HO-3000光纖光柵

隧道火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)方案

HO-3000光纖光柵隧道火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)

一.系統(tǒng)概述

HO-3000光纖光柵隧道火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)是我司研發(fā)的基于光纖光柵感技術(shù)的新型火災(zāi)監(jiān)測報警系統(tǒng)結構，通過實時檢測光纖光柵溫度感器中心波長信號，實現(xiàn)隧道內(nèi)部多個測點的溫度在線監(jiān)測和火災(zāi)報警優化上下。

光纖光柵感器具有體積小能力建設、重量輕、無源檢測生產體系、防磁干擾服務、阻燃防爆、易于遠程監(jiān)測等優(yōu)點技術節能，采用光纖光柵溫度感器的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)具備以下優(yōu)點

1. 將測點的溫度變化轉(zhuǎn)換成光纖光柵中心波長的變化指導，通過對光波波長的測量，獲得測點的溫度信息國際要求，從本質(zhì)上消除了系統(tǒng)光功率波動流動性、輸鏈路損耗變化對測量精度的影響，定溫定位更加穩(wěn)定精準競爭激烈。
2. 的光柵技術(shù)使感器的中心波長與安裝位置一一對應(yīng)持續創新，可以精確確定每個監(jiān)測點位火災(zāi)的位置和溫度曲線變化，易于確定事故位置空白區。
3. 測量精度高協調機製，響應(yīng)時間短。測溫精度可達±1℃形勢，溫度采樣時間小于0.2秒實踐者。
4. 感器具有良好的重復(fù)性，長期穩(wěn)定性好約定管轄。
5. 具有定溫和溫升速率預(yù)警功能在火情發(fā)生前期管理，溫度變化異常情況時及時提前預(yù)警并報警，提前防范火情于未然業務指導，真正意義上做到實時火情監(jiān)控改進措施，為人生生命和國家物資財產(chǎn)安全作出特殊的監(jiān)測貢獻。
6. 標準的以太網(wǎng)接口長足發展，且通信協(xié)議可以開放今年，利于上位機的軟件兼容。

HO-3000光纖光柵隧道火災(zāi)監(jiān)測主機通過以太網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控計算機進行通信結構不合理，可實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控動手能力；通過繼器接口與報警控制器相連，實現(xiàn)分區(qū)意見征詢、分測點過溫報警提升；通過多級可配置報警溫度設(shè)置大大提高，實現(xiàn)火災(zāi)預(yù)警與報警。另外研究成果，系統(tǒng)的調(diào)試取得了一定進展、區(qū)域設(shè)置、報警參數(shù)設(shè)置等操作均可在測溫主機或遠程監(jiān)控計算機上完成大面積，操作積極參與、維護方便。

此外有望，技術(shù)方案中的核心器件進一步推進，選用國內(nèi)**的掃描激光器，優(yōu)于統(tǒng)廠家核心部件的可動機械部件方案，整個設(shè)備不含任何可動的機械部件應用的選擇，穩(wěn)定可靠，壽命可長達30年左右。

 的全波段掃描激光器的解調(diào)方案大幅增加，使得連接到設(shè)備的所有感器均能定位，設(shè)備自檢功能傳承，任何一個感器故障或者報警等特點，系統(tǒng)均可以精確定位到該感器。大大縮短故障或者報警的定位時間多種，為排查故障點位將進一步，精確定位火情點，實施火情預(yù)判功能消除火災(zāi)隱患節(jié)約時間發展成就。

二.工作原理

HO-3000光纖光柵隧道火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)基于光纖光柵溫度感技術(shù)成就，利用光纖光柵的溫度敏感特性，通過隔離應(yīng)力開展面對面、應(yīng)變的封裝結(jié)構(gòu)系統，實現(xiàn)對溫度變化的精確測量。

光纖光柵是近年來發(fā)展起來的一種新型感技術(shù)進一步提升，它是利用光纖芯層材料的光敏特性配合增敏處理空間廣闊，通過紫外曝光的方式在光纖芯層產(chǎn)生一段周期性的折射率變化，形成Bragg光柵結(jié)構(gòu)改革創新。

 Bragg光柵具有窄帶反射的特性知識和技能，一個寬譜的入射光（帶寬約40nm）經(jīng)過光纖光柵后，只有滿足波長匹配條件的極小譜寬的光信號被反射（3dB帶寬約0.15nm）新模式，其余波長的光信號透射進入下一個光纖光柵實現，如圖1所示。反射光的中心波長與Bragg光柵的柵格周期、光纖芯層的折射率成正比服務體系。

由于光纖材料自身的熱脹冷縮和熱光效應(yīng)說服力，當環(huán)境溫度變化時，光纖光柵的柵格周期以及光纖芯層的折射率都會發(fā)生變化分析，使得光纖光柵的反射光中心波長隨之改變新體系。通過對反射光中心波長的數(shù)字化精確測量，既可獲得待測溫度的變化情況發展機遇。

一個典型的單通道光纖光柵感系統(tǒng)如圖2所示長效機製，若干個不同中心波長的光纖光柵感器串聯(lián)成一個感器陣列法治力量，寬帶光源發(fā)出的光信號經(jīng)過光纖光柵感器陣列反射后全技術方案，進入到波長檢測系統(tǒng)，完成光信號的轉(zhuǎn)換共享、采集和處理信息化，獲得每個感器的溫度測量值。作為整個光纖光柵感系統(tǒng)的核心生動，波長檢測系統(tǒng)的性能直接決定了整個感系統(tǒng)的性能新型儲能。

對光纖光柵反射光中心波長的檢測有多種不同的方案，HO-3000系統(tǒng)將反射光通過一個散射分光成像系統(tǒng)（如圖3所示）新品技，利用光探測器陣列獲得整個40nm帶寬范圍內(nèi)所有光纖光柵的反射光譜信息範圍，利用的光譜分析技術(shù)，通過對光譜曲線的分析與處理紮實做，精確獲得每個反射峰的中心波長值空間廣闊。結(jié)合預(yù)先設(shè)定感器溫度敏感參數(shù)，計算得到每個光纖光柵感器所在位置的溫度信息提供深度撮合服務。整個波長檢測系統(tǒng)無可動部件服務品質，相對可調(diào)諧濾波器波長解調(diào)方案，避免了由于可調(diào)諧濾波器壓陶瓷老化特性帶來的長期穩(wěn)定性問題組成部分，系統(tǒng)可靠性高影響，長期穩(wěn)定性好。

三.系統(tǒng)特點

HO-3000光纖光柵隧道火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)是根據(jù)公路的過程中、鐵隧道等消防安全監(jiān)測的實際需求發展契機，結(jié)合的光纖光柵感技術(shù)研制開發(fā)的新型溫度監(jiān)測報警系統(tǒng)。和其他感溫火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)相比促進進步，本系統(tǒng)具有如下特點

1. 本質(zhì)安全流動性，防燃防爆

HO-3000系統(tǒng)測溫部分采用全光纖結(jié)構(gòu)，真正實現(xiàn)了無源溫度監(jiān)測競爭激烈，自身不帶持續創新，不發(fā)熱，不會因為感系統(tǒng)的布設(shè)帶來安全隱患。

1. 測溫精度高

整個溫度感系統(tǒng)的溫度分辨率為0.1℃喜愛，溫度測量精度為±2攝氏度重要的角色，并且系統(tǒng)測量精度和溫度分辨率不隨光纜長度、溫度測點個數(shù)的增加而降低向好態勢。

1. 響應(yīng)時間短

本系統(tǒng)采用并行光譜采集處理技術(shù)平臺建設，每通道的測量時間與通道內(nèi)的感器個數(shù)無關(guān)，每通道的光譜數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)小于2毫秒貢獻力量，加上數(shù)據(jù)處理以及與外部通信使用，每通道溫度刷新時間不大于0.2秒，并且與溫度分辨率發行速度、測量精度無關(guān)更加堅強。

1. 實時在線監(jiān)測

本系統(tǒng)能夠?qū)λ淼乐兴袦y點的溫度進行7x24小時不間斷監(jiān)測，并且可根據(jù)需要定時保存溫度測量數(shù)據(jù)性能，為隧道的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測提供輔助數(shù)據(jù)初步建立。

1. 精確的空間定位

光纖光柵溫度感屬于準分布式溫度測量，一個感器與一個測點對應(yīng)供給，并且每個感器具有全局性的方法。通過監(jiān)測軟件可以精確確定發(fā)生過溫報警的感器位置，定位偏差僅為感器布設(shè)間距的一半（約3米）進行探討。

1. 靈活的報警控制

用戶可以直接遠程登錄主機或通過遠程監(jiān)測軟件落到實處，對整個火災(zāi)報警系統(tǒng)的報警參數(shù)進行設(shè)置，并可根據(jù)感器位置及當期氣候條件最新，對每個感器的報警溫度進行分別設(shè)置技術創新，也可設(shè)置多級報警條件哪些領域，如溫度預(yù)警等形式、溫升預(yù)警、溫度報警和溫升報警等新品技，結(jié)合實測溫度和溫度變化情況對真實的火災(zāi)事故進行甄別有望，基本消除誤報和漏報進一步推進。

1. 完善的自我診斷功能

本系統(tǒng)中每個光纖感通道上的每個溫度感器具有波長性，任何一個感器的損壞包括斷纖都可以監(jiān)控軟件中精確定位方案。系統(tǒng)每進行一次溫度測量的同時進行系統(tǒng)的自我檢測與診斷應用的選擇，實時發(fā)現(xiàn)感器失效和光纜損壞，以便于及時的維修與維護左右。

1. 強大的軟件功能

遠程監(jiān)測軟件通過網(wǎng)絡(luò)與測溫主機進行通信背景下，在人機界面上實時顯示每個溫度測點的位置、溫度值長期間、溫度變化情況等基本情況。當測量溫度大于預(yù)設(shè)報警溫度時，測溫主機觸發(fā)報警控制器動作，啟動噴水降溫裝置或滅火裝置力量，監(jiān)控軟件亦能觸發(fā)軟件界面的聲光報警我有所應，提醒值班人員盡快處理。同時操作人員還可以對每個溫度測點的歷史溫度數(shù)據(jù)深入實施、報警紀錄進行多條件查詢至關重要，生產(chǎn)安全運行報表等。

四.系統(tǒng)組成

HO-3000光纖光柵隧道火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)主要由以下六部分組成

• 光纖光柵溫度感器陣列
• 輸光纜
• 信號處理系統(tǒng)
• 火災(zāi)報警控制器
• 手動報警模塊
• 光纖通信模塊

五.安裝施工

1. HO-3000光纖光柵隧道火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)感鏈路安裝示意圖

1. 光纖光柵溫度感器布設(shè)示意圖

根據(jù)項目的需求測溫主機配8個通道測溫主機效果，每個光纖通道可連接一條測溫光纖光柵感器陣列有所應，一條測溫光纖光柵感器陣列由20只溫度感器組成，感器陣列中的每只感器間距10米合作關系，每條感器陣列可檢測200米著力提升。

1. 安裝流程

1. 溫度感器陣列部分

溫度感器陣列通常安裝在隧道頂部，距隧道頂10~20厘米增強，以保證感器周圍良好的空氣流動重要意義。

1. 使用錘交流等，根據(jù)膨脹螺栓的大小選擇鉆頭更加廣闊，在隧道頂中間打孔，將支架每隔20米安裝一個提高，一般每個支架至少用三支膨脹螺栓固定可以使用。

1. 安裝鋼絞線，從洞口位置先把鋼索一端牢牢固定在支架上紮實，然后依次把鋼索輕輕固定在支架卡槽效高化，制藥可以掛住鋼索不掉落即可，連續(xù)200米左右投入力度，使用鋼索拉力器將鋼索拉直（此時拉力非常巨大創造，確保*個固定支架的牢固性，以防鋼索彈回發(fā)生危險）貢獻法治，依次把支架中的固定夾擰緊設備製造，保證鋼索與隧道頂平行。

1. 安裝光纖光柵鏈路攻堅克難，先把條鏈路以滾輪的方式輕輕展開管理，以尾端開始從隧道口安裝，沒隔兩米使用掛鉤將鏈路掛到鋼索上流程。尾端使用扎帶固定以防花落掛鉤合作，鏈路應(yīng)以松弛狀態(tài)掛在掛鉤上。安裝完畢*條助力各業，第二條則以首端開始極致用戶體驗，使兩串鏈路首首相接，首端兩只感器間距10米，剩余首端光纖通過開槽埋管的方式從隧道頂端穿到弱纜溝中建議，依次將8條鏈路安裝完畢加強宣傳。

1. 輸光纜部分

輸光纜采用標準G652型鎧裝通信光纜，從離主控遠的兩串鏈路引導(dǎo)纜溝位置開始敷設(shè)到集控內(nèi)用的舒心。鏈路引到纜溝位置預(yù)留5米光纜技術發展，以方便光纖熔接。如圖11

1. 測溫主機

測溫主機（副機）安裝在隧道設(shè)備的19英寸機架上集成，采用220V交流供重要手段。當溫度感器陣列可通過輸光纜連接到主機的輸出通道上。

1. 火災(zāi)報警控制器部分

火災(zāi)報警控制器和測溫主機一起安裝在隧道設(shè)備機架上穩定性，采用220V交流供像一棵樹，通過RS485接口與主機通信。

1. 手動報警按鈕部分

手動報警按鈕安裝在隧道側(cè)面去突破，安裝位置距面1.4m能運用，安裝間隔為50米，連接線為雙絞線智能設備，穿管敷設(shè)至設(shè)備隧道洞不可缺少，與火災(zāi)報警控制器連接。

六.系統(tǒng)設(shè)計

在隧道火災(zāi)監(jiān)測報警系統(tǒng)設(shè)計時特點，除遵守國家法律法規(guī)要求外積極回應，還要根據(jù)實際情況選擇合適的系統(tǒng)配置，以便于設(shè)計出一個可靠又進了一步、經(jīng)濟多種場景、實用的火災(zāi)自動報警監(jiān)控系統(tǒng)。

項目中隧道設(shè)計案例規劃。

1.      1.63公里隧道

主要參數(shù)

溫度測點個數(shù)160個

單條感器陣列監(jiān)測距離200米

溫度測點間距10米

主要設(shè)備

8通道HO-3000型測溫主機1臺   

光纖光柵溫度感器陣列JC-W028條

監(jiān)測軟件（JC-SOFT）1套

輸光纜12芯多心光纜1.8公里

研華工控機IPC-610