光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)

光纖布拉格光柵（FBG）利用光纖纖芯材料的光敏性，并通過特定方式在纖芯中沿軸向形成周期性的折射率變化，形成FBG結(jié)構(gòu)的光學(xué)器件。FBG具有窄帶反射的特性，當(dāng)入射寬帶光源經(jīng)過FBG后，只有波長滿足相位匹配條件的窄帶光信號才可以被反射，其余波長的光信號透射進(jìn)入光纖繼續(xù)向前傳播。相關(guān)研究表明在一個較寬的溫度范圍內(nèi)，并且沒有其它外界因素影響下，因溫度變化引起的FBG反射中心波長位移與溫度變化具有良好的線性關(guān)系。通過測量FBG反射中心波長的變化，就可以獲得FBG周圍環(huán)境溫度的變化。

光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)的組成

光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)主要是對監(jiān)測區(qū)域的溫度進(jìn)行在線實(shí)時監(jiān)測，顯示區(qū)域溫度變化，并對溫度異常升高的情況進(jìn)行報警。光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)主要由報警裝置、波長解調(diào)裝置、光纖光柵感溫探頭、傳輸光纜和計算機(jī)組成。

布置在各個監(jiān)測點(diǎn)上的光纖光柵感溫探頭通過傳輸光纜連接，與寬帶光源和波長解調(diào)裝置一起形成感溫火災(zāi)探測器；為了區(qū)分探測位置，在初始狀態(tài)下每個光纖光柵感溫探頭分別對應(yīng)不同的反射波長，光纖光柵波長解調(diào)裝置實(shí)時監(jiān)測每個探頭反射波長及其變化，以獲得對應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)溫度的變化；反射的光傳感信號通過光纖和波長解調(diào)裝置傳送到計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，其中波長解調(diào)裝置為光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)的解調(diào)部分，其由光探測器、光分路器、波長調(diào)節(jié)設(shè)定單元、寬帶光源、恒溫解調(diào)器以及相應(yīng)電子電路等組成，波長解調(diào)裝置通過USB或RS232和數(shù)據(jù)終端主機(jī)進(jìn)行通信，在數(shù)據(jù)終端主機(jī)中通過軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場感溫信號的實(shí)時監(jiān)測與報警。

光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)特點(diǎn)

光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)是通過分布在各個監(jiān)測點(diǎn)的光纖光柵感溫探頭進(jìn)行火災(zāi)探測的，其監(jiān)測區(qū)域受限于光纖光柵感溫探頭所在的位置，但由于光纖光柵的溫度敏感性較高，且現(xiàn)有的波長解調(diào)技術(shù)完全能對其反射波長信號進(jìn)行解調(diào)，因此光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)仍具有極高的靈敏性，測溫精度可以達(dá)到±2 ℃，并且波長信號比光強(qiáng)度信號要穩(wěn)定，不會因?yàn)楣庠吹乃p或插入損耗而受影響，使其相比與分布式光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)具有更高的精度和更好的抗干擾性，同時由于普通寬帶光源的價格要遠(yuǎn)低于高質(zhì)量的激光光源，也使其相比與分布式光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)具有更低的價格。

光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)的應(yīng)用

光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)安裝方式

在區(qū)間隧道內(nèi)，促使環(huán)境溫度升高的熱量來源主要是熱輻射和熱對流，其中對流熱是通過熱空氣上升聚集在隧道頂部進(jìn)行傳播的，輻射熱則是通過直線形式傳播的。當(dāng)車廂內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，在火災(zāi)發(fā)生初期是通過車窗玻璃輻射出熱量的，只有當(dāng)火勢較大時，熱對流才會成為主要的熱量傳播方式。由于地鐵隧道內(nèi)火災(zāi)探測最主要是針對火災(zāi)初期的，因此為了能盡早實(shí)現(xiàn)對車廂內(nèi)火災(zāi)的顯示、報警，針對車廂內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)初期主要以熱輻射的方式透過車窗傳播熱量的特點(diǎn)，

分布式光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)和光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)應(yīng)在與列車車窗等高處的隧道內(nèi)壁安裝分布式感溫光纖和光纖光柵感溫探頭。此外，為實(shí)現(xiàn)對因線纜短路或斷路等故障引起的火災(zāi)的早期顯示、報警，分布式光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)和光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)應(yīng)在隧道兩側(cè)分別裝有強(qiáng)電電纜橋架和弱電電纜橋架處安裝分布式感溫光纖和光纖光柵感溫探頭。

組網(wǎng)方式

分布式光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)和光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)的主機(jī)可通過RJ485接口形式的以太網(wǎng)與上級綜合監(jiān)控系統(tǒng)交換機(jī)相連，上傳系統(tǒng)中所有溫度監(jiān)控信息，由上級綜合監(jiān)控系統(tǒng)完成控制、監(jiān)測和管理等功能，實(shí)時監(jiān)測溫度與火災(zāi)情況及設(shè)備運(yùn)行情況。

分布式光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)和光纖光柵感溫

火災(zāi)探測系統(tǒng)可以通過繼電器接點(diǎn)（或通信接口）與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主機(jī)連接，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時輸出報警信號，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的報警聯(lián)動。分布式光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)和光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)可以通過繼電器接點(diǎn)與環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備連接，可作為BAS系統(tǒng)的區(qū)間溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度的實(shí)時監(jiān)測和聯(lián)動控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，并且在隧道列車阻塞時，可與BAS系統(tǒng)共同完成阻塞模式的控制。通過以上分析可知，分布式光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)和光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，可對于不同的情況進(jìn)行有針對性的應(yīng)用。對于地鐵區(qū)間較長的隧道，由于需要連續(xù)監(jiān)測溫度變化，在系統(tǒng)總價允許的情況下可采用分布式光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)；而對于操作維護(hù)不方便的車站站臺板下或電纜夾層以及重要設(shè)備房，采用光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)則可大大提高溫度監(jiān)測的準(zhǔn)確性。實(shí)際應(yīng)用證明，分布式光纖感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)和光纖光柵感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)憑借各自較好的特性已成為傳統(tǒng)感溫火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的有力補(bǔ)充，預(yù)計兩者在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用將會越來越廣。