隧道煙霧燈光指示報警器

陳朝暉+黎俊杰+李克強

（重慶交通大學）

摘 要：隧道行車具有其危險性，陰暗，通風性能不佳，因而使火災對其產生巨大的影響，如何開發一款行之有效的應急系統至關重要，作者基于現目前的報警系統進行優化，使之兼有指示的作用，作者主要由三個方面著手進行優化：1.隧道煙霧燈光指示報警器單片機設計問題；2.人眼對于隧道煙霧情況下不同燈光及樣式敏感性的研究；3.人眼對于隧道煙霧情況下不同燈光及樣式敏感性的研究。本作品的運用將使普通煙霧報警器的效率大大提高，極大地減少隧道火災時的人員傷亡，帶來巨大的社會經濟效益。

關鍵詞：交通安全；隧道安全；隧道應急照明與報警；煙霧報警器

1 研究背景

本項目主要研究隧道煙霧報警系統的改進，隧道火災帶來大的人員傷亡和經濟損失，其中人員傷亡的主要原因在于煙霧所造成的人員窒息，現代隧道都裝有煙霧報警系統，但是其發出的蜂鳴并沒有幫助到人員的逃生，甚至使人們更加驚慌失措，當隧道內遭遇火災的時候，產生的大量煙霧將籠罩在隧道頂部并且隨著氣流的方向向前推進。大量的煙霧將使隧道內亮度急劇下降，對人員，車輛疏散極其不利，可能使人員和車輛產生二次傷害，所以在緊急情況下如何為身處隧道中的人員進行逃生提示成為了一個我們主要研究開發的內容。如此，即可大大降低人員傷亡率。

2 設計原理

2.1 設計思路

本文主要從三個方面對現有的煙霧報警器系統進行改進。（1）建立一個基于報警指示新型的隧道煙霧報警器的模型。（2）形成關于人眼對人眼對于隧道煙霧情況下不同燈光及樣式敏感性的研究方法。（3）獲得隧道煙霧燈光指示報警器在隧道模型內的布置方案。

本文的研究問題也主要在三個方面：隧道煙霧燈光指示報警器能夠在隧道火災發生時不僅起到聲音報警的作用，并且能夠為隧道內的車輛人群起到指示作用，讓人群能夠按照燈光指示最快的到達逃生口。（1）隧道煙霧燈光指示報警器單片機設計問題；主要研究問題有：隧道專用煙霧傳感器的選用，用于指示報警作用的指示燈和聲源與傳感器、繼電器、PLC控制器的連接問題，以及報警器單片機中各個元件所需要的電源電壓配置問題。（2）人眼對于隧道煙霧情況下不同燈光及樣式敏感性的研究；燈光顏色的選取問題，研究人眼對何種燈光顏色較為敏感；燈光樣式設計選擇問題，要結合人們的日常認知習慣和國家規范要求，燈光類型選擇問題，研究何種燈光對煙霧穿透能力較強。（3）隧道煙霧燈光指示報警器隧道應用模型設計。研究煙霧報警器在隧道內部的布置間距，使其能夠有效地發出預警信號，并通過對燈光在煙霧情況下能夠被人肉眼清楚識別的最遠距離的研究，對燈光指示標志在隧道及其橫洞內的布置位置與布置間距進行合理設計。擬采用3Dmax建立隧道模型，然后根據具體設計圖紙及效果圖做出實物模型。

2.2 研究方法

技術路線：

（1）報警器單片機設計思路是將煙霧傳感器、繼電器以及指示燈和聲源連接。報警器單片機中的煙霧傳感器采用離子式煙霧傳感系統，此煙霧傳感器性能遠優于氣敏電阻類的火災報警器，極大地減少了隧道內煙塵的干擾。指示燈和蜂鳴器與繼電器的連接方法采用串聯式連接。電壓均采用直流電，經過計算使得指示燈與蜂鳴器均在額定電壓下工作。

由電工電子技術相關原理得到隧道煙霧報警器與燈光的連接電路圖。

（2）根據二維效果圖得到燈光的外觀形態設計。燈光顏色選擇，擬選擇橙色燈光，因為橙色的波長很長，所以很遠就能看到。橙色光在穿透煙霧方面僅次于紅光，所以選取橙色燈光更具有警醒作用。

燈光類型選擇，擬選擇非傳統的LED燈作為應急燈光，LED相比于傳統的鈉燈有以下幾種優勢：

a.電壓：低工作電壓，單顆工作電壓為3V左右。b.能耗：消耗能量較同光通量的鈉燈低50%左右。c.體積小，可制成各種形狀的外形，適合易變的環境。d.穩定性：壽命長，壽命達5萬小時，光衰減為初始30%。e.響應時間：鈉燈再響應時間為15分鐘，LED燈在響應時間為納秒級。f.環保；無有害汞。g.抗震性：LED燈作為光源抗震性強。h.顏色：可用紅綠藍三色實現多種顏色。

燈光圖案選擇，擬選擇傳統的箭頭指示，具體如圖示

（3）根據三維建模效果圖對燈光在隧道空間內如圖進行布置。

結束語

本作品將隧道中最重要的應急照明系統與煙霧報警系統結合在一起，并經過合理的布置，使之能夠有效的共同工作，并且我們將燈光的樣式及顏色進行了創新性的改良，我們的工作既從科學的方面考慮，又兼顧了國家相關規范的規定，亦考慮了長時間一來人們的視覺習慣。我們的作品也可以一定程度上減少人們對隧道安全的顧慮，使駕駛員及其乘客在危險之中獲得充分的逃生信息。

參考文獻

[1]宋珍，余廣智，王勇俞.現場檢測煙霧計量技術研究[J].消防科學與技術，2011，30（3）：231-233.

[2]古明.對公路隧道照明安全設計的探討[J].科技信息，2009，21：299-230.

[3]馮繼青，高春清，劉義東，等.激光對于煙霧的穿特性分析[J].光學技術，2006，32（6）：883-885.

[4]閆桂梅.公路隧道通風照明與行車安全關系研究[D].重慶：重慶交通大學，2008.

作者簡介：陳朝暉（1996-），男，民族：漢族，籍貫：河北省，職務：學生學歷：大學本科，單位：重慶交通大學，研究方向：道路工程。

黎俊杰（1993-），男，民族：漢族，籍貫：重慶市；職務：學生，學歷：大學本科，單位：重慶交通大學，研究方向：道路工程。

李克強（1996-），男，民族：漢族，籍貫：河北省，職務：學生學歷：大學本科，單位：重慶交通大學，研究方向：道路工程。