毕如林

(中远海运科技股份有限公司， 上海 200135)

0 引 言

上海外滩隧道内的消防设施主要有火灾自动报警系统、泡沬水喷雾自动灭火系统、通风排烟系统和疏散照明指示系统等。在通常情况下，当隧道内发生火灾时，消防设备按预设程序自动运作，无需人工干预，即由探测器发出报警信号，触发火灾报警控制器执行联动程序，开启泡沬水喷雾灭火设备和通风排烟设备，联动疏散照明指示系统、应急广播系统和交通监控系统等进入消防运行模式。然而，在实际运营过程中发现，消防设备会出现动作延迟和漏报警等问题。同时，若联动控制程序失效，会造成消防系统无法运作。

目前上海外滩隧道监控中心设置有消防水泵和排烟风机手动控制盘，一旦发现设备未自动开启，可在监控中心对其进行远程控制。但是，对于现场泡沬水喷雾阀组而言，缺少应急控制设备。为确保消防救援及时、有效，需设计一套自动灭火系统应急后备控制盘，实现对泡沫水喷雾阀组的远程控制。

1 设计方案

外滩隧道行车通道设有自动灭火系统，三车道处灭火分区的长度为25 m，两车道处灭火分区的长度为35 m，由现场设置的泡沫水喷雾阀组控制。隧道全线设置有约220套泡沫水喷雾阀组。当隧道内发生火灾时，开启着火点对应的2组泡沫水喷雾灭火分区实施灭火(覆盖范围50～70 m)。

在监控中心设置灭火系统应急后备控制盘。在盘面上设置控制按钮，并使其与现场阀组一一对应。为便于人工识别着火点位置，在行车通道泡沫水喷雾管道首尾设置标志牌，显示水喷雾区段编号，并使其与控制盘按钮编号相对应。当值班人员通过监控图像发现有火灾发生，且火灾报警系统未及时发出报警信号时，可根据火灾点所在区段的编号按下对应的按钮，开启火灾现场的泡沫水喷雾控制阀组。应确保能通过监控图像清晰地识别标志牌上的内容。隧道泡沫水喷雾管道标志牌安装位置示意见图1。

a) 总体安装位置示意

图1 隧道泡沫水喷雾管道标志牌安装位置示意

监控中心应急后备盘与现场泡沫水喷雾阀组相连接，实现远程手动控制功能。

应急后备盘采用模块化设计，前维护方式，落地靠墙安装。盘面上绘制有隧道线形示意图，并配有必要的文字说明；设置有各种紧急控制按钮、指示灯和蜂鸣器等，按钮上设置有锁闭保护装置。

应急后备盘配置有控制主机，接入按钮操作信号，实现对泡沫水喷雾阀组的控制。每个控制按钮都配置有指示灯，并通过不同颜色区分当前的状态。例如，当按下按钮，现场阀组开启时，指示灯显示为绿色；当现场阀组未开启时，指示灯显示为红色；当应急后备盘发生故障时，可发出报警信号。

2 系统功能和重难点实现

应急后备盘是一种人机接口装置，由屏面、落地柜体和安装底座等结构组成，放置在中控室内，满足应急、备份和直接操作的要求。

应急后备盘控制方式是手动控制方式的备用控制方式，通过应急后备盘进行模式控制，能实现火灾紧急运行模式操作。应急后备盘接收现场控制器的接收指令反馈信息、执行结果信息和设备运行状态的反馈信息。

应急后备盘的主要作用是：在火灾初期，在双波长火灾探测器和感温光缆等未报警，而通过人工巡检或事件检测发现有火灾发生的情况下，快速响应设置的备份操作设备，避免根据人工的经验判断导致判断延迟或判断失误，进而丧失最佳的灭火时机。具有应急后备盘的火灾报警流程图见图2。

图2 具有应急后备盘的火灾报警流程图

实现应急后备盘功能的重难点在于准确判断着火点位置。上海军工路隧道应用的应急后备盘通过在喷淋分区分界点进行车辆定位，利用摄像机查看喷淋分区的状态，建立起摄像机与喷淋分区的关系，并将其反映在应急后备盘版面上。

由图2可知，采用应急后备盘的场景是小型火灾或火灾发生初期，探测器尚未触发报警的阶段。在该场景下，监控员一般通过隧道内的视频、事件检测和在隧道内人为按下报警按钮发现火灾，最终确认火灾是否发生和发生位置的方式均为视频查看。实现应急后备盘功能的前提是能通过视频图像确定火灾发生位置，并能精确到25 m(至少50 m)。若摄像机安装间距过大，即使发现监视范围内有火灾发生，也很难通过人工判定火灾处于哪个“25 m”区间，因此无法确定开启哪2组水喷雾系统实施灭火。由于水压的限制，隧道消防设计仅考虑隧道内同时发生1起火灾，且消防设备必须到现场进行复位，不允许远程关闭，若喷淋组选择不当，将对火灾初期的消防自救造成严重影响。

军工路隧道内部分区域存在1台摄像机覆盖3个防火分区的情况，目前只能依靠监控员的经验和规范操作流程处理。首先根据经验判断着火点在摄像机镜头内的远近，断定着火点是在沿行车方向的一分区和二分区内，还是在三分区内，再由远及近开启喷淋设备。由远及近开启喷淋设备的作用是防止近端喷淋设备开启之后遮挡远端视线。

由此可见，军工路隧道采用的应急后备盘的操作存在主观性，只能定性判断出大概位置，误判的概率较大。由养护公司反馈的消防演习效果得知，即使是有多年工作经验的监控员，在面对火灾时出错的概率也非常大。因此，在外滩隧道内对该应急后备盘进行优化，使其具备客观性，能定量地判断出车辆的精确位置，大大降低出错的概率。

外滩隧道应急后备盘的基本功能是通过手动控制的方式直接启动隧道内的雨淋阀和泡沫阀(以下简称阀组)。阀组在收到应急后备盘的启动命令之后将启动并显示相应压力开关的反馈信号，用于确认阀组已打开。外滩隧道应急后备盘版面示意见图3。

图3 外滩隧道应急后备盘版面示意

3 优化与改进

借鉴上海军工路隧道应急后备盘的应用经验，对此次设计的外滩隧道应急后备盘进行优化改进，以使其更好地在其他隧道内推广应用。优化后的外滩隧道应急后备盘版面示意见图4。

图4 优化后的外滩隧道应急后备盘版面示意

该优化系统在军工路隧道应急后备盘的基础上，在外场增加了标志牌，在每个灭火分区的首尾都增加了相同的标有唯一序号的标志牌，从001开始，直到最后一组灭火分区，同时将标志牌上的序号反映到应急后备盘版面上，将按钮编号与现场分区一一对应，这样当发生火灾时，监控员通过摄像机查询到现场编号，按下相应的2组按钮即可准确定位灭火发生位置，不再依靠监控员的经验判断分区，以免因误判而错过最佳灭火时机。

军工路隧道的应急后备盘控制按钮与现场摄像机的相对位置存在不确定性，一旦摄像机发生移动或被拆除，该相对位置将发生变化，整个盘面都要进行调整，这样会导致二次施工，产生比较大的工作量。外滩隧道采用的方案是绝对对应，将每个按钮与现场每个灭火分区的标志牌相对应，不受摄像机变更的影响，只是将监控作为应急后备盘的一个辅助手段，无论摄像机如何变更，只要其消防分区不变，应急后备盘都不用作任何变动，可做到系统独立，不受外部因素的影响。

军工路隧道内的摄像机与现场消防分区的相对位置无法精确匹配，若要达到精确匹配，需开展大量工作，需要2组人员分内外场逐一核对，存在主观判断的情况，且现场火灾分区没有明确的标记，很容易在匹配过程中造成混乱。外滩隧道将标志牌与消防分区相对应，不存在该问题，且施工简便。

按照养护规范要求，养护公司要定期举行消防演习。由于泡沫费用较高，污染环境，且后续处理比较困难，养护公司通常在演习时先关闭泡沫阀，再进行后续操作，这样过程繁琐，容易出错。因此，在外滩隧道应急后备盘中新增启动雨淋阀和泡沫阀与仅启动雨淋阀的切换开关，仅启动雨淋阀功能可应用于测试和消防演习中，为系统调试和养护公司开展相关工作提供便利。

在应急后备盘版面上标记与邻近地铁的相对位置，一旦在该位置附近发生火灾，且无法及时扑灭，造成无法控制的局面，可及时通知设施管养单位采取应对措施，保障邻近设施的安全、正常运转。

在应急后备盘版面上标出工作井、雨废水泵房和变电所等设施的相对位置，便于发现火灾，在灭火期间关注附近泵房设备的情况，防止设备突发故障，导致大量废水涌入工作井，无法及时排出，对隧道的安全运行造成影响。

本着以人为本的原则，在应急后备盘上添加逃生通道，在发生火灾时会造成前后拥堵，车辆无法移动，这时为保障人的生命安全，监控室监控员可通过广播告知隧道内人员逃生通道的位置，通过应急后备盘上标注的相对位置迅速定位，协助隧道内被困人员迅速脱离危险。

该应急后备盘配备专用的不间断电源(Uninterruptible Power Supply, UPS)，即采用消防设备专用电源并有备电支持，防止断电情况下整个应急后备盘失效。引入的专用UPS系统图见图5。

图5 引入的专用UPS系统图

安全可靠是设计的首要目标，人机工程学标准是设计的另一个重要目标。人机工程学标准主要体现在屏面布置、操作台设备布置、线缆路径安排、表面加工及颜色和落地机柜设计等工作中。人机工程学标准的应用既能提高值班人员在同一环境内长时间连续工作的舒适度，又能使值班人员及时捕捉到突发事件，并在最短的时间内作出正确的反应(如操作相关设备的开关按钮)。

以人机工程学理论为基础的坐姿控制台和立姿控制台的设计准则是基于人机工程学设计应急后备盘的理论依据。监控室是值班人员长期工作的地方，应急后备盘作为监控室内的重要设备，保证其结构的合理性，能给监控室营造一个安全、高效的运营空间。从人机工程学的角度出发，将人机界面设计得更合理、更人性化。

因此，根据外滩隧道的长度和线性特征，将应急后备盘的尺寸定为宽度5 000 mm，高度2 000 mm，设置在中控室控制台后方，距离监控员很近，这样有利于监控员在发生火灾时尽快到达应急后备盘所在位置，为灭火争取时间，防止火势蔓延。图6为隧道中控室应急后备盘平面布置图。

图6 隧道中控室应急后备盘平面布置图

4 结 语

由于隧道摄像机是为监控车道设置的，其聚焦的是车道，而不是隧道顶部，因此在隧道的结构和线性特征的影响下，有极少部分标志牌在图像里不是十分清晰或被遮挡，可通过前后序号推断出该消防分区的编号。此外，由于外滩隧道只允许小型车通行，因此不存在大车遮挡的情况，且外滩隧道内的摄像机是居中安装的，给隧道两侧标志牌的安装提供了便利。

在其他隧道应用该系统时，摄像机的安装位置与标志牌的安装位置一定要相互配合好，即标志牌不能影响摄像机的视野，摄像机要能清晰地显示标志牌的内容，最终在保证隧道美观的同时，兼顾其功能的实现。