光纤光栅隧道火灾监控系统.doc

光纤光栅火灾报警系统
技 术 方 案
目录
1 概述 1
公路隧道火情监测概述 1
隧道概况 1
2 光纤光栅火灾报警系统 1
系统介绍 1
系统主要功能 3
系统特点 4
系统适用范围 5
系统运行环境 5
系统结构 6
系统优势 6
系统硬件功能实现 7
系统软件功能实现 13
温度视图 13
光谱视图 13
3 火灾报警系统 15
主要设备选型 15
火灾报警主机 15
智能特征手动报警按钮 15
4 系统方案 15
总体监测方案 15
现场设备布置 17
系统安装 17
系统安装结构图 18
光纤光栅及火灾报警的安装方式 20
5 设备清单 23
设备清单 23
6 报价单 23
概述
公路隧道火情监测概述
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。
针对本项目的特点我们建议对项目中的隧道线路监控采用美国通用电气EST3系列的火灾手动报警系统及配套光纤光栅自动探测子系统技术方案。在隧道内火灾报警系统采用自动检测和手动报警相结合的方式，检测隧道内的火险情况，并通过计算机系统或区域控制器根据检测到的火灾情况控制隧道风机、照明系统等，实时监测，实现报警联动，按照控制预案组织现场援救，以完全满足本项目隧道火情监测要求。
隧道概况
本次设计范围为大红山、胡洼山隧道。隧道长一个2040米，一个780米。
本项目全线共设监控所1处。监控所可实施全线的交通管理，并对路段交通进行协调控制，并可进行交通及气象参数检测、隧道管理站上传的数据接收、控制、管理等。对主线的交通数据及其它各种参数进行汇总、统计、打印；向监控所传输图像和数据，并接受其指挥控制。
光纤光栅火灾报警系统
系统介绍
FAS-3000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。
光纤光栅是近年来发展起来的一种新型传感技术，它是利用光纤芯层材料的光敏特性配合增敏处理，通过紫外曝光的方式在光纤芯层产生一段周期性的折射率变化，形成Bragg光栅结构。
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（），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。
图1 光纤光栅温度传感原理图
由于光纤材料自身的热胀冷缩和热光效应，当环境温度变化时，光纤光栅的栅格周期以及光纤芯层的折射率都会发生变化，使得光纤光栅的反射光中心波长随之改变。通过对反射光中心波长的数字化精确测量，既可获得待测温度的变化情况。
一个典型的单通道光纤光栅传感系统如图2所示，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
对光纤光栅反射光中心波长的检测有多种不同的方案，FAS-3000系统将反射光通过一个散射分光成像系统（如图3所示），利用光电探测器阵列获得整个40nm带宽范围内所有光纤光栅的反射光谱信息，利用独特的光谱分析技术，通过对光谱曲线的分析与处理，精确获得每个反射峰的中心波长值。结合预先设定传感器温度敏感参数，计算得到每个光纤光栅传感器所在位置的温度信息。整个波长检测系统无可动部件，相对可调谐滤波器波长解调方案，避免了由于可调谐滤波器压电陶瓷老化特性带来的长期稳定性问题，系统可靠性高，长期稳定性好。
系统主要功能
FAS-3000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