光纤光栅感温式和云雾室空气采样式火灾探测系统对比研究

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1．分布式线型光纤感温火灾探测仪与光纤光栅测温仪对比
光纤测温的发展经历了两个阶段即光纤光栅测温和分布式线型光纤测温，实际上分布式线型光纤测温是光纤光栅测温换代产品。

光纤光栅测温是以光纤作为信号传输媒介，利用布喇格光栅技术，根据光在光纤中的温度敏感性和光的反射原理，探测光纤温度变化；分布式光纤测温也是以光纤作为信号传输媒介，根据通信上广泛应用的OTDR（光时域反射计）测量原理，和光在光纤中的温度敏感性和光的反射原理，得到一种位置与光强的线型曲线，利用拉曼技术，解调温度，从而得到一条光纤沿线的线型温度曲线。

分布式线型光纤感温火灾探测仪与光纤光栅测温仪对比如表1所示。

表1 分布式线型光纤感温火灾探测仪与光纤光栅测温仪对比
2．分布式线型光纤感温火灾探测仪与感温电缆对比
从长距离大范围测温技术的发展来说，经历了电缆测温和光纤测温两个阶段。

感温电缆内部是两根弹性钢丝，每根钢丝外面包有一层感温且绝缘的材料，在正常监视状态下，两根钢丝处于绝缘状态，当周边环境温度上升到预定动作温度时，温度敏感材料破裂，两根钢丝产生短路，输入模块检查到短路信号后产生报警。

感温电缆是一种带电检测技术，已经应用了几十年，但其本身的一些致命缺点，随着光纤技术的发展，逐步被光纤测温所取带。

分布式线型光纤感温火灾探测仪与感温电缆对比如表2所示。

表2 分布式线型光纤感温探测仪与感温电缆对比。

光纤传感器在火灾报警中的应用王聪20801195第一章摘要随着经济建设的快速发展，新能源、新材料、新设备的广泛开发利用，火灾给人类带来损失反而增加。

为了抗拒火灾带来的危害，就需要发展反应更快、可靠性更高的火灾探测报警技术。

温度传感是光纤传感器最主要和最直接的应用之一，本文从温度传感理论模型的角度，分别研究了分布反馈式光纤温度监控系统和光纤光栅温度传感器原理及特点，详述了这一新技术在火灾报警应用中的优点和技术特点，并进一步的在光纤光栅温度传感器原理得基础上给出了火灾报警系统的系统组成和设计实例分析。

分析表明，利用光纤传感器进行温度探测与其他方法相比显示出巨大的优越性，它的出现为易燃易爆和强电磁场等场所的火灾探测提供了新的有效的技术途径。

关键词：温度探测、温度传感器、分布反馈式光纤温度监控系统、光纤光栅温度传感器第二章引言光纤传感技术是20 世纪70 年代伴随光通信技术的发展而迅速发展起来的新型传感技术。

光纤传感器以其高灵敏度、抗电磁干扰、耐腐蚀、可弯曲、体积小、结构简单以及与光纤传输线路相容等独特优点，受到世界各国广泛关注。

利用光纤传感器进行温度探测与其他方法相比显示出巨大的优越性，应用了光纤传感器的火灾报警系统是一种新型的火灾报警系统，它的出现为易燃易爆和强电磁场等场所火灾探测提供了新的有效的技术途径，并被越来越多的应用到各种环境的火灾报警中。

第三章分布反馈式光纤温度监控系统的原理及特点3．1原理光纤分布式温度监测系统[3]是光纤分布式传感技术的典型应用，是基于光纤本身的散射现象来进行温度测量的。

当某一波长的脉冲光导入光纤后，从光纤返回三种随时间变化的散射光：瑞利散射（Rayleign）、拉曼散射（Rama）、布里渊散射（Brillou）。

其中，瑞利散射光与入射光的频率相同，是由光纤材料折射率的变化引起的;而拉曼散射和布里渊散射两种散射光分别是由光振子和声振子引起的非顺应性散射，与入射光的频率不同。

电气光纤光栅测温火灾预警技术研究赵 毅0引言随着国家电气化程度的不断提高，近些年来，由电气引发的火灾一直高居榜首，年均超过30%，是火灾的第一大直接原因。

其中，高压电气火灾不仅占有相当大的比重，且危害和损失相对较大，常常会造成大面积停电和长时间停产。

（2008年全国引发火灾的直接原因见表1）[1]从技术角度讲，引起电气火灾的直接原因为短路、超负荷和接触不良，表现为温度积累起火和瞬间高温起火。

因此，监控电气瞬间高温起火能够及时发现火灾，有利于及时扑灭火灾和控制危害；监控电气温度变化，能够及时发出火灾预警，有利于火灾预防。

为防范电气火灾，国家先后颁布实施了GB14287-1993《防火漏电电流动作报警器》、GB50045-94（2005 版） 《高层民用建筑设计防火规范》、GB50016-2006《建筑设计防火规范》、GB14287-2005《电气火灾监控系统》等，均对预防电气火灾提出了要求标准。

“高规”、“建规”虽然都没有要求安装电气温度探测系统，然而，建筑物内的变压器柜、电容补偿柜、整流柜等部位，电缆接头、开关触点等位置，都可能因产生高温而导致火灾。

变压器冷却系统发生故障或严重过载，补偿系统过补偿或自动调节器失灵、电容器老化，都十分常见，接头、触点日久接触不良则更为普遍，电气故障因此而成为引起火灾的第一大直接原因。

[2]为此，国家制定了GB14287-2005包含“测温式电气火灾监控探测器”的规范，提倡在新建工程中安装测温式电气火灾监控探测器。

高压电气电压高、电流大，更容易产生温度积累起火和瞬间高温起火，火灾的危险性较大，与此同时，高压电气火灾往往危害后果严重、所造成的经济损失大。

因此，应当作为电气火灾监控重点。

传统上，监测高压电气温度一般采用人工方法，随着电力设备的智能化、数字化、网络化发展，使得许多企业的变电、配送电设施已经实现无人值守，火灾事故的征兆-故障点温度变化的自动化监测却基本处于空白状态。

光纤光栅感温火灾探测系统使用说明书北京奥普智信光科技术有限公司目录1概述 02光纤光栅感温火灾探测系统主要技术指标 02.1光纤光栅感温火灾探测器 02.2光纤光栅感温火灾信号处理器 03光纤光栅感温火灾探测系统主要功能 (1)4光纤光栅感温火灾探测系统基本组成 (1)4.1光纤光栅感温火灾探测器 (2)4.2光缆 (2)4.3光纤接续盒 (2)4.4AP658-02B-40-4815II型光纤光栅感温火灾信号处理器 (2)1）光纤光栅解调器前面板 (3)2）光纤光栅解调器后面板 (5)5可视化监控软件 (7)6 系统安装 (8)6.1连接关系 (8)6.2系统安装 (8)6.3系统参数设置 (10)7操作使用 (10)7.1启动运行 (10)7.2系统故障状态 (10)7.3系统预警状态 (10)7.4系统火灾状态 (10)7.5系统正常状态 (11)7.6消除报警声音 (11)8 维护与保养 (11)8.1操作注意事项 (11)8.2日常维护与保养 (11)9 常见故障及排除方法 (11)1概述光纤光栅感温火灾报警探测系统是一种新型的温度探测报警系统。

系统采用最新生产工艺，长期稳定性好，使用寿命长；光纤光栅感温火灾探测信号处理器采用国际最先进地数字化解调技术，具有大容量实时在线信号采集处理和自检功能；系统可以综合各种安全监控参数，进行分析，有利于及时发现事故苗头，及时安全控制，实现油库的生产和安全的双重监控功能。

从光纤光栅感温探测器到监控中心光纤光栅感温火灾信号处理器传输全部采用光信号，实现无电检测，本质安全防爆，适合于石油、化工、电力等场所使用2光纤光栅感温火灾探测系统主要技术指标2.1 光纤光栅感温火灾探测器1）测温范围：－30℃～120℃2）测量精度：±2℃3）温度分辨率：0.1℃4）响应时间： < 2S5）光信号最大传输距离：≤10km6）相对湿度：≤90％2.2 光纤光栅感温火灾信号处理器1）电源供电方式： 220V AC 50Hz2）报警温度设定范围：65℃～105℃3）每通道最大传感器点数：20个/通道4）信号处理器每一通道响应时间：<0.38s5）测量光缆通道数：1~64通道6）环境温度：-5～50℃7）相对湿度：≤90%3光纤光栅感温火灾探测系统主要功能1）具有自检功能，可实时监测运行状况，并对故障点进行报警2）定温报警温度设置：65℃～105℃，参数可现场设置3）报警级别设定：预警、火警2级报警4）报警设备上具有人工复位按钮，出现报警后必须人工复位后才能取消报警信号。

简述探测器火灾报警设备对比随着我国经济、交通事业的飞速发展，高速公路在全国路网中的作用变得举足轻重。

我国是多山国家，隧道在高速公路建设及运营中占有较大的比重，因此对高速公路隧道的服务和监管水平的要求也日益提高。

火灾检测及报警系统在高速公路隧道运营中所起的作用也是越来越明显、越来越重要，尤其是在长大隧道的安全、保畅通行上扮演者最重要的角色，需要用以实现隧道内运营环境的实时掌控，以便高速公路管理人员实时、准确的掌握隧道内的安全运营情况，方便广大司乘人员在隧道发生事故或紧急情况时提前采取应急措施，以提高高速公路的运营水平。

现阶段高速公路隧道内都需要配置火灾检测及报警系统。

目前，我国已经建成正在运营及在建高速公路火灾检测及报警系统主要分为两种，一种为线性感温类探测器，目前国内隧道应用较为广泛；一种为感光类双波长探测器。

在这里，我们主要通过在应用中的对比来介绍一下感光类双波长探测器在隧道火灾检测及报警应用中相对于线性感温类探测器所具有的优点。

一、火灾检测及报警系统的分类和工作原理隧道火灾检测及报警的方式很多，常用的有线性感温类探测器，也有感光类双波长探测器，但总体而言都是通过特定的技术（通过感温/感光传感器将温度/光信号转换为光信号/电信号）采集到火灾信息并将信息传输至火灾报警控制主机。

两者的区别就是采集的信号源和报警信号传输的方式不同。

1、线性感温类探测器线性感温类探测器主要有：分布式光纤感温探测器和光纤光栅火灾探测器。

分布式光纤感温探测器的工作原理：探测光缆采用通讯光纤，温度传感和信号传输一体化，随着温度的变化，显示检测光缆上的实时温度（目前已基本被光纤光栅火灾探测器取代）。

光纤光栅火灾探测器的工作原理：利用光纤材料的光敏性，在纤芯内形成相位光栅，通过测量光栅栅距的变化得出环境温度的变化（光栅栅距变化与温度变化成线形关系）。

2、感光类双波长探测器通过感光窗感知火焰，并由光学过滤器检测出火灾中辐射光闪变的两种波长（长波和短波），然后进行处理比较，从而判断是否有火灾发生。

油罐区光纤光栅感温火灾探测报警系统应用葛秀方【摘要】介绍了石油储罐火灾爆炸事故的危害、光纤光栅感温火灾探测技术的概念和工作原理,分析了油罐区传统火灾报警系统的薄弱环节和光纤光栅感温火灾探测报警系统的优势表现,在油罐区安装该系统也谈了一些个人的看法,以供参考.【期刊名称】《安徽建筑》【年(卷),期】2016(023)004【总页数】3页(P228-230)【关键词】光纤光栅;感温技术;火灾探测;应用;油罐区【作者】葛秀方【作者单位】合肥市公安消防支队,安徽合肥230001【正文语种】中文【中图分类】TU892近年来，石油化工企业的消防安全形势十分严峻，尤其是石油储罐火灾爆炸事故频频发生，引起社会对石油化工企业的消防安全、环境保护、职业健康等广泛关注。

据统计，1962年至2013年期间，有记载的石油储罐火灾爆炸事故共83起（国内54起，国外29起），其中26起发生人员死亡，3人以上死亡的有16起，100人以上死亡的有2起，造成累计445人员死亡以及巨额财产损失、环境污染、生态破坏的惨重教训，社会影响极大。

如2010年7月16日，位于辽宁省大连市保税区的大连中石油国际储运有限公司原油库输油管道发生爆炸，引发大火并造成大量原油泄漏，导致部分原油、管道和设备烧损，部分泄漏原油流入附近海域造成污染。

本次事故造成作业人员1人轻伤、1人失踪；在灭火过程中，消防战士1人牺牲、1人重伤，事故造成的直接财产损失为22330.19万元。

油罐区储存的油品，能够蒸发大量的蒸气，当这些油蒸气与空气混合达到一定的浓度，形成爆炸性混合气体，遇到明火或周围的温度达到其引燃温度即可发生爆炸。

由此可见，要防止储油罐的火灾或爆炸，除了消除明火以外，还要时刻监测温度。

传统的感温探测器一般采用热点信号传感器，对周围环境比较苛刻和敏感，环境的好坏直接影响系统能否正常运行。

油罐区储存的易燃易爆化学危险产品，一般都露天存放，环境条件差，传统的感温探测器受周围环境的影响，误报率较高，同时，由于传感器电信号引入油罐区，不可避免地带来一些安全隐患。

E 光发射端R 光接收端光电型探测器(如激光型)看到的现象受到两个限制: 1.光波长如大于粒子直径,则无法探测到粒子的存在。

目前市面上没有一种探测器光波长小于0.002um,因此无法探测到火灾极早期现象。

2.粒子大小不一,无法用光遮或散射方式计算粒子的数量,因此也無法計算出灰塵與煙粒子在數量上的差別。

光电型与云雾室型探测技术的差异光电型探测技术云雾室型探测技术 云雾室处理前云雾室处理后 IFD 的警报门坎设置单位 (000/cc) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 空气中灰尘数量的最大值IFD 一般的警报门坎设置点 极早期阶段的次微米粒子数(以上) 云雾室型探测器看到的现象是: 1.所有粒子(包括灰尘及热释微粒子)皆被约20um 的水滴包覆,可被一般光源(如LED)探测到。

2.大小一致,可用光遮方式计算遮光率及浓度,即可算出粒子的数量。

E 光发射端R 光接收端热释放 阶段 火焰阶段 可见及不可见烟阶段 极早期阶段 正常阶段 极早期阶段 烟阶段 火焰阶段 热阶段D空气中悬浮粒子(灰尘) (0.01~2μm) T热崩溃释放的次微米粒子 (~0.002μm) S烟粒子 (0.01~1μm) D : 60,000/cc D : 60,000/cc D : 60,000/cc D DT : 500,000/cc T : 1,000,000/ccT T S : 100,000/cc S S在火灾成长的各个阶段,空气中粒子数的组成及数量为: 1.在正常阶段,空气中只有一般的悬浮粒子,数量约在25,000/cc 至60,000/cc 之间； 2.在极早期阶段,空气中除了一般的悬浮粒子,还有因物质过热达热崩溃点而释放出的不可见次微米粒子。

数量约在500,000/cc 以上； 3.到达烟阶段,空气中有一般的悬浮粒子,不可见次微米粒子,还有烟粒子。

持续累积的数量约在1,000,000/cc 以上。

基于光纤光栅的火灾探测报警信息监控系统的研究的开题报告一、选题背景及意义火灾是一种非常危险的自然灾害，在日常生活中经常会发生，给人们的生命和财产带来巨大的损失。

因此，实现火灾的及时探测和报警成为了防火安全管理中非常重要的一步。

目前，市场上的火灾探测报警系统大多基于传统技术如感烟器、热释电探测器等，这些传统技术存在着灵敏度低、误报率大、维修难度大等问题，难以满足现代防火安全的需要。

随着光纤技术的不断发展，基于光纤光栅的火灾探测报警信息监控系统的研究逐渐受到了广泛的关注。

该系统利用光纤光栅的高灵敏度和可靠性，实现了对火灾发生时产生的热量、烟雾、火焰等信息的高效探测和报警。

相比传统技术，该系统具有灵敏度高、误报率低、可靠性强、维修便捷等优点，能够更好地保障人们的生命财产安全。

二、研究内容本文针对基于光纤光栅的火灾探测报警信息监控系统，将从以下几个方面展开研究：1.利用光纤光栅实现火焰探测技术研究通过对光纤光栅灵敏度、检测范围、响应时间等方面进行分析和实验研究，探究如何利用光纤光栅实现对火焰的高效探测和报警。

2.利用光纤光栅实现烟雾探测技术研究通过对光纤光栅灵敏度、检测范围、响应时间等方面进行分析和实验研究，探究如何利用光纤光栅实现对烟雾的高效探测和报警。

3.利用光纤光栅实现温度探测技术研究通过对光纤光栅灵敏度、检测范围、响应时间等方面进行分析和实验研究，探究如何利用光纤光栅实现对温度变化的高效探测和报警。

4.系统实现及性能测试在实验室环境下，利用本文研究的三种技术，搭建出基于光纤光栅的火灾探测报警信息监控系统，对系统的准确度、响应时间、稳定性等性能参数进行测试和分析。

三、研究预期结果1.验证基于光纤光栅技术的火灾探测报警信息监控系统的可行性。

2.提高火灾探测的灵敏度，并减少误报率。

3.开发一种新型的火灾探测报警信息监控系统，以应对现代防火安全的需要。

四、论文结构与安排第一章绪论1.1 研究背景及意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容及意义1.4 研究方法及步骤第二章基于光纤光栅技术的火灾探测报警原理与系统设计2.1 光纤光栅技术原理2.2 基于光纤光栅的火焰探测技术2.3 基于光纤光栅的烟雾探测技术2.4 基于光纤光栅的温度探测技术2.5 火灾探测报警信息监控系统设计第三章光纤光栅火灾探测报警系统的实现3.1 光纤光栅的制备和实验平台建设3.2 光纤光栅火灾探测报警系统的实现3.3 系统性能测试第四章系统实验结果分析4.1 火焰探测实验结果分析4.2 烟雾探测实验结果分析4.3 温度探测实验结果分析第五章总结与展望5.1 研究成果总结5.2 存在问题及展望参考文献致谢注：本研究计划拟在12个月内完成。

光栅光纤线型感温火灾探测器的信号处理单元关键词: 光栅光纤线型; 感温火灾探测器; 信号处理摘要：随着技术的发展，感温火灾探测器作为一种先进的新型火灾灾害预防技术正在不断得到发展，尤其是光栅光纤线型感温火灾探测器的研究和应用以及其信号处理单元的研制方面发展迅速。

针对这一类检测系统，本文提出一种高灵敏度、低成本、低功耗的-光栅-光纤线型感温火灾探测器信号处理单元系统。

该系统通过火灾探测器的温度信号，检测到本地环境的温度变化，根据当前温度情况及内部温度报警和火灾预警设定值，及时发出报警信号，为防灾警戒提供及时准确的信息。

本系统的具体设计方案的细节和分析，以及实验结果表明，本系统的可靠性和稳定性均较高，能够满足大多数需求。

全文：随着技术的发展，感温火灾探测器作为一种先进的新型火灾灾害预防技术正在不断得到发展。

这种火灾探测器利用温度变化对光衰减的影响，通过光纤线传输温度信号，可以及时发现火灾现场的温度变化，从而实现快速精准地获取火灾灾害信息。

尤其是光栅光纤线型感温火灾探测器的研究和应用以及其信号处理单元的研制方面发展迅速，但还存在一些技术瓶颈，如火灾探测器的灵敏度、以及探测系统的低功耗和低成本等。

针对这一类检测系统，本文提出一种高灵敏度、低成本、低功耗的光栅光纤线型感温火灾探测器信号处理单元系统。

本系统以微控制器为核心，将火灾探测器的温度信号及时传输到单元外部系统，根据当前温度情况及内部温度报警和火灾预警设定值，判断出当前是否存在火灾灾害，如果存在，及时发出报警信号，为防灾警戒提供及时准确的信息。

本系统中采用了热敏电阻作为温度检测器，该电阻可以改变其电阻随温度变化而变化，其变化规律是线性的，能够很好的反映内部物体的温度变化情况。

经过实验研究表明，实现火灾报警系统的最佳设计参数是：信号采样时间为0.025s，报警时机为60s，采样间隔为0.015s，报警阈值为100℃，实验结果显示，所设计的系统具有高精度、高灵敏度、低成本、低功耗等优点，能够有效地检测火灾，早期发现火灾，从而使火灾得以有效控制，避免造成进一步的损失和损害。