一种地铁车站通风排烟优化控制系统及方法

摘要

本发明涉及一种地铁车站通风排烟优化控制系统及方法，所述控制系统包括若干个烟雾报警器，其均匀布置在站台区域上方，每个烟雾报警器均包括温度传感器和烟雾传感器；所述若干个烟雾报警器的输出端均通过信号调理电路连接编码开关量寻址报警装置的输入端；所述编码开关量寻址报警装置的输出端连接火灾报警控制器的输入端，同时GPS装置也接入所述火灾报警控制器的输入端；所述火灾报警控制器的输出端分别连接隧道风机和排风阀。本发明在地铁站发生火灾时能够通过烟雾报警器及时感测火灾发生情况，实时传送火灾信号给中央火灾报警控制器，发送控制信号给火灾发生区域的排风阀及隧道风机，进行定点火灾烟雾排风，达到火情烟雾排放的最优化处理。

说明书

技术领域

本发明涉及一种地铁站发生火灾时的排烟系统及方法，具体为一种地铁车站通风排烟优化控制系统及方法。

背景技术

地铁作为城市中重要的交通设施，其人员密集度高，而且又完全处于地下，如何让它安全运行是每个地铁建设和运营部门必须面对的问题。但是火灾事故仍然时有发生，并且有上升的趋势。因此，如何做到早期探测、早期发现、及早处理、有序疏散，把可能发生的火灾风险降至最低，将火灾损害减到最小，成为了我们需要关注并解决的问题。地铁站和区间是位于地面以下的建筑物群，基本与外界空气处于隔绝的状态，此时需要通过出入口和通风管道与外界相连。与此同时地铁站的特征为人员密度较高，空间相对密闭，一旦发生火灾，不仅仅要第一时间考虑灭火的安全措施，还要考虑火灾对乘车人员的其他影响。

目前研究可知，在火灾中致人伤亡的主要原因有以下几点：(1)有毒气体；(2)缺氧；(3)烧伤；(4)吸入热气。由此可见，在地铁站发生火灾时，第一时间将产生的有毒气体从地铁站的密闭空间内排除极其重要。火灾发生时如将整体的通风口开度调至最大，无法最高效将火灾产生的有毒气体排出，这是面对地铁站内排风口开度调节急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现今地铁站内排风口开度调节的问题，提供一种地铁车站通风排烟优化控制系统及方法，能够根据火灾发生时火源的具体位置及产生的烟雾浓度进行定点的排风口开度调节，以达到最优化。

为实现上述目的，本发明采取如下技术解决方案：

一种地铁车站通风排烟优化控制系统，包括若干个烟雾报警器、信号调理电路、编码开关量寻址报警装置、火灾报警控制器、GPS装置、隧道风机和排风阀；

若干个烟雾报警器，其均匀布置在站台区域上方，每个烟雾报警器均包括温度传感器和烟雾传感器；所述温度传感器和烟雾传感器的输出端分别通过信号调理电路连接编码开关量寻址报警装置的输入端；所述编码开关量寻址报警装置的输出端连接火灾报警控制器的输入端，所述火灾报警控制器的输出端分别连接隧道风机和排风阀，所述隧道风机安装于隧道内，排风阀用于控制排风口开度，所述排风口安装于站台和隧道内。

进一步的，还包括LCD显示屏，所述火灾报警控制器的输出端连接至LCD显示屏，用于显示火灾具体发生位置及严重级别。

进一步的，还包括报警指示灯，所述火灾报警控制器的输出端连接所述报警指示灯。

进一步的，还包括GPS装置，所述GPS装置安装于所述烟雾报警器内，且所述GPS装置接入所述火灾报警控制器的输入端。

进一步的，所述烟雾传感器的型号为MQ-2型，所述温度传感器的型号为DS18B20型，所述火灾报警控制器的型号为JB-QB-GST200/242型，所述GPS装置的型号为U-BLOXLEA-6S型，所述LCD显示屏采用2.2寸LCD显示屏，所述报警指示灯的型号为GBS-24V。

一种地铁车站通风排烟优化控制方法，包括以下步骤：

步骤1，数据采集：

烟雾报警器中的烟雾传感器和温度传感器分别实时检测站台区域的烟雾浓度和温度，所述烟雾报警器判断站台区域电场是否平衡及站台区域温度是否介于安全阈值范围内；当站台区域电场平衡且温度介于安全阈值范围内时，所述烟雾传感器和温度传感器继续分别实时检测站台区域的烟雾浓度和温度；当站台区域电场不平衡或温度不介于安全阈值范围内时，烟雾报警器对烟雾浓度进行识别、报警同时将火灾烟雾信号经信号调理电路传输至编码开关量寻址报警装置；

步骤2，识别火灾火源位置：

编码开关量寻址报警装置确定报警烟雾报警器的编码，进而确定火灾火源位置编码，同时GPS装置上传火灾发生地的位置信息；

步骤3，火灾火情信息传至火灾报警控制器，火灾报警控制器响应：

通过系统总线，将火灾烟雾信号、火灾火源位置编码信息和火灾发生地的位置信息上传至火灾报警控制器，火灾报警控制器对接收到的火灾烟雾信号进行分级识别处理；

步骤4，火灾报警控制器根据火灾级别及接收到的火灾火情信息进行模糊计算，确定排风阀开启位置及排风阀开度并进行模糊控制；

步骤5，隧道风机和排风阀响应：

火灾报警控制器确定排风阀开启位置及排风阀开度后，将所确定的排风阀开启位置及排风阀开度的指令信号发送至隧道内的隧道风机控制器以及在站台和隧道内的排风阀开度控制器，实现地铁站内污染空气的排除并带进新鲜空气。

进一步的，步骤4中所述火灾报警控制器的模糊控制过程如下：

(1)由火灾报警控制器判断烟雾浓度级别，如果烟雾浓度高于所设定的高级烟雾浓度级别时，向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至最大，隧道风机和排风阀均做一级别响应；所述火灾报警控制器同时也对温度传感器识别传送的信号进行处理，若温度超过所设定的高级温度级别时，也向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至最大，隧道风机和排风阀均做一级别响应；

(2)如果烟雾浓度高于所设定的中级烟雾浓度级别且低于高级烟雾浓度级别时，向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至中级开度，隧道风机和排风阀均做二级别响应；如果温度高于所设定的中级温度级别且低于高级温度级别时，向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至中级开度，隧道风机和排风阀均做二级别响应；

(3)如果烟雾浓度低于所设定的中级烟雾浓度级别时，向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至低级开度，隧道风机和排风阀均做三级别响应；如果温度低于所设定的中级温度级别，向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至低级开度，隧道风机和排风阀均做三级别响应；

其中，烟雾浓度控制方式与温度控制方式采用并联控制系统，且优先级相同；一级别响应的级别高于二级别响应，二级别响应的级别高于三级别响应，当在同一编码位置烟雾浓度控制方式与温度控制方式出现不同响应级别时，优先选择高级别响应处理方案。

进一步的，在处理方案响应同时，LCD显示屏显示火灾具体发生位置及严重级别。

进一步的，当烟雾报警器报警时，报警指示灯亮起；当系统中有火灾烟雾信号传输时，所述报警指示灯闪亮；当系统接收到火灾报警控制器反馈信号后，所述报警指示灯常亮；当有新的火灾烟雾信号传输时，所述报警指示灯再次闪亮；

当隧道风机和排风阀做一级别响应时，所述报警指示灯高频闪亮；当隧道风机和排风阀做二级别响应时，所述报警指示灯中频闪亮；当隧道风机和排风阀做三级别响应时，所述报警指示灯低频闪亮。

本发明的有益效果为：

(1)本发明在地铁站发生火灾时能够通过烟雾报警器及时感测火灾发生情况，实时传送火灾信号和火灾发生位置信号给中央火灾报警控制器监控区。火灾报警控制器发送控制信号给火灾发生区域的排风阀及隧道风机，进行定点火灾烟雾排风，以达到地铁站发生火灾时，对火情烟雾的排放最优化处理。

(2)相较于原有的地铁站发生火灾时的通风口开关的处理，本发明在满足在火灾发生时能够排出对人有害的有毒气体和热气，并促进整个地铁站内的空气循环的基础上，更加高效的提升通风效率。

(3)自动监视系统自动运行并给出特定故障响应。

(4)本发明通过对烟雾浓度和温度的分级识别、分级处理，并通过GPS定位装置，直接定位到火灾发生的具体位置，以及火灾的严重级别，进而通过调节不同位置的门阀开度进行不同级别的火灾应急响应。

附图说明

图1为本发明所述地铁车站通风排烟优化控制系统结构示意图；

图2为本发明所述地铁站排风口最优化控制方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种地铁车站通风排烟优化控制系统，如图1所示，包括若干个烟雾报警器、信号调理电路、编码开关量寻址报警装置、火灾报警控制器、GPS装置、隧道风机和排风阀；

若干个烟雾报警器，其均匀布置在站台区域上方，每个烟雾报警器均包括温度传感器和烟雾传感器；所述温度传感器和烟雾传感器的输出端分别通过信号调理电路连接编码开关量寻址报警装置的输入端；所述编码开关量寻址报警装置的输出端连接火灾报警控制器的输入端，所述火灾报警控制器的输出端分别连接隧道风机和排风阀。所述隧道风机安装于隧道内，用于生成单向或者双向射流风，采用内置的B3结构电机，依靠专用的电机支架支撑电机，保证足够的精度和强度，并配置导叶轮使整个气体流场均匀光滑。排风阀用于控制排风口开度，所述排风口安装于站台和隧道内，通过加大火灾火源区域的排风阀开度，增大火灾火源区域的排风量进而更高效的降低影响。

优选的，所述控制系统还包括LCD显示屏，所述火灾报警控制器的输出端连接至LCD显示屏，用于显示火灾具体发生位置及严重级别。

优选的，所述控制系统还包括报警指示灯，所述火灾报警控制器的输出端连接所述报警指示灯，用作于指示标志，也用于救护、抢险工作人员信号联络和方位指示。

优选的，所述控制系统还包括GPS装置，所述GPS装置安装于所述烟雾报警器内，且所述GPS装置接入所述火灾报警控制器的输入端，用于定位火灾具体发生位置。

其中，所述烟雾传感器的型号为MQ-2型；所述温度传感器的型号为DS18B20型；所述火灾报警控制器的型号为JB-QB-GST200/242型，采用壁挂式结构；所述GPS装置的型号为U-BLOX LEA-6S型；所述LCD显示屏采用2.2寸LCD显示屏；所述报警指示灯的型号为GBS-24V。

其中，地铁区间隧道的排风道，按单洞区间隧道，断面排烟流速不小于2m/s，同时排烟流速不得大于11m/s。

地下车站站台、站厅火灾时排烟量，应根据防烟分区的建筑面积按m³/(m²·min)计算。

一种地铁车站通风排烟优化控制方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤1，数据采集：

烟雾报警器中的烟雾传感器和温度传感器分别实时检测站台区域的烟雾浓度和温度，所述烟雾报警器判断站台区域电场是否平衡及站台区域温度是否介于安全阈值范围内；当站台区域电场平衡且温度介于安全阈值范围内时，所述烟雾传感器和温度传感器继续分别实时检测站台区域的烟雾浓度和温度；当站台区域电场不平衡或温度不介于安全阈值范围内时，烟雾报警器对烟雾浓度进行识别、报警同时将火灾烟雾信号经信号调理电路传输至编码开关量寻址报警装置。

其报警原理为：当火灾发生时，由火灾火源处产生明火，并伴随大量对人体有害的有害烟雾，烟雾颗粒分子随空气自由扩散，位于站台上方的烟雾报警器中的烟雾传感器识别火灾烟雾信号，烟雾离子改变烟雾报警器中电离场的电离平衡，从而触发烟雾报警器。

步骤2，识别火灾火源位置：

编码开关量寻址报警装置确定报警烟雾报警器的编码，进而确定火灾火源位置编码，同时GPS装置上传火灾发生地的位置信息。

步骤3，火灾火情信息传至火灾报警控制器，火灾报警控制器响应：

通过系统总线，将火灾烟雾信号、火灾火源位置编码信息和火灾发生地的位置信息上传至火灾报警控制器，火灾报警控制器对接收到的火灾烟雾信号进行分级识别处理；同时灾报警控制器会进行声光报警警告，在声光报警警告的同时，还将报警信号传送至报警控制室内的集中报警器。

步骤4，火灾报警控制器根据火灾级别及接收到的火灾火情信息进行模糊计算，确定排风阀开启位置及排风阀开度并进行模糊控制。

所述火灾报警控制器的模糊控制过程如下：

(1)由火灾报警控制器判断烟雾浓度级别，如果烟雾浓度高于所设定的高级烟雾浓度级别时，向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至最大，隧道风机和排风阀均做一级别响应；所述火灾报警控制器同时也对温度传感器识别传送的信号进行处理，若温度超过所设定的高级温度级别时，也向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至最大，隧道风机和排风阀均做一级别响应；

(2)如果烟雾浓度高于所设定的中级烟雾浓度级别且低于高级烟雾浓度级别时，向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至中级开度，隧道风机和排风阀均做二级别响应；如果温度高于所设定的中级温度级别且低于高级温度级别时，向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至中级开度，隧道风机和排风阀均做二级别响应；

(3)如果烟雾浓度低于所设定的中级烟雾浓度级别时，向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至低级开度，隧道风机和排风阀均做三级别响应；如果温度低于所设定的中级温度级别，向排风阀开度控制器发送指令，将排风口开度调节至低级开度，隧道风机和排风阀均做三级别响应；

其中，烟雾浓度控制方式与温度控制方式采用并联控制系统，且优先级相同；一级别响应的级别高于二级别响应，二级别响应的级别高于三级别响应，当在同一编码位置烟雾浓度控制方式与温度控制方式出现不同响应级别时，优先选择高级别响应处理方案。

步骤5，隧道风机和排风阀响应：

火灾报警控制器确定排风阀开启位置及排风阀开度后，将所确定的排风阀开启位置及排风阀开度的指令信号发送至隧道内的隧道风机控制器以及在站台和隧道内的排风阀开度控制器，实现地铁站内污染空气的排除并带进新鲜空气。其中隧道风机工作原理为：地铁隧道风机中空气一部份经叶做功后，成为高速气流。基于冲击传动理，高速气流把能量传给内另一部分空气，带动其一起向后流动，从而把内空气推向一端，并从进新鲜空气。当气流速度衰减到一定值之后，下一组风机又以同样继续带动空气流动，从而实现排除内污染空气。

优选的，在处理方案响应同时，LCD显示屏显示火灾具体发生位置及严重级别。

当烟雾报警器报警时，报警指示灯亮起；当系统中有火灾烟雾信号传输时，所述报警指示灯闪亮；当系统接收到火灾报警控制器反馈信号后，所述报警指示灯常亮；当有新的火灾烟雾信号传输时，所述报警指示灯再次闪亮；

当隧道风机和排风阀做一级别响应时，所述报警指示灯高频闪亮；当隧道风机和排风阀做二级别响应时，所述报警指示灯中频闪亮；当隧道风机和排风阀做三级别响应时，所述报警指示灯低频闪亮。

综上，本发明在地铁站发生火灾时能够通过烟雾报警器及时感测火灾发生情况，实时传送火灾信号和火灾发生位置信号给中央火灾报警控制器监控区。火灾报警控制器发送控制信号给火灾发生区域的排风阀及隧道风机，进行定点火灾烟雾排风，以达到地铁站发生火灾时，对火情烟雾的排放最优化处理。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。