光纤光栅交通隧道火灾报警系统解决方案
隧道火情监测概述
隧道是公路、铁路、城市地铁等交通工程项目建设的关键部分，在隧道中进行实时、准确的火情监测对保障公共财产安全和人身安全有着十分重要的意义。
根据温度的变化情况对隧道火情进行判断是最有效的监测手段。由于隧道要求对沿线的环境温度变化进行准确的定量、定位，所以，一些传统的测温技术已经远远不能满足工程的需要。比如常用的感温电缆在温度报警点的设置以及定位、定量、可重复使用性等方面有着严重缺陷，尤其是在长距离连续监测的情况下不能满足隧道火情监测的要求。
系统原理
光纤光栅隧道火灾监测系统基于光纤光栅温度传感技术，利用光纤光栅的温度敏感特性，通过隔离应力、应变的封装结构，实现对温度变化的精确测量。
Bragg光栅具有窄带反射的特性，一个宽谱的入射光（带宽约40nm）经过光纤光栅后，只有满足波长匹配条件的极小谱宽的光信号被反射（3dB带宽约0.15nm），其余波长的光信号透射进入下一个光纤光栅，如图1所示。反射光的中心波长与Bragg光栅的栅格周期、光纤芯层的折射率成正比。
|
|
|
光纤光栅温度传感原理图 |
光纤光栅传感系统由若干个不同中心波长的光纤光栅传感器串联成一个传感器阵列，宽带光源发出的光信号经过光纤光栅传感器阵列反射后，进入到波长检测系统，完成光电信号的转换、采集和处理，获得每个传感器的温度测量值。作为整个光纤光栅传感系统的核心，波长检测系统的性能直接决定了整个传感系统的性能。
|
|
|
图2 光纤光栅传感系统示意图 |
系统主要功能
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；监控计算机用户组态画面，可生动地显示传感器运行状况；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，实现生产和安全的双重监控功能。
从传感器到控制室感温测量及信号传输全部采用光信号，实现无电检测，本质安全防爆；管理模块可实时显示各传感器的位置、温度信息，用户可通过此界面直观地了解设备的安全情况。
系统特点
根据公路、地铁隧道等消防安全监测的实际需求，结合先进的光纤光栅传感技术研制开发的新型温度监测报警系统。和其他感温火灾监测系统相比，本系统具有如下特点：
1. 本质安全，防燃防爆
FAS-3000系统 测温部分采用全光纤结构，真正实现了无源温度监测，自身不带电，不发热，不会因为传感系统的布设带来安全隐患。
2. 测温精度高
整个温度传感系统的温度分辨率为0.1℃，温度测量精度为±2摄氏度，并且系统测量精度和温度分辨率不随光缆长度、温度测点个数的增加而降低。
3. 响应时间短
本系统采用并行光谱采集处理技术，每通道的测量时间与通道内的传感器个数无关，每通道的光谱数据采集实现小于2毫秒，加上数据处理以及与外部通信，每通道温度刷新时间不大于0.2秒，并且与温度分辨率、测量精度无关。
4. 实时在线监测
本系统能够对隧道中所有测点的温度进行7x24小时不间断监测，并且可根据需要定时保存温度测量数据，为隧道的结构健康监测提供辅助数据。
5. 精确的空间定位
光纤光栅温度传感属于准分布式温度测量，一个传感器与一个测点对应，并且每个传感器具有全局唯一性。通过监测软件可以精确确定发生过温报警的传感器位置，定位偏差仅为传感器布设间距的一半（约3米）。
6. 灵活的报警控制
用户可以直接远程登录主机或通过远程监测软件，对整个火灾报警系统的报警参数进行设置，并可根据传感器位置及当期气候条件，对每个传感器的报警温度进行分别设置，也可设置多级报警条件，如温度预警、温升预警、温度报警和温升报警等，结合实测温度和温度变化情况对真实的火灾事故进行甄别，基本消除误报和漏报。
7. 完善的自我诊断功能
本系统中每个光纤传感通道上的每个温度传感器具有波长唯一性，任何一个传感器的损坏包括断纤都可以监控软件中精确定位。系统每进行一次温度测量的同时进行系统的自我检测与诊断，实时发现传感器失效和光缆损坏，以便于及时的维修与维护。
8. 强大的软件功能
远程监测软件通过网络与测温主机进行通信，在人机界面上实时显示每个温度测点的位置、温度值、温度变化情况等。当测量温度大于预设报警温度时，测温主机触发报警控制器动作，启动喷水降温装置或灭火装置，监控软件亦能触发软件界面的声光报警，提醒值班人员尽快处理。同时操作人员还可以对每个温度测点的历史温度数据、报警纪录进行多条件查询，生产安全运行报表等。
系统适用范围
高速公路隧道、越江隧道、湖底隧道、地铁隧道、电缆隧道和其他建筑物等的火灾探测是非常关键的，关系到人们生命、社会财产和社会稳定。火灾探测统称都是通过对温度的测量来实现的，传统火灾探测器经常会误报和漏报率高。分布式光纤光栅温度测量系统可以实现沿着光纤几十公里的连续分布式测量，不会漏过任何点，大大减小了误报和漏报的机率，非常适合于隧道等线型结构的火灾探测。同时该系统可以精确的定位，实时在线监测，得到温度的变化曲线图。此外，分布式光纤光栅温度监测系统以光信号为载体，不受电磁干扰，光信号本征安全，使用寿命长等优点。本公司的火灾探测系统代表着目前国际上最高的技术指标，其测量时间远远快于其他产品，可以在最快的时间内捕捉到火情。
