高速公路长隧道应急救援综合信息系统1110.docx

基于“智慧线”的高速公路长隧道应急救援综合信息系统董欣刚 符合鹏（北京神州广安科技股份有限公司/北京紫光捷通科技股份有限公司）摘要：高速公路长隧道一旦发生事故，例如火灾、地震、塌陷以及造成伤亡的交通事故等，由于现场空间所限，救援工作展开存在诸多困难。通过快速搭建基于“智慧线”的应急救援信息平台，可实现救援人员的精确定位、通信、广播、环境监测和视频传输，为现场救援指挥提供数据支持，方便多部门之间救援协调工作，提高工作效率，可保证现场救援工作有序展开。关键词：智慧线 应急救援综合信息平台 人员定位 无线通信 无线广播 环境监测 视频传输Building of Emergency Rescue Information Platform Based on Smart-line For Longer Highway Tunnel Dong Xin-gang（China General Safetech Co.,Ltd，Beijing,100085,China）Abstract： As accidents happen in longer highway tunnel, such as fire,earthquake, collapse,and fatal traffic accidents, rescue operations prove difficult because of limited space. It is very important to build an emergency information platform as soon as possible, which provides rescuer with accurate information, for example,locations of victims, environmental monitoring, communications, broadcasting and transmission of video, to help coordinate work with different rescue teams. The information platform can help rescuer work efficiently, and carry out orderly rescue activities. Key words：Smart-line，Comprehensive Emergency Rescue Information Platform，location, wireless communication, wireless broadcasting, environmental monitoring, Video transmission截至2014年底，中国大陆高速公路的通车总里程已达11.1918万公里，按照目前每年高速公路新通车里程0.8万公里计算，到2015年底，全国高速公路通车总里程将达到12万公里。随着国家主干道和各省会城市周边高速路网的建成通车，近78年以来，高速公路建设开始向省际、边远地区推进，桥梁、隧道在高速公路中占比越来越大，2014年开工建设的汶马高速，其桥隧比更高达86.5%。西康高速终南山隧道（单洞18.02公里）、太古高速西山隧道（单洞13.7公里）、宝天高速麦积山隧道（单洞12.29公里）、小康高速包家山隧道（单洞11.2公里）等一大批特长隧道陆续建成通车。回顾世界各地的隧道火灾事故，从1996年的英吉利海峡隧道火灾、1999年法国勃朗峰隧道火灾、2000 年奥地利萨尔茨堡州基茨施坦霍县山隧道火灾、2003 年韩国的地铁隧道火灾、 2004年的渝黔高速真武山隧道火灾、2008 年京珠高速公路韶关段大宝山隧道火灾、2014年山西晋济高速火灾等事故，都造成了巨大的人员伤亡和财产损失。可以说，隧道火灾事故救援与高层建筑火灾一样，虽有一套或几套应急预案【1】，但现场情况千差万别，已经成为当今世界各国面临的一大难题。公路隧道是一个“狭长的管状空间”,其建筑特点决定隧道突发性火灾事故主要有以下几个特点:(1)燃烧蔓延速度快,持续时间长,控制难度大，如果运载的货物是可燃物、易燃、易爆、剧毒危险化学品,常常导致灾情恶化；(2)烟雾扩散快、毒性大、不易排出；(3)营救、疏散难度大；(4)引导、快速处置难度大；(5) 火灾蔓延速度快,使得隧道内的照明系统、监控系统和自动报警系统等在短时间内就可能失效，加之火灾以及危化品和地面反应后产生的浓烟、高温等，往往使得救援人员无法靠近，扑救的难度增大；（6）救援现场空间有限，隧道内没有信号，信息交流受影响，影响救援效率【2】。1 高速公路长隧道应急救援信息平台需求高速公路长隧道一旦发生火灾，施救难度较一般的楼宇、仓库难度大大增加，施救队伍难以展开；照明断电尚可以发电机取代，一旦导致通信中断，隧道内施救队伍与指挥失去联络，则可能对事故救援产生较大影响，因此，在隧道内发生灾害的情况下，快速搭建一个应急救援综合信息平台就显得非常重要【3】。此外，当高速公路长隧道内发生火灾时，由于参与救援的人员可能来自不同的部门，如消防、交警、医护、路政、机电等等，不同部门的人员配置、人员之间的工作安排，均需多方配合和协调，统一指挥。应急救援信息平台的建设，应充分利用高速公路机电工程已经建设完成的通信环网和通信平台，从而以最快的速度完成搭建，同时与路段监控分中心、省中心联网，形成三位一体的应急救援调度、决策平台【4】。这个平台最好可以具备以下几个功能：1） 设备简单，安调迅捷，可快速形成一个应急救援综合信息平台，保证省、市指挥总部同现场指挥部、隧道内救援人员的电话联络，方便各部门之间的协调；2） 因进入现场的救援人员可能来自多个部门，可以对所有救援人员的位置进行定位，并在软件界面加以区分识别标识，从而可以结合现场情况针对性的下达指令，保证救援人员的安全；3） 可以实时监测隧道内的环境参数，如CO、O2等，可根据现场情况采取针对性的防护措施，保证救援环境和救援人员的安全；4） 具备无线广播的功能，可以方便统一调度，向救援人员和司乘人员下达指令；5） 具备视频传输功能，可以将现场情况实时回传，方便指挥部做出决策；6） 当救援人员处于险境时，指挥部可以通过通信标识卡、手机、音箱发出报警信号或撤离指令；具备了以上功能，则省、市、现场指挥部与隧道内救援人员之间，可实现畅通的信息交流，可大大提高协调效率，保证救援工作的顺利、有序、高效展开。2 高速公路长隧道应急救援综合信息平台系统构成“智慧线”是一种专门针对“狭小、封闭”空间而有针对性地研发的新一代TSM（隧道物联网通信系统）设备，它将射频单元、基带处理单元、天馈系统以及传输线、电源线等全部汇集到一条线缆内。终端的业务通过智慧线无线空中接口接入到“智慧线”网络中，承载语音、数据、定位的业务。智慧线的组网方案与传统分布式基站的组网方案相比，降低了部署难度，提高了建网速度，减少了维护成本。“智慧线”线缆内，每隔5米有一个无线通信节点，每一个节点，均可覆盖3050米范围，保证无线通信信号稳定、连贯。综上所述，基于“智慧线”技术搭建的应急救援综合信息平台，其系统构成如下图所示：3 应急救援综合信息平台设备布置智慧线是基于安全生产物联网与信息交互系统标准体系设计，具有系统简单，通讯信号稳定等特点，在系统建设初期，对系统内的应急救援数据服务器、SIP网管、信息转换器、应急救援工作站、语音通信服务器等进行设置，以适应路段网络配置。将救援服务器、SIP网管，放置在高速公路分中心，并同路段程控交换机以2M连接，进而接通高速公路程控交换系统。当隧道出现灾情时，可快速搭建起应急救援通信及环境监测平台。隧道口交换机和隧道内的信息转换器可以通过网线或光纤同就近的监控系统交换机相连，进而接入高速公路监控系统。信息转换器、无线音箱、手机、摄像机、通信标识卡、气体检测仪等自带电池，可保证系统3小时连续、稳定工作。针对高速公路隧道现场，其应急救援数据平台设备部署如下图所示：4 高速公路长隧道应急救援信息平台主要功能4.1 应急通信系统当隧道内发生灾害时，只要信息转换器接入监控环网（网线或光纤均可），即可实现便携式的手机、定位通信卡、广播音箱、气体探测器的数据接入。手机可支持中国移动、中国联通和智慧线环境下的语音通信；定位通信卡可在智慧线无线通信环境下直拨隧道口现场指挥部的业务电话，可接受全网电话接入；通信调度台具有强插强拆功能，并可录音，回放；4.2 人员定位系统在应急救援过程中，参与救援的人员来自多个部门，如交警、消防、路政、医护、机电维护、技术支持等【5】，为避免产生二次伤害，保证施救人员的安全，有必要对进入隧道内救援人员进行统一管理。上述各单位人员进入隧道施救前，每人发放一个定位通信卡，通过该卡片，平台可对救援人员进行实时定位（定位精度2m），并控制各专业人员数量。同时，救援人员可利用该卡片一键呼救，也可以拨通应急救援平台的调度电话，及时沟通现场情况。当救援人员自身发生危险时，可利用定位通信卡一键呼救，指挥部可根据呼救信号和其所处位置，迅速安排人员施救。此外，处于安全考虑，可将隧道内设置若干区域进行管理，如医护人员过于靠近隧道灾害现场，自身存在危险的同时，可能会影响现场救援作业的展开。因救援人员的位置信息清晰的显示在系统软件上，现场指挥部就容易根据这些信息进行针对性的指挥，保证救援作业安全、有序地展开。4.3 环境监测系统高速公路机电工程建设中，安装的COVI，一般都安装在隧道内特定位置，且为有线传输，当发生火灾时，对救援现场进行环境检测，以判断隧道内的环境是否适合救援，具有重要意义。系统配置CO、O2等环境检测器，在“智慧线”无线信号覆盖的范围内，可将上述传感器“丢弃式”安装，即时开始测量环境参数，并上传后台数据库。当环境内的CO、O2等含量可能造成为危险时，平台会自动发出报警，现场指挥部可通过人员定位系统的定位通信卡、手机或与应急广播联动，发出撤离信号。高速公路可根据隧道内经常经过的危化品运输情况，选择合适的气体探测器。4.4 应急广播系统音箱自带电池，开机后，随便一挂在智慧线附近隧道内某个方便的位置，即可接受来自智慧线的信号，实现广播。4.5 视频传输系统利用信息转换器的光口，可以实现视频的传输，选用自带电池的IP光口高清摄像机，可快速将现场实时图像传回监控中心服务器，各级指挥部均可实时观看或调用。5 高速公路长隧道应急救援综合信息平台工程量清单以某高速公路为例，其应急救援综合信息平台建设项目的工程量清单为：序号产品规格型号单位数量备注一高速公路监控中心1.1隧道应急救援数据服务器双机热备 台 2核心设备，双机热备，1用1备，用于数据储存，接入隧道监控系统交换机1.2语音调度服务器（SIP网关）提供2个E1接口 台 1同程控交换机2M连接，同时接入隧道监控系统交换机1.3应急救援综合管理系统KJ837，WEB显示 套 1系统综合应用软件，显示定位、通信、广播交互界面1.4网络控制器软件系统KJ837，数据处理 套 1后台软件，用于配置、管理智慧线及信息转换器1.5语音调度系统 套 1后台软件，用于管理语音通话及录音、回放1.6精确定位系统套1 后台软件，用于对智慧线的数据进行收集、运算、处理、发布1.7环境监测系统套1 后台软件，用于对接入智慧线网络的传感器的数据的收集、运算、处理、发布1.8无线广播系统套1 后台软件，用于对智慧线中关于广播的数据的收集、运算、处理、发布1.9视频管理系统套1 二隧道口应急救援指挥部2.1语音通信服务器 套 1核心设备，包括1台专业定制的工作站和专业后台软件1.3应急救援工作站 台 1接入隧道监控系统交换机2.2交换机 台 12.4坐席电话TCL 台 3IP固定电话，用于应急指挥2.5信息转换器KJ837-Z 台 3核心设备，收集智慧线数据并同地面服务器交互，提供4个光口、1个以太网口2.6智慧线100米组3核心单元，隧道口、救援现场一、救援现场二各一组2.7跳纤300米组3隧道口、救援现场一、救援现场二各一组2.8网线300米组3隧道口、救援现场一、救援现场二各一组2.9电缆盘300米组3隧道口、救援现场一、救援现场二各一组三应急通信系统3.1三网手机 台 9可在智慧线网络、移动、联通网络覆盖的范围内接打全网电话四人员定位系统4.1定位通信卡（消防）KJ837-K2个40 定位通信卡，根据要求数量配置4.2定位通信卡（医护）KJ837-K2个10 定位通信卡，根据要求数量配置4.3定位通信卡（交警）KJ837-K2个10 定位通信卡，根据要求数量配置4.4定位通信卡（路政）KJ837-K2个10 定位通信卡，根据要求数量配置4.5定位通信卡（机电）KJ837-K2个10 定位通信卡，根据要求数量配置4.6定位通信卡（其他）KJ837-K2个20 定位通信卡，根据要求数量配置五环境监测系统5.1便携式一氧化碳传感器台4无线通信的一氧化碳传感器5.2便携式氧气传感器台4 无线通信的氧气传感器六应急广播系统6.1无线广播终端台4 根据系统现场需要，在现场布设七视频管理系统7.1IP光口高清摄像机台2 根据系统现场需要，在现场布设6 结语该文提出了一种高速公路长隧道应急救援综合信息平台的建设方案，介绍了该方案下的系统组成、搭建方式及核心设备的基本功能。该应急救援综合信息平台，具有应急通信、人员定位、环境监测、应急广播、视频传输、辅助决策等六大功能，可有效协调不同部门救援人员之间的工