隧道烟雾灯光指示报警器

陈朝晖+黎俊杰+李克强

（重庆交通大学）

摘 要：隧道行车具有其危险性，阴暗，通风性能不佳，因而使火灾对其产生巨大的影响，如何开发一款行之有效的应急系统至关重要，作者基于现目前的报警系统进行优化，使之兼有指示的作用，作者主要由三个方面着手进行优化：1.隧道烟雾灯光指示报警器单片机设计问题；2.人眼对于隧道烟雾情况下不同灯光及样式敏感性的研究；3.人眼对于隧道烟雾情况下不同灯光及样式敏感性的研究。本作品的运用将使普通烟雾报警器的效率大大提高，极大地减少隧道火灾时的人员伤亡，带来巨大的社会经济效益。

关键词：交通安全；隧道安全；隧道应急照明与报警；烟雾报警器

1 研究背景

本项目主要研究隧道烟雾报警系统的改进，隧道火灾带来大的人员伤亡和经济损失，其中人员伤亡的主要原因在于烟雾所造成的人员窒息，现代隧道都装有烟雾报警系统，但是其发出的蜂鸣并没有帮助到人员的逃生，甚至使人们更加惊慌失措，当隧道内遭遇火灾的时候，产生的大量烟雾将笼罩在隧道顶部并且随着气流的方向向前推进。大量的烟雾将使隧道内亮度急剧下降，对人员，车辆疏散极其不利，可能使人员和车辆产生二次伤害，所以在紧急情况下如何为身处隧道中的人员进行逃生提示成为了一个我们主要研究开发的内容。如此，即可大大降低人员伤亡率。

2 设计原理

2.1 设计思路

本文主要从三个方面对现有的烟雾报警器系统进行改进。（1）建立一个基于报警指示新型的隧道烟雾报警器的模型。（2）形成关于人眼对人眼对于隧道烟雾情况下不同灯光及样式敏感性的研究方法。（3）获得隧道烟雾灯光指示报警器在隧道模型内的布置方案。

本文的研究问题也主要在三个方面：隧道烟雾灯光指示报警器能够在隧道火灾发生时不仅起到声音报警的作用，并且能够为隧道内的车辆人群起到指示作用，让人群能够按照灯光指示最快的到达逃生口。（1）隧道烟雾灯光指示报警器单片机设计问题；主要研究问题有：隧道专用烟雾传感器的选用，用于指示报警作用的指示灯和声源与传感器、继电器、PLC控制器的连接问题，以及报警器单片机中各个元件所需要的电源电压配置问题。（2）人眼对于隧道烟雾情况下不同灯光及样式敏感性的研究；灯光颜色的选取问题，研究人眼对何种灯光颜色较为敏感；灯光样式设计选择问题，要结合人们的日常认知习惯和国家规范要求，灯光类型选择问题，研究何种灯光对烟雾穿透能力较强。（3）隧道烟雾灯光指示报警器隧道应用模型设计。研究烟雾报警器在隧道内部的布置间距，使其能够有效地发出预警信号，并通过对灯光在烟雾情况下能够被人肉眼清楚识别的最远距离的研究，对灯光指示标志在隧道及其横洞内的布置位置与布置间距进行合理设计。拟采用3Dmax建立隧道模型，然后根据具体设计图纸及效果图做出实物模型。

2.2 研究方法

技术路线：

（1）报警器单片机设计思路是将烟雾传感器、继电器以及指示灯和声源连接。报警器单片机中的烟雾传感器采用离子式烟雾传感系统，此烟雾传感器性能远优于气敏电阻类的火灾报警器，极大地减少了隧道内烟尘的干扰。指示灯和蜂鸣器与继电器的连接方法采用串联式连接。电压均采用直流电，经过计算使得指示灯与蜂鸣器均在额定电压下工作。

由电工电子技术相关原理得到隧道烟雾报警器与灯光的连接电路图。

（2）根据二维效果图得到灯光的外观形态设计。灯光颜色选择，拟选择橙色灯光，因为橙色的波长很长，所以很远就能看到。橙色光在穿透烟雾方面仅次于红光，所以选取橙色灯光更具有警醒作用。

灯光类型选择，拟选择非传统的LED灯作为应急灯光，LED相比于传统的钠灯有以下几种优势：

a.电压：低工作电压，单颗工作电压为3V左右。b.能耗：消耗能量较同光通量的钠灯低50%左右。c.体积小，可制成各种形状的外形，适合易变的环境。d.稳定性：寿命长，寿命达5万小时，光衰减为初始30%。e.响应时间：钠灯再响应时间为15分钟，LED灯在响应时间为纳秒级。f.环保；无有害汞。g.抗震性：LED灯作为光源抗震性强。h.颜色：可用红绿蓝三色实现多种颜色。

灯光图案选择，拟选择传统的箭头指示，具体如图示

（3）根据三维建模效果图对灯光在隧道空间内如图进行布置。

结束语

本作品将隧道中最重要的应急照明系统与烟雾报警系统结合在一起，并经过合理的布置，使之能够有效的共同工作，并且我们将灯光的样式及颜色进行了创新性的改良，我们的工作既从科学的方面考慮，又兼顾了国家相关规范的规定，亦考虑了长时间一来人们的视觉习惯。我们的作品也可以一定程度上减少人们对隧道安全的顾虑，使驾驶员及其乘客在危险之中获得充分的逃生信息。

参考文献

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[3]冯继青，高春清，刘义东，等.激光对于烟雾的穿特性分析[J].光学技术，2006，32（6）：883-885.

[4]闫桂梅.公路隧道通风照明与行车安全关系研究[D].重庆：重庆交通大学，2008.

作者简介：陈朝晖（1996-），男，民族：汉族，籍贯：河北省，职务：学生学历：大学本科，单位：重庆交通大学，研究方向：道路工程。

黎俊杰（1993-），男，民族：汉族，籍贯：重庆市；职务：学生，学历：大学本科，单位：重庆交通大学，研究方向：道路工程。

李克强（1996-），男，民族：汉族，籍贯：河北省，职务：学生学历：大学本科，单位：重庆交通大学，研究方向：道路工程。