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隧道火灾的危险及光纤光栅感温探测系统

 一、隧道火灾的危险
     地下轨道交通正日益成为各大城市解决交通堵塞的重要手段.地下隧道是其唯一的交通通道。同时,高速公路也正成为今日社会的经济命脉,公路隧道更是其咽喉重地。大量的人员及货物夜以继日的通过它们运送到各地,其高负荷运行使其系统易损坏,任何细小的事故都将导致严重的后果。
     火灾,是公路隧道以及地下铁路隧道所面临的高度危险之一。现代化交通系统的迅速发展,大大增加了隧道火灾的潜在危险。(例如:隧道长度的不断增加,双向行车道,高危险性的货物,隧道内由于大交通流量而日益增加的火灾荷载等等因素。)
     鉴于隧道内环境特殊,火灾一旦发生,往往会一发不可收拾;并且由于缺乏逃生设施及救护人员,加之司机与乘客惊慌失措,很可能造成重大伤亡。
二、光纤光栅感温探测系统介绍
     光纤光栅隧道火灾探测系统,采用了当今先进的通讯技术、微处理器技术、数字化温度传感技术。独创设计的低温、潮湿环境运行技术。该系统的开发研制在模拟隧道火灾现场的情况下,经多次反复试验、攻关才得以完善,避免了易受环境条件影响,蒸汽、尘土、烟雾等会阻挡仪器的光学系统而影响精确测温的影响,完整安全地把数据传送至监视终端。因此,该系统是一种高可靠性的分布式在线监测系统。
三、工作原理
     重庆昱艮科技有限公司研发的光纤光栅隧道火灾探测系统使用光纤作为感温元件和信号传输介质,为提高光纤对温度的敏感程度及准确定位能力,采用国际最先进的光纤局部加工技术,在普通单模光纤上制作一系列的温度敏感区——光纤光栅,这些敏感区可以精确、灵敏地探测到周围温度的细微变化,而光纤的其他部分只是用于信号传输,对机械应力和环境干扰不敏感,从而保证整个光纤光栅感温探测系统的高灵敏性和低误报率。其基本原理是利用光栅感温探头内部敏感元件——光纤光栅反射的光学频谱对温度的敏感特性,通过光纤光栅温度报警仪显示表头内部各功能模块完成对光纤光栅传感器的输入光源激励/输出光学频谱分析和物理量换算,以数字方式给出各监测点的温度信息,并根据预先设定的报警温度设定值和报警温升速率实时给出火灾预警和报警信号。
四、系统功能与特点
    4.1主要功能
     系统可根据用户需要对探测器所在区域进行温度巡检,监测隧道内现场环境温度,实时传递火灾报警信息。
系统会根据温度上升的快慢程度,给出不同的报警信号,分别启用喷水降温装置或灭火装置(需联动火灾应急装置)。
当发生火灾时,提供报警并准确确定起火点位置,指导消防工作。
   4.2主要特点
    1)系统通过探测波长编码采集数据,属于数字量测量,它不包含任何电子器件,所以不会受到任何种类的电磁干扰的影响,避免了传输线路损耗等因素影响的问题。
    2)全年365×24小时不间断在线监测,从根本上杜绝人员疏忽导致的事故。
    3)具有网络接口,可与管理网络相连,实现信息的共享和进一步的数据处理功能。
    4)光纤传感线缆设计了优异的耐用性(可以预期大约50年的服务寿命),所以对环境影响如温度,压力和湿度波动极具抵抗力,同样也适用于多尘和含有腐蚀性物质的空气中。
    5)传感探测头无源,监测现场及施工现场均无需供电,本质安全。
    6)测温精度达到±0.5℃,探测器仅对温度敏感,系统稳定可靠。
    7)传感器无零漂,长期使用无需标定。
    8)安装传感线缆和维护都十分容易,在线缆有损伤的地方可以像修复普通光纤一样接合。
    9)同时,光纤光栅隧道火灾探测系统能够: 精确定位火灾位置,对隧道可进行大范围的或局部范围的显示。 指明火灾蔓延方向和速率。
   10)激活预先编制的联动控制顺序比如通风,疏散指示,交通信号灯,灯光调整等,并通过通讯接口与其它控制系统进行联动。
4.3系统组成
     光纤光栅隧道火灾探测系统采用全数字化网络结构,提高了整个系统的抗干扰能力。系统为星型网状拓扑结构,通过光纤光栅温度火灾探测信号处理器将系统与分布于隧道内的传感器连接起来,易于安装维护与系统拓展。光纤材质传输与光纤传感器监测,现场完全无电保证系统能在恶劣环境下可靠运行。
 1)光纤光栅隧道火灾探测系统主要由光纤光栅感温火灾探测器、光纤光栅感温火灾探测信号处理器以及信号传输光缆等几部分组成。
下图为报警系统简化结构图:



4.4系统安装

    光纤光栅感温火灾探测信号处理器一般放置于工控室,光纤光栅感温火灾探测器与信号处理器用光缆接续盒、跳线连接,如果外接火灾报警主机可通过继电器连接。根据现场情况,光纤光栅感温火灾探测器延隧道顶部敷设。(传感器链路用钢绞线及挂钩固定在隧道顶部)

系统构成图