走线、防雷设备等，该系统检测较为复杂，但是具有较高的检测效果。该种火灾检测系统的综合成本花费相对较低，在选择产品时，要根据高速公路隧道的实际情况，以及产品的性能，通常防爆型与高IP的产品，其价格成本相对较高。

（三）图像型火灾检测器

图像火灾检测器主要是基于图像处理，通过视频图像中火灾物理特性分析与判断，以火焰的颜色与纹理，以及火焰的亮度时变与闪烁频率等参数，作为火灾探测的主要依据。其探测原理是基于图像改变来探测火焰图像，其检测条件是有明火，该仪器不能检测非明火火灾，其不受风速的影响，但是极易受到污染物的影响，响应的时间快，在布设该仪器时，要保证在50m处布置一个声光报警器，并且要确保光学探测的距离，要与视角成反比。

该仪器有防爆型可以选择，防护等级在IP65以下，该系统构成较为复杂，主要是由电气设备、通讯设备、线缆等构成，在站内还包括主机与录像设备等，其系统网络不持支远程视频信号传输，在选择产品时，要基于分辨率、防爆型号、IP等级，以及探测范围与探测对象等，来选择适合的产品，需要使用到探照灯与辅助温度传感器等设备。

二、高速公路隧道火灾报警系统设计

（一）电视监控系统与火灾报警系统联动

在高速公路隧道左右线布设摄像机，选用防水防护罩定焦摄像设备，以此实时监控隧道道路车辆通行情况，包括车辆流量、密度等，能够直观的监测到火灾事故类型，与火灾报警系统实现实时联动，可以接受隧道报警设备警报，记录火灾情况。除此之外还要建设紧急电话系统与有线广播系统，进而及时掌握隧道内部火灾情况，确保隧道内部通讯畅通。

（二）火灾自动报警系统

在设计时要基于高速公路隧道的特点，包括环境复杂、分布广泛、维护限制因素比较多、扬尘大等，因此在设计火灾报警系统时，要选择能够准确报警的检测器产品，确保产品的可靠性与安装特性，产品的后期维护要小，考虑隧道的组网能力与管理能力，在实际使用过程中，可以根据实际情况来选择组合使用，譬如：基于光纤定温检测技术，建设火灾自动报警系统，其主要构成包括：激光光纤传感器、控制主机、图文显示器等，其中图文显示器主要通过隧道连续温度变化图表，来显示光纤环境温度变化，进而获取光缆沿线温度，以及火灾位置信息，进而连续探测隧道火灾情况，光纤任意终端与控制单元保持连接，便能够持续提供火灾位置与蔓延趋势，监控器则可以通过光纤定温探测器，获取火灾的报警位置，由于光纤光栅感温探测仪器属于感温型仪器，而火焰探测仪器属于感光探测器，因此将这两种探测器组合在一起使用，能够充分的发挥彼此的优势，提高火灾检测的精准度，能够减少误报率，及时的发出火灾警报，具有较高的使用可靠性，常应用于特长隧道火灾检测工作中，其中光纤光栅感温仪器采取线型布设方式，而红外火焰探测器采取点状布设方式，每50m处布置一个火灾声光报警器。

结语：

综上所述，高速公路隧道火灾检测主要包括三种方式，具体包括：光缆光删温度检测器、红外光焰检测仪器、图像火焰检测仪器，由于每个检测仪器的原理不同，且检测的效果也都不同，因此在实际选择的过程中，还需要结合高速公路隧道的实际情况，以及建设投资成本，选择经济性最佳的检测器，构建火灾检测系统，以此确保检测的效率。

参考文献

[1]许宏科，秦严严，杨伟松，房建武.基于火焰区域跳动特性的高速公路隧道火灾火焰检测方法[J].公路交通技术，2013（04）.

[2]偶建磊，田大庆，龙伟，李光耀.高速公路隧道火災有毒气体快速预警救援系统[J].消防科学与技术，2014（04）.

[3]马春城，李通，党伟荣，李广华.特长高速公路隧道火灾自动报警系统设计研究[J].公路交通科技（应用技术版），2016（06）.

[4]郗宁.高速公路隧道火灾自动报警系统可靠性设计[J].公路交通科技（应用技术版），2012（04）.

[5]张毅聪.光纤光栅火灾报警在高速公路隧道中的应用[J].交通科技，2015（02）.