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光纤光栅感温火灾探测系统

光纤光栅感温火灾探测系统

光纤布拉格光栅(FBG)利用光纤纤芯材料的光敏性,并通过特定方式在纤芯中沿轴向形成周期性的折射率变化,形成FBG结构的光学器件。FBG具有窄带反射的特性,当入射宽带光源经过FBG后,只有波长满足相位匹配条件的窄带光信号才可以被反射,其余波长的光信号透射进入光纤继续向前传播。相关研究表明在一个较宽的温度范围内,并且没有其它外界因素影响下,因温度变化引起的FBG反射中心波长位移与温度变化具有良好的线性关系。通过测量FBG反射中心波长的变化,就可以获得FBG周围环境温度的变化。

光纤光栅测温

光纤光栅感温火灾探测系统结构

光纤光栅感温火灾探测系统的组成

光纤光栅感温火灾探测系统主要是对监测区域的温度进行在线实时监测,显示区域温度变化,并对温度异常升高的情况进行报警。光纤光栅感温火灾探测系统主要由报警装置、波长解调装置、光纤光栅感温探头、传输光缆和计算机组成。

布置在各个监测点上的光纤光栅感温探头通过传输光缆连接,与宽带光源和波长解调装置一起形成感温火灾探测器;为了区分探测位置,在初始状态下每个光纤光栅感温探头分别对应不同的反射波长,光纤光栅波长解调装置实时监测每个探头反射波长及其变化,以获得对应监测点温度的变化;反射的光传感信号通过光纤和波长解调装置传送到计算机系统进行处理,其中波长解调装置为光纤光栅感温火灾探测系统的解调部分,其由光探测器、光分路器、波长调节设定单元、宽带光源、恒温解调器以及相应电子电路等组成,波长解调装置通过USB或RS232和数据终端主机进行通信,在数据终端主机中通过App实现数据处理,以实现对现场感温信号的实时监测与报警。

光纤光栅感温火灾探测系统特点

光纤光栅感温火灾探测系统是通过分布在各个监测点的光纤光栅感温探头进行火灾探测的,其监测区域受限于光纤光栅感温探头所在的位置,但由于光纤光栅的温度敏感性较高,且现有的波长解调技术完全能对其反射波长信号进行解调,因此光纤光栅感温火灾探测系统仍具有极高的灵敏性,测温精度可以达到±2 ℃,并且波长信号比光强度信号要稳定,不会因为光源的衰减或插入损耗而受影响,使其相比与分布式光纤感温火灾探测系统具有更高的精度和更好的抗干扰性,同时由于普通宽带光源的价格要远低于高质量的激光光源,也使其相比与分布式光纤感温火灾探测系统具有更低的价格。

光纤感温火灾探测系统的应用

光纤光栅感温火灾探测系统安装方式

在区间隧道内,促使环境温度升高的热量来源主要是热辐射和热对流,其中对流热是通过热空气上升聚集在隧道顶部进行传播的,辐射热则是通过直线形式传播的。当车厢内发生火灾时,在火灾发生初期是通过车窗玻璃辐射出热量的,只有当火势较大时,热对流才会成为主要的热量传播方式。由于地铁隧道内火灾探测最主要是针对火灾初期的,因此为了能尽早实现对车厢内火灾的显示、报警,针对车厢内部发生火灾初期主要以热辐射的方式透过车窗传播热量的特点,

分布式光纤感温火灾探测系统和光纤光栅感温火灾探测系统应在与列车车窗等高处的隧道内壁安装分布式感温光纤和光纤光栅感温探头。此外,为实现对因线缆短路或断路等故障引起的火灾的早期显示、报警,分布式光纤感温火灾探测系统和光纤光栅感温火灾探测系统应在隧道两侧分别装有强电电缆桥架和弱电电缆桥架处安装分布式感温光纤和光纤光栅感温探头。

组网方式

分布式光纤感温火灾探测系统和光纤光栅感温火灾探测系统的主机可通过RJ485接口形式的以太网与上级综合监控系统交换机相连,上传系统中所有温度监控信息,由上级综合监控系统完成控制、监测和管理等功能,实时监测温度与火灾情况及设备运行情况。

分布式光纤感温火灾探测系统和光纤光栅感温

火灾探测系统可以通过继电器接点(或通信接口)与火灾自动报警系统主机连接,当火灾发生时输出报警信号,实现火灾的报警联动。分布式光纤感温火灾探测系统和光纤光栅感温火灾探测系统可以通过继电器接点与环境与设备监控系统设备连接,可作为BAS系统的区间温度传感器,实现环境温度的实时监测和联动控制,实现节能减排,并且在隧道列车阻塞时,可与BAS系统共同完成阻塞模式的控制。通过以上分析可知,分布式光纤感温火灾探测系统和光纤光栅感温火灾探测系统各有优缺点,可对于不同的情况进行有针对性的应用。对于地铁区间较长的隧道,由于需要连续监测温度变化,在系统总价允许的情况下可采用分布式光纤感温火灾探测系统;而对于操作维护不方便的车站站台板下或电缆夹层以及重要设备房,采用光纤光栅感温火灾探测系统则可大大提高温度监测的准确性。实际应用证明,分布式光纤感温火灾探测系统和光纤光栅感温火灾探测系统凭借各自较好的特性已成为传统感温火灾自动报警系统的有力补充,预计两者在轨道交通领域的应用将会越来越广。

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