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淺述城市綜合管廊消防標準及火災研究

陳燕清

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:為系統(tǒng)把握當前消防標準化及火災研究工作的成果及其不足，簡述城市綜合管廊基本概念，回顧國內外綜合管廊發(fā)展歷程，分析綜合管廊火災危險性，論述綜合管廊火災與交通隧道火災的區(qū)別;從基礎問題和實踐應用2個層面，綜述綜合管廊火災研究的成果和總體進展;總結國內外消防設計規(guī)范要求的差異和國內標準的發(fā)展情況，全面展望未來綜合管廊火災研究方向。研究結果表明:基礎問題的研究方法以借鑒交通隧道領域為主，研究內容有局限性，研究課題間聯(lián)系不緊密;實踐應用研究局限于工程經驗探討，消防規(guī)范普遍缺乏專項標準。

關鍵詞:城市綜合管廊;消防標準;火災研究;消防設計;交通隧道

0引言

城市綜合管廊作為一類集約使用的新型隧道，提供了市政管線可持續(xù)發(fā)展的新途徑，但其潛在的火災危害也不容小覷。近年來發(fā)生了多起綜合管廊火災案例，如日本世田谷電纜管廊因用火不慎釀成火災;韓國1994—1997年發(fā)生4起線纜故障短路引發(fā)管廊火災事故。

公路隧道、地鐵隧道等傳統(tǒng)交通隧道火災研究已取得一些系統(tǒng)性成果。BEAＲD等*早從工程實踐的角度總結了火災探測和各類主、被動防火策略的問題、要求、當前科學技術發(fā)展，提出了交通隧道火災下的人員應急措施、消防安全管理方案和工程應急程序的建議。INGASON等著重于梳理隧道火災問題的理論科學進展(物理現(xiàn)象和動力學基礎)，同時引申出相應的預測方法指南。這2本專著為隧道火災研究與消防實踐提供了詳實的指導，但都未涉及綜合管廊火災問題。當前對綜合管廊這類新型隧道火災的研究仍處于起步階段。早期管廊火災的研究內容局限于工程經驗探討，近年來，開始利用試驗、仿真等科學手段進行論證，探索相應的火災規(guī)律，但相比成熟系統(tǒng)的交通隧道火災研究還不夠完善，未曾明確綜合管廊與交通隧道兩者的差異帶來的火災問題和研究方法的區(qū)別。張書豪綜述了綜合管廊燃氣火災和爆炸安全的相關研究成果，但是缺乏對綜合管廊普遍發(fā)生電纜火災的研究成果的歸納和探討。

鑒于此，首先從綜合管廊基本概念、發(fā)展歷程和火災危險性3個角度簡述本文研究對象，接著通過對比交通隧道火災問題，突出綜合管廊火災問題的特殊性。然后從基礎問題和實踐應用2個層面，綜述綜合管廊火災研究的*新成果和總體進展;總結國內外消防設計的規(guī)范要求與發(fā)展情況。*后提出當前綜合管廊火災研究的不足，展望未來的研究方向，以期為管廊消防規(guī)范體系建設、開展實踐應用研究，以及保障城市生命線長治久安提供參考。

1城市綜合管廊的概念

綜合管廊定義為建于城市地下用于容納2類及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施，一般容納的市政管線有供水管道(包括給水管道、中水管道和消防管道)、排水管道(包括雨水管道和污水管道)、燃氣管線、電力電纜、通信電纜和熱力管道等。

根據(jù)管廊收容的管線等級、數(shù)量、輸送性質，可將其分為干線綜合管廊、支線綜合管廊和纜線管廊。根據(jù)不同工程條件，綜合管廊可以采用矩形斷面、圓形斷面和馬蹄形斷面等形式。綜合管廊內容納的管線具有不同的火災危險性，通常將不同危險等級的管線分開收容在相互獨立的艙室，采用具有一定耐火極限的不燃性結構分隔不同的艙室。因此，也可根據(jù)艙室數(shù)量分為單艙綜合管廊、雙艙綜合管廊和多艙綜合管廊。

2城市綜合管廊的發(fā)展

建設綜合管廊來整合市政設施*早可追溯到羅馬帝國時代，當時的工程師將給水管線和污水系統(tǒng)合并設置。該設計理念此后被忽視，直到19世紀法國將巴黎的市政設施改造成可容人通過的隧道，同時容納多種管線，現(xiàn)代管廊系統(tǒng)的雛形由此誕生。此后綜合管廊在世界各國得到飛速的發(fā)展。張竹村梳理了世界綜合管廊發(fā)展史后總結出3個階段及其特點，我國綜合管廊建設也經歷了4個階段。

借鑒綜合管廊在世界各國近200年的發(fā)展經驗，我國當前穩(wěn)步推進管廊建設的啟示包括:充分借鑒管廊發(fā)展的歐洲模式和日本模式，促進綠色發(fā)展;完善法律法規(guī)體系，規(guī)范管廊建設和改造;統(tǒng)籌管廊建設時序和地域，實現(xiàn)地上地下統(tǒng)一規(guī)劃;推進新工藝(大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、建筑信息模型、地理信息系統(tǒng)、機器人及智慧運維平臺)的開發(fā)和使用;實現(xiàn)規(guī)劃、建設、運維全過程綜合化管理。

3城市綜合管廊的火災危險性

根據(jù)綜合管廊災害事故統(tǒng)計，地震和火災是其面臨的2大主要災害。潛在的火災危險類型主要有電力電纜火災、燃氣火災和污水管道火災等。基于綜合管廊火災案例研究，發(fā)現(xiàn)綜合管廊內起火原因多樣，通常有電氣火災(短路、接觸不良、線路超負荷和漏電)、明火火災(人為入侵、非標準化作業(yè))和可燃物泄漏火災。綜合管廊火災特點為:可燃物種類多，數(shù)量大，燃燒時間長;空間受限，燃燒過程復雜;火場環(huán)境惡劣，撲救困難;影響范圍廣。

4城市綜合管廊火災研究進展

4.1基礎問題研究

4.1.1綜合管廊火災問題的特殊性

近年來，針對綜合管廊火災問題的研究剛起步，而之前國內外學者已在相關的電力電纜燃燒特性及行為和隧道火災動力學等方向開展了豐富的研究，取得了豐碩的研究成果。對隧道火災的研究，著重于交通隧道火災領域，其中封堵隧道火災這類場景與綜合管廊存在相似之處，但綜合管廊作為一類特殊的市政隧道，與隧道在以下方面仍有所區(qū)別。

1)管廊結構。綜合管廊的斷面尺寸相比公路隧道通常更小，我國每個艙室根據(jù)規(guī)范劃分為多個不超過200m的防火分區(qū)，因此，綜合管廊內會存在封堵端墻。

2)可燃物種類及布置。管廊內可燃物如高壓電纜和通信線纜，一般自頂棚至地面以一定間距成層布置，容易誘發(fā)強羽流撞擊頂棚的熱物理現(xiàn)象以及蔓延擴大。交通隧道內的交通工具發(fā)生火災，一般更貼近地面。

3)通風排煙設計。交通隧道排煙設計是通過持續(xù)高效地控煙、排煙協(xié)助受困人員、車輛進行緊急疏散。而綜合管廊排煙的首要目標是保障管線和結構安全，輔助消防撲救工作。目前綜合管廊的通風排煙設計有事故中排煙模式和事故后排煙模式。

4.1.2綜合管廊火災研究現(xiàn)狀

近2年，在國內外研究者的持續(xù)推動下，深層次研究自動滅火系統(tǒng)、通風排煙、探測報警、燃氣爆炸及基礎火災動力學。

自動滅火系統(tǒng)的研究基本以數(shù)值模擬研究為主，實體試驗作為驗證。細水霧系統(tǒng)優(yōu)異的滅火效果和避免2次污染的優(yōu)勢得到了理論和試驗的多次論證。需要強調的是，火災時保持通風會影響細水霧系統(tǒng)滅火能力，促進火源區(qū)的空氣補充。細水霧系統(tǒng)滅火時也會使管廊頂棚煙氣濃度增加，降低煙氣層高度，需避免強行搶修。

事故中通風模式研究中，劉浩男等認為，管廊火災臨界風速符合煙氣逆流長度經典經驗公式。也有學者從煙氣層的溫度和一氧化碳濃度角度判定當換氣率達到11.8次/h時，煙氣層具有足夠的穩(wěn)定性，不會對人造成很大傷害，風速達到5m/s時，會出現(xiàn)吸穿現(xiàn)象；如果關閉防火門，則機械進、排風模式是*佳安全模式，如打開防火門，則自然進風、機械排風模式*安全。在電力艙事故后排煙研究中，郝冠宇論證了綜合管廊滅火采用密閉自熄的方式是有效可行的；1進1排比1進2排的模式有利于提高排煙效果。陳立清建議采用機械進風和排風或采用自然進風\機械排風。工程實踐中，黃勝元等提出非燃氣艙將2個防火分區(qū)作為獨立通風區(qū)間的方案，減少地面通風口數(shù)量，降低工程造價，減小日常維護管理，但未作試驗論證。

在探測報警方面，蔡宙、李陳瑩等對比點型感煙探測器、線型感溫電纜探測器、分布式光纖探測器和圖像型探測器試驗，分別考量了核電廠綜合管廊電纜密集交叉區(qū)、普通電力艙火災場景，建議考慮日常管廊實時溫度場監(jiān)測，結合布置分布式光纖感溫火災探測器和圖像型火災探測器。

自從燃氣管線入廊被論證可行并納入《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》后，燃氣艙火災安全吸引了眾多的研究。陳宏磊認為，為保險起見，應當保持火災區(qū)域為密閉空間，3min火災即可窒息熄滅；錢喜玲強調火災發(fā)生后的60s是逃生關鍵時間，建議逃生口應設置在離末端5～8m處；何樂平等探討了甲烷氣體探頭的布置位置要求。泄漏火災研究的結論為人員需要距離泄漏口10m以外避免高溫灼傷或熱輻射。張書豪等從泄漏擴散、火災消防、爆炸、監(jiān)控、報警與通風等方面，綜述了燃氣艙安全研究成果。LIZexu等探討了燃氣艙火災蔓延特點；王雪梅等建議在頂棚每隔15m安裝氣體探測裝置時，將*后一個裝置、排風口盡可能靠近防火墻。

KIM等研究了火災發(fā)生在電纜接頭處時事故中通風的作用。之后對比了管廊矩形和圓形截面對火災煙氣流動特性的影響。KO發(fā)現(xiàn)，*好的控制和滅火方法是嚴密的防火封堵，輔以自動滅火設施。***等建議電纜艙通道寬度1200mm，*上層電纜距頂板凈距600mm。

火源功率、位置、形態(tài)等變量同樣對管廊整體火災溫度場發(fā)展有顯著影響。中國礦業(yè)大學的朱國慶教授課題組研究得到了關鍵徑向角，角度越大，頂棚下*高溫度、熱釋放速率越高，縱向溫度衰減越大。對于傳統(tǒng)的矩形管廊密閉環(huán)境，楊永斌分析發(fā)現(xiàn)，火源位置影響火場溫度分布、火勢發(fā)展程度、火災蔓延到未燃電纜層的時間。端部火源引發(fā)的電纜火災局部溫度更高，底部點燃形成的溫度分布整體更高，火焰蔓延速度和范圍更大。

對于**密閉的圓形管廊*高煙氣溫度，LIUHaonan等討論了火焰不觸及頂棚的情形，發(fā)現(xiàn)經典公式并不適用，他們考慮到煙氣填充環(huán)境的差異，建立了預測效果較好的修正公式。

張晉等論證綜合管廊防火分區(qū)防火門、通風設施全部關閉的策略是明確可行的。ZHANGHongtao等也從溫度場的角度確認關閉防火門的必要性；LIJian等認為，規(guī)范規(guī)定的200m防火分區(qū)可以適當擴大，但須在500m以內保證事故后通風;高明旭認為，防火分區(qū)長度超過250m時采用高壓細水霧，還建立了電力艙內*高溫度公式，該公式納入了防火門開閉狀態(tài)和風速。

此外，綜合管廊特殊部位，如十字交叉口、T形交叉口等的火災問題也受到了新的關注。徐浩倬等強調防火門及時關閉和通風組織對單艙－雙艙管廊交叉口的重要性;LIANGKai等分析了T形管廊內電纜火災的蔓延過程，發(fā)現(xiàn)2個區(qū)域內煙氣層厚度和煙氣溫度的不一致性;宗燕燕初步探索了綜合管廊施工中的安全疏散隱患，建議增加備用逃生口、調整進度計劃，減少施工人員數(shù)量。

4.1.3我們的相關研究

通過近年來的研究，取得的主要成果包括:

1)自行研制1∶8城市綜合管廊火災試驗平臺。

2)自主發(fā)明了1種熱煙試驗發(fā)煙系統(tǒng)和1種基于光流技術的煙氣二維速度場測量方法。

3)研究了管廊常用10kV阻燃電纜的燃燒特性及行為，定量分析了管廊內燃燒強化現(xiàn)象。

4)建立了頂棚射流*高溫度的縱向衰減預測模型，并重新判定了Delichatsios高估的斯坦頓數(shù);數(shù)學表征了豎直溫度分布的自相似性;整合2個維度(縱向、豎向)，建立了綜合管廊火災強羽流驅動的頂棚射流二維溫度場的經驗性預測框架。

5)針對一端強制通風導致火源的熱釋放速率增大的現(xiàn)象，開展了考慮環(huán)境風下羽流特性的綜合管廊事故中排煙模式的優(yōu)化研究和事故后排煙模式研究，實踐論證了相鄰2個防火分區(qū)設置通風區(qū)間的可行性。正在進行和未來的研究方向包括:密閉環(huán)境下的電纜火災動力學、通風等邊界條件介入后的**火行為、綜合管廊*優(yōu)通風排煙策略及智能化控制、綜合管廊機器人智慧探測方法等。

4.2實踐應用研究

1999年，CANTO-PEＲELLO等梳理了綜合管廊的發(fā)展歷史，探討了管廊在可持續(xù)發(fā)展中的關鍵作用和可行性。同時提出管廊日常運營時在消防安全方面需要注意的要求。隨后，建立了一種結合彩色編碼尺度、德爾菲法和層次分析法的專家系統(tǒng)，為管線的安全系統(tǒng)規(guī)劃決策提供支持。

管廊發(fā)展初期，工程師也從自身經驗對消防設計提出意見:在初期火災時可設置滅火器配置點，還可配置推車式干粉滅火器進行防護冷卻滅火;提倡使用高壓細水霧系統(tǒng)保護電纜。2012年，綜合管廊國家標準、發(fā)布前(盡管其對消防系統(tǒng)要求條文也比較簡單，依賴設計者自己分析把握)，對于消防滅火系統(tǒng)各地的消防審批部門有不同的做法，防火分區(qū)甚至有劃分到300～900m。

綜合管廊自動滅火系統(tǒng)通常有水噴霧、細水霧、超細干粉、氣溶膠等多種。目前有2大趨勢:

1. 用超細干粉滅火系統(tǒng)取代傳統(tǒng)S型氣溶膠;

②高壓細水霧滅火系統(tǒng)取代水噴霧滅火系統(tǒng)。TOMAＲ同樣認為技術性能高壓細水霧具備優(yōu)勢，目前爭議點在于1套系統(tǒng)到底能保護多少個防護區(qū)。

監(jiān)控與探測方面，越來越多的學者和設計單位考慮選用光纖傳感技術。1997年，ISHII等論證了管廊內應用光纖進行溫度探測的可行性。王鵬等認為如考慮溫度報警及時性及規(guī)范支持，使用光纖光柵測溫技術;如更多考慮報警準確性、可靠性及后期維護費用，建議使用分布式光纖測溫;如考慮初始造價，建議采用感溫電纜。戴文濤建議電力艙接頭區(qū)采用非接觸纜式線型感溫火災探測器;謝軍提出綜合管廊群監(jiān)控概念。

未來的管控需要應用物聯(lián)網、人工智能、建筑信息模型、地理信息系統(tǒng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新技術，搭建實時共享、仿真及分析功能的綜合管廊可視化管理平臺，納入智能消防應急疏散系統(tǒng)，開發(fā)巡檢機器人補充甚至代替人員巡檢。

5城市綜合管廊消防規(guī)范要求

我國在統(tǒng)籌、指導新建、擴建和改建的綜合管廊指南是《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》(GB50838—2015)(簡稱新版)。在消防安全方面，相對于《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》(GB50838—2012)(簡稱舊版)，新版規(guī)定更明確，同時體現(xiàn)了規(guī)劃先行、適度超前、因地制宜、統(tǒng)籌兼顧的原則。

世界范圍內，綜合管廊的消防設計應根據(jù)國情和實踐情況研究制定，當涉及具體消防設計時，不同的規(guī)范要求，乃至工程實施存在較大差異。在結構設計上，類似我國要求，西班牙Lezkairu綜合管廊工程、卡塔爾Lusail城市綜合管廊采用防火墻結合防火門劃分防火分區(qū)。但Lezkairu管廊分區(qū)長度達到400m;韓國20世紀建造的管廊甚至不設防火分區(qū)，某些研究者提出的建議也是*低500m。阿布扎比管廊設計手冊指出防火墻的設置根據(jù)地方當局的要求，可能需要，并非強制。中國臺灣的《共同管道工程設計規(guī)范》也未對設置防火分區(qū)作出明確要求。通風排煙設計上，我國推拉型縱向通風方式與日本的要求以及其他多數(shù)國家的實際案例基本一致。印度不設置防火分區(qū)，采用更為經濟的射流風機形式。相比我國執(zhí)行事故后機械排煙，西班牙、馬來西亞則依據(jù)煙氣探測自動觸發(fā)排煙系統(tǒng)，進行火災事故中排煙。Lezkairu管廊要求排煙風機在400℃以內持續(xù)工作2h。

近年來，我國連續(xù)發(fā)布了《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》、《城鎮(zhèn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)工程技術標準》、《城市地下綜合管廊建設規(guī)劃技術導則》和《城市地下綜合管廊運行維護及安全技術標準》，與此同時，一些行業(yè)協(xié)會，如中國工程建設標準化協(xié)會牽頭制定《城市地下綜合管廊管線工程技術規(guī)程》、《裝配式鋼結構地下綜合管廊工程技術規(guī)程》也正在編制，推動綜合管廊規(guī)范化進程。中國市政工程協(xié)會也立項了《城市綜合管廊消防設施技術規(guī)程》和《城市綜合管廊通風設施技術規(guī)程》等專業(yè)標準編制。

地方層面，各省級甚至地級市建設部門都在修訂適宜當?shù)貙嵤┑木C合管廊規(guī)程，統(tǒng)計見表1。

表1我國地方綜合管廊工程設計地方標準

*近，海南省和深圳市分別頒布了《城市綜合管廊消防安全技術規(guī)程》、《城市綜合管廊消防系統(tǒng)工程技術規(guī)范》(征求意見稿)，這是目前僅有的專業(yè)消防規(guī)范。

6研究不足與展望

綜合管廊火災研究在各國學者的緊密推動下，已經取得了初步的成果，相關消防標準的制定也具備一定的發(fā)展，其中存在的不足分析如下:

1)綜合管廊的基礎火災問題的研究思路以借鑒傳統(tǒng)交通隧道的成果為主，適用性很少得到充分的論證，研究內容還停留在對防滅火效果的驗證、比選以及模型修正階段，缺乏對綜合管廊火災態(tài)勢演化機制的新理論支撐，沒有形成系統(tǒng)、嚴密、完善的工程指南。

2)綜合管廊的實踐應用研究很大程度依賴于工程師的設計經驗，缺乏可供參考的綜合管廊試驗數(shù)據(jù)支持，也鮮有*新信息技術的應用。消防工程設計中出現(xiàn)的難題很少得到基礎科學研究領域的關注。

3)綜合管廊特殊部位的火災問題很少受到關注。

4)綜合管廊的消防規(guī)范標準不完善，專業(yè)消防規(guī)范十分有限。

著眼于這些研究存在的不足和當下綜合管廊消防標準進程的思考，筆者認為未來的研究應著重考慮以下方向:

1)綜合管廊結構標準段優(yōu)化。主要包括管廊標準段的截面，擴大防火分區(qū)和擴大通風分區(qū)，對于圓形、矩形截面的管廊研究不能互相套用結論。是否存在一個高度、寬度范圍，可繼續(xù)挖掘。防火分區(qū)的擴大，需要全面綜合考慮，擴大、合并通風分區(qū)，開啟通風區(qū)間中間的逃生井蓋作為火災臨時自然進風口，如何改進能夠充分滿足消防排煙要求還需要研究探討。

2)綜合管廊特殊部位的研究。對于非標準段，如十字交叉口、T形交叉口等的火災問題需要系統(tǒng)的探索。

*優(yōu)通風排煙準則及動作模式。事故中排煙模式需要保障快速響應、高溫工作的性能，同時對火焰區(qū)的燃燒增益*小，還要做好火災失控后的解決措施;事故后排煙模式需要考慮通風排煙和自動滅火系統(tǒng)的聯(lián)動方案。首先，通風會降低細水霧系統(tǒng)的滅火能力，細水霧系統(tǒng)滅火時也會使煙氣濃度增加，降低煙氣層高度;其次，事故后通風量的設置、限制進、排風溫差、排風口出風風速、排煙口與周圍建(構)筑物口的安全距離、自然進風或機械進風的選擇，都是需要論證的問題。普通管道艙理論上存在大于200m的情形，其通風系統(tǒng)如何規(guī)定還缺乏研究。電纜火災如何設計替代線性火源，使得模擬電纜區(qū)域火災易于重復又具有可靠性和準確性，是當前試驗研究未曾考慮的。通風和自動滅火介入下的轟燃、回燃等*-*火災現(xiàn)象是否會發(fā)生，能否將事故中排煙和事故后排煙的優(yōu)勢相結合？

4)電纜重點防護區(qū)的建立及防滅火技術。重點防護區(qū)的劃分依賴于對電纜艙室的火災風險分析。各種類型探測裝置如何保證覆蓋全面，超高壓電纜缺氧燃燒特性的研究，由此發(fā)展物理、化學防治方法。除電纜阻火分隔的物理阻隔概念，遠期更應嘗試化學隔斷。

5)綜合管廊火災逃生和疏散。管廊內人員逃生更加注重個體行為和有效的逃生路徑設計，而非群體行為或疏散組織。疏散的對象是和綜合管廊相鄰的建筑內的公眾，所以該部分的研究需要判別以上2點在動力學上的差異，對管廊內的逃生設計要考慮到防火門、逃生口、爬梯的布局和便攜滅火設備、安全面罩的配備等;對于相鄰建筑需要做好防火隔斷、通風隔斷，輔以應急疏散組織。

6)綜合管廊安全高效消防救援。采納事故后通風模式的綜合管廊消防救援，應立足于自熄滅和自動滅火系統(tǒng)，消防員的介入確保安全。在火災發(fā)生階段應當著重保證周邊建筑內的人員安全。對于安全介入管廊的時間選擇，同樣依賴于密閉環(huán)境內的溫度場演化規(guī)律、密閉環(huán)境內毒性氣體分析、影響火源熄滅的因素和動力學診斷的相關研究。

7)綜合管廊消防智慧化進程。綜合管廊是面向未來的百年工程，消防安全數(shù)據(jù)的監(jiān)測、收集、分析和總結應智慧化，實時共享各類運行數(shù)據(jù)、建立智能消防應急疏散系統(tǒng)納入綜合管廊可視化管理平臺，應用無人巡檢技術、物聯(lián)網、人工智能、地理信息系統(tǒng)、建筑信息模型、云計算、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等技術的*新成果，推動綜合管廊智慧化、智能化進程。

8)綜合管廊火災結構損傷及修復。傳統(tǒng)鋼筋混凝土結構在綜合管廊火災長時間的燜燒環(huán)境下遭受的損傷是不可忽視的。結構損傷判定、修復辦法需要明確，從而保證火災后結構恢復其耐久性。一些新材料包括超高性能混凝土、纖維強化聚合物加固混凝土結構、地質聚合物混凝土等應當大力提倡。當前還有利用裝配式鋼結構的趨勢，但防火、防腐問題的解決還在于高性能涂料的開發(fā)。

另外，施工過程火災問題需要重視。相比投入使用的綜合管廊，施工過程中空間結構多變，人員密集，缺乏通風排煙設施和滅火裝置，需要科學安排施工方案、嚴格規(guī)范動火程序、配備可移動式消防器材和高效組織疏散和逃生。

以上是筆者基于切實問題思考綜合管廊未來火災研究的方向，對這些問題的系統(tǒng)研究和探索，將強有力地推動城市綜合管廊火災科學作為一門分支領域的發(fā)展。研究成果不能紙上談兵，落到實處，即推動相關消防標準的完善。這些標準包括但不限于:綜合管廊結構標準段設計、通風排煙規(guī)程、重點防護區(qū)消防設計方法、自動滅火系統(tǒng)、管廊及周邊建(構)筑應急逃生疏散程序、消防救援方案、火災結構損傷及修復辦法、消防驗收和新型管道入廊標準等。

7 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

(1)平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網絡、系統(tǒng)架構、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協(xié)調復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

(2)平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

(3)平臺拓撲圖

(4)平臺子系統(tǒng)

1）電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

2）環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

3）馬達監(jiān)控

馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設置聯(lián)動控制。

4）電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

5）智能照明控制

1. 防火分區(qū)單獨控制，分區(qū)內設置智能控制面板就地驅動器；開關驅動器連接消防報警系統(tǒng)，接收消防報警信息，強制打開驅動器回路。

2. 廊內上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內自動開啟燈具，在管廊內停留燈具保持常亮，離開后燈具關閉。

3. 除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

4. 考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

5. 系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式，支持延時控制，避免同時亮燈負荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據(jù)經緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能。

8相關平臺部署硬件選型清單

（1）電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

（2）智能照明系統(tǒng)

應用場合（配電室）		產品	型號	功能
普通照明	配電箱		ASL220-S 系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態(tài)液晶屏顯示。 4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。 外形尺寸：144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 35mm標準導軌式安裝。
	按鍵面板		ASL220-F1/2	1聯(lián)兩鍵 1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電； 2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選； 3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現(xiàn)開關、調光、場景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安裝
	探測器		ASL220-PM/T	PIR+照度傳感器 1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V； 2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作； 4、安裝方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.5mm
備用照明	雙切箱		ASL210-S 系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出。 4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路485通訊。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防聯(lián)動啟動一般照明（備用照明）。 7、35mm標準導軌式安裝
應用場合（艙室）		產品	型號	功能
普通照明	配電箱		ASL220-S 系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態(tài)液晶屏顯示。 4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。 5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm標準導軌式安裝
	按鍵面板		ASL220-F1/2	1聯(lián)兩鍵 1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電； 2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選； 3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現(xiàn)開關、調光、場景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安裝
	探測器		ASL220-PM/T	PIR+照度傳感器 1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V； 2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作； 4、安裝方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.5mm
備用照明	雙切箱		ASL210-S 系列	1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出。 4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路485通訊。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防聯(lián)動啟動一般照明（備用照明）。 7、35mm標準導軌式安裝
IP網關			ASL200-485-IP	IP協(xié)議轉換器（ALIBUS<-->TCP/IP） 1、1路ALIBUS通信總線接口。 2、1路RS485 3、1路以太網接口，以太網通訊 4、串口速率1200~115200bps可配置。串口支持標準MODBUS-RTU協(xié)議。 5、外形尺：96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)。 6、35mm標準導軌式安裝 7、IP地址設置連接、ALIBUS系統(tǒng)組網擴容、ALIBUS通訊軟件連接
IP輔助電源			ASL200-P20	輔助電源 1、輸入電壓范圍：176-264VAC 2、輸出電壓及功率：24VDC/20W 3、電壓調整范圍：21.6~29V 4、工作溫度:-40~+70℃ 5、外形尺寸：96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D) 6、35mm標準導軌式安裝

（3）電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

（4）消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)

（5）防火門監(jiān)控系統(tǒng)

應用場合		產品	型號	功能
普通艙室 配電室	常開防火門		AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120	監(jiān)測常開防火門的開閉狀態(tài)。
	常閉防火門		單扇：AFRD-CB1(YT) 雙扇：AFRD-CB2(YT)	監(jiān)測常閉防火門的開閉狀態(tài)。
防爆艙室	常開/常閉 防火門		AFRD-MC	監(jiān)測常開、常閉防火門的開閉狀態(tài)。
	監(jiān)測模塊		AFRD-CK/CB	接收AFRD-MC的狀態(tài)信息同步傳輸至防火門監(jiān)控主機。
區(qū)域 變電所	區(qū)域分機		AFRD100/B3	接收防火門監(jiān)控模塊和防火門一體式探測器的信號，實現(xiàn)對防火門開閉狀態(tài)的報警、監(jiān)視、控制與管理，采用二總線通訊。
主變點所 監(jiān)控中心	控制主機		AFRD100/B	接收防火門監(jiān)控模塊和防火門一體式探測器的信號以及各區(qū)域分機的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對防火門開閉狀態(tài)的報警、監(jiān)視、控制與管理，采用二總線通訊。

（6）消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)

9結語

綜合管廊火災問題的特殊性對火災防治提出了新的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)交通隧道火災研究的經驗和思路指導下，現(xiàn)階段已經初步建立起涵蓋自動滅火、通風排煙、探測報警、燃氣爆炸及火災動力學等專題的新領域研究框架。

綜合管廊火災研究可歸類為基礎問題和實踐應用2個方面，其中研究對象以綜合管廊標準段為主?；A問題的研究手段包括實體試驗和數(shù)值模擬，研究內容聚焦在各類消防系統(tǒng)、方法和應急方案的防治效果，對其中的火災現(xiàn)象和孕育、發(fā)展、演化規(guī)律等理論有一定的闡釋;實踐應用的研究形式為工程經驗探討，內容聚焦在消防設計、技術比選與經濟探討等層面，但忽視實體試驗數(shù)據(jù)的支持。

國家、地方建設部門和一些行業(yè)協(xié)會正持續(xù)推進著我國的綜合管廊標準化進程，逐步建設和完善相應的規(guī)范體系，但對消防專項標準有所缺失。彌補這一短板，可解決當前各地消防規(guī)范要求中存在的分歧。

參考文獻

1. 程潔群．綜合管廊消防設計探討［J］．**學院學報，2014，30(8):54-56.

2. 張書豪，彭世尼，杜建梅，等．國內綜合管廊燃氣艙安全研究綜述［J］．煤氣與熱力，2019，39(11):1－9.

3. 安科瑞電氣股份有限公司.

4. 安科瑞企業(yè)微電網設計應用手冊.2020.06版.

5. 安科瑞綜合管廊能效管理系統(tǒng)解決方案.2020.06版.

6. 楊立中，葉開．城市綜合管廊消防標準及火災研究綜述［J］．中國安全科學學報，2021，31(8):132－140.

作者簡介

李明君，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智慧用電的研發(fā)與應用。