【正文】 o minimize unnecessary a good travel environment for users who use the decided to develop the highway tunnel fire detection and alarm system,The main work of this system is as follows: 1. Realize the realtime collection of temperature inside the tunnel and set the alarm temperature, when the temperature reaches the threshold will trigger the alarm mechanism, inform the officer on duty timely check and deal with abnormal and abnormal data saved to the database, eliminate to prepare for future fault。 為保障高速公路隧道內發(fā)生火災事故能夠做到實時響應，高速公 路隧道火災檢測與報警系統(tǒng)應運而生，使得隧道火災發(fā)生時盡最大程度減少不必要的損失。 碩士 專業(yè)學位論文 高速公路隧道火災檢測與報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) Design and implementation of Fire detection and alarm system for highway tunnel 作者： XXXX 導師： XXXX 北京交通大學 2021 年 7 月 i 學校代碼： 10004 密級： 公開 北京交通大學 碩士專業(yè)學 位論文 摘要 ii 北京交通大學 碩士 專業(yè)學位論文 高速公路隧道火災檢測與報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) Design and implementation of Fire detection and alarm system for highway tunnel 作者姓名： XXXX 學 號： XXXX 導師姓名： XXXX 職 稱： XXXX 工程 碩士專業(yè) 領域 ： XXXX 學位級別： 碩士 北京交通大學 2021 年 7 月 北京交通大學 碩士專業(yè)學 位論文 摘要 iii 摘要 山西高速公路發(fā)展日趨成熟的同時 ，高速公路隧道作為一種特殊的建筑物，成為山西高速的一部分，由于其地形復雜，結構封閉，交通量大。由于隧道環(huán)境密閉、交通量大、人員密集，逃生和救援工作相當困難，若一旦發(fā)生火災后不能迅速報警和及時處理，必將導致交通堵塞、重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。 通過遵循軟件工程的思想 進行系統(tǒng)開發(fā) ,本 系統(tǒng) 的最終 成果 是 實現(xiàn)隧道火災實時檢測與報警，為通行在高速公路隧道內的司機提供更安全和更優(yōu)質的服務。 4. The use of optical fiber munication, to ensure that the data from the tunnel back to the monitoring center without delay, to achieve data transmission without delay。 Fire detection。在其道路運營過程中，一旦發(fā)生火災便會造成隧道主體工程損 壞，產(chǎn)生極大的危害性且逃生困難?；馂臋z測與報警系統(tǒng)的設置 便 成為預防山西高速公路隧道火災發(fā)生必不可少的配置之一。到了 1979 年研發(fā)出新的雙波長火災探測器，目前日本 90%的隧道采用該產(chǎn)品，并在我國亦有采用。但國內對隧道防火技術的研究尚屬初期，在已實施的隧道火災檢測中大部分采用國外進口設施，少數(shù)國產(chǎn)設備的應用還處于實驗階段。 第二章介紹了 有關 停車場 ETC 系統(tǒng)的概念、 功能構成 及 關鍵技術 ，以及對項目涉及的相關技術和理論進行分析， 制訂可行性實施方案。北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 停車場 ETC 收費系統(tǒng)組成及關鍵技術 3 第二章 火災檢測與報警系統(tǒng)的相關技術研究 為完成火災檢測與報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)工作，本章對系統(tǒng)中用到的相關技術進行了詳細的闡述。通常由操作系統(tǒng)負責多個線程的調度和執(zhí)行。通常，有兩種類型的多任務：基于進程和基于線程的多任務。在基于進程的多任 務中，程序是調度程序可以分派的最小代碼單元?？蛻粼谡埱蠓諘r要指明功能號 1 或 2。這些動態(tài)建立的線程對象 存放在數(shù)組中。主程序 (主控線程 )在完成初始北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 停車場 ETC 收費系統(tǒng)組成及關鍵技術 4 化操作后，開始循環(huán)讀取郵箱中的網(wǎng)絡控制信息；在接收到連接請求信息后，主控線程就建立 1 個新線程，并指定相應的函數(shù)作為執(zhí)行代碼；如果客戶要斷開連接，則主控線程查找到相應的服務線程號，釋放該服務線程使用的網(wǎng)絡鏈路，并刪除此線程 。針對與之相關的安全問題，省交管部門 對于高速隧道火災檢測與報警的問題相當重視。 由于高速公路隧道空間相對封閉，濃煙不易擴散，加上煙囪效應，除燒傷之外，還會造成人員窒息，加上消防機構駐地較遠，救援力量趕赴現(xiàn)場需要時間，一旦發(fā)生火災，后果將不堪設想。當其與上級監(jiān)控中心通信中斷時可以自主完成對下級區(qū)域控制器的控制工作。并提供事故預處理方案 ,提高管理效率、節(jié)約能源、確保行車安全 ,為積極預防、處理事故提供可靠的保障。監(jiān)控主機以高速以太網(wǎng)進行連接 ,組成高速的以太網(wǎng)局域網(wǎng)。與此同時在監(jiān)控中心與本地監(jiān)控主機之間的通信出現(xiàn)故障時 ,可以對各區(qū)域管理器 PLC進行有效的管理和監(jiān)控。一是由于目前以太網(wǎng)巨大的網(wǎng)絡基礎 和長期的經(jīng)驗積累 。系統(tǒng)采用以以太網(wǎng)交換機為中心的星形拓撲網(wǎng)絡結構。 2．高速公路隧道火災檢測與報警系統(tǒng)的各隧道的現(xiàn)場集中控制層網(wǎng)絡結構[17] 按照隧道分類標準南山隧道全長為 4873m,為特長隧道 。萬開高速公路隧道控制層網(wǎng)絡結構 ,三隧道均采用工業(yè)以太網(wǎng)加 PLC 的方式進行組網(wǎng) ,組成光纖冗余自愈環(huán)網(wǎng)。針對以太網(wǎng)的這個問題可以采用在每個現(xiàn)場區(qū)域控制器加以太網(wǎng)交換機 ,將網(wǎng)絡分成若干網(wǎng)段。用工業(yè)以太網(wǎng)通過以太網(wǎng)交換機與隧道內和隧道外變電所或工作站內的 PLC 進行連接構成光纖冗余自愈環(huán)網(wǎng)。 其系統(tǒng)組成結構如圖 32 所示： 北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 高速 隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 8 高速公路 隧道 火災檢測與報警 系統(tǒng)的組成 由于高速公路隧道采用的是隧 道群集中監(jiān)控 ,所以高速公路隧道火災檢測與報警系統(tǒng)一套軟件可以同時監(jiān)控三個隧道 ,包括南山隧道、鐵峰山 1隧道、鐵峰山 2隧道。系統(tǒng)通過軟、硬件完成各自系統(tǒng)的功能 ,同時能夠提供各種通信接口 (RS23 RS48 TCP/IP 等 )與監(jiān)控中心計算機相連 ,通過開放通信協(xié)議 ,及時將本系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息或報警信息傳送到監(jiān)控中心計算機。系統(tǒng)組成如圖 34 所示： 北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 高速 隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 9 系統(tǒng)總體功能模塊圖 萬開高速隧道監(jiān)控系統(tǒng)包括三大部分 ,分別為南山隧道監(jiān)控子系統(tǒng)、鐵峰山 1隧道和鐵峰山 2隧道監(jiān)控系統(tǒng)。隧道監(jiān)控系統(tǒng)通過對各子系統(tǒng)的集成 ,通過通信系統(tǒng)實現(xiàn)對各個系統(tǒng)的信息交互 ,實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的聯(lián)動控制，保障隧道的運營安全。 隧道監(jiān)控中心對采集的各種信息進行綜合處理 ,以圖形的形式表示當前設備的狀態(tài) ,以數(shù)值的形式顯示采集的數(shù)值信息。信息提供設備主要有 :可變限速標志、可變情報板、交通信號燈、車道指示器、廣播系統(tǒng)等。并對各種信息進行統(tǒng)計、分析、保存等。 查詢 統(tǒng)計 功能 系統(tǒng)把采集到的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中 ,在需要時可對車流量、占有率或 CO 濃度、風速、火災報警信息進行統(tǒng)計查詢 ,形成各種報表、曲線圖 ,能進行打印或瀏覽。 北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 高速 隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 11 電視圖像監(jiān)視系統(tǒng) (CCTV),由隧道監(jiān)控中心視頻切換控制矩陣 (包括控制鍵盤、字符疊加器等 )、視頻分配放大器、錄像機、外場攝像機等構成。監(jiān)控中心系統(tǒng)可以實時地檢測到當前攝像機的狀態(tài) ,是正常、主監(jiān)、錄像、故障等狀態(tài) ,且能顯示當前攝像機的位置等信息。經(jīng)過工作人員確認之后 ,根據(jù)事故性質和嚴重程度進行組織救護車、搶險隊、事故排障車和工作人員前往救援、事故處理、疏導交通、采取相關交通控制預案 ,減少事故所造成的損失及保障隧道的行車安 全。 北京交通大學 碩士專業(yè) 學位論文 高速 隧道火災檢測與報警系統(tǒng)設計 12 交通監(jiān)控系統(tǒng)由 :隧道監(jiān)控中心交通監(jiān)控計算機、門架式可變情報板、立柱式可變情報板、可變限速標志、交通信號燈、車道控制器、車輛檢測器、車行指示標志、人行指示標志、橫洞防火卷簾門等構成。 (4)控制交通信號燈 (紅燈、綠燈、黃燈、綠燈 +右箭頭 )。 (8)控制橫洞防火卷簾門 (上升、下降 )。 隧道通風監(jiān)控系統(tǒng)由 :隧道監(jiān)控中心通風控制計算機、射流風機、軸流風機、 CO/VI 檢測器、風速風向檢測器等構成。 (4)控制射流風機正轉、反轉、停止 。 (l)采集洞口外光強值、洞口內光強值 。 火災檢測報警系統(tǒng)主要由火災報警計算機、火災自動報警控制器、火災報警控制柜及隧道和變電所內的手動火災報警按鈕和自動差溫火災探測儀等構成。 、電磁干擾強等苛刻環(huán)境下的可靠傳輸?shù)囊蟆?(2)計算機與操作人員之間具備友好的圖形界面 ,提供圖形按鈕或菜單選擇 ,使用戶在一個圖形界面下 ,通過簡單的鼠標操作就能完成 對監(jiān)控系統(tǒng)的操作及管理 。 (2)用戶的所有操作將會記錄到數(shù)據(jù)庫中 ,做到所有操作都有據(jù)可查 。最后 ,詳細介紹了隧道監(jiān)控系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的功能需求。 萬開隧 道監(jiān)控系統(tǒng)的管理結構層次比較固定 :監(jiān)控系統(tǒng)主要由一個監(jiān)控中心 ,三個隧道本地監(jiān)控工作站 (或變電所 )以及三條隧道構成。 隧道監(jiān)控是一個閉環(huán)信息流程 ,加之三條隧道有兩條特長隧道和一條長隧道 ,隧道內各種機電設備繁多 ,如 果要把隧道所采集的數(shù)據(jù)不加處理就進行上傳到中心監(jiān)控系統(tǒng)主機 ,則勢必會加大通信網(wǎng)絡的傳輸壓力。 在萬開隧道監(jiān)控系統(tǒng)中 ,各主機 根據(jù)與其通信對象的不同而所擔任的角色也 不同。當隧道監(jiān)控主機與隧道內區(qū)域控制器 PLC通信時 ,隧道監(jiān)控主機做為客戶端而各 PLC做為服務器端。第二條通道為火災報警主機的串口信號經(jīng)過一轉二后 ,再經(jīng)過一轉二把信號接入本地隧道監(jiān)控計算機 ,由本地隧道監(jiān)控系統(tǒng)把火災報警信號二次轉發(fā)給監(jiān)控中心的火災監(jiān)控計算機和中心的隧道監(jiān)控計算機。當隧道監(jiān)控中心的火災監(jiān)控計算機收到火災報警信號后 ,首先對火災報警信息報文進行解析、確認報文的合法性。隧道監(jiān)控中心監(jiān)控主機通過隧道監(jiān)控系統(tǒng)對火災報文進行處理、執(zhí)行火災報警預案 ,對隧道交通進行誘導、控制 ,對隧道內外相關機電設備進行聯(lián)動控制 ,確保隧道行車安全 ,減少二次事故的發(fā)生。火災監(jiān)控主機做為服務器接收客戶端的隧道報警主機的連接。則進一步檢測該接收套接字是否可讀 ,若可讀就進行數(shù)據(jù)接收、處理 ,接收完畢就關閉接收套接字 ,等待下一次連接請求的到來。系統(tǒng)可以按設備的名稱進行查詢 ,根據(jù)火災報警來自的設備來進行相應的查詢。 ,自動切換相應的監(jiān)控畫面 ,自動切換監(jiān)視器畫面到電視墻 (切換的攝像機個數(shù)定為 5 個 ,可修改 ,要切換的監(jiān)視器也定為 5 個 ,也可動態(tài)設定 ),向 DVR 視頻網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)發(fā)出錄像命令 ,存 儲數(shù)據(jù)庫 ,同時彈出讓操作員確認的火災提示信息框 ,顯示報警點位置 (以動畫火效果顯示 ),增加報警列表 ,驅動監(jiān)控系統(tǒng)上的報警燈 ,發(fā)出聲音報警。 隧道監(jiān)控系統(tǒng)為了保證對隧道內的各種機電設備進行有效的管 理與控制 ,系統(tǒng)在設計時主要采用了以下技術。 ,使設備能適應較為苛刻環(huán)境的 要求。 ,所有的用戶都有用戶名及密碼 ,不同級別的用戶具有不同的管理權限 ,依據(jù)口令進入系統(tǒng)具有相應的控制操作功能。為了有效的操作和組織這些數(shù)據(jù) ,系統(tǒng)使用了目前最為流行的關系型數(shù)據(jù)庫 MSSQLServer2021。 (2)對數(shù)據(jù)量比較大而且變動較少的數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫表來存取 ,考慮到系統(tǒng)的響應時間 ,對于訪問比較頻繁的數(shù)據(jù)在設計表時所采用的原則是 ,盡量少用關聯(lián) ,允許適量冗余 ,主要保證存取數(shù)據(jù)的效率。通過對一段時間內的交通數(shù)據(jù)檢測值的分析 ,可以知道隧道內的交通流的情況 ,可以采取相應的交通控制措施。系統(tǒng)開發(fā)采用的是組件方式 ,通過相應的組