一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统

本发明属于隧道火灾监控技术领域，涉及功能材料领域，具体涉及一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统。。

背景技术：

由于公路隧道环境密闭、空间狭长，一旦发生火灾，将会造成惨重的人员伤亡和经济损失。为了提高火灾发生时隧道内的运营安全，一种火灾探测性能优异、状态稳定、适合大范围布设的火灾探测装置必不可少。在火灾出现的短时间内准确地监测到火灾的位置与程度并及时报警，将会为隧道内人员的逃生与安排和组织火灾救援争取到宝贵时间。

目前，我国隧道火灾监控系统中大多采用光纤式感温火灾探测器、光纤光栅火灾探测器、双波长火焰探测器、图像型火灾探测器等作为火灾探测器。光纤式感温火灾探测器与光纤光栅火灾探测器属于感温火灾探测器，主要布置于拱顶，具有探测分区设置灵活，可进行空间连续的实时温度测量等优点，但是，其感温性能易收到隧道内风速的影响，温度无法快速上升到顶部，报警时间较慢，且易老化，后期维护成本高。而双波长火焰探测器与图像型火灾探测器属于感光性火灾探测器，可安装于侧壁，具有火灾响应速度快、定位准确的优点，然而，此类火灾探测器的火灾探测效果会受到隧道内阴暗环境与烟雾的影响，且成本较高。

综上，如何提供一种响应迅速、定位准确、造价便宜、可大范围布设的火灾探测器，沿隧道纵向间断地布置于隧道衬砌和路面，从而大幅缩短火灾探测与报警的时间，已经成为亟需解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种基于热电水泥基复合材料1-1的隧道火灾探测装置与报警系统，包括热电水泥基火灾探测装置1、智能微处理器2、无线通信装置3、智能网关4和监控管理中心5，其特征在于，所述热电水泥基火灾探测装置1可在温差的作用下产生电信号，用于实现对火灾的智能感知，所述智能微处理器2与所述热电水泥基火灾探测装置1相连接，所述无线通信装置3与智能网关4上均安装有中高速广域融合物联网技术节点，以实现热电水泥基火灾探测装置1信号的无线传输，其中，所述智能微处理器2用于接收并处理火灾探测装置在感知到火灾发生时产生的电信号，并通过无线通信装置3将信号传送至智能网关4，所述智能网关4可接收多个通讯节点的信号，并将其传送到监控管理中心5，所述监控管理中心5根据不同节点的报警信号判断火灾发生的具体位置，便于安排与组织救援工作。

优选的，所述热电水泥基火灾探测装置1包括热电水泥基复合材料1-1、电极、导电铜线1-4、导热铜片1-5和密封层1-3，所述热电水泥基复合材料1-1通过在水泥基体中掺入导电功能填料制成，所述电极为导电银浆电极1-2，所述导电银浆电极1-2覆盖于热电水泥基复合材料1-1两端；所述导电铜线1-4缠绕在所属导电银浆电极1-2上，用于连接两个热电水泥基复合材料1-1和外电路；所述导热铜片1-5用于保证火灾探测装置上下表面受热均匀；所述密封层1-3用于防止外界水分浸入所述热电水泥基火灾探测装置1影响其温度感应性能。

优选的，所述热电水泥基火灾探测装置1埋置于隧道路面和二次衬砌中，以确保对火灾进行快速而准确的探测。

优选的，所述热电水泥基火灾探测装置1埋置于路面时，应埋设在行车道中间部位并且保证一定的埋置深度，以防车辆荷载反复作用于火灾探测器上，从而对火灾探测装置的性能产生影响；所述热电水泥基火灾探测装置1埋置于二次衬砌结构中时，应埋设在二次衬砌的拱顶、拱肩以及拱腰处，且应埋设在二次衬砌的表面，以快速地对外界温度的变化做出感应。

优选的，所述热电水泥基火灾探测装置1的埋置深度为3～5mm。

优选的，所述热电水泥基火灾探测装置1沿隧道纵向每隔5～10m埋设一组，以保证火灾探测在空间上的连续性。

优选的，所述热电水泥基复合材料1-1通过在水泥基体中掺入石墨烯制成，其尺寸为20×20×80mm。

优选的，所述密封层1-3的厚度为1～2mm。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1)本发明提供了一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统，通过设置热电水泥基火灾探测装置、智能微处理器、无线通信装置、智能网关和监控管理中心，利用热电水泥基复合材料作为隧道火灾探测装置，将其大范围布设在隧道衬砌与路面中；同时采用中高速广域融合物联网技术节点(wf-iot节点)将众多无线通信节点联系起来，组成庞大的自组网式智能传感网，实现信息在传感器网络中的远程传输；

2)本发明提供了一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统，热电水泥基复合材料组成的装置作为火灾探测装置，其由热电水泥基复合材料、电极、导热铜片和密封层组成，具有优异的温度感知性能；其采用水泥基材料与隧道内二次衬砌与路面所用材料相匹配，具有火灾探测性能优异、造价便宜、可大范围使用的优点；

3)本发明提供了一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统，热电水泥基火灾探测装置可灵活地埋置于隧道的二次衬砌与路面中，并沿隧道纵向进行间断地布置，从而保证火灾探测器在空间上的连续性，以便对火灾进行迅速准确地监测；

4)本发明提供了一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统，通过对应中高速广域融合物联网技术节点(wf-iot节点)传来的报警信号对火灾发生的位置进行准确地定位，便于安排与组织救援工作。

附图说明

图1为本发明的一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统的系统结构示意图；

图2为本发明的一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统的热电水泥基火灾探测装置结构示意图；

图3为本发明的一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统的热电水泥基火灾探测装置主视图；

图4为本发明的一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统的热电水泥基火灾探测装置布设位置示意图，

图5本发明的一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统的热电水泥基火灾探测装置布设横断面示意图。

图中附图标记为：

1：热电水泥基火灾探测装置，2：智能微处理器，3：无线通信装置，4：智能网关，5：监控管理中心；1-1：热电水泥基复合材料，1-2：导电银浆电极，1-3：密封层，1-4：导电铜线，1-5：导热铜片。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例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。

下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统进行详细描述。

如图1所示，一种基于热电水泥基复合材料的隧道火灾探测装置与报警系统，包括热电水泥基火灾探测装置1、智能微处理器2、无线通信装置3、智能网关4和监控管理中心5，所述热电水泥基火灾探测装置1用于实现对火灾的智能感知，所述智能微处理器2与所述热电水泥基火灾探测装置1相连接，所述无线通信装置3与智能网关4上均安装有中高速广域融合物联网技术节点，以实现热电水泥基火灾探测装置1信号的无线传输，其中，所述智能微处理器2用于接收并处理热电水泥基火灾探测装置1在感知到火灾发生时产生的电信号，并通过无线通信装置3将信号传送至智能网关4，所述智能网关4可接收多个通讯节点的信号，并将其传送到监控管理中心5，所述监控管理中心5根据不同节点的报警信号判断火灾发生的具体位置，便于安排与组织救援工作。

优选的，如图2-3所示，所述热电水泥基火灾探测装置1包括热电水泥基复合材料1-1、电极、导电铜线1-4、导热铜片1-5和密封层1-3，其中，所述热电水泥基复合材料1-1通过在水泥基体中掺入导电功能填料制成，所述电极为导电银浆电极1-2，所述导电银浆电极1-2覆盖于热电水泥基复合材料1-1两端；所述导电铜线1-4缠绕在所属导电银浆电极1-2上，用于连接热电水泥基复合材料1-1和外电路；所述导热铜片1-5用于保证火灾探测装置上下表面受热均匀；所述密封层1-3用于防止外界水分浸入所述热电水泥基火灾探测装置1影响其温度感应性能。

优选的，所述热电水泥基火灾探测装置1埋置于隧道路面和二次衬砌中，以确保对火灾进行快速而准确的探测。

优选的，所述热电水泥基火灾探测装置1埋置于隧道路面时，应埋设在行车道中间部位并且保证一定的埋置深度，以防车辆荷载反复作用于探测器上，从而对产生性能影响；所述热电水泥基火灾探测装置1埋置于二次衬砌结构中时，应埋设在二次衬砌的拱顶、拱肩以及拱腰处，且应埋设在二次衬砌的表面，以快速地对外界温度的变化做出感应。

优选的，所述热电水泥基火灾探测装置1的埋置深度为3～5mm。

优选的，所述热电水泥基火灾探测装置1沿隧道纵向每隔5～10m埋设一组，以保证火灾探测在空间上的连续性。

优选的，所述热电水泥基复合材料1-1通过在水泥基体中掺入石墨烯制成，其尺寸为20×20×80mm。

优选的，所述密封层1-3的厚度为1～2mm。

下面结合附图，列举本发明的优选实施例，对本发明作进一步的详细说明。

本优选实例以单向两车道隧道为例，如图4-5所示，所述热电水泥基火灾探测装置1埋置于隧道路面和二次衬砌中，从而确保对火灾进行快速而准确的探测。

进一步的，所述热电水泥基火灾探测装置1埋置于路面时，应埋设在两行车道之间和行车道中间部位。此外，热电水泥基火灾探测装置1的埋置深度应为3～5mm；所述热电水泥基火灾探测装置1埋置于二次衬砌结构中时，应埋设在二次衬砌的拱顶、拱肩以及拱腰处，且应埋设在二次衬砌的表面，以迅速准确地对外界温度的变化做出感应，对不同位置处发生的火灾皆可及时的进行探测。

进一步的，所述热电水泥基火灾探测装置应沿隧道纵向每隔5～10m埋设一组，以此保证对火灾探测在空间上的连续性。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。