光纖感溫探測系統(tǒng)在隧道消防保護(hù)中的應(yīng)用(1)

1、光纖感溫探測系統(tǒng)在隧道消防保護(hù)中的應(yīng)用(1)摘要：光纖感溫探測系統(tǒng)是較不常見的消防探測系統(tǒng)，隧道 是典型的工程，本文將兩者結(jié)合形成的一個典型設(shè)計。 關(guān)鍵詞：光纖感溫探測隧道消防探測系統(tǒng) l l 隧道的火 災(zāi)危險地下軌道交通正日益成為各大城市解決交通堵塞的重 要手段地下隧道是其唯一的交通通道。同時，高速公路也 正成為今日社會的經(jīng)濟(jì)命脈，公路隧道更是其咽喉重地。大 量的人員及貨物夜以繼日的通過它們運送到各地，其高負(fù)荷 運行使其系統(tǒng)易損壞，任何細(xì)小的事故都將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果?；馂?zāi)，是公路隧道以及地下鐵路隧道所面臨的高度危險 之一?，F(xiàn)代化交通系統(tǒng)的迅速發(fā)展，大大增加了隧道火災(zāi)的 潛在危險。鑒于隧道內(nèi)環(huán)境

2、特殊，火災(zāi)一旦發(fā)生，往往會一發(fā)不可 收拾；并且由于缺乏逃生設(shè)施及救護(hù)人員，加之司機(jī)與乘客 驚慌失措，很可能造成重大傷亡。2 2隧道的火災(zāi)特點發(fā)生在隧道中的火災(zāi)， 多數(shù)是開放性火災(zāi)， 它帶有濃煙，其熱輻射率為數(shù)兆瓦級，在數(shù)分鐘內(nèi)便可形成火災(zāi)。經(jīng)廣泛的試驗，一起火災(zāi)通常在 8 8 1010 分鐘完全形成。對于大型貨運卡車，大約為 20-3020-30 分鐘。當(dāng)有燃料泄漏并形 成坑池時，火災(zāi)在 1-31-3 分鐘內(nèi)完全形成。 “隧道火災(zāi)”實 例的測試顯示，在大約 5 5 分鐘之后，車輛火災(zāi)的溫度升至大 約 200200 攝氏度。在這些發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，我們得出如下結(jié)果：當(dāng)隧道中發(fā) 生一起嚴(yán)重的火災(zāi)，在最

3、先的 4 4 分鐘內(nèi)，在火災(zāi)點上方的熱 空氣層可以探測到溫度每分鐘上升大于 5050 攝氏度。隧道通風(fēng)將產(chǎn)生特定的影響。一般的測試都顯示，在大 于 2m2m s s的縱向風(fēng)時，一輛汽車或列車火焰向上飄動，頂部 的溫度僅達(dá)到 6060 攝氏度。并且，在距火災(zāi)發(fā)生地 2020 米遠(yuǎn)的 地點，頂部溫度將降到 5050 攝氏度以下。因此，在高速氣流 時熱幅射的升溫梯度是唯一的報警相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。隧道內(nèi)風(fēng)速的影響可以參見西門子樓宇科技公司在瑞 士的哈葛伯奇試驗隧道所得到的測試數(shù)據(jù)。在有消防通風(fēng)系統(tǒng)時，為確保排煙空氣流速必須增加至 大于3mi/s3mi/s。另一方面，這增加了 5 5 個單位的燃燒速率，并 且對

4、隧道頂部的熱空氣層將更具破壞性。一些更先進(jìn)的通風(fēng) 系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生時，從隧道火災(zāi)發(fā)生位置的頂部排煙。為 此應(yīng)只開啟火災(zāi)發(fā)生位置的通風(fēng)口，并關(guān)閉新風(fēng)系統(tǒng)。為了確保火災(zāi)報警的可靠且無誤報，火災(zāi)探測系統(tǒng)應(yīng)能 記錄開放式火災(zāi)的輻射區(qū)域，這是極其重要的。此外由于表 面熱幅射所傳遞的熱量要比熱氣體的熱對流交換所傳遞的 快一些，所以火災(zāi)探測系統(tǒng)應(yīng)能迅速探測溫度變化。而最新的光纖感溫探測系統(tǒng)，提供了幾近完美的探測性能。3 3光纖感溫探測系統(tǒng)介紹3 3 1 1 工作原理 經(jīng)過物理實驗得知諸如溫度、壓力和張力等對玻璃纖維 會造成影響，并且能夠局部地改變光纖中的光線傳導(dǎo)特性， 從而光線在傳導(dǎo)中會產(chǎn)生散射，并會在石英

5、玻璃纖維中衰減， 外部物理影響的位置就能夠被確定，這樣光纖就能夠作為一 種線性的傳感器。光纖感溫探測系統(tǒng)是一套利用光纖作為線性感溫探測 器的高新技術(shù)，其基本原理是利用光纖中石英分子鍵會受溫 度上升而產(chǎn)生晶格振動。這種振動會導(dǎo)致在光纖中傳輸?shù)墓?產(chǎn)生散射，而散射量的大小可以直接反應(yīng)溫度的高低。因此 光纖感溫探測系統(tǒng)可以將環(huán)境溫度以連續(xù)的線性方式表示 出來。光纖感溫探測系統(tǒng)的另一個嶄新的技術(shù)是可以準(zhǔn)確地 定位溫度變化的確切位置。系統(tǒng)通過 OTDKOFDROTDKOFDR 及連續(xù) FFTFFT對訊息進(jìn)行外理，將微小的時空差別以頻率方式體現(xiàn)出來實 現(xiàn)精確定位，從而構(gòu)成一套精密的光纖線性感溫探測系統(tǒng)。光

6、纖感溫探測系統(tǒng)包括一個分析單元以及一個石英光 纖纜作為線性溫度傳感器。3 3 2 2 特性 在隧道交通領(lǐng)域，光纖傳感器線纜是一種理想的解決辦 法。因為：一它不包含任何電子器件，所以不會受到任何種類的電 磁干擾的影響。一光纖傳感線纜設(shè)計了優(yōu)異的耐用性，所以對環(huán)境影響 如溫度，壓力和濕度波動極具抵抗力，同樣也適用于多塵和 含有腐蝕性物質(zhì)的空氣中。一安裝傳感線纜和維護(hù)都十分容易，在線纜有損傷的地 方可以像修復(fù)普通光纖一樣接合。一傳感線纜能夠不受限制地切割成要求的長度，為每一個工程提供所需的長度，最長可達(dá) 4 4 千米。同時，光纖感溫探測系統(tǒng)能夠：一精確定位火災(zāi)位置，對隧道可進(jìn)行大范圍的或局部范 圍的

7、顯示。一指明火災(zāi)蔓延方向和速率。一激活預(yù)先編制的聯(lián)動控制順序比如通風(fēng)，疏散指示， 交通信號燈，燈光調(diào)整等，并通過通訊接口與其它控制系統(tǒng) 進(jìn)行聯(lián)動。自 2020 世紀(jì) 8080 年代末，裝于不銹鋼管中的石英玻璃纖維制成光纜開始用于信息傳輸，而不會受到電磁干擾。這種光纖系統(tǒng)不僅適用于傳輸信息，還可作為局域分布的測量傳感光纖感溫探測系統(tǒng)是一個線性感溫探測器，屬于最新一代光纖傳感器，其最大優(yōu)點歸功于它的精確測量特性，它特 別適合用于公路隧道以及類似場合的火災(zāi)危險監(jiān)視裝置光纖感溫探測系統(tǒng)已經(jīng)多年成功地應(yīng)用于許多領(lǐng)域，尤 其是公路隧道領(lǐng)域。4 4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光纖感溫探測系統(tǒng)有如下結(jié)構(gòu)：一傳感線纜-OTS-OTS 控制器配有激光發(fā)生器，測量信號評估和軟件一外部電源 24VDC24VDC 100W100W 一整個光纖感溫探測系統(tǒng)提供 1010 個無電壓，報警和故 障輸出，閉合觸點可用于連接 9 9 個主要區(qū)域報警，1 1 個通常 故障一 4 4 個無電壓輸人用于：報警的復(fù)位，外部報警，監(jiān)控一與 pcRS232pcRS232）連接，在調(diào)試時設(shè)置優(yōu)化操作參數(shù)。帶有調(diào)試程序的 PCPC 在操作時或分離或連接一將一臺 PCPC 連接于接口，用來顯示設(shè)定區(qū)域和線纜沿 線的溫度圖形顯示。4 41 1 光纖感溫線纜傳感線纜有一個外徑為 1 1. 65mm65mm 的鋼