一种用于长大水下隧道的轨行式情报投影系统及方法

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种用于长大水下隧道的轨行式情报投影系统及方法。

背景技术

随着公路隧道大规模的建设和运营，公路隧道发生交通、火灾以及危化品泄露等事故灾害的现象也越来越多，由于公路隧道特殊的构造空间和交通特性，一旦发生火灾或严重交通事故，如果没有及时进行疏散救援，可能导致人员伤亡及财产损失，如果现场处理不及时容易引起二次交通事故，甚至发展成为重大或特大事故灾害，对于长大隧道，救援到达现场时间更长，救援紧迫性强、救援强度大、处理难度大。

当隧道内发生严重交通事故或火灾时，中控室值班人员发现后立即广播通知隧道内车辆注意行车安全，并在洞口情报板显示外部车辆禁止进入隧道，时封闭整个出事故隧道，救援车辆从隧道外部进入到达现场，进行事故处理，在抵达事故现场过程中可能需要指挥挪车，让出应急车道，隧道内人员通过疏散通道逃生。针对长大隧道，救援问题更加突出，首先在隧道内通过广播系统通知隧道内人员发生的事故情况，或者引导人员疏散时，由于隧道内环境嘈杂，广播系统效果并不佳。当事故位于曲线段时监控系统可能存在盲区，监控室无法在第一时间判断事故具体情况，这时只能赶赴现场视察情况，可能延误救援时机。在救援还未到达事故现场的开始一段时间，事故周围的人员在混乱的情况下较难获得正确及时的引导，容易发生恐慌，进一步导致事故发展严重。在救援车辆从外部进入隧道、抵达现场的过程中，可能需要调度指挥车辆让出应急车道，对于长大隧道，延误时间无法接受。

发明内容

本发明提供了一种用于长大水下隧道的轨行式情报投影系统及方法，解决了以上所述隧道内灾害事故感知智能化程度低的技术问题。

本发明为解决上述技术问题提供了一种用于长大水下隧道的轨行式情报投影系统，包括：轨行装置、火灾报警模块及间隔安装在隧道全长范围内的多个投影终端；

所述轨行装置包括轨道和行走机构，所述轨道与隧道内壁固定连接，所述行走机构带着所述投影终端沿着轨道移动；

所述火灾报警模块用于实时监测隧道内的火灾情况并进行相应预警；

所述投影终端用于根据预警的防火区定位信息前往火灾现场进行摄像，然后将火灾画面移动投放在隧道内壁上以便隧道内人员知悉火灾情况。

可选的，所述火灾报警模块包括火灾探测器、区域报警器和集中报警器，所述火灾探测器遍布于隧道内，所述区域报警器用于对所在区域进行报警，所述集中报警器用于远程后台进行对应报警。

可选的，所述轨道包括环向轨道和纵向轨道，所述环向轨道在盾构隧道拱肩位置沿着盾构管片或者烟道板表面环向安装，纵向轨道在与环向轨道相交处通过螺栓固定连接，且竖直安装于环向轨道下方；

所述行走机构带着所述投影终端沿着所述纵向轨道移动。

可选的，所述行走机构包括电机、动齿轮、限位齿轮和平衡齿轮，动齿轮与电机连接位于所述纵向轨道的一侧，且所述动齿轮与所述纵向轨道的一侧焊接的腹板齿轮咬合，所述限位齿轮和平衡齿轮位于动齿轮的另一侧，平衡齿轮位于限位齿轮上方且沿着纵向轨道腹板滚动，限位齿轮沿着纵向轨道翼板滚动。

可选的，所述投影终端包括激光投影设备、视频监控设备及语音播报设备；激光投影设备用于将信息处理控制系统传输的警示、引导等交通情报投影至隧道侧墙或地面，视频监控设备用于采集事故现场具体情况信息，语音播报设备用于救援途中指挥让道、引导事故现场人员疏散。

可选的，所述轨行装置包括用于给所述投影终端供电的电源。

可选的，所述系统还包括通信模块，所述通信模块包括5G发射模块和信号接收模块。

可选的，在隧道侧墙或拱肩位置间隔安装5G发射模块与信号接收模块，根据信号接收效果确定纵向安装间距，投影终端同样安装5G发射模块和信号接收模块。

可选的，所述系统还包括信息处理控制模块，所述信息处理控制模块用于根据信号接收模块传输的信息和指令，一方面控制电机运行，移动至事故现场指定位置，一方面传递给投影终端需要播放的信息，且可以双向传输。

本发明还提供了一种用于长大水下隧道的轨行式情报投影系统的方法，包括：

火灾报警器实时监测水下隧道火灾情况并进行相应预警；

轨行装置根据预警的防火区定位信息前往火灾现场进行摄像，然后将火灾画面移动投放在隧道内壁上以便隧道内人员知悉火灾情况。

有益效果：本发明提供了一种用于长大水下隧道的轨行式情报投影系统及方法，包括：轨行装置、火灾报警模块及投影终端；轨行装置包括轨道和行走机构，轨道与隧道内壁固定连接，行走机构带着投影终端沿着轨道移动；火灾报警模块用于实时监测隧道内的火灾情况并进行相应预警；投影终端用于根据预警的防火区定位信息前往火灾现场进行摄像，然后将火灾画面移动投放在隧道内壁上以便隧道内人员知悉火灾情况。尤其适用于长大水下隧道，当火灾报警模块发出预警后，轨行装置根据预警的位置自动定位并移至事故现场，将事故现场的影像进行拍摄，然后沿着轨道移动并将事故现场的画面投影到隧道内壁上以便隧道内人员知悉火灾情况，防止引起恐慌。，便于人员发现，消灭了原有固定监控设备的盲区，在事故现场更加有效，适用性更广泛。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明用于长大水下隧道的轨行式情报投影系统及方法的工作原理图；

图2为本发明用于长大水下隧道的轨行式情报投影系统及方法的投影终端的在隧道安装示意图；

图3为图2的局部A放大示意图；

图4为图3的局部B放大示意图。

附图标记说明：：1-盾构管片；2-牛腿；3-烟道板；11-环向轨道；12-纵向轨道；13-电机；14-动齿轮；15-限位齿轮；16-平衡齿轮；17-连接结构；18-腹板齿轮；21-5G发射模块；22-5G信号接收模块；41-激光投影设备；42-视频监控设备；43-语音播报设备；50-安装支架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明提供了一种用于长大水下隧道的轨行式情报投影系统，包括：轨行装置、火灾报警模块及间隔安装在隧道全长范围内的多个投影终端；所述轨行装置包括轨道和行走机构，所述轨道与隧道内壁固定连接，所述行走机构带着所述投影终端沿着轨道移动；所述火灾报警模块用于实时监测隧道内的火灾情况并进行相应预警；所述投影终端用于根据预警的防火区定位信息前往火灾现场进行摄像，然后将火灾画面移动投放在隧道内壁上以便隧道内人员知悉火灾情况。

FAS系统火灾警报即火灾报警模块安装在隧道内，当FAS系统进行预警后，不仅发出声响同时发出防火区定位信息，通信系统传输信息获取该防火区定位信息便可得知火灾的具体位置，然后发出指令带着距离火灾现场最近的投影终端前往火灾现场。具体地，事故区段投影系统接收信息和指令后，经过信息处理控制系统来控制电机运行至事故地点，同时信息处理控制系统控制投影、监控及广播只会车辆让道。投影终端达到事故现场，进行拍摄、投影、监控及广播引导车辆及人员疏散。必要时救援方向投影系统协同加入只会车辆让出应急车道、引导疏散。投影终端将拍摄的事故现场画面传回视频至中控室，中控室确认并发送警示、引导信息，通过通信系统传输信息和指令至投影终端和轨行装置。

其中，轨行装置和投影终端固定连接。每隔一段距离就有一个投影终端，意味着每个区段有一个投影终端，该投影终端在该对应的区段内进行移动即可。根据事故现场就近原则调动距离事故现场最近的一个投影终端去进行画面拍摄，然后通过通信模块(即通信系统)传输至其他的投影终端内，如此所有的投影终端便可将画面投放在对应区段内的隧道内壁上，隧道内的人都可以实时知道事故现场的情况。

如图2至图4所示，可选的方案，轨行装置包括轨道和行走机构，轨道由环向轨道11和纵向轨道12组成，所述环向轨道11在盾构隧道拱肩位置沿着盾构管片1或者烟道板3表面环向安装，当在隧道烟道板下表面安装时，一侧靠近牛腿2，另一侧靠近中间，并避开排烟口位置，纵向安装间距宜与盾构管片1幅宽一致。纵向轨道12由多根工字钢纵向焊接连接组成，工字钢腹板焊接有腹板齿轮17，单根工字钢长度根据承载重量、加工难度确定，不宜超过4m。在确定投影终端的安装位置后，纵向轨道12在与环向轨道11相交处通过螺栓和构件连接固定，竖直安装于环向轨道下方。

行走机构包括电机13、动齿轮14、限位齿轮15和平衡齿轮16，分别分布于纵向轨道12的两侧，动齿轮14直接与电机13连接位于一侧，且动齿轮14与纵向轨道12一侧焊接的腹板齿轮17咬合，限位齿轮15和平衡齿轮16位于动齿轮14的另一侧，平衡齿轮16位于限位齿轮15上方，可沿着纵向轨道12腹板滚动，限位齿轮15沿着纵向轨道12翼板滚动。启动工作时，电机13带动动齿轮14转动，投影终端可沿着纵向轨道12移动。

通信模块包括5G发射模块21和信号接收模块22，在隧道侧墙或拱肩位置间隔安装5G发射模块21与接收模块22，根据信号接收效果确定纵向安装间距，投影终端同样安装5G发射模块21和信号接收模块22。

信息处理控制模块为投影终端的中央控制模块，主要作用为根据信号接收模块22传输的信息和指令，一方面控制电机13运行，移动至事故现场指定位置，一方面传递给投影终端需要播放的信息，且可以双向传输。

投影终端包括激光投影设备41、视频监控设备42及语音播报设备43。激光投影设备41用于将信息处理控制模块传输的警示、引导等交通情报投影至隧道侧墙(装饰板)或地面，视频监控设备42主要为采集事故现场具体情况信息，语音播报设备43用于救援途中指挥让道、引导事故现场人员疏散。

电源为锂电池，为轨行装置、通信模块、信息处理控制模块、投影终端提供电源。

轨行式情报投影终端按照隧道长度间隔1.0～2.0km设置。

当隧道发生严重交通事故或火灾时，FAS模块火灾警报及防火区定位信息，中控室确认事故并发送警示、引导信息，投影终端接收模块22接收到相关区间的隧道安装5G发射模块21所传输的信息，信息处理控制模块根据警示、引导信息，一方面控制电机13运行，移动至事故现场指定位置，一方面传递给投影终端需要播放的信息，且可以双向传输。必要时，中控室可调度救援方向投影终端协同加入，指挥车辆让出应急车道、引导疏散。投影终端达到事故现场，激光投影设备41用于将信息处理控制模块传输的警示、引导等交通情报投影至隧道侧墙(装饰板)或地面，视频监控设备42采集事故现场具体情况信息传回中控室，中控室根据现场情况实时通过终端发布激光投影、语音播报信息，引导车辆及人员疏散。

本发明实施例还提供了一种用于长大水下隧道的轨行式情报投影系统的方法，包括：

火灾报警器实时监测水下隧道火灾情况并进行相应预警；

轨行装置根据预警的防火区定位信息前往火灾现场进行摄像，然后将火灾画面移动投放在隧道内壁上以便隧道内人员知悉火灾情况。

本发明相对现有技术的优势主要体现在：

(1)本发明提供的适用于长大水下隧道的轨行式情报投影终端，间隔安装在隧道全长范围，接入FAS模块，在发生事故后的第一时间，距离最近的投影终端通过隧道顶部轨道到达现场，弥补了隧道内传统疏散救援方式存在的事故前期响应不够快速的问题，是一种隧道内事故快速处置系统，降低隧道内运营风险，对于长大隧道运营安全意义重大。

(2)本发明提供的适用于长大水下隧道的轨行式情报投影终端，相对于隧道内固定位置的情报板，可以移动为隧道内车辆及人员在不同情况下提供针对性的警示、引导等信息，并且采用激光投影的方式，便于人员发现，消灭了原有固定监控设备的盲区，在事故现场更加有效，适用性更广泛。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。