本发明涉及消防工程领域技术领域，具体涉及一种隧道用消防净化一体化智能管控系统。
背景技术：
目前隧道的消防防灾系统包括通风系统和铺设消防管道在规定距离范围设置消防栓形成防灾消防体系。
通风系统往往设置轴流风机和隧道竖井通风，通风的目的一是为了保持隧道内的空气新鲜，消除隧道内汽车尾气排放的二氧化碳、高分子尘霾、一氧化碳等有害物质；二是发生火灾时，轴流风机可改换风流方向，让烟雾往汽车行驶的下游方向流动，方便疏散和救援。
一方面目前，在隧道中为了准确发现火灾时的着火点，设计规范规定一般都要设置光纤光栅感知，外加红外线火焰探测仪或视频监控分析等辅助手段，以便及时发现火情火险和便于及时救援，但是由于隧道内射流风机的射流通风的原因，隧道内风速一般高达5-10米/秒，这往往使得光纤光栅感知的着火点漂移距离与实际着火位置相差很远(一般相差10～30米以外)，同时较大的风速也无法布设高效率、节水节能的细雾自动喷淋灭火系统。
另一方面采用光纤光栅方式，通过检测温度上升，来检测火灾，该技术手段存在问题是：光纤光栅容易损坏，一旦损坏后，损坏点后面的隧道则无法测量火灾。隧道中由于风力影响，高温点容易漂移，不容易检测到温度上升；而采用火焰传感器方式，通过检测火焰特定波长，判断是否发生或者。目前该技术手段存在问题是：火焰传感器和火焰之间如果发生遮挡，则不容易感知到火焰；而且火焰传感器只能感知明火，无法感知明火发生前的烟雾，无法及早感知火灾发生并进行处理，采用摄像头方式直接监控，需要在隧道中多安装了不同摄像头，通过摄像头观察隧道内状况，但是摄像头需要大量人员进行观测，通过摄像头方式识别，将耗费大量的人力。
此外一般消防系统是在隧道内铺放消防管，并按规范规定在一定范围内设置消防栓，发生火灾时便于接消防器材进行喷水灭火，为了防止季冻地区的消防管道内消防水的结冰，需对消防管道电伴热或蒸汽供暖和管道进行保温处理，其能耗巨大。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种隧道用消防净化一体化智能管控系统用以解决现有技术中的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种隧道用消防净化一体化智能管控系统，包括后台管控模块以及与其通信连接的空气净化模块和消防模块；
所述空气净化模块用于接收后台管控模块的指令以执行隧道内空气的净化，包括沿隧道长度方向间隔设置的负氧离子发生器和吸尘风机，所述吸尘风机分别连通排烟管道，所述排烟管道延伸至隧道外；
所述消防模块用于接收后台管控模块的指令以执行火灾时的喷水灭火，包括沿隧道长度方向布置的光纤光栅、摄像头和铺设的消防管道，所述消防管道外接消防蓄水池，所述消防管道上间隔设置有湿式报警阀，所述湿式报警阀一端连接消防主管道、另一端连接喷淋式管道，所述喷淋式管道上设置有感应式细雾喷淋头；
所述后台管控模块配置为实时接收光纤光栅和摄像头的信号并判断是否着火，确定着火点位置，同时开启着火点附近的负氧离子发生器、吸尘风机和湿式报警阀以执行空气净化和消防灭火。
优选地，所述负氧离子发生器安装在隧道内两侧，并按照间距10-50米间隔设置，其规格数量配置为使得隧道空间负氧离子浓度不低于2万个/cm2。
优选地，所述负氧离子发生器包括壳体，所述壳体相邻两侧面分别固定设置有散热片和若干放电针，所述散热片所在侧面还开设有进气孔，所述壳体内部集成设置有工作电路，所述工装电路与外部负氧控制器电性连接。
优选地，所述感应式细雾喷淋头在隧道距离路面5.5米的拱顶以上部位，沿隧道纵向间距2-6米、横向间距1-3米均匀布置；
所述排烟管道为直径400-800mm的钢质波纹轻质排烟管，沿隧道长度方向在高度不低于6.5米的隧道壁上沿隧道延伸方向设置，且每间隔50-200米安装一个吸尘风机；
所述光纤光栅在隧道内距离路面高度3-7.5米范围内设置；
所述摄像头按照间距200-500米间隔设置；
所述湿式报警阀按照间距100-300m间隔设置。
优选地，所述消防管道中的消防水中添加有抗冻防腐添加剂；
所述抗冻防腐添加剂的制备方法包括：
将去离子水与无水氯化钙混合搅拌，配置成浓度为1-35％的氯化钙溶液；
过滤，得到澄清氯化钙溶液；
去氯离子即可。
优选地，所述去除氯离子方法包括吸附法、膜法分离法、沉淀法中的一种或几种；
所述吸附法为采用高温烧制的碳酸根型活性炭吸附剂去除氯离子；
所述膜法分离法为将氯化钙溶液通过阴离子交换树脂膜去除氯离子；
所述沉淀法为向氯化钙溶液中加入硝酸银生成氯化银沉淀，过滤后去除氯离子。
优选地，所述后台管控模块实时接收摄像头的信号并判断是否着火具体包括：
预先通过网络接口，在后台管控模块安装部署机器学习图像识别子系统；
通过图像识别子系统，从摄像头中读取抓取图片信号；
根据机器学习算法，识别图片中的火焰或者烟雾信息；
识别到火焰或者烟雾信息之后，进行相应的后续控制动作；
所述开启着火点附近的负氧离子发生器、吸尘风机和湿式报警阀以执行空气净化和消防灭火具体包括：
后台管控模块控制着火点5-30米范围的感应式细雾喷淋头和负氧离子发生器执行灭火和消烟；
同时启动喷淋范围外距离最近的两端吸尘风机将细雾喷淋灭火段外溢出烟霾吸入排烟管道内。
优选地，所述光纤光栅通过以下方法进行布置：
将隧道分为多个防火分区，不同防火分区以光纤光栅的波长λ1、λ2…λn进行区分，每个区域的长度为50－100米；
λ1、λ2…λn中每一个波长对应的防火分区内设置有若干监测点，同一防火分区的所有监测点上的光纤光栅的反射波长都等于该区域的对应波长。
优选地，若所述后台管控模块检测到λi波长产生了移动，就对应防火分区的温度发生了变化，若温度变化超过了设定阈值，后台管控模块开启该防火分区内的负氧离子发生器、吸尘风机和湿式报警阀以执行空气净化和消防灭火。
优选地，所述消防管道和消防蓄水池间还设置有消防泵，所述消防泵负压端与所述消防消防蓄水池连接，正压端与所述消防管道连接。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的隧道用消防净化一体化智能管控系统，通过摄像机、光纤光栅联动技术进行起火判断和着火点确认，一方面从多个摄像头的多帧画面中，捕捉图片，并从图片中，识别出火灾或者烟雾的图片，并及时进行标注和报警，另一方面通过沿隧道长度布置的光纤光栅感知系统，通过光纤光栅感知隧道内的着火位置然后由后台管控模块开启着火点附近的吸尘风机吸除烟雾，同时控制着火点附近的湿式报警阀并启动压力水进入喷淋管道，同时在着火点附近的感应式细雾喷淋头开启喷淋灭火，本发明集火灾监控、消防灭火、空气净化等多功能于一体，能够实时的进行防火防灾监测，快速定位隧道中着火点位置，有效执行消防防灾；
本发明的细雾喷淋不仅灭火效率高，同时消除烟霾能力强，加之火灾附近的吸尘风机会将溢出的烟霾吸入排烟管道内，不会有消防的次生灾害发生，该系统与目前通用设计方案相比，将节约能耗90％以上，系统搭建成本低廉，有切实意义上的实用价值。
关于本发明相对于现有技术，其他突出的实质性特点和显著的进步在实施例部分进一步详细介绍。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明的系统中部分模块组件在隧道中的安装示意图；
图3为本发明的系统中消防模块的结构示意图；
图4为本发明的系统中负氧离子发生器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在说明书及权利要求书当中使用了某些名称来指称特定组件。应当理解，本领域普通技术人员可能会用不同名称来指称同一个组件。本申请说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的实质性差异作为区分组件的准则。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的“包含”或“包括”为一开放式用语，其应解释为“包含但不限定于”或“包括但不限定于”。具体实施方式部分所描述的实施例为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围。
此外，所属技术领域的技术人员知道，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为软硬件结合的形式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明的各个方面还可以实现为在一个或多个微控制器可读介质中的计算机程序产品的形式，该微控制器可读介质中包含微控制器可读的程序代码。
实施例1
如图1-4所示，本实施例提供的一种隧道用消防净化一体化智能管控系统，包括后台管控模块1以及与其通信连接的空气净化模块2和消防模块3；
其中空气净化模块2用于接收后台管控模块1的指令以执行隧道内空气的净化，包括沿隧道长度方向间隔设置的负氧离子发生器21和吸尘风机22，所述吸尘风机22分别连通排烟管道23，所述排烟管道23延伸至隧道外；在本实施例中负氧离子发生器21安装在隧道内两侧，并按照间距10-50米间隔设置，一般安装位置在3米左右，其功率一般不超过10w，保证隧道内负离子浓度不小于20000个/cm3，特别的，在负离子浓度大于20000个/cm3以上时，车流量小于15000辆/日状态下，隧道内的空气质量环境达到优良(pm2.5≤40ug/m3)，co浓度不大于10ppm(规范规定极限值≤100ppm，发生事故时20min内不大于300ppm)；
在本实施例中负氧离子发生器21长300mm、宽200mm、高100mm，包括壳体211，所述壳体211相邻两侧面分别固定设置有散热片212和若干放电针213，所述散热片212所在壳体211侧面还开设有进气孔214，所述壳体211内部集成设置有工作电路，该工作电路采用现有的电路即可，在此不做赘述，所述工作电路与外部负氧控制器215电性连接，本实施例提供的负氧离子发生器21结构紧凑，负氧离子产生效率高，功耗小，十分适用于隧道中负氧离子的生成。
在本实施例中排烟管道23为直径400-800mm的钢质波纹轻质排烟管，沿隧道长度方向在高度不低于6.5米的隧道壁上沿隧道延伸方向设置，且每间隔50-200米安装一个吸尘风机22；
消防模块3用于接收后台管控模块1的指令以执行火灾时的喷水灭火，包括沿隧道长度方向布置的光纤光栅31、摄像头34和铺设的消防管道32，所述消防管道外接消防蓄水池34，所述消防管道32上间隔设置有湿式报警阀33，所述湿式报警阀33一端连接消防主管道321、另一端连接喷淋式管道322，所述喷淋式管道322上设置有感应式细雾喷淋头323；其中感应式细雾喷淋头323在隧道距离路面5.5米的拱顶以上部位，沿隧道纵向间距2-6米、横向间距1-3米均匀布置；
本实施例中的摄像头按照间距200-500米间隔设置，后台管控模块实时接收摄像头的信号并判断是否着火具体包括：
预先通过网络接口，在后台管控模块1安装部署机器学习图像识别子系统；
通过图像识别子系统，从摄像头34中读取抓取图片信号；
根据机器学习算法，识别图片中的火焰或者烟雾信息；
识别到火焰或者烟雾信息之后，进行相应的后续控制动作；
所述开启着火点附近的负氧离子发生器21、吸尘风机22和湿式报警阀33以执行空气净化和消防灭火具体包括：
后台管控模块1控制着火点5-30米范围的感应式细雾喷淋头322和负氧离子发生器21执行灭火和消烟；
同时启动喷淋范围外距离最近的两端吸尘风机22将细雾喷淋灭火段外溢出烟霾吸入排烟管道23内；
为了进一步说明消防模块3中消防管道32的具体设置，请参照图3所示，其中消防主管道321还外接有消防水阀门324，所述湿式报警阀33还分别依次管接有节流板孔325、延时器326和水力警铃327，特别的在本发明中湿式报警阀33还分别外接有补偿器331和压力表332，喷淋式管道322与湿式报警阀33间还可以设置信号阀4，喷淋式管道322上除了设置有感应式细雾喷淋头323外，还设置有水流指示器328和末端试水装置329；
所述后台管控模块1配置为实时接收光纤光栅31的信号并判断确定着火点位置，同时开启着火点附近的负氧离子发生器21、吸尘风机22和湿式报警阀33以执行空气净化和消防灭火；
在本实施例中湿式报警阀33按照间距50-150m间隔设置。
特别的本实施例中的消防管道32中的消防水中添加有抗冻防腐添加剂，该抗冻防腐添加剂不助燃、冰点低不结冰、不腐蚀消防水管，具体制备方法包括：
将去离子水与无水氯化钙混合搅拌，配置成浓度为1-35％的氯化钙溶液；
过滤，得到澄清氯化钙溶液；
去氯离子即可。
在上述中去除氯离子方法包括吸附法、膜法分离法、沉淀法中的一种或几种，当然也可以采用其他去除氯离子的方法，在这里不做赘述；
其中本发明吸附法为采用高温烧制的碳酸根型活性炭吸附剂去除氯离子；
膜法分离法为将氯化钙溶液通过阴离子交换树脂膜去除氯离子；
沉淀法为向氯化钙溶液中加入硝酸银生成氯化银沉淀，过滤后去除氯离子。
在本实施例中所述光纤光栅31通过以下方法进行布置：
将隧道分为多个防火分区，不同防火分区以光纤光栅的波长λ1、λ2…λn进行区分，每个区域的长度为50－100米；
λ1、λ2…λn中每一个波长对应的防火分区内设置有若干监测点，同一防火分区的所有监测点上的光纤光栅的反射波长都等于该区域的对应波长，通过这种混合复用的方法，大大增加了光纤光栅的测量距离和测量点数，使之能够应用到长距离的隧道工程中去，有效提高了着火点的定位效率
在本实施例中若所述后台管控模块1检测到λi波长产生了移动，就对应防火分区的温度发生了变化，若温度变化超过了设定阈值，后台管控模块1开启该防火分区内的负氧离子发生21器、吸尘风机22和湿式报警阀33以执行空气净化和消防灭火。
本实施例中消防管道32和消防蓄水池34间还设置有消防泵35，所述消防泵35负压端与所述消防蓄水池34连接，正压端与所述消防管道32连接。
在本实施例中当隧道发生火灾及大量烟雾时，隧道中布置的光纤光栅31将第一时间知晓并传输至后台管控模块1分析，从而确定火灾、烟雾发生的具体位置，在第一时间内通过后台管控模块1控制该区域的湿式报警阀33、负氧离子发生器21、吸尘风机22同时工作。湿式报警阀33打开阀门让水从管道到达感应式细雾喷淋头323，大范围、高密度的向火灾处喷淋，发生火灾肯定会产生大量的烟雾，这时吸尘风机22将会把产生的烟雾通过管道将烟抽走，使隧道内不会有大量的烟雾，发生火灾产生烟雾该区域的空气质量将会十分的差，大量的二氧化碳及其他对人体不会的物质产生，负氧离子发生器21这时将会短时间不断产生高浓度的负氧离子来消灭二氧化碳及其他物质，使空气变得清新。
特别的上述光纤光栅31、摄像头34联动后，当确认隧道起火及火源位置时，湿式报警阀33启动报警，火源附近负氧离子发生器21以3m/s以下的风速发射负氧离子，以保障空气中的隧道空间负氧离子浓度大于2万个/cm2，有效降解烟霾，清新空气；
由于传统隧道消防中安装的射流风机，风速平均在5m/s-10m/s间，在此风速下，细雾喷淋系统喷射出的水雾将产生偏移，失去其作用；而在本实施例中，负氧离子发生仪的风速在3m/s以下，使得后台管控模块1能够快速准确的定位着火点，进而有效保障了细雾喷淋系统的使用环境，此外，细雾喷淋产生的雾状小水滴直径小，比表面积大，吸附能力强，因而除烟效果明显高于传统消防水，细雾喷淋系统的用水量是普通消防措施用水的30％，节约资源的同时，可针对火源位置，快速有效展开灭火工作，火灾发生到灭火完成整个阶段，本系统自动控制吸尘风机开启，将火灾段外溢出的少量烟霾吸入排烟管道内，以保障其他隧道段不被烟霾弥漫，避免产生其他次生灾害。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方。或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)。随机存取存储器(ram，random，access，memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序校验码的介质。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
