光纤感温探测系统在隧道消防保护中的应用

光纤温度检测系统在隧道消防中的应用l 隧道火灾危险地下轨道交通日益成为解决大城市交通拥堵的重要手段．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，由于隧道内交通流量过大和其他因素，火灾荷载不断增加。

)鉴于隧道内环境特殊，火灾一旦发生，往往会一发不可收拾；由于缺乏逃生设施和救援人员，加之司机与乘客惊慌失措，很可能造成重大伤亡。

2 隧道火灾特征发生在隧道中的火灾，多数是开放性火灾，它带有浓烟，其热辐射率为数兆瓦级，几分钟内就会起火。

经广泛的试验(包括公路车辆和地铁列车)，一起火灾通常在8—10分钟完全形成。

对于大型货运卡车，大约为20-30分钟。

当有燃料泄漏并形成坑／池时，火灾在1-3分钟内完全形成。

“隧道火灾”实例的测试显示，在大约5分钟之后，车辆火灾的温度升至大约200摄氏度。

在这些发现的基础上，我们得出如下结果：当隧道中发生一起严重的火灾，在最先的4分钟内，燃点上方的热空气层可以检测到温度上升超过每分钟一次50摄氏度。

隧道通风将产生特定的影响。

一般的测试都显示，在大于2m／s的纵向风时，一辆汽车或列车火焰向上飘动，顶部的温度仅达到60摄氏度。

并且，在距火灾发生地20米远的地点，顶部温度将降到50摄氏度以下。

因此，热辐射的温度梯度是高速气流中唯一与报警相关的标准。

隧道内风速的影响可以从西门子建筑技术公司在瑞士哈格伯格测试隧道获得的测试数据中看出。

在有消防通风系统时，为确保排烟空气流速必须增加至大于3m／s。

另一方面，这增加了5个单位的燃烧速率，它将对隧道顶部的热空气层造成更大的破坏。

光纤光栅隧道火灾监测系统解决方案光纤光栅隧道火灾监测系统解决方案2008-09-21目录一、概况 (2)二、行业现状及产品技术分析 (3)2.1隧道火灾自动报警技术种类 (3)2.2分布式光纤温度探测技术和双波长火灾探测技术分析 (4)2.3．隧道火灾探测最佳方式 (6)2.4．关于光纤光栅传感技术 (7)三、功能说明 (7)四、光纤光栅传感技术原理 (8)五、主要产品技术规格 (10)5.1 光纤光栅感温火灾探测器i Smart-TMS (10)5.2 光纤光栅信号处理器i Smart1115 (12)六、工程方案 (14)5.1 系统拓扑结构 (14)5.2 光缆走线方法 (15)5.3 系统软件 (15)一、概况近几年来，我国公路和城市交通隧道里程延长较快，给隧道的消防安全带来挑战。

国内外交通隧道事故造成的危害引起了各国对隧道消防安全问题的高度重视。

发生在隧道中的火灾，多数是开放性火灾，它带有浓烟，其热辐射率为数兆瓦级，在数分钟内便可形成火灾。

经广泛的试验（包括路面车辆和地铁列车），一起火灾通常在8-10分钟完全形成。

对于大型货运卡车，大约为20-30分钟。

当有燃料泄漏并形成坑/池时，火灾在1-3分钟内完全形成。

“隧道火灾”实例的测试显示，在大约5分钟之后，车辆火灾的温度升至大约200℃。

已有研究结果表明：当隧道中发生一起严重的火灾，在最先的4分钟内，在火灾点上方的热空气层可以探测到温度每分钟上升大于50℃。

此外，隧道通风将产生特定的影响。

一般的测试都显示，在大于2m／s的纵向风时，一辆汽车或列车火焰向上飘动，顶部的温度仅达到60摄氏度。

并且，在距火灾发生地20米远的地点，顶部温度将降到50摄氏度以下。

因为隧道内空间狭长，能见度通常较低，加上入洞时的“黑洞”效应．隧道内成为事故多发地段，并引发各种各样的火灾，并且由于隧道空间结构上的“管装性”，往往极小的火情也会诱发大的火灾。

因此隧道内应贯彻“预防为主，防消结合”的方针，采取有效的防火措施，防止和减少火灾的危害。

分布式光纤测温系统在地铁隧道火灾探测中应用摘要：针对目前地铁安全中突出的火灾探测问题，提出了一种分布式光纤测温系统，该系统采用光时域反射技术和拉曼散射测温技术，将光纤传感与现代安防结合起来，具有极高的灵敏度和定位精度。

通过设置隧道内不同的风速，在模拟地铁区域隧道内进行全尺寸火灾试验，研究分布式光纤测温系统在隧道内发生火灾的响应时间及响应位置。

研究表明，在隧道内风速越大，火焰及烟气发生倾斜，会导致分布式光纤测温系统的报警位置会稍微偏离起火点，并且分布式光纤测温系统是通过对火场温度的响应来探测报警的，因此具备一定的火势蔓延趋势判读能力。

关键字：分布式光纤测温系统；地铁隧道；火灾；温度地铁隧道空间狭小，且处于相对密闭状态，自然排烟困难，一旦发生火灾，燃烧时产生的热量不易散发，极易导致火灾的迅速蔓延，隧道横截面小，地面不便行走，人员疏散困难，消防人员也很难接近火源扑救，一旦发生火灾不仅将造成巨大的经济损失，还会造成重大的人员伤亡，引起交通秩序混乱。

因此，及时、准确地对隧道火灾进行报警，实时掌握火灾现场情况，为救灾人员提供决策信息，对于尽早组织人员疏散、控制火情、组织实时灭火、降低损失尤为重要。

国内外很多人已经通过数值模拟和全尺寸的火灾试验对隧道内火灾的发展以及温度场的分布进行可研究。

如1992年，Luchian等人在美国弗吉尼亚某高速公路上的一个废弃的双车道隧道中进行了一次大规模的试验来测定火灾功率；2006年，中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室的胡隆华等人与云南省公安消防总队合作，在昆明一石林高速攻速的阳宗隧道开展了具有针对性火灾现场模拟试验。

本文介绍了一种分布式光纤测温系统在地铁隧道火灾监测报警中的应用。

经实测，该系统完全能满足地铁隧道火灾监测报警的要求。

1系统原理及特点1.1系统原理分布式光纤测温系统是基于光纤内部的拉曼散射现象的温度特性，利用光时域反射测量技术（OTDR），将较高功率带电光脉冲送入光纤，然后将返回的散射光强随时间的变化探测下来，其中拉曼散射具有温度测量的实际意义，若能测量出拉曼散射光的强度，就可以计算出反射点的温度[1-2]。

第24卷第3期2008年5月 昆明冶金高等专科学校学报Journal of Kunm ing Metallurgy College Vol 124No 13May 12008收稿日期:2008-04-26作者简介:高红勇(1970-),男,云南马龙人,工程师,硕士,主要从事消防及智能化控制工程与管理。

光纤光栅隧道火灾探测系统在隧道消防中的应用高红勇,赵艳玲(盛云科技有限公司,云南昆明650051)摘　要:隧道火灾有其自身特殊性并且危害很大,根据隧道火灾的特点选用光纤光栅隧道火灾探测系统;该系统使用光纤作为感温元件和信号传输介质,以防灾报警为主要目的。

针对隧道消防问题,分析了隧道火灾的危险及隧道火灾的特点,阐述了光纤光栅隧道火灾探测系统的工作原理、系统功能与特点,并结合工程实例介绍了该系统在隧道消防施工中的应用。

关键词:公路隧道消防系统;光纤光栅隧道火灾探测系统;隧道火灾中图分类号:U45811 文献标识码:A 文章编号:1009-0479-(2008)03-0018-04Appli ca ti on of FBG Tunnel F i re D etecti on Syste m i n Tunnel F i re F i ghti n gGAO Ho ng 2yo ng,ZHAO Yan 2li ng(Shengyun Science &Technol ogy Co .L td .,Kun m ing 650051,China )Abstract:Tunnel fire has its own features and is very danger ous .F BG tunnel fire detecti on syste m was selected according t o the characteristics of tunnel fire .The syste m used fiber as the te mperature compo 2nent and the signal trans m issi on mediu m t o achieve the goal of disaster p reventi on .According t o p r oble m s in tunnel fire fighting,the paper analyzed the danger of tunnel fire and its features,set forth the working p rinci p les,the syste m functi on and characteristics of F BG tunnel fire detecti on syste m and intr oduced the app licati on of the syste m in tunnel fire p r otecti on constructi on with p ractical exa mp les .Key words:fire p r otecti on syste m of r oad tunnels;F BG tunnel fire detecti on syste m;tunnel fire 1隧道火灾监测的必要性111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。

交通科技Transportation Science ■ Technology总第304期2021 第1 期Serial No 304No. 1 Feb. 2021DOI 10. 3963/j. issn. 1671-7570. 2021. 01. 026光纤光栅测温结合红外火焰探测器在公路隧道火灾监测中的应用常程（重庆市城投路桥管理有限公司重庆400015）摘 要 公路隧道结构封闭狭长、救援空间有限，因此公路隧道的火灾探测对系统的反应时间和准确率具有更高的要求。

文中将光纤光栅测温技术和火焰探测器技术进行结合应用，更有利于高速公路隧道火灾的实时监测。

使用光纤光栅作为温度传感器，能够快速探测到隧道环境温度的变化,且传感器结构稳定；而对于火灾初期范围较小的火焰，暂时未能引起环境温度的明显上升，使用三波长红外火焰探测器，则能够及时检测到火焰，该系统能够在无漏报的同时做到少误报，可以作为公路隧道消防安全的重要保障。

关键词光纤光栅测温红外火焰探测器公路隧道火灾监测中图分类号 U492.8十3公路隧道具有结构封闭狭长、救援空间有限 等特点，如果在公路隧道中发生火灾，若不能及时 发现和处理,将造成极严重的后果。

因此,公路隧 道内的火灾报警系统应当具有更高的灵敏性，以 对火灾的发生进行及时的预警。

目前，公路隧道内常用的火灾预警系统，主要有光纤感温、红外探测、图像分析等类型［1］o 这些火灾探测技术具有各自不同的应用特点。

1原理11 光纤光栅测温原理光纤光栅传感的基本原理是利用光纤光栅的 有效折射率和光栅周期对外界参量的敏感特性,将外界参量的变化转化为其布拉格波长的移动, 通过检测光栅反射的中心波长移动实现对外界参 量的测量。

光纤光栅测温技术利用了温度对光栅中心波长的偏移影响，其测温原理示意见图1o 如图1 所示，当一束宽带光注入光纤光栅,在一定波长范 围内的光会被光栅反射回来，而其余不在此波长 范围的光则会透射过去继续向前传播［］。

线型光纤感温火灾探测器在隧道工程行业中的应用线型光纤感在隧道工程中的运用一、概述隧道工程包括地铁、公路和铁路隧道工程，由于隧道的特点，惯例的消防监测方法，不可以有效的满足隧道消防平安的要求，需求新的技术手腕提供支持。

〝线型光纤感温火灾探测系统〞作为火灾报警的新型成熟产品，其中光纤传感系统的探测器是特种铠装光缆，经过激光信号感测和传输信息，其光纤的实质平安、绝缘和防爆特性以及温度监测的空间延续性，在隧道工程的消防系统中可以失掉普遍运用。

由它组成的火灾报警系统，可以实时监测隧道运用中存在的火灾隐患。

置信在不久的未来，〝线型光纤感温火灾探测系统〞会依托光纤独到的特性，在隧道工程的火灾报警系统中，起到越来越多的作用，清楚提高隧道的平安水平。

二、现场运用方案：地铁、公路和铁路隧道都有一些相反的特点：●距离较长；●空间封锁，特别是地铁隧道；●气流不动摇，温度变化大，特别是公路和铁路隧道；●空气污染重，灰尘大；●一旦发作火灾，开展迅速，容易形成严重伤亡，扑救困难。

由于上述特点，隧道的消防平安效果十分重要，早期、及时发现火灾隐患，就显得尤为重要。

而传统的点型感温、感烟和火焰探测方法，由于恶劣的运用环境，而无法牢靠的任务。

地铁隧道公路隧道铁路隧道〝线型光纤感温探测系统〞自身的特点，适宜任务在各种隧道严酷的任务环境。

经过将光缆布设在隧道的顶部，实时采集隧道现场的温度及温度降低的速率，一旦发作温度异常，自意向管理人员报警，并确定异常位置。

为管理部门及时判别状况及妥善处置，提供准确的数据。

三、技术方案：线型光纤感温火灾探测系统〔以下简称为探测器〕是应用光纤的温度特性，经过实时处置铺设于监测现场的光缆采集的温度信号，与设定的报警值停止比拟后，完成火灾报警。

该探测器既可以独自运用，完成温度采集和火灾报警；也可以与火灾报警控制系统联接，经过设定的联动逻辑，完成更多的监控功用。

1.独立运用〔如以下图〕：联接表示图其中：该探测器的主机局部放置在室内，光缆局部依据测试对象的不同，有不同的铺设方法。

光纤感温探测系统在隧道消防保护中的应用参考文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月光纤感温探测系统在隧道消防保护中的应用参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。

l 隧道的火灾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。

2 隧道的火灾特点发生在隧道中的火灾，多数是开放性火灾，它带有浓烟，其热辐射率为数兆瓦级，在数分钟内便可形成火灾。

经广泛的试验(包括路面车辆和地铁列车)，一起火灾通常在8—10分钟完全形成。

对于大型货运卡车，大约为20-30分钟。