张克隽
北京市市政工程设计研究总院有限公司广东分院
摘 要:全国部分地下综合管廊项目已建成投运，为市政规划建设积累了丰富的经验。试点城市综合管廊分布范围广、入廊管线全、规模较大，由同一规划片区内的若干管廊组成。管廊沿规划片区内的主干道路分布,聚线成面，设有地下综合管廊控制中心，集中管控片区内综合管廊群。本文从整体设计入手，讨论地下综合管廊火灾自动报警系统的基本要求、结构组成、系统集成等，为后续地下综合管廊防火研究与工程设计提供参考。
关键词:综合管廊 火灾自动报警系统 系统设计
1 设置火灾自动报警系统必要性
城市地下综合管廊的各种管线中，容易引起火灾主要为电力电缆、热力管道的保温层等。
地下综合管廊空间相对狭小，出入口少，疏散不方便。根据电力隧道工程运行经验，一旦发生火灾，热烟无法排出，热量聚集，有害气体浓度上升快，空间温度提升快。
热力舱的管道保温材料应为阻燃材料，若为可燃材料，热力舱的照明灯具、配电线路等不能做到本质安全时，具有一定的火灾风险性[1]。
为尽早发现火灾险情，从源头减少因火灾造成的损失，应当设置火灾自动报警系统，为支撑城市地下综合管廊防灾救灾的关键系统之一，也是消防周期检查的关键系统之一[2]。
2 火灾自动报警系统结构组成
火灾自动报警系统覆盖地下综合管廊所有舱室，分为三层，如图1所示。
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图1 综合管廊群火灾自动报警系统结构
(1)消防控制中心
消防控制室与管廊控制中心合建，作为日常运行管理中心，有值班人员24小时值守。将火灾自动报警系统纳入管廊统一管理平台，发生火灾时迅速作出判断，联动相关自动灭火装置，与管线管理单位协同工作，及时启动应急预案，提高救灾及管理水平。
通过各子系统接口实现火灾自动报警系统与安全防范系统、通信系统、环控系统的联动，消除信息孤岛，形成统一管控平台。
(2)分控室
受限于消防二总线有效传输距离，以0.8km为半径设分控设备间位于地下，放置区域型火灾报警控制器，与其他控制器的联系联动。
接收消防设备电源监控系统的报警信号。消防设备电源发生过压、欠压、缺相、过流、中断供电故障时，消防设备电源监控器发出声光报警，实时显示并记录被检测电源的电压、电流值及故障点位置。
接收电气火灾监控系统的报警信号。在变电所的低压配电柜的每个馈线回路出线设置剩余电流探测器与测温探测器，电气火灾监控系统只报警，不自动切断供电电源。
联动智能应急照明与疏散控制器，点亮相应区域的应急照明，并根据火灾发生的位置，调整疏散指示灯的方向。
联动防火门控制器，关闭常开防火门，并接受反馈信号。
接收天然气预警系统的报警信号，联动现场执行设备。天然气舱沿线间隔15米布置天然气探测器。舱内泄露的天然气浓度达爆炸下限值的20%时，火灾报警控制器收到报警信号，联动发出声光源报警信号，联动事故段及相邻段的防爆事故通风机强启通风；舱内泄露的天然气浓度达爆炸下限值的25%时，联动控制燃气管道上相应区域的紧急阀切断燃气回路。在控制中心设总线控制盘，人员直接控制天然气舱防爆风机启停。
管廊沿线负荷具有分散、供电距离长的特点，管廊全线划分为多个供电区域，供电范围约1km，每个供电区域中点设灯箱型预装式变电站于地面绿化带，消防设备、监控与报警设备等为二级负荷。为减少供电线路距离，增强供电可靠性，管廊分变电所接近分控室布置。此外，人员出入口与分控室合建，便于运维人员开展巡视工作或参观人员到访。
(3)管廊现场检测执行设备
点型感烟探测器能及时探测设备间的初期火灾。常见的，电气设备间、风机设备间、人员逃生口合建为综合节点，置于含电力电缆舱室的防火墙上方。电气设备间夹层内有配电箱、UPS及蓄电池、PLC。
手动报警按钮沿线每25米设一组。少数工作人员正在进行巡检工作时发现火灾，撤离时向消防控制室手动报警。
基于具有实时温度检测功能的线性光纤感温探测器组成线型差定温探测系统[3]，线性光纤感温主机显示即时温度状态，读出火灾或不正常温度，超限报警上传信号至火灾报警控制器。
a含电力电缆舱室与含热力管道舱室，舱顶通长安装线性光纤感温火灾探测器，光缆悬吊安装在管廊顶部，距离顶部75-150mm，以维持良好的工作环境，保证快速响应时间。利用光纤的敏感性来探测光纤所在位置的温度，进行温度信息的位置定位，监测管廊温度。
b在自用强电线槽内沿线放置感温光纤，监测自用线槽内电缆电线温度。
c在各层10kV电力电缆上敷设接触式通长感温光纤，监测各电力电缆温度；在110kV及以上电缆的品字形电缆的中部敷设安装感温光纤，监测电力电缆温度；其中市电10kV及以上高压电力电缆由供电部门敷设，将报警信号接入地下综合管廊火灾自动报警系统，集中监控，统一进行消防联动控制。
d在各天然气管道上接触式通长安装感温光纤，监测天然气管道的温度场变化。天然气管道发生泄漏时，管道周围的温度场发生异常变化，利用计算机监测,及时准确判断管道泄漏及泄漏点的位置,实现天然气管道泄漏的在线监测。
执行设备：每个防火分区各舱消防输入/输出模块集中安装在现场模块箱内，要求箱体防护等级不低于IP65，安装在综合节点设备间夹层，监视以下设备的状态并接受火灾报警控制器发出的联动信号，控制相关关设备执行。每个防火分区电气设备间设一套24V消防电源，供本防火分区内消防联动控制用。控制超线干粉自动灭火装置延时动作[4]；关闭排烟防火阀反馈阀关到位信号窒息灭火；确认火灾发生后，切断相关区域的非消防电源；控制中心和管廊内相应分区及相邻分区的声光警报器同时启动；自动释放出入口控制系统，出入口在控制系统释放后能随时开启，满足紧急逃生时人员疏散要求；控制关闭该分区及相邻分区通风机；灾后远控打开排烟防火阀，启动通风机事故排烟工况。
(4)消防电话系统
以广州地区供电部门要求，含电力电缆舱室设消防电话插孔，组成总线式消防电话网，巡检人员作业时持便携分机入场。综合节点夹层设消防电话分机。若无特殊要求，消防专用电话可与综合管廊内设置的固定语音通信系统使用，且应为独立网络[5]。分控室、管廊控制中心均设消防电话分机；控制中心另设119外线电话。
(5)应急广播系统
非公共场所，平时只有少量工作人员进行巡检，紧急情况下有火灾警报器满足需要。BAS设有扩播电话，特殊情况下兼顾应急广播功能。
3 火灾自动报警系统拓扑网络
消防控制室的具有集中控制型火灾报警控制器与各报警分区的区域型火灾报警控制器通过单模光纤组成千兆火灾自动报警系统专用环网如图2所示。
图2 地下综合管廊FAS专用以太网拓扑图
由各控制器选配的光纤通讯卡实现以太网组网，链路冗余，提高可靠性。各报警分区的区域型火灾报警控制器与区间内所有报警及联动设备，采用总线报警、总线控制、树支型结构。以0.8km报警联动半径为例，标准长度为0.2km的防火分区，单边4个防火分区的报警及联动点接入同一总线回路。每个防火分区各舱报警约4~6点，联动约15~17点，控制该总线回路连接设备总数不超过200点，且联动设备总数不超过100点。即使在极限情况下，配合总线中继器单边可管控至5个防火分区必能满足强制性条文。
4 结束语
综上，城市地下综合管廊火灾自动报警系统设计，需结合不同保护对象特点配置。与地上建筑相比，综合管廊的设计受地下空间制约的同时，对期安全稳定性提出了更高的要求。火灾自动报警系统通过通信接口实现同统一管理平台其他功能系统之间的通讯，根据预案启动相应的火灾运行模式。
参考文献
[1]城镇综合管廊监控与报警系统工程技术标准:GB/T 51274-2017[S].
[2]宋锦威,陈久权,李宏明,王大伟,何小军.城市地下综合管廊火灾自动报警系统及监控系统设计[J].智能建筑与智慧城市,2019(04):98-101.
[3]顾广悦,李磊,相坤,端木祥玲,刘海静.综合管廊内火灾自动报警探测器实验研究[J].安全,2020,41(02):27-35+10.
[4]超细干粉自动灭火系统在电缆夹层的应用[J].集成电路应用,202037(08):68-69.
[5]城市综合管廊工程技术规范:GB 50838-2015[S].