通过防潮措施降低工作井感烟探测器误报警故障率的研究

摘要：随着城市现代化进程的加速，城市轨道交通在国内各大城市中迅速发展并广泛普及。为了保障乘客和设备的安全，智慧消防在轨道交通系统中发挥着至关重要的作用。感烟探测器作为智慧消防系统的重要组成部分，其性能直接影响监测的准确性。然而，地下工作井环境潮湿，常见的感烟探测器容易因为水蒸气等干扰物触发误报。为了解决这一问题，关键在于通过有效的防潮措施降低感烟探测器的误报率，从而提升其在潮湿环境中的可靠性。这一技术突破将是智慧消防领域亟需解决的重要课题。

1 工作井的湿度来源

1.1温州S2线江北工作井及过江隧道湿度现状

温州S2线江北工作井总建筑面积约为4076.67m²，其中，地下面积约为3571.2m²，下地深度约为50m，包含4个楼层。地下四层向南延伸为过江隧道，全长约5km。通过对现场湿度探头数据的进行采集，将各个楼层不同位置的环境湿度进行统计，结果如下表1所示。

由表中的数据可以看出，从地下一层开始，工作井的环境湿度随着深度的加大急剧上涨。在实际的工作环境中，还可以观察到楼面，墙壁上出现凝露。

1.2江北工作井的湿度影响因素

1.2.1环境因素

地下工作井通常处于封闭或半封闭的地下空间，环境相对密闭，通风条件较差，导致空气中的水分难以排出。这种封闭的结构使得湿度容易积累，形成高湿度环境。工作井中的湿度高主要由以下几个因素引起：

1.地下水渗透：由于工作井通常位于地下，并且相邻瓯江地下水的渗透是湿度增加的主要来源之一。地下水通过土壤、裂隙和结构缝隙渗入工作井，导致井内湿度持续升高，尤其是在雨季或地下水位较高的地区，这种现象更加明显。

2. 排水不畅：工作井的排水系统通常存在排水效率不高或堵塞的问题，导致积水难以及时排出。积水的蒸发进一步增加了空气中的湿度，使井内环境长期处于潮湿状态。

3. 空气流通不良：工作井大多为封闭或半封闭空间，通风条件有限，空气流动性差，湿气不易扩散和排出。这种密闭环境下，湿度更容易积聚，形成较高的湿度水平。

综上所述，地下工作井的高湿度主要是由地下水渗透、排水不畅、空气流通不良以及温差导致的凝结效应等多种因素共同作用的结果。这些因素使得工作井内的湿度水平远高于地面环境，极大地影响了设备的正常运行，尤其对感烟探测器等敏感设备的使用带来了挑战。

1.2.2 季节因素

在温州S2市域轨道投入运营的一年时间内，通过对江北工作井的湿度变化情况监测，发现湿度的变化随着季节的变化尤为明显。

一、 春夏季节

南方在春夏两个季节，正值雨水高发期。大量的雨水会导致地下水位上升，江北工作井非常容易受到地下水渗透的影响，导致井内环境湿度明显升高。同时，大量的雨水没有及时排出，也会通过井口、结构缝隙等缺口渗入到井内，加剧了湿度的增加。此外，雨季期间空气中的相对湿度本身较高，这也是导致湿度大的一个重要原因。

除了本身的环境湿度大以外。在夏季高温时节，由于地表温度升高，工作井内外温差增大，热风通过井口进入地下工作井时，空气中的水分更容易凝结在环境温度较低的工作井内壁和设备表面，形成大量冷凝水。在江北工作井中，这种情况非常严重，不仅极大的增加了井内的湿度，还在工作井的墙壁上滋生了许多霉菌。

二、秋冬季节

在秋冬两个季节，由于平稳的温度和干燥的空气，工作井内的湿度则有所缓解。地下水位随降水量减少而降低，渗水的问题会减轻，再加上外界空气相对干燥，湿度不会像雨季时那样明显攀升。然而，由于工作井的封闭性，干燥季节也并不能完全消除潮湿问题，特别是温差效应仍可能导致冷凝水的形成。

因此，季节变化对工作井湿度的影响主要体现在春秋两个季节的湿度上升，以及秋冬两个季节的湿度缓解，但总体来说，环境湿度还是严重超过了感烟报警器的工作环境要求。特别是在春夏雨季，工作井湿度容易达到最高点。通过对感烟报警器的一年内的故障表进行统计，明显观察到在七月份至十月份期间的误报率相较于其他月份会更高。因此，在设计和维护工作井中的消防设备时，必须充分考虑季节对湿度的影响，采取相应的防潮措施以应对不同季节的湿度变化。

2 工作井用感烟探测器工作原理及误报情况分析

2.1 工作井用感烟探测器工作原理

江北工作井中采用的感烟探测器多为光电感烟探测器，这种类型的探测器按工作原理分为散射型光电感烟探测器和遮挡型光电感烟探测器。

一、散射型光电感烟探测器：

探测器内部设置有一个光源和一个接收器，二者呈错位摆放。在正常情况下，光源直射出来的光线不会直接打到接收器上。当火灾引起的烟雾进入到探测器内，光源发出的光线会在烟雾中进行散射，使得部分光线被散射到接收器上，检测到散射光后，感烟报警器触发报警信号。

二、遮挡型光电感烟探测器：

在这类探测器中，光源和接收器位于同一直线上。当空气中没有烟雾时，光线能够正常照射到接收器上；当有烟雾出现时，烟雾颗粒会干扰光线的直射，导致接收器接收到的光信号减弱，触发报警。

散射型的光电感烟探测器对早期火灾产生的烟雾颗粒非常敏感，能够及时探测火灾，而遮挡型感烟探测器通常用于检测浓烟的火灾情况。

2.2 感烟探测器故障原因分析

在工作井中的感烟报警器故障原因多种多样，下表2是在运营期间江北工作井中烟感报警器的三个典型故障。

由上表2可知，江北工作井内的感烟报警器触发火警报警基本上都为误报，给维保人员带来了极大的不便利。

现用于江北工作井中的烟感报警器运行环境湿度处于80%以上，特别在高温高湿的气候，工作井地下层相对湿度都能达到100%，产生的雾气和凝露极大程度上干扰了感烟报警器的正常运行。受到温度、湿度、气流和灰尘等多种因素的影响：

一、湿度，在高湿度环境中，水蒸气可能会被误判为烟雾，导致频繁误报。长期处于潮湿环境还可能腐蚀探测器内部元件，影响其正常工作。

二、温度变化，温度的剧烈变化可能会影响报警器的传感器，尤其是在温差较大的环境中，烟感器容易因为冷凝现象触发误报。

三、灰尘和污垢，灰尘和其他颗粒物在空气中积聚，可能会堵塞探测器的感应窗口或传感器，影响其检测效果，甚至导致报警器失灵。

3 防潮措施

3.1 工作环境改进方法

针对江北工作井内湿度过高的情况，采取了多层次的防潮措施，包括堵漏、排水系统优化、使用生石灰吸湿，以及根据季节变化启用通排风系统祛湿。这些综合措施显著降低了井内湿度，改善了工作环境，保障了设备的正常运行。

首先，堵漏处理作为防潮的基础措施，通过对井壁裂缝和接缝进行全面密封，减少了地下水渗入的风险，如图1所示。使用高效防水材料如聚氨酯注浆封堵裂缝，不仅具有良好的防水性能，还能在潮湿环境下迅速固化，形成持久的防水层。

其次，对排水系统进行进一步的优化。通过重新设计排水管道的布局并加大转弯口等关键部位的管径，使江底隧道和岩壁内渗出的矿物盐可以更流畅的排出工作井，水排放效率得到显著提高。同时，在用耐腐蚀的材料对原有管道进行改进，有效减少了水在井内的滞留，防止湿度积聚。

在江北工作井的地下层，多个湿气聚集处放置生石灰吸湿包。生石灰（氧化钙）通过与空气中的水分发生化学反应生成氢氧化钙，吸收了大量的湿气，降低了空气中的湿度。这一方法不仅成本低廉，操作简便，还能在短期内快速改善井内湿度环境，但是需要定期对熟石灰进行清理和更换。

此外，通排风系统的启用根据季节变化灵活调整通风模式，进一步改善了井内空气流通。特别是在潮湿的季节，通风系统有效促进了湿气的排出，避免湿气长期积聚。这一措施补充了其他防潮手段，使工作井内的湿度得到了更加稳定的控制，如下图2所示。

通过这些多层次的防潮手段，江北工作井的湿度控制取得了显著成效。未来，可以通过对湿度变化进行长期监测，进一步优化防潮措施，以提升工作井的安全性和设备的使用寿命。

3.2 井用感烟探测器改进

除了对环境湿度进行控制外，感烟探测器本身的防水也至关重要，主要对原有的井用感烟探测器进行如下改进：

一、外壳防水设计，如下图3a所示。选用防护等级较高IP65防护材料，为感烟探测器内部提供保护，并引入防水涂层，能够有效防止水汽、灰尘的进入。特别是在湿度较高的地下空间或井道，外壳的密封设计直接影响探测器的工作稳定性。

二、内部组件的防潮保护，如下图3b所示。对于内部的电路板等核心元件，采取防潮涂层或灌封胶保护。这能大幅减少水汽对电子元件的侵蚀。此外，对连接器和电路焊点进行密封处理，可进一步降低湿气通过细小间隙渗入的风险。

最后，合理的通风与排水设计可以有效应对内部冷凝水问题。在探测器的设计中，适当设置通风孔并加装防水滤网，既能维持探测器内部空气流通，又能防止外界水汽进入。对于易积水的环境，增设排水孔，以便快速排出冷凝水，减少探测器长时间处于高湿状态的风险。

通过以上防水改进措施，感烟探测器在潮湿环境中的工作可靠性得到了大幅提升。这些方法不仅提高了探测器的防水性能，同时延长了设备的使用寿命，为恶劣环境中的火灾监测提供了更为可靠的保障。

5 结论

通过对江北工作井内感烟探测器的5个月实验研究，验证了所采用的防潮改进措施的实际效果。实验前3个月未采取防潮措施，感烟探测器的月均误报警次数达到6次，表明潮湿环境对设备运行造成了严重影响。然而，在后两个月实施了堵漏、排水系统优化、使用生石灰吸湿及季节性通排风系统等综合降湿手段后，误报警现象完全消除。这一结果表明，改进后的防潮措施显著提高了感烟探测器在潮湿环境中的可靠性。

实验数据表明，这些防潮措施不仅有效减少了环境湿度，还大幅降低了感烟探测器因潮湿导致的误报率。未来可以在类似环境中进一步推广这些措施，以提高各类探测设备的运行稳定性，保障安全监控系统的正常运作。

参考文献

[1]王玲，汤敏吉，张永康，王舒寒，吴辰斌，周思鸣，任怡睿.感烟探测器在电缆隧道中的应用及改进方法[J].电力与能源，2024，第45卷（2）： 173-176

[2]李景林.潘家口枢纽主坝电梯井道的防潮防渗[J].海河水利，2000，（3）： 15-16

[3]GB 4715-2005，点型感烟火灾探测器[S]