“光纖分布式測溫系統(tǒng)”“光纖光柵測溫系統(tǒng)”“火焰探測器”在隧道應(yīng)用中的技術(shù)比較

1、http:/“光纖分布式測溫系統(tǒng)光纖分布式測溫系統(tǒng)”、“光纖光柵測溫系統(tǒng)光纖光柵測溫系統(tǒng)”與與“火焰探測器火焰探測器”在隧道應(yīng)用中的技術(shù)比較在隧道應(yīng)用中的技術(shù)比較上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司二零一零年一月二零一零年一月 概述概述 主要特性比較主要特性比較 第二部分第二部分 第一部分第一部分 結(jié)論結(jié)論 第五部分第五部分 介紹內(nèi)容介紹內(nèi)容 技術(shù)比較技術(shù)比較 第四部分第四部分 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較 第三部分第三部分 第3頁第一部分第一部分 概述概述 本文件關(guān)于本文件關(guān)于“光纖分布式測溫系統(tǒng)光纖分布式測溫系統(tǒng)”（簡稱（簡稱DTSDTS系統(tǒng)）、系統(tǒng)）、“光纖光柵測溫系統(tǒng)光

2、纖光柵測溫系統(tǒng)”與與“火焰探測器火焰探測器”的對比是建立在大量的對比是建立在大量的實驗數(shù)據(jù)及在設(shè)備的長期運用的基礎(chǔ)上的。在隧道內(nèi)發(fā)生交的實驗數(shù)據(jù)及在設(shè)備的長期運用的基礎(chǔ)上的。在隧道內(nèi)發(fā)生交通事故時，能否及時探測并判斷出潛在的火災(zāi)是考核探測設(shè)備通事故時，能否及時探測并判斷出潛在的火災(zāi)是考核探測設(shè)備性能的關(guān)鍵性因素。通過下文三種不同的探測設(shè)備的性能對比性能的關(guān)鍵性因素。通過下文三種不同的探測設(shè)備的性能對比不難看出孰優(yōu)孰劣。不難看出孰優(yōu)孰劣。第4頁第二部分第二部分 主要特性比較主要特性比較v 原理比較原理比較 DTS DTS系統(tǒng)是基于拉曼測溫原理研制的線形分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)。利用一根系統(tǒng)是基于拉曼測

3、溫原理研制的線形分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)。利用一根探測光纜即可以完整監(jiān)測整個隧道內(nèi)每一米位置的溫度變化，在發(fā)生火災(zāi)的情探測光纜即可以完整監(jiān)測整個隧道內(nèi)每一米位置的溫度變化，在發(fā)生火災(zāi)的情況下可以準確定位火災(zāi)發(fā)生點；況下可以準確定位火災(zāi)發(fā)生點； 光纖光柵測溫系統(tǒng)主要是將基于布拉格測溫光纖光柵測溫系統(tǒng)主要是將基于布拉格測溫(FBG)(FBG)原理的光柵傳感單元，原理的光柵傳感單元，串接成傳感纜，從而實現(xiàn)對隧道的準分布式溫度探測。其實質(zhì)為點式溫度監(jiān)測串接成傳感纜，從而實現(xiàn)對隧道的準分布式溫度探測。其實質(zhì)為點式溫度監(jiān)測系統(tǒng)，不能準確定位火災(zāi)點，只能知道火災(zāi)大概的位置；系統(tǒng)，不能準確定位火災(zāi)點，只能知道火災(zāi)大

4、概的位置； 火焰探測器按參考波段不同可分為雙波長和三波長火焰探測器；按探測眼火焰探測器按參考波段不同可分為雙波長和三波長火焰探測器；按探測眼數(shù)量不同又可分為數(shù)量不同又可分為9090度單眼和度單眼和180180度雙眼兩種。其原理均是利用紅外探測器，度雙眼兩種。其原理均是利用紅外探測器，捕捉火焰特有的燃燒變化頻率和光譜分布特性來檢測火災(zāi)。為典型的基于電氣捕捉火焰特有的燃燒變化頻率和光譜分布特性來檢測火災(zāi)。為典型的基于電氣設(shè)計的點式測溫系統(tǒng)。適用于明火火災(zāi)探測，但只能知道火災(zāi)大概的位置；設(shè)計的點式測溫系統(tǒng)。適用于明火火災(zāi)探測，但只能知道火災(zāi)大概的位置；第5頁第二部分第二部分 主要特性比較主要特性比較

5、v 探測過程比較探測過程比較 DTS DTS系統(tǒng)可以對火災(zāi)發(fā)生的全過程進行實時分布式監(jiān)測，溫度系統(tǒng)可以對火災(zāi)發(fā)生的全過程進行實時分布式監(jiān)測，溫度測量范圍可達測量范圍可達-190-190至至700700度且能提供多級報警，具有良好預(yù)警作用度且能提供多級報警，具有良好預(yù)警作用； 光纖光柵測溫系統(tǒng)由于測溫范圍小，超過光纖光柵測溫系統(tǒng)由于測溫范圍小，超過100100度后探測單元很度后探測單元很容易燒損，無法反映火災(zāi)的全過程，預(yù)警功能很弱；容易燒損，無法反映火災(zāi)的全過程，預(yù)警功能很弱； 火焰探測器只有在火災(zāi)發(fā)生，即有明火的情況下，而且所發(fā)出火焰探測器只有在火災(zāi)發(fā)生，即有明火的情況下，而且所發(fā)出的的”火焰

6、火焰”在探測器所監(jiān)測波長的范圍之內(nèi)才可以進行報警，無法在探測器所監(jiān)測波長的范圍之內(nèi)才可以進行報警，無法預(yù)警。預(yù)警。第6頁 火焰探測器通過檢測含碳原子的火焰探測器通過檢測含碳原子的“光光”進行探測的，所以在隧道發(fā)生進行探測的，所以在隧道發(fā)生直接明火時，此種探測器的報警速度最快。但火焰探測器，相當(dāng)于人的直接明火時，此種探測器的報警速度最快。但火焰探測器，相當(dāng)于人的“眼睛眼睛“，一定要看到火焰才能進行報警。絕大多數(shù)隧道的火災(zāi)發(fā)生時有大，一定要看到火焰才能進行報警。絕大多數(shù)隧道的火災(zāi)發(fā)生時有大量濃煙的時候，或者有物體遮擋明火，火焰探測器是無法報警的。量濃煙的時候，或者有物體遮擋明火，火焰探測器是無法報

7、警的。 而而DTSDTS系統(tǒng)在此類火情下能準確報警，因為隧道發(fā)生火災(zāi)產(chǎn)生大量濃煙系統(tǒng)在此類火情下能準確報警，因為隧道發(fā)生火災(zāi)產(chǎn)生大量濃煙，或者是，或者是 “ “陰燃陰燃”火災(zāi)發(fā)生的情況下，會有大量的熱量散發(fā)出來，由于火災(zāi)發(fā)生的情況下，會有大量的熱量散發(fā)出來，由于隧道空間本身的特點，決定了熱量不容易散發(fā)，而隧道空間本身的特點，決定了熱量不容易散發(fā)，而DTSDTS可以準確的探測到隧可以準確的探測到隧道的溫度變化，此時道的溫度變化，此時DTSDTS的報警速度是最快的。的報警速度是最快的。 而由一個個傳感單元串接而成的光纖光柵測溫系統(tǒng)，由于單元間隔為而由一個個傳感單元串接而成的光纖光柵測溫系統(tǒng)，由于單

8、元間隔為6-106-10米，因此報警響應(yīng)速度最慢。米，因此報警響應(yīng)速度最慢。第二部分第二部分 主要特性比較主要特性比較v 響應(yīng)時間比較響應(yīng)時間比較第7頁 DTS DTS系統(tǒng)是一種線型分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)，隧道中每一點溫度的變化，系統(tǒng)是一種線型分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)，隧道中每一點溫度的變化，都可以以圖形界面的方式直觀的顯示在終端上，都可以以圖形界面的方式直觀的顯示在終端上，DTSDTS系統(tǒng)可以提供一個連續(xù)系統(tǒng)可以提供一個連續(xù)的空間溫度分布場，在火災(zāi)發(fā)生時，不但可以對火災(zāi)發(fā)生地點給出準確的位的空間溫度分布場，在火災(zāi)發(fā)生時，不但可以對火災(zāi)發(fā)生地點給出準確的位置，而且在圖形界面上，可以看出火勢的蔓延方向，根

9、據(jù)火勢蔓延的趨勢，置，而且在圖形界面上，可以看出火勢的蔓延方向，根據(jù)火勢蔓延的趨勢，對緊急逃生措施的實施和相關(guān)的聯(lián)動設(shè)備的動作提供指導(dǎo)性依據(jù)。對緊急逃生措施的實施和相關(guān)的聯(lián)動設(shè)備的動作提供指導(dǎo)性依據(jù)。 光纖光柵測溫系統(tǒng)雖然也能反映火災(zāi)的溫度變化過程，但由于測溫范圍光纖光柵測溫系統(tǒng)雖然也能反映火災(zāi)的溫度變化過程，但由于測溫范圍小，超過小，超過100100度后，探測單元很容易燒損，無法起到火災(zāi)蔓延趨勢的判斷；度后，探測單元很容易燒損，無法起到火災(zāi)蔓延趨勢的判斷； 雙波長火焰探測器由于是點式系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生的時候，不能給出一個雙波長火焰探測器由于是點式系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生的時候，不能給出一個連續(xù)的溫度分

10、布空間場，因此無法給出火勢蔓延方向的判斷。連續(xù)的溫度分布空間場，因此無法給出火勢蔓延方向的判斷。第二部分第二部分 主要特性比較主要特性比較v 對火勢蔓延方向的判斷對火勢蔓延方向的判斷第8頁 DTS DTS系統(tǒng)的探測光纖是石英材料所造，光纖既作為探測器也作為傳輸系統(tǒng)的探測光纖是石英材料所造，光纖既作為探測器也作為傳輸介質(zhì)，由于其在隧道中不產(chǎn)生任何電信號，所以，可以安全的使用在高瓦介質(zhì)，由于其在隧道中不產(chǎn)生任何電信號，所以，可以安全的使用在高瓦斯、高磁場的場合，尤其在山區(qū)，可以完全避免由于斯、高磁場的場合，尤其在山區(qū)，可以完全避免由于“打雷打雷“造成系統(tǒng)的造成系統(tǒng)的癱瘓。外護套采用不銹鋼材料，抗沖

11、擊耐腐蝕，而且隧道內(nèi)的惡劣環(huán)境不癱瘓。外護套采用不銹鋼材料，抗沖擊耐腐蝕，而且隧道內(nèi)的惡劣環(huán)境不會影響到光纖的感溫效果。會影響到光纖的感溫效果。 光纖光柵測溫系統(tǒng)同樣具有防雷、抗電磁干擾的本質(zhì)安全性優(yōu)勢。但光纖光柵測溫系統(tǒng)同樣具有防雷、抗電磁干擾的本質(zhì)安全性優(yōu)勢。但光柵單元易損壞，需經(jīng)常性更換，且探測單元抗老化能力差，惡劣環(huán)境下光柵單元易損壞，需經(jīng)常性更換，且探測單元抗老化能力差，惡劣環(huán)境下容易失效，后期維護成本高。容易失效，后期維護成本高。第二部分第二部分 主要特性比較主要特性比較v 系統(tǒng)維護系統(tǒng)維護第9頁 雙波長火焰探測器由于隧道中存在著大量尾氣、灰塵，長時雙波長火焰探測器由于隧道中存在著

12、大量尾氣、灰塵，長時間的使用會使探頭上附著厚厚的灰塵，嚴重影響到探頭的正常工間的使用會使探頭上附著厚厚的灰塵，嚴重影響到探頭的正常工作，使其不能在火警發(fā)生時進行正常報警，在后期，必須耗費大作，使其不能在火警發(fā)生時進行正常報警，在后期，必須耗費大量的人力、物力、財力對其進行定期維護，在隧道正常通車的情量的人力、物力、財力對其進行定期維護，在隧道正常通車的情況下，維護的危險和困難性很大，同時在這種惡略的環(huán)境下，使況下，維護的危險和困難性很大，同時在這種惡略的環(huán)境下，使火焰探測器的壽命大打折扣?；鹧嫣綔y器的壽命大打折扣。 第二部分第二部分 主要特性比較主要特性比較v 系統(tǒng)維護（續(xù)）系統(tǒng)維護（續(xù)）第1

13、0頁第三部分第三部分 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較v DTSDTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第11頁第三部分第三部分 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較v 光纖光柵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光纖光柵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第12頁第三部分第三部分 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較v 火焰探測器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)火焰探測器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第13頁第四部分第四部分 技術(shù)比較技術(shù)比較光纖分布式測溫系統(tǒng)、光纖光柵測溫系統(tǒng)以及火焰探測系統(tǒng)技術(shù)對比光纖分布式測溫系統(tǒng)、光纖光柵測溫系統(tǒng)以及火焰探測系統(tǒng)技術(shù)對比對比對比光纖分布式測溫系統(tǒng)光纖分布式測溫系統(tǒng)光纖光柵測溫系統(tǒng)光纖光柵測溫系統(tǒng)火焰探測系統(tǒng)火焰探測系統(tǒng)探測原理探測原理利用拉曼測溫(ROTDR)原理實現(xiàn)對整根感溫光纜每一米溫度點的實時且

14、連續(xù)溫度探測。利用布拉格測溫(FBG)原理實現(xiàn)對光柵單元串接而成傳感纜的實時溫度探測。利用紅外探測器，捕捉火焰特有的燃燒變化頻率和光譜分布特性來檢測火災(zāi)。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)分布式系統(tǒng)。 由光纖測溫主機+數(shù)條整根感溫光纜組成點式（準分布式）系統(tǒng)。 由光柵測溫主機+通訊光纜+光柵傳感器串接纜組成點式系統(tǒng)。由火災(zāi)報警主機+總線+輸入模塊+綜合盤（含火焰探測器）組成防火分區(qū)防火分區(qū)由軟件靈活設(shè)定，可更改，可擴展不少于500個分區(qū)。由光柵單元的物理安裝位置確定，一定安裝完畢無法更改由雙波長火焰探測器物理安裝位置確定，一定安裝完畢無法更改環(huán)境耐受性環(huán)境耐受性耐腐蝕，耐潮濕，不受灰塵等附著影響，防雷，

15、抗電磁干擾防雷，抗電磁干擾怕潮濕、腐蝕及灰塵影響，無法避免雷暴及電磁干擾多級報警設(shè)定多級報警設(shè)定可設(shè)置三級報警預(yù)案可設(shè)置三級報警預(yù)案無第14頁火災(zāi)報警速度火災(zāi)報警速度明火狀態(tài)下報警速度僅次于火焰；大量煙霧發(fā)熱狀態(tài)的報警速度最快三種系統(tǒng)中報警速度最慢無遮擋或無煙霧狀態(tài)的明火，報警速度最快；異物遮擋火焰異物遮擋火焰無影響無影響無法報警系統(tǒng)使用壽命系統(tǒng)使用壽命主機平均無故障運行時間為16.4年； 探測光纜的使用壽命超過30年。光纖光柵傳感單元5-6年后存在失效隱患。采用電子元件設(shè)計，5-6年后存在老化問題環(huán)路探測功能環(huán)路探測功能可設(shè)計為環(huán)路探測，光纜斷裂后分為兩端探測，可靠性高無無系統(tǒng)安裝系統(tǒng)安裝直

16、線敷設(shè)。安裝簡便直線敷設(shè)。光柵單元易損壞，需保護性安裝。熔接點多定點安裝，接線調(diào)試環(huán)節(jié)多。系統(tǒng)維護系統(tǒng)維護免維護光柵單元易損壞，需經(jīng)常性更換探頭需定期清洗成功應(yīng)用業(yè)績成功應(yīng)用業(yè)績國內(nèi)外業(yè)績很多；占全球公路隧道火災(zāi)報警行業(yè)60%的市場份額國外幾乎沒有采用；國內(nèi)公路隧道火災(zāi)報警行業(yè)30%的市場份額國外只有日本使用；國內(nèi)公路隧道火災(zāi)報警行業(yè)30%的市場份額第四部分第四部分 技術(shù)比較技術(shù)比較第15頁 綜上，光纖分布式系統(tǒng)能夠在火災(zāi)發(fā)生的初期定位、定溫進綜上，光纖分布式系統(tǒng)能夠在火災(zāi)發(fā)生的初期定位、定溫進行火災(zāi)預(yù)警，真正做到行火災(zāi)預(yù)警，真正做到 “ “防患于未燃防患于未燃”；同時由于其實時在線、；同時由于其實時在線、安裝簡單、終身免維護等眾多無可比擬的技術(shù)特點，已經(jīng)被大量安裝簡單、終身免維護等眾多無可比擬的技術(shù)特點，已經(jīng)被大量應(yīng)用在國內(nèi)外交通隧道領(lǐng)域，同時廣泛應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、能源、應(yīng)用在國內(nèi)外交通