1.本发明属于公路隧道安全消防技术领域，具体涉及一种高速公路隧道救援系统及其控制方法。


背景技术：

2.我国交通建设正进入一个快速发展的时期。截止2020年，已建有交通隧道3万多条，成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家，伴随客流的增长，交通设施逐渐向山区发展，由于地形和地质条件的限制，山区交通设施经常以桥梁和隧道通过。然而，绝大多数隧道地处山区，人烟稀少，水源缺乏，隧道为一管状结构，近似密闭状态燃烧产生的热量不易散发，很难自然排烟；烟雾比较大，大量高温有毒烟气很快充满隧道同时隧道空间狭小道路狭窄，车辆、人员密集，一旦发生火灾等紧急事故时常伴随严重的交通阻塞车辆、人员和物资疏散极其困难，消防人员难以接近火源点扑救困难；如果施救不及时和方法不当必然会造成严重的人员伤亡和财产损失带来危害时常是毁灭性的社会影响大。
3.高速公路隧道发生火灾的危害性主要体现在以下几点：
4.一、高速公路隧道的空间相对封闭，逃生条件有限且热烟排出口少，发生火灾时，大量高温有毒烟气将迅速充满隧道，危及疏散和救援人员的生命安全；
5.二、隧道内车辆多、车速快，极易发生连环碰撞；
6.三、隧道往往设置在偏远的山区，其复杂的现场环境阻碍了基本救援的进度，隧道内交通瘫痪，使得该条路段变得及其拥挤，救护车、消防车行驶速度较慢，使得救援工作不能及时展开，容易错过最佳救援时机；
7.四、火灾发生时，极易烧坏隧道墙体内的电缆设施及其他设备，从而引起更大火灾，使得隧道持续升温，进而导致隧道的混泥土炸裂、衬内钢筋破坏失去支撑能力而导致隧道内垮塌；
8.五、隧道发生火灾时，隧道口将造成车辆拥堵，无法及时地将受伤人员运送出隧道，将会产生一段救援真空时间段，伤情较重的人员无法在有限时间内运送至医院，错失最佳抢救时机。


技术实现要素：

9.本发明的目的之一在于：通过提供一种高速公路隧道救援系统，在隧道内发生火灾时，隧道内的火灾检测器及时将信息反馈给控制系统，使得控制系统能够调配其它设备，实施救援、自动报警和灭火，构建一套实时监控、快速响应的隧道火灾监控及救援联动体系，使得伤员能够及时得到救助，同时，避免火势的进一步蔓延，防止隧道内温度过高导致塌方，并及时警示和管控车辆的移动速度，避免造成连环撞击。
10.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高速公路隧道救援系统，包括火灾检测器、控制系统、救援系统和灭火机器人，所述火灾检测器检测隧道内的火灾信息并发送紧急预警信号；所述控制系统用于接收紧急预警信号，自动调取隧道内的监控摄像头，
提示监控人员确认是否发生火灾，当发生火灾时，根据火灾检测器提供的火灾信息，并发送调配信号；当监控人员确认火灾误报时，所述控制系统对火灾监控系统发送消警信号；所述救援系统和所述控制系统信号连接，所述救援系统包括第一导轨和单架，所述第一导轨设置于所述隧道的至少一侧壁上，且所述第一导轨沿所述隧道的长度方向向隧道口架设，所述单架和所述第一导轨卡合连接，所述单架内嵌设置在隧道内壁上，所述单架可沿所述第一导轨移动；所述灭火机器人和所述控制系统信号连接，隧道内壁固定安装有第二导轨，所述灭火机器人可沿所述第二导轨的长度方向前后移动，当发生火灾时，所述灭火机器人启动，并移动至所述火灾检测器提供的火灾位置进行灭火。
11.进一步地，还包括警示系统，所述警示系统包括扬声器、应急照明灯、交通信号灯和车道控制灯，所述扬声器设置于所述隧道入口处，所述扬声器发布警告信号，提示后方车辆停止前行，所述应急照明灯设置有多个，多个所述应急照明灯沿隧道的长度方向依次设置，并固定安装在隧道内壁上，所述交通信号灯设置在隧道入口处，所述车道控制灯设置在靠近隧道的高速路段。
12.进一步地，所述火灾检测器包括驱动单元、检测单元、通讯单元和定位单元，所述驱动单元驱动所述火灾检测器于所述第二导轨上移动，所述检测单元和所述定位单元分别与所述通讯单元电信号连接，所述检测单元用于检测隧道内是否发生火灾，所述定位单元用于定位隧道内发生火灾的位置，所述通讯单元将火灾信息整合并发出紧急预警信号。
13.进一步地，所述驱动单元包括锂电池和电量检测模块，所述电量检测模块可人工设置电量下限，当所述锂电池电量低于电量下限时，所述火灾检测器停止当前巡检任务，并自动运行到预先设定的充电点进行充电。
14.进一步地，所述检测单元由红外热成像仪、烟雾传感器、温湿度传感器、光照传感器和co/vi检测仪中的至少一种组成。
15.进一步地，所述单架为可折叠式，所述单架悬挂或内嵌设置在隧道顶部，所述单架配套设置有钢绳，所述钢绳一端固定安装在隧道顶部，所述钢绳另一端固定安装在所述隧道侧壁上，当所述救援系统启动时，所述单架沿所述钢绳从隧道顶部下移至位于隧道内的人行道上。
16.进一步地，所述单架底部设置有滑轮和驱动电机，所述驱动电机的输出端和所述滑轮固定连接，所述单架一侧依次并排设置有多个卡扣，多个所述卡扣的内径等于或大于所述第一导轨的外径。
17.进一步地，所述灭火机器人包括动力模块、定位模块和火源识别模块，所述定位模块用于定位火灾位置，所述动力模块驱动所述灭火机器人移动至火灾位置，所述火源识别模块用于识别火源，并控制所述灭火机器人瞄准火点，完成灭火工作。
18.进一步地，还包括通风系统，隧道的横向一侧沿隧道长度方向设置有隔墙，所述隔墙和所述隧道内壁之间形成抽烟通道，所述抽烟通道内置有多个管道，多个所述管道另一端延伸至隧道口外。
19.本发明的目的之二在于：提供一种高速公路隧道救援系统的控制方法，包括以下步骤：
20.1)火灾检测器实时探测隧道内的安全状况，当探测到隧道内发生火灾时，所述火灾检测器获取火灾信息，并发送紧急预警信号；
21.2)控制系统接收紧急预警信号，并自动调取隧道内的监控摄像头，提示监控人员确认是否发生火灾，当发生火灾时，根据火灾检测器提供的火灾信息，并发送调配信号；当监控人员确认火灾误报时，所述控制系统对火灾监控系统发送消警信号；
22.3)所述控制系统发出调配信号后，救援系统启动，通过单架将受伤人员运送至隧道口或城市主干道上；
23.4)所述控制系统发出调配信号后，所述灭火机器人启动，所述灭火机器人获取火灾位置，并快速移动于火灾位置进行灭火。
24.本发明的有益效果在于：提供了一种高速公路隧道救援系统，包括火灾检测器、控制系统、救援系统和灭火机器人，所述火灾检测器检测隧道内的火灾信息并发送紧急预警信号；所述控制系统用于接收紧急预警信号，自动调取隧道内的监控摄像头，提示监控人员确认是否发生火灾，当发生火灾时，根据火灾检测器提供的火灾信息，并发送调配信号；当监控人员确认火灾误报时，所述控制系统对火灾监控系统发送消警信号；所述救援系统和所述控制系统信号连接，所述救援系统包括第一导轨和单架，所述第一导轨设置于所述隧道的至少一侧壁上，且所述第一导轨沿所述隧道的长度方向向隧道口架设，所述单架和所述第一导轨卡合连接，所述单架内嵌设置在隧道内壁上，所述单架可沿所述第一导轨移动；所述灭火机器人和所述控制系统信号连接，隧道内壁固定安装有第二导轨，所述灭火机器人可沿所述第二导轨的长度方向前后移动，当发生火灾时，所述灭火机器人启动，并移动至所述火灾检测器提供的火灾位置进行灭火。本发明提供的一种高速公路隧道救援系统，在隧道内发生火灾时，隧道内的火灾检测器及时将信息反馈给控制系统，使得控制系统能够调配其它设备，实施救援、自动报警和灭火，构建一套实时监控、快速响应的隧道火灾监控及救援联动体系，使得伤员能够及时得到救助，同时，避免火势的进一步蔓延，防止隧道内温度过高导致塌方，并及时警示和管控车辆的移动速度，避免造成连环撞击。
附图说明
25.图1为本发明实施例6中的一种高速公路隧道救援系统的控制方法的工作流程图；
26.图2为本发明实施例1中的一种高速公路隧道救援系统的单架安装示意图之一；
27.图3为本发明实施例1中的一种高速公路隧道救援系统的单架安装示意图之二；
28.图4为本发明实施例7中的救援车在运输伤员时的示意图。
29.其中：1、火灾检测器；2、第一导轨；3、单架；4、第二导轨；5、钢绳；6、自动开启门；7、避难所。
具体实施方式
30.在申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连
接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
32.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
34.实施例1
35.如图2～3所示，本实施例1提供的一种高速公路隧道救援系统，包括火灾检测器1、控制系统、救援系统和灭火机器人。
36.火灾检测器1：本实施例1提供的火灾检测器1搭载有烟雾传感器、温湿度传感器、co/vi检测仪和风向风速仪，用于检测隧道内co的浓度和烟雾浓度以及风速、风向，并配套设置有摄像机，当co的浓度和烟雾浓度达到警报值(火灾发生)时，摄像机自动启动，进入监控模式，录制火灾状况，然后火灾检测器1将火灾信息经无线局域网实时传输给位于分中心中的控制系统；其中，火灾检测器1还可搭载红外热成像仪和光照传感器等检测设备，其不限于本实施例1所列举的内容，可根据实际需求，还可在现有检测设备中选择，并组装到火灾检测器1上。
37.具体地，隧道沿其长度方向设置有第二导轨4，第二导轨4距离地面的高度为3.0～4.0m，火灾检测器1活动安装在第二导轨4上，在本实施例1中，火灾检测器1包括驱动单元、检测单元、通讯单元和定位单元，驱动单元驱动火灾检测器1于第二导轨4上来回移动，从而能够实时监控隧道内各个位置的当前状况，提高了对隧道内的监控力度，检测单元和定位单元分别与通讯单元电信号连接，检测单元包括但不限于烟雾传感器、温湿度传感器、co/vi检测仪、风向风速仪、红外热成像仪和光照传感器，当火灾检测器1在隧道内不断移动时，检测模块对隧道内的空气环境与温湿度进行监控，其中，对隧道内的气体分析包括检测空气含氧(o2)量浓度、有毒与可燃气体(co，h2s，ch4)浓度大小、当前温度值等，当这些指标达到人工设置的报警限值时，火灾检测器1将自动报警，其中，人工设置的报警限值可包括但不限于低温、高温报警限值，湿度报警限值，有毒气体浓度报警限值，当超过这些限值中的任意一个或多个时，通讯单元立即发送紧急预警信号，并向控制系统提供隧道内发生火灾的区域其当前的温度和湿度数据信息。
38.控制系统：控制系统为plc控制器，在本实施例1中，控制系统设置在离隧道不远处的救援站内，隧道内安装的各个通讯设备可直接就近连接在plc控制器上，plc控制器和上位机通过以太网进行通信，当plc控制器接收到火灾检测器1发送的紧急预警信号时，其立即与上位机通信连接，并通过上位机调取该隧道内的各个监控摄像头，便于工作人员检测确认火灾信息是否准确，避免火灾检测器1出现误报警导致交通瘫痪的情况发生，当工作人员查看监控器并确认火灾后，通过火灾检测器1提供的隧道当前温度和湿度数据信息，判断当前的火灾等级，并发送调配信号；当监控人员确认火灾属于误报时，控制系统对火灾监控
系统发送消警信号，并提示工作人员及时检修火灾监控系统；
39.救援系统：救援系统和控制系统信号连接，救援系统包括第一导轨2和单架3，第一导轨2设置于隧道的至少一侧壁上，第一导轨2距离地面的高度为0.5～1.2米，第一导轨2固定安装在隧道内壁上且其靠近隧道内的人行道，第一导轨2延伸出隧道口并与位于高速公路两侧的护栏挂接，降低了第一导轨2的占用空间。
40.具体地，单架3为可折叠式，便于悬挂或嵌入放置在隧道内，降低了单架3的空间占用量，在本实施例1中，单架3悬挂或内嵌设置在隧道顶部，单架3配套设置有钢绳5，钢绳5一端固定安装在隧道顶部，钢绳5另一端固定安装在隧道侧壁上，当救援系统启动时，单架3沿钢绳5从隧道顶部下移至位于隧道内的人行道上。其中，单架3底部设置有滑轮和驱动电机，驱动电机的输出端和滑轮固定连接，单架3一侧依次并排设置有多个卡扣，多个卡扣的内径等于或大于第一导轨2的外径，当火灾发生时，需要紧急停止车辆，防止后方车辆持续进入隧道，由于隧道内或隧道外的车辆停止前行，救护车很难驶入隧道内，也无法及时救助受伤人员，此时，救援系统启动，单架3通过钢绳5滑落下来，降落在隧道内的人行道上，救援人员通过将单架3上的卡扣扣合在第一导轨2上，完成卡接操作后，将受伤人员放置在单架3上，向隧道口方向运送，并与停放在隧道口或城市主干道上的救护车对接。在本实施例1中，为了使得单架3能够在到达指定位置后停止，在第一导轨2上设置有卡凸，在单架3上设置有行程开关，行程开关用于控制电机停止运转，当单架3移动至指定位置时，其与设置在该位置上的卡凸卡接，通过卡凸按压行程开关，使得电机停止运转，从而能够实现单架3的停止移动。
41.灭火机器人：灭火机器人和控制系统信号连接，隧道内壁固定安装有第二导轨4，灭火机器人可沿第二导轨4的长度方向前后移动，当发生火灾时，灭火机器人启动，并移动至火灾检测器1提供的火灾位置进行灭火。
42.在本实施例1中，为了使得高速公路隧道救援系统能够保持处于工作状态，使得隧道内的救援系统能够长期、实时和连续地获得隧道内部的当前状态信息，在本实施例1中，灭火机器人和火灾检测器1均采用自动充电模式，具体地，在第二导轨4上任意一端设置有便于灭火机器人和火灾检测器1自动充电的充电桩，灭火机器人和火灾检测器1均内嵌设置有电量检测模块，电量检测模块中的电量下限可人工事先设定好，当电量检测模块检测到灭火机器人和火灾检测器1中的锂电池电量低于或等于设定的电量下限时，火灾检测器1停止当前巡检任务，并自动运行到预先设定的充电桩处，并与充电桩对接，进行充电。
43.在本实施例1中，灭火机器人还包括动力模块、定位模块和火源识别模块，定位模块用于定位火灾位置，动力模块驱动灭火机器人移动至火灾位置，火源识别模块用于识别火源，并控制灭火机器人瞄准火点，完成灭火工作。
44.实施例2
45.与实施例1不同的是，本实施例2提供的一种高速公路隧道救援系统，其还包括警示系统，警示系统包括扬声器、应急照明灯、交通信号灯和车道控制灯，扬声器设置于隧道入口处，扬声器发布警告信号，提示后方车辆停止前行，应急照明灯设置有多个，多个应急照明灯沿隧道的长度方向依次设置，并固定安装在隧道内壁上，交通信号灯设置在隧道入口处，车道控制灯设置在靠近隧道的高速路段。
46.具体地，当发生火灾时，报警系统启动，在隧道内，应急照明灯启动，便于疏散人
员，同时，在本实施例2中，还可设置指示灯，等发生火灾时，工作人员通过控制指示灯，指示隧道内的人员有序地快速撤离。在隧道外，位于隧道口的交通信号灯显示红色，表示禁止其他车辆入内，在互通附近及进入高速公路前设置的车道控制灯指向其他车道，提示驾驶员选择其他道路行驶。
47.在本实施例2中，隧道内还设置有手动报警按钮，当发现火灾而火灾探测器没有探测到火灾时，受困人员手动按下手动报警按钮，报告火灾信号。按下手动报警按钮后，过3
‑
5秒钟手动报警按钮上的火警确认灯会点亮，这个状态灯表示控制系统已经收到火警信号，并且已有工作人员通过监控视频确认了火灾现场的位置。
48.其它结构同实施例1，这里不再赘述。
49.实施例3
50.与实施例1不同的是，本实施例3提供的一种高速公路隧道救援系统，其在第二导轨4上安装有齿条，灭火机器人和火灾检测器1分别设置有和齿条啮合连接的齿轮结构，这种结构设计，可避免由于隧道倒虹口设计带来的问题，能够提高灭火机器人和火灾检测器1的爬坡能力，在本实施例3中，通过齿轮齿条啮合连接，灭火机器人和火灾检测器1可实现垂直爬坡，当灭火机器人和火灾检测器1经过第二导轨4的弯折段或具有一定坡度的段位时，在靠近这些段位前，灭火机器人和火灾检测器1可通过读取当前位置信息，并自动减速慢行，以避免速度过高导致灭火机器人和火灾检测器1出现脱轨现象，从而能够保证灭火机器人和火灾检测器1安全通过，通过特殊路段后，灭火机器人和火灾检测器1开始自动提速至正常行驶速度(0.5m/s)。
51.其它结构同实施例1，这里不再赘述。
52.实施例4
53.与实施例1不同的是，本实施例4提供的一种高速公路隧道救援系统，还设置有通风系统，隧道的横向一侧沿隧道长度方向设置有隔墙，隔墙和隧道内壁之间形成抽烟通道，抽烟通道内置有多个管道，多个管道另一端延伸至隧道口外。
54.其它结构同实施例1，这里不再赘述。
55.实施例5
56.与实施例1不同的是，本实施例5提供的一种高速公路隧道救援系统，还包括逃生系统，逃生系统包括自动开启门6、逃生通道和避难所7，避难所7设置在隧道侧边，避难所7设置有一条连通隧道的通道，在隧道内壁上设置有一自动开启门6，避难所7内部设置有多个通风口，能够时刻保持避难所7内部空气流通，同时，避难所7的的任一墙面上均设置有加强板，能够增加墙体的牢固性，避免隧道塌方时，避难所7跟着塌陷，在本实施例5中，还可在避难所7上开设有疏散通道，其通向隧道外，当隧道内出现塌方时，人员可通过避难所7的疏散通道快速撤离，从而避免了人员伤亡。
57.其它结构同实施例1，这里不再赘述。
58.实施例6
59.如图1所示，本实施例6提供的一种高速公路隧道救援系统的控制方法，其采用实施例1中的高速公路隧道救援系统，当发生火灾时，包括以下步骤：
60.1)火灾检测器1实时探测隧道内的安全状况，当探测到隧道内发生火灾时，火灾检测器1获取火灾信息，并发送紧急预警信号；
61.2)控制系统接收紧急预警信号，并自动调取隧道内的监控摄像头，提示监控人员确认是否发生火灾，当发生火灾时，根据火灾检测器1提供的火灾信息，并发送调配信号；当监控人员确认火灾误报时，控制系统对火灾监控系统发送消警信号；
62.3)控制系统发出调配信号后，救援系统启动，通过单架3将受伤人员运送至隧道口或城市主干道上；
63.4)控制系统发出调配信号后，灭火机器人启动，灭火机器人获取火灾位置，并快速移动于火灾位置进行灭火。
64.实施例7
65.如图4所示，与实施例1不同的是，本实施例7提供的一种高速公路隧道救援系统，其救援系统包括第一导轨和与第一导轨卡接的救援车，救援车包括由高强度甲级防火玻璃制成的壳体、风扇、供养包和氧气罩，壳体内部设置有救援舱，壳体内壁涂覆有一层隔热涂料，避免救援车在经过高温路段时出现伤者被烧伤的情况，在壳体上固定安装有风扇，通过风扇吹散浓烟，避免浓烟中的有毒气体进入救援舱内，同时，在救援舱内设置有供养包和与供养包通过输氧管连接的氧气罩，当伤员被放置进入救援舱内时，将氧气罩固定在伤者的口鼻处，并关闭舱门，然后启动救援车，通过救援车即可将病人输送至隧道口处或离隧道最近的城市主干道上，便于救护车及时接送运往医院，使得伤员能够及时得到有效的治疗。
66.具体地，在隧道内靠近人行道的侧壁上设有放置室，将救援车安放在放置室内，当发生火灾时，救援人员可打开放置室，将救援车推动出来，并将救援车卡接在第一导轨上，然后将伤员放入救援车内。
67.其它结构同实施例1，这里不再赘述。
68.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。
69.根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。