電纜隧道光纖分布式測溫系統(tǒng)方案

1、 XX 電纜隧道光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)方案上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司二一一年八月時刻關(guān)注生命安全,時刻關(guān)注工程質(zhì)量! 目 錄1 設(shè)計準則 . 33.1系統(tǒng)目標 . 3 3.2系統(tǒng)范圍 . 3 3.3系統(tǒng)設(shè)計原則 . 3 3.4系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 . 4 3.5光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)說明 . . 42 系統(tǒng)設(shè)計分析 . 62.1火災分析 . . 6 2.2技術(shù)要求分析 . . 73 系統(tǒng)設(shè)備選型 . 94 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 . 15 4.1現(xiàn)場設(shè)備布置 . . 15 4.2探測光纜的安裝方式 . 174.3系統(tǒng)通訊 . . 185 售后服務(wù) . 195.2服務(wù)支持協(xié)議 . . 19 5.3培訓

2、 . . 19 5.4資料和信息 . . 196 設(shè)備清單及現(xiàn)場調(diào)試 . 206.1設(shè)備清單 . . 20 6.2、現(xiàn)場調(diào)試 . 20 1 設(shè)計準則1.1系統(tǒng)目標電纜隧道在線監(jiān)測系統(tǒng)必須保證:運行電纜溫度的實時監(jiān)測。準確定位電纜事故位置 , 顯示事故時的溫度狀態(tài)。通過輔助軟件將光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)所探測到電纜實時在線的表面溫度 轉(zhuǎn)換成電纜運行的載流量 , 為客戶確定電纜的最大載流量提供歷史依據(jù) , 并最 大限度的提高電纜的使用壽命。對電纜的老化狀態(tài)進行監(jiān)測?？梢詫τ捎谕饬Φ钠茐亩霈F(xiàn)的故障進行監(jiān)測。1.2系統(tǒng)范圍本系統(tǒng)設(shè)計包含針對此系統(tǒng)的整體設(shè)計、設(shè)備供貨、安裝指導、調(diào)試開通、配合 驗收以及

3、設(shè)備保修等服務(wù)。技術(shù)方案中所指的系統(tǒng)設(shè)備包含光纖分布式溫度監(jiān)測 系統(tǒng)、現(xiàn)場探測光纜、光纜接線盒,網(wǎng)絡(luò)連接接口等。1.3系統(tǒng)設(shè)計原則系統(tǒng)應符合中國有關(guān)法律法規(guī),符合消防管理條例和標準。系統(tǒng)設(shè)計選用產(chǎn)品應獲得中國國家規(guī)定的各項強制性認證。遵照安全第一、預防為主的原則,系統(tǒng)應嚴格保證設(shè)備可靠性和系統(tǒng)可靠性。 系統(tǒng)應具有先進性和適用性:系統(tǒng)的技術(shù)性能和質(zhì)量指標均達到國際先進水平。 且在安裝調(diào)試、軟件編程和操作使用各方面均簡便易行,并適合項目特點,達到 最佳的性能價格比。在系統(tǒng)細化設(shè)計時應明確與總監(jiān)控系統(tǒng)之間的接口界面,且系統(tǒng)的各項技術(shù)指標 均符合相應要求。在系統(tǒng)設(shè)計時應盡量優(yōu)化設(shè)備配置,考慮整個系統(tǒng)的

4、統(tǒng)籌配置,避免設(shè)備的重復 購置和管線的混亂局面。 1.4系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范系統(tǒng)應按國家相關(guān)規(guī)范進行設(shè)計,所選用設(shè)備應滿足國家相關(guān)產(chǎn)品標準。本技術(shù) 規(guī)格書技術(shù)方案說明中使用的標準如下:GB 50300 建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標準GB 50303 建筑電氣安裝工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范歐洲 EMC 指令 EN5008-2 抗干擾性 EN50081-1輻射性 1.5光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)說明針對電纜隧道的特點,我們建議采用光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng),因為系統(tǒng)存在有 以下特性,非常適合電纜隧道的溫度在線監(jiān)測。 溫度的實時監(jiān)控,在線式監(jiān)測,并做到早期預警。 分布式:DTS 系統(tǒng)為分布式測溫系統(tǒng),提供連續(xù)的動態(tài)監(jiān)

5、測信號,測量到的溫度數(shù)據(jù)是不 間斷連續(xù)分布的,可以即時顯示被監(jiān)測物體每隔 1米各點的溫度變化。 先進性:DTS 光纖分布式溫度測量系統(tǒng)是在線監(jiān)測的最有效的手段,在技術(shù)上已非常成熟 完善;光纖本身既做信號傳輸,也用于探測溫度,即傳播傳感一體化;通過采用不同的外護套材料, DTS 監(jiān)測系統(tǒng)可以適應各種環(huán)境;各種功能設(shè)定由 DTS 系統(tǒng)的主機通過 PC 在 Windows 環(huán)境下由工程師調(diào)試編程來 完成。 設(shè)定區(qū)域長度及報警點, 系統(tǒng)校訂均可采用 Windows2000 以上版本軟件來完 成。 準確性DTS 系統(tǒng)的溫度精度達±1,定位精度 1米;系統(tǒng)主機內(nèi)的激光發(fā)射裝置每秒鐘會發(fā)射上萬次的

6、光脈沖,并將取樣溫度的平均 值輸出到顯示系統(tǒng),基本消除誤差。 靈活性 DTS 監(jiān)測系統(tǒng)提供的是一個連續(xù)的動態(tài)監(jiān)測信號,系統(tǒng)可設(shè)置多級定溫值報警, 并且可以根據(jù)環(huán)境不同進行修正;為避免誤報發(fā)生,在定溫報警監(jiān)測的同時,對高溫點的溫升速率進行監(jiān)測,并提 供相應的報警信號輸出。每個報警分區(qū)可單獨編程,并可按照用戶的要求進行設(shè)計,系統(tǒng)可針對環(huán)境變化 設(shè)置 500個不同報警控制區(qū)域。 兼容性:系統(tǒng)可以通過 RS232、 Ethernet 、內(nèi)置繼電器、 MODBUS 、 LED 等輸出形式與 PC 、 PLC 、消防報警系統(tǒng)、 SCADA 等其他控制設(shè)備進行互連,在消防應用中可與火災報警控 制器等系統(tǒng)進行

7、聯(lián)網(wǎng),提供信號進行聲光報警,信號輸出準確、完整。光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)可根據(jù)不同報警區(qū)分段、分級輸出信號,以適應不同控 制盤的需要。 安全性:光纜分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)具備安全記錄功能;遠程診斷,可通過調(diào)制解調(diào)器由專門工程師提供最低限度的系統(tǒng)遠程診斷; 如果光纖受損, DTS 系統(tǒng)可以即時定位受損點,通過光纖熔接機對其進行熔接, 這對于有效的實施在線監(jiān)測是非常重要的;探測光纜本征安全,由于采用光信號,因 此不會與電導體之間產(chǎn)生相互電磁干擾。 2 系統(tǒng)設(shè)計分析2.1 火災分析電纜隧道的火災通常有兩種,即內(nèi)部火源和外部火源。內(nèi)部火源主要是指電纜傳輸電流過載、電纜接頭處阻抗大、絕緣皮老化或電纜本 身局放

8、等原因,致使電纜表面產(chǎn)生溫升,電纜絕緣層和保護層產(chǎn)生陰燃,并伴隨大熱 量、可燃氣體的產(chǎn)生,隨著溫度進一步上升即產(chǎn)生煙霧,從而發(fā)展為火災。外部火源是指電纜隧道或電纜夾層內(nèi)其他火源及隧道外各種火源。外部火源可使 電纜表層著火,同時產(chǎn)生大量的熱和煙。對于普通電纜,一般情況下護套材料在溫度 150以上開始釋放一定量的可燃氣 體,此時并不產(chǎn)生煙霧;溫度在 270范圍內(nèi)會大量釋放可燃氣體和煙霧,內(nèi)含有毒 氣體。溫度高于 270時處于極不穩(wěn)定期,隨時可能燃燒,對于自燃來講可能溫度要 達到近 390才會燃燒,但對于由于外界火源造成的災害,在存在大量可燃氣體的情 況下即會燃燒。對于阻燃或難燃這一類電纜仍然會發(fā)生

9、電纜延燃火災。與普通電纜不同的是自燃 起火溫度值提高到了 480, 190以上開始產(chǎn)生一定量可燃氣體,但無煙霧產(chǎn)生;到 270產(chǎn)生大量可燃氣體。因此, 電纜故障首先會產(chǎn)生大量的熱量, 而 DTS 光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)就是通 過實時監(jiān)測周圍環(huán)境熱量的變化,從而在事故發(fā)生的初期就可以準確判斷是否電纜有 異常,做到防患于未然。電纜隧道發(fā)生火災的典型成因主要有如下幾種:電纜過載運行或老化引起。過失等人為因素引起的明火。電纜接頭發(fā)生破裂?？扇夹詺怏w引起。 考慮到項目的實際情況,系統(tǒng)配置時需對下述因素的影響給予充分的注意: 電纜隧道內(nèi)的潮濕環(huán)境;電纜隧道內(nèi)塵埃飛揚,較為骯臟;電纜隧道內(nèi)鼠類可能嚙咬設(shè)備造

10、成損壞;隧道設(shè)備的維護。2. 1. 3電纜運行監(jiān)測的基本要求無死角 (無監(jiān)測遺漏區(qū)域 無間斷 (無時間空白階段 無誤報2.2 技術(shù)要求分析目前市場上常見的電纜隧道在線監(jiān)測手段主要是光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)。 光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)相比其他探測手段,光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)這一新興的線型火災探測手段正逐 漸為用戶廣為接受。 其探測原理為測量光纖內(nèi)部喇曼 (Raman 反射來探測整條光纜沿 線的溫度變化。其安裝簡便,性能卓越,具備如下主要優(yōu)點:整根光纜不僅用作信號傳輸, 更全被用作溫度探測用, 感溫探測覆蓋范圍為其 全長 100%, 監(jiān)測區(qū)域的設(shè)置可以通過軟件在光纜全長內(nèi)自由設(shè)置, 事故定位精 度高,

11、其探測區(qū)域最小可達 1米,無論現(xiàn)場分區(qū)怎樣變動,皆能滿足要求; 對每個分區(qū)的報警探測邏輯可以實現(xiàn)分區(qū)內(nèi)最大溫度 (定溫 、 分區(qū)內(nèi)溫升速 率(差溫、分區(qū)內(nèi)最高溫度與分區(qū)平均溫度之間差值(分區(qū)溫度均勻程度 三種方式的任意組合,保證實現(xiàn)早期和可靠的報警;準確的事故定位,方便應急監(jiān)測系統(tǒng)及時做出正確反應;系統(tǒng)可配置圖形化監(jiān)控軟件, 軟件可以圖形化實時顯示各分區(qū)的定溫、 差溫和 極均差值等探測數(shù)據(jù),并可以在控制中心設(shè)定各種探測數(shù)據(jù)的報警閾值; 可以對光纜全線提供連續(xù)的溫度監(jiān)測, 可以顯示全線的溫度分布曲線, 不僅有 利于值班人員監(jiān)控操作, 而且系統(tǒng)兼?zhèn)涔收献詸z測功能, 光纜發(fā)生故障時可以 在光纜全長曲

12、線上指示出斷點的具體位置,有利于系統(tǒng)的故障監(jiān)測與迅速維 修;系統(tǒng)安裝非常簡便, 信號傳輸和探測用一根光纜, 安裝至現(xiàn)場僅需將探測光纜 固定即可輕松完成安裝工作;探測部分完全采用光傳輸方式, 光纖本征安全防爆防雷, 并可以完全杜絕電磁 干擾影響;光纜耐用性設(shè)計優(yōu)異, 探測光纜的壽命可達 30年之久, 對環(huán)境影響如溫度, 壓 力和濕度波動有抵抗力,同樣也適用于較多灰塵和含有腐蝕性物質(zhì)的空氣中; 可自成系統(tǒng), 系統(tǒng)自帶全線溫度曲線圖形顯示和配置軟件, 所有設(shè)置都可以通 過軟件進行,直觀易用;系統(tǒng)集成方便, 控制器提供干接點輸入輸出至火災報警系統(tǒng)。 此外, 控制器支 持開放的通訊接口,易于實現(xiàn)控制器一

13、級的系統(tǒng)集成。光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)(DTS - 溫度曲線圖 3 系統(tǒng)設(shè)備選型3.1 設(shè)計目標采用光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng) (DTS對 XX 電纜隧道 進行實時在線的火情監(jiān)測。 3.2 系統(tǒng)構(gòu)成此測溫系統(tǒng)的構(gòu)成 :由光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)、 探測光纜、 光纖連接器件以及工 控機等構(gòu)成。DTS400為快速響應“可定位”線型溫度監(jiān)測系統(tǒng),可采用單端連接方式,對隧 道內(nèi)的探測光纜溫度進行監(jiān)測。報警區(qū)可編程并可按照用戶的要求進行不同的設(shè)置。 本文件由 DTS400系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的構(gòu)成,專用于對公路隧道的環(huán)境溫度和火情實 施在線監(jiān)控。DTS400控制單元應同火災控制系統(tǒng)相連以提供來自程序化火災報警區(qū)的報警信

14、 息及運行和故障信號。每一報警控制區(qū)有固定的多級定溫報警及差溫報警設(shè)定。報警值的設(shè)定可以由今 后現(xiàn)場監(jiān)測情況而從新修訂。DTS 控制單元通過連接探測光纜組成了一個智能的探測器, 對報警區(qū)域長度及報 警點進行整體編程。根據(jù)不同的實際應用,不同的報警點既可以為定溫報警,也可以 為差溫報警,或兩種方式的綜合。報警點及區(qū)域長度可調(diào)整到符合實際狀況。最大的開關(guān)功率 : 60W最大的開關(guān)電壓 e : 150 V直流 最大的開關(guān)電流 : 2 Amp 直流DTS 系統(tǒng)設(shè)定事故位置輸出,也可以以通訊的方式直接發(fā)到火災報警控制器。 DTS 系統(tǒng)根據(jù)選擇的機型不同,電源 24V 直流。通過 2009年中國消防認證。

15、DTS 控制單元通過 PC 機在 WINDOWS 界面下由工程師調(diào)試編程來完成。 設(shè)定 區(qū)域長度及報警點,系統(tǒng)校訂均采用 Windows 2000 軟件來完成。 如果需要區(qū)域設(shè) 定及報警點可以在以后通過此裝置來改變。 一臺 PC 機可以連接在 DTS 控制單元用于 顯示。在 PC 上可實時顯示光纜的溫度軌跡,報警信號會突出顯示,包括光纜受損點 實際位置的確定。DTS 控制單元可直接輸出信號至各種數(shù)字顯示設(shè)備,如中央控制室投影儀、顯示 器等,并可根據(jù)共享等級設(shè)定信息共享權(quán)限。XX 電纜隧道溫度監(jiān)測系統(tǒng) 第 10 頁 共 20 3.3 系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)參數(shù)DTS 主機技術(shù)指標取樣間隔:1米;定位精度:

16、1米測量距離:4公里溫度分辨率:0.1;溫度精度:±1ºC ;通道數(shù):1/2通道測量時間:7秒 /通道繼電器:內(nèi)置 36路繼電器;光纖受損點的自動檢測和報警;接口:2個 RJ45, 2個 RS232, 1個 VGA/CRT標準接口、 1個 USB 標準接口, 1個 RS485接口LED 功能指示:電源顯示、系統(tǒng)故障、光纖故障和溫度報警;斷電保護功能:測溫主機內(nèi)置蓄電池,在主機失去外電時,能夠正常工作 8小 時;測溫主機具有自動增益溫度校準功能,保證長期溫度測量的準確性; XX 電纜隧道溫度監(jiān)測系統(tǒng) 第 11 頁 共 20 探測光纜安裝于隧道內(nèi),是測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的探測器。考

17、慮到隧道內(nèi)的惡劣環(huán) 境,感溫探測光纜應具備良好的抗嚙咬、抗震特性。所以感溫探測光纜應具備堅固的 護套,提供良好的防護特性,但同時感溫探測光纜也應該提供良好的溫度傳導性能, 以保證快速的火災探測。用來連接 DTS400控制器的光纖為 62.5/125 微米 (芯線 /包層 /丙烯酸酯涂層 漸 變折射多模光纖,衰減 <3.5分貝 /公里 850納米。整個系統(tǒng)的衰減不得超過 DTS400控制單元的標度(2公里光纖上的最大率減不 超過 10dB, 以每個接線盒 0.4dB ,每個熔接處 0.2dB 。上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司提供的光纜探測器是專為快速響應溫度微小變化 而設(shè)計的。光纜堅固,重量

18、輕,柔韌,便于安裝。Sensor Line 3.0 Acr 62.5 光纜由一根外涂丙烯酸酯光纖裝在 3.0mm 外徑內(nèi)襯不 銹鋼外護套的熱塑性塑料 LSOH(低煙無鹵素 管中,以抵抗機械及環(huán)境沖擊。該種光 纜特別適合于多種室內(nèi)、隧道、電纜溝等場合的應用。鎧裝單芯光纜(SensorLine 3.0 Acr 62.5光纜結(jié)構(gòu) XX 電纜隧道溫度監(jiān)測系統(tǒng) 第 12 頁 共 20 光纜主要機械特性及使用方式 XX 電纜隧道溫度監(jiān)測系統(tǒng) 第 13 頁 共 20XX 電纜隧道溫度監(jiān)測系統(tǒng) 第 14 頁 共 20 探測光纜是通過尾纖與光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)連接在一起的,而尾纖與探測光 纜之間通過光纖熔接連

19、接,熔接點位于光纖探測控制單元旁的光纖連接盒內(nèi)。除此之 外,探測光纜應盡可能減少熔接點。探測光纜的末端預留一定長度后盤成圈,并用油 膏封死光纖末端。如下圖所示: 光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng) 。 。 。 。 。 。 頭熔接盒探測光纜 4 系統(tǒng)總體設(shè)計方案設(shè)備的布置必須結(jié)合現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)特點,從全面覆蓋、安裝便利上通盤考慮。 本方案所采用的 DTS400光纖分布式火災監(jiān)測系統(tǒng), 能將電纜隧道、 電纜夾層、 電 纜橋架任意位置的實時溫度顯示出來,做到預防為主。被監(jiān)測的部位一旦發(fā)現(xiàn)所測量溫度值超過標準設(shè)定報警溫度時,光纖分布式溫度 監(jiān)測系統(tǒng)直接通過監(jiān)測軟件反映出來。4.1 現(xiàn)場設(shè)備布置本工程需要監(jiān)測的是 XX

20、 電纜隧道。需要 X 臺 DTS400(4KM,2CH 主機。此項目采用電纜隧道內(nèi)每條主電纜捆綁負責一根感溫光纜的方式進行溫度在線監(jiān) 測,每隔 1.5米用扎帶固定。 預計敷設(shè)探測光纜 XX 米。 (以實際工程為準XX 電纜隧道溫度監(jiān)測系統(tǒng) 第 15 頁 共 20 XX 電纜隧道溫度監(jiān)測系統(tǒng) 第 16 頁 共 20 4.2 探測光纜的安裝方式每路探測光纜通過尾纖接入 DTS 主機, 尾纖在供貨時隨 DTS 主機提供, 尾纖的一端為與 DTS 主機連接,另一端需通過接線盒與探測光纜相連。電纜夾層的火情監(jiān)測,探測光纜可以采用安裝在被測頂部或接觸式布置,探測光纜無法安裝 在被測電纜的側(cè)上方、頂層電纜的

21、頂部橋架上、豎井的側(cè)壁上,應安裝在被測電纜的表面,電纜 隧道探測光纜應設(shè)置在隧道的頂部中央。探測區(qū)域宜按照電纜隧道的防火隔斷設(shè)置或按照防火隔 斷中的每層電纜橋架、夾層設(shè)置,電纜豎井宜單獨設(shè)置探測區(qū)域。如圖所示: XX 電纜隧道溫度監(jiān)測系統(tǒng) 第 17 頁 共 20 4.3 系統(tǒng)通訊DTS 通過 Modbus 口連接光纖接口協(xié)議模塊模塊與火災報警主機連接。(需要和火 災報警主機廠家聯(lián)合開發(fā)火災報警系統(tǒng)內(nèi)連接光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)與火災報警控制器之間是通過多組繼電器連接起來的, 光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)把實時收到的火災報警信號通過自身所帶的多組繼電器發(fā)送 給火災報警控制器。同時,火災報警控制器收到報警

22、信號后,啟動相應的聯(lián)動措施。 當光纖感溫隧道火災探測系統(tǒng)的分區(qū)報警信息傳送至火災報警控制器后,火災報警控 制器自行組網(wǎng)將其傳輸至隧道群中控室進行顯示。與集成監(jiān)控系統(tǒng)的接口火災報警控制器和光纖感溫探測控制器均可以提供 RS-232通訊端口或者 Ethernet ,將隧道內(nèi)的火災報警和故障信息以開放協(xié)議方式通訊傳輸至高速公路集成 監(jiān)控系統(tǒng), 光纖感溫探測控制器以 RS-232/Ethernet通訊協(xié)議將分區(qū)溫度和報警 /故障 等信息傳輸至集成監(jiān)控系統(tǒng),供集成監(jiān)控系統(tǒng)顯示和執(zhí)行相關(guān)聯(lián)動。同時,光纖感溫探測控制器也可以通過 RS-232/Ethernet通訊接口接收隧道集成 監(jiān)控系統(tǒng)的指令,包括分區(qū)隔離、信息確認和系統(tǒng)故障等信息。建議增加的網(wǎng)絡(luò)連接光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)一大性能優(yōu)勢就是在于系統(tǒng)可以提供感溫探測光纜全線 的溫度分布曲線實時顯示,使操作人員可以對溫度分布一目了然。建議在主控室內(nèi)增 加一臺圖形顯示計算機,通過圖形軟件,可以實現(xiàn)對本車站所轄行車隧道的溫度