基于数字化技术的动态反馈式隧道火灾智能疏散救援系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字化技术的动态反馈式隧道火灾智能疏散救援系统，包括火情信息获取子系统，对火灾探测仪器采集的温度数据进行分析处理并获取火情信息；三维温度烟气场重构子系统，根据所述温度数据和火情信息建立三维温度烟气场信息；应急疏散救援决策子系统，根据所述火情信息获取子系统和三维温度烟气场重构子系统提供的实时信息对火灾发展态势进行分析和评估，并动态调整疏散救援预案；数字化虚拟现实显示子系统，基于数字化虚拟现实技术，将隧道内火情信息及温度烟气场进行虚拟动态显示，并支持对火灾隧道的实时漫游。本发明专利技术有助于隧道火灾救援的科学决策，克服了现有隧道火灾预案固定化、框架化、实时性和适应性差等众多不足。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于公共交通的火灾报警
，具体说涉及一种用于公路隧道的基于 数字化技术的动态反馈式火灾智能疏散救援系统。
技术介绍
近年来我国高速公路建设取得了举世瞩目的成就，2008年新修成高速公路6433 公里，高速公路通车总里程达到6. 03万公里，继续居世界第二位。到2020年，国家高速公 里网将基本建成，届时中国高速公路通车里程将达10万公里。在已建成通车和在建及规划 中的高速公路中，隧道所占的比例越来越大，长大隧道和特长隧道也越来越多。公路隧道作 为公路交通的重要组成部分，其安全运行越来越受到人们的高度重视，而影响隧道安全运 行的主要因素之一就是火灾。隧道由于环境密闭，疏散逃生通道少，一旦发生火灾，往往会造成惨重的人员伤亡 和重大的经济损失。为了提高隧道内的火灾安全性，目前国内外在隧道内均设置了火灾自 动、手动报警系统、CCTV监视系统、自动喷水灭火系统等消防设备。同时，从管理角度，均针 对隧道火灾制定了相应的应急管理措施及预案。但是，目前的隧道火灾报警救援系统存在如下几方面的不足(1)隧道内的设置的火灾报警系统功能单一，仅仅实现对火灾事故的报警，无法获 得火灾随后的发展态势和隧道内实时的火情信息，难以支撑隧道火灾的救援。(2)在隧道火灾人员逃生救援工作中建立疏散救援预案已成为隧道建设的一个重 要组成部分，但是目前的应急疏散预案多为固定性、文字性的预案。而实际上隧道内火灾的 发生地点、火灾的规模等均具有随机性，预先制定的固定预案难以满足千变万化的隧道火 灾现场状态。(3)发生火灾后，由于隧道内高温烟气弥漫，隧道内的实际状况难以实时直观的显 示，严重影响现场消防和救援工作的效率和可靠性。为了克服上述隧道火灾报警救援技术的不足，亟需研发基于火灾现场信息的动态 反馈式智能疏散救援系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于数字化技术的动态反馈式隧道火灾智 能疏散救援系统，以克服现有技术中存在的不足。本专利技术采用以下技术方案一种动态反馈式隧道火灾智能疏散救援系统，其特征是包括火情信息获取子系统，对火灾探测仪器采集的温度数据进行分析处理和数据挖 掘，实现从采集信息到实用的火情信息的转换，获得火情信息包括火源点位置、火灾规模和 火灾类型；三维温度烟气场重构子系统，根据所述温度数据和火情信息建立三维动态温度烟气场信息；应急疏散救援决策子系统，根据所述火情信息获取子系统和三维温度烟气场重构 子系统提供的实时信息对火灾发展态势进行分析和评估，对疏散、逃生措施进行实时动态 调整和更新；及数字化虚拟现实显示子系统，基于数字化虚拟现实技术，将隧道内火情信息及 温度烟气场进行虚拟动态显示。进一步地，所述火情信息还包括火源点数量、最高温度、温升速率、温度场分布、烟 气运动方向、扩散范围以及流动速度。进一步地，所述三维温度烟气场信息包括沿隧道纵向和横向的温度分布曲线，还 包括烟气移动速度、烟区大小及边界。进一步地，所述数字化虚拟现实显示子系统还支持对火灾隧道的实时漫游。进一步地，所述火灾探测仪器为光栅光纤传感器，该传感器沿隧道纵向设于隧道 拱顶下方。本专利技术可提供隧道内火源点数量，位置，火灾规模和类型，烟气运动方向、扩散范 围及流动速度；能够实时重构火灾时隧道内的三维温度场和烟气场，并将隧道内火情信息 及温度烟气场进行虚拟动态显示；同时，可根据隧道内实际的火势发展状况来实时地调整 相应的应急疏散救援预案，从而做到决策的合理化，克服了现有隧道火灾预案固定化、框架 化、实时性和适应性差等众多不足。附图说明图1为本专利技术涉及地基于数字化技术的动态反馈式隧道火灾智能疏散救援系统 的构成原理图。图2为光栅光纤传感器在隧道横断面上的布设位置示意图。图3隧道火源点位置修正原理示意图。具体实施例方式由图1所示，其中图中的实线框为各子系统，虚线框为各子系统的功能。本专利技术涉 及的动态反馈式隧道火灾智能疏散救援系统由火情信息获取子系统，三维温度烟气场重构 子系统，应急疏散救援决策子系统以及数字化虚拟现实显示子系统四部分组成。各子系统的作用及子系统之间的关系如下所述1)火情信息获取子系统通过在隧道拱顶现场安装光栅光纤等火灾探测仪器并且对仪器所采集的温度数 据进行分析处理，为三维温度烟气场重构子系统提供来自现场的各种火情信息，包括火源 点位置、火灾规模和火灾类型、火源点数量、最高温度、温升速率、温度场分布、烟气运动方 向、扩散范围以及流动速度等。这些火情信息同时为决策提供有力的反馈信息。2)三维温度烟气场重构子系统利用火灾探测仪器实测得到的温度数据来建立沿隧道纵向及横向的温度分布曲 线，通过从一维到二维再到三维的构筑过程来仿真重现三维温度场。同时，建立烟气在隧道 内的移动速度，有烟区大小及边界等烟气场信息。这样，指挥人员就能全面了解到隧道内火灾的发展状况，避免由火灾探测仪器提供的火情信息的单一性、间断性以及摄像头因烟雾 蔓延阻挡而造成的不可视性，从而为正确的决策提供可靠的信息。3)应急疏散救援决策子系统可以实时地根据隧道内火势的发展态势来调整应急疏散救援预案。当隧道内火灾 发生时，由于隧道火灾实际情况千变万化，不可能完全按照应急预案的条条框框来执行，因 此采用基于数字化技术的应急预案。当接到火灾报告后，本系统将启动数字化应急疏散救 援预案，计算机将自动提示各部门相关人员做出应急措施，确保救灾小组各尽其职，顺利抢 险救灾。4)数字化虚拟现实显示子系统基于数字化技术，实现对重构出的温度烟气场进行虚拟三维动态显示，并支持消 防救援人员通过本系统对火灾隧道现场进行实时漫游，使得火灾现场救援指挥人员可直观 地掌握火灾现场信息和了解人员疏散的情况。结合图1，接下来介绍本系统的工作原理。首先，在隧道内安装火灾探测仪器，从而可以获取现场的温度数据。由光栅光纤感 温探头通过光缆连接组成感温火灾探测器，在宽带光源和波长解调器的协同作用下组成一 个完整的感温火灾探测系统。光栅光纤解调器的作用是将携带温度信号的光栅光纤反射光 波长，转化为能被计算机系统识别的信号。多个光栅光纤感温探头S” &、…、&连接在一 起。为了区分监测位置，在初始状态下每个探头分别对应不同的反射波长λρλ2、…、λη。 光栅光纤波长解调器实时监测每个探头的波长及其变化情况，当探头&所在位置因某种原 因温度发生异常时，其对应波长λ2随即发生变化，如移动到λ2’。光栅光纤波长解调器探 测到这种变化，表明探头&所监测的防火区的温度发生了变化，通过这个波长的移动量，获 得温度异常大小，并将此温度值发送到上位机，进行温度运算、显示等处理，若温度变化超 过了设定值，系统就会发出报警信号。以光栅光纤传感器为例，将光栅光纤传感器1沿隧道 纵向布置在隧道横断面2拱顶的下方，如附图2所示。具体的布线条数按不同隧道的实际 规模和经济使用要求来决定。这样就可以得到沿着隧道纵向拱顶处的温度值。接着，根据隧道火灾数值模拟所得的数据以及收集过往隧道现场火灾和实验室火 灾所得的数据来拟合建立隧道纵向和横向的温度分布曲线。通过收集拟合大量试验数据得 到隧道内温度的纵向(轴向)分布可以用下式⑴描述T-T-9.846—-1.762—-^ = 0.573^ Ltot +0.51 Lto本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种动态反馈式隧道火灾智能疏散救援系统，其特征是包括：火情信息获取子系统，对火灾探测仪器采集的温度数据进行分析处理和数据挖掘，实现从采集信息到实用的火情信息的转换，获得火情信息包括火源点位置、火灾规模和火灾类型；三维温度烟气场重构子系统，根据所述温度数据和火情信息建立三维动态温度烟气场信息；应急疏散救援决策子系统，根据所述火情信息获取子系统和三维温度烟气场重构子系统提供的实时信息对火灾发展态势进行分析和评估，对疏散、逃生措施进行实时动态调整和更新；及数字化虚拟现实显示子系统，基于数字化虚拟现实技术，将隧道内火情信息及温度烟气场进行虚拟动态显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫治国，朱合华，方银钢，丁文其，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31