精品資料（2021-2022年收藏）云南和亞消防檢測(cè)評(píng)價(jià)有限公司檢測(cè)部王繼業(yè)公路隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用手冊(cè)最新

1、公路隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用手冊(cè)主 編：王信友副主編：楊瑞新 霍然執(zhí)行主編：楊瑞新參編人員：第一章：鮑學(xué)俊、李志厚第二章：楊瑞新、胡隆華、陳雪峰第三章：殷壽陶、李磊、西安、武漢、能美、胡隆華、鮑學(xué)俊第四章：鮑學(xué)俊、李志厚、馬定超、殷壽陶、李磊、胡隆華、田錦林、李殿臣目 錄第一章 公路隧道概論第二章 公路隧道火災(zāi)危險(xiǎn)性第三章 公路隧道火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)適用性分析第四章 公路隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)第五章 公路隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)施工及維護(hù)管理第三章 公路隧道工程中常見(jiàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)適用性分析一、空氣管感溫報(bào)警系統(tǒng)（殷壽陶負(fù)責(zé)）（一）基礎(chǔ)理論（二）探測(cè)機(jī)理（三）技術(shù)指標(biāo)二、纜式感溫報(bào)警系統(tǒng)（定溫、差定

2、溫，李輝負(fù)責(zé)）（一）基礎(chǔ)理論（二）探測(cè)機(jī)理（三）技術(shù)指標(biāo)三、紅外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（能美負(fù)責(zé)）（一）基礎(chǔ)理論（二）探測(cè)機(jī)理（三）技術(shù)指標(biāo)四、分布式光纖火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（李磊負(fù)責(zé)）（一）基礎(chǔ)理論（二）探測(cè)機(jī)理（三）技術(shù)指標(biāo)五、光纖光柵火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（武漢理工負(fù)責(zé)）（一）基礎(chǔ)理論（二）探測(cè)機(jī)理（三）技術(shù)指標(biāo)六、各類(lèi)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在隧道內(nèi)的適用性分析（武漢理工大學(xué)負(fù)責(zé)）（一）隧道環(huán)境因素、火災(zāi)特性等對(duì)系統(tǒng)探測(cè)及報(bào)警的影響（二）根據(jù)影響火災(zāi)探測(cè)的因素，分析各類(lèi)型報(bào)警產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)（三）從災(zāi)害后果對(duì)各類(lèi)型報(bào)警產(chǎn)品進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)分析（四）各類(lèi)型報(bào)警產(chǎn)品在隧道內(nèi)的適用性比較建議：將“四、分布式光纖火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)”修

3、改為“四、光纖喇曼散射火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)”，其他幾節(jié)都是以探測(cè)原理冠以名稱(chēng)，“分布式”是一種傳感網(wǎng)絡(luò)的分布方式，不足以表達(dá)本節(jié)所述的內(nèi)容五、光纖光柵火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)光纖布喇格光柵傳感器是國(guó)內(nèi)外剛剛興起的新一代傳感器。以準(zhǔn)分子紫外激光在光纖纖芯中寫(xiě)入具有一定中心波長(zhǎng)的光纖布喇格光柵，它實(shí)際上是具有選擇性波長(zhǎng)反射的無(wú)源器件，其反射光波長(zhǎng)（即布喇格波長(zhǎng)）會(huì)受到外界溫度等參數(shù)變化的影響而產(chǎn)生波長(zhǎng)移動(dòng)，通過(guò)一種光纖光柵解調(diào)裝置，對(duì)波長(zhǎng)移動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即可知道溫度的變化情況。這種傳感系統(tǒng)的與傳統(tǒng)的機(jī)電傳感器相比具有很多優(yōu)勢(shì)，如：本質(zhì)防爆、抗電磁干擾、抗輻射、抗腐蝕、耐高溫、體積小、重量輕、靈活方便等，因此其應(yīng)用范

4、圍非常廣泛，并且特別適于易燃易爆和電磁干擾等惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。另外，光纖光柵傳感技術(shù)采用波長(zhǎng)調(diào)制的方法，信號(hào)可遠(yuǎn)傳，在實(shí)際工程中完成了20km無(wú)中繼的遠(yuǎn)程火災(zāi)監(jiān)測(cè)。光纖光柵感溫火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)的六十余條隧道火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中得到應(yīng)用，系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定，多次準(zhǔn)確成功的報(bào)警案例，為事故的及時(shí)處理贏得了寶貴時(shí)間，獲得業(yè)主好評(píng)。（一）基礎(chǔ)理論光纖布喇格光柵的基本結(jié)構(gòu)為沿纖芯折射率周期性的調(diào)制（如圖1所示），所謂調(diào)制就是本來(lái)沿光纖軸線均勻分布的折射率產(chǎn)生大小起伏的變化。A為柵距芯層包層A光波折射率 n1折射率 n2折射率 n反射光光柵圖 光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)示意圖光纖的材料為石英，由芯層和包層組成。通

5、過(guò)對(duì)芯層摻雜（通常是摻鍺），使芯層折射率n1比包層折射率n2大，形成波導(dǎo)，光就可以在芯層中傳播。當(dāng)芯層折射率受到周期性調(diào)制后，即成為布喇格光柵。布喇格光柵會(huì)對(duì)入射的寬帶光進(jìn)行選擇性反射，反射一個(gè)中心波長(zhǎng)與芯層折射率調(diào)制相位相匹配的窄帶光（帶寬通常約為0.10.5nm）。此中心波長(zhǎng)稱(chēng)之為布喇格波長(zhǎng)。所謂相位相匹配是指布喇格波長(zhǎng)決定于折射率調(diào)制的空間周期和調(diào)制的幅度大小，它們滿(mǎn)足模式耦合理論的一級(jí)近似相位匹配條件，用數(shù)學(xué)公式表示如下：為光柵的布喇格波長(zhǎng)，為光柵的有效折射率（折射率調(diào)制幅度大小的平均效應(yīng)），為光柵條紋周期（折射率調(diào)制的空間周期）。顯然當(dāng)光柵常數(shù)發(fā)生變化時(shí)，光柵所選擇反射窄帶光的中心波

6、長(zhǎng)也發(fā)生變化，即：光柵的溫度發(fā)生變化時(shí)，由于熱脹冷縮效應(yīng)，光柵的條紋周期會(huì)發(fā)生變化；由于熱光效應(yīng)，光柵的有效折射率也會(huì)發(fā)生變化。所以：或者寫(xiě)成：上式右邊第一項(xiàng)為熱膨脹效應(yīng)：因熱膨脹引起的條紋周期變化，為光纖的熱膨脹參數(shù)；第二項(xiàng)為熱光效應(yīng)：因溫度變化引起的折射率變化，為光纖的熱光系數(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，和基本上不隨溫度變化，和具有很好的線性關(guān)系。因此只要能夠精確地測(cè)量光柵反射光的布喇格波長(zhǎng)，就可以精確地知道光纖光柵處的溫度，這就是光纖光柵溫度傳感器的工作原理。這一傳感機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)量精度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、系統(tǒng)可靠，能進(jìn)行絕對(duì)測(cè)量，能方便地使用波分復(fù)用技術(shù)，在一根光纖中串接多個(gè)甚至上百個(gè)布喇格光柵探測(cè)點(diǎn)

7、進(jìn)行分布式、遠(yuǎn)程測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字式傳感。（二）探測(cè)機(jī)理光纖布喇格光柵傳感器一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)就是：能方便地使用波分復(fù)用技術(shù)在一根光纖中串接多個(gè)布喇格光柵進(jìn)行分布式測(cè)量。光纖布喇格光柵分布式傳感系統(tǒng)的基本原理如圖2所示：一根光纖上串接的多個(gè)布喇格光柵具有不同的光柵常數(shù)，寬帶光源所發(fā)射的寬帶光經(jīng)Y型分路器通過(guò)所有的布喇格光柵，每個(gè)布喇格光柵反射不同中心波長(zhǎng)的光，反射光經(jīng)Y型分路器的另一端口耦合進(jìn)解調(diào)儀，通過(guò)解調(diào)儀探測(cè)反射光的波長(zhǎng)及變化，就可以知道各個(gè)布喇格光柵處被測(cè)量的情況。被測(cè)量變化嚴(yán)格地講,一般光纖布喇格光柵分布式傳感系統(tǒng)應(yīng)稱(chēng)為準(zhǔn)分布式系統(tǒng),因?yàn)楣饫w布喇格光柵分布式傳感系統(tǒng)難以做到連續(xù)分布,而是點(diǎn)

8、式分布。但布喇格光柵的長(zhǎng)度可以做到毫米量級(jí),實(shí)際應(yīng)用的空間分辨率要比基于時(shí)域技術(shù)的連續(xù)分布系統(tǒng)高得多,時(shí)域連續(xù)分布系統(tǒng)的空間分辨率只能達(dá)到米量級(jí)。分路器寬帶光源S1S2S3SnS1S2S3Sn光纖光柵解調(diào)器圖 光纖布喇格光柵分布式傳感系統(tǒng)原理示意圖感溫探頭是光纖光柵溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的核心部分，由測(cè)量光柵、導(dǎo)熱感溫元件(無(wú)電元件)等部分組成，使用不銹鋼管進(jìn)行保護(hù)。實(shí)際使用時(shí)，檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)可以安裝多個(gè)感溫探頭(具體數(shù)量根據(jù)使用需要確定)，它們之間相互串接起來(lái)，采用特殊結(jié)構(gòu)與光纜連接。圖3為單個(gè)感溫探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 1 2 3 4 5 1圖 感溫探頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖其中，1為連接光纜，2為探頭保護(hù)管，3為測(cè)量光柵

9、，4為導(dǎo)熱感溫元件，5為單模光纖。探頭環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，由探頭保護(hù)管經(jīng)導(dǎo)熱感溫元件傳導(dǎo)到測(cè)量光柵，導(dǎo)致布喇格波長(zhǎng)發(fā)生變化。通過(guò)探測(cè)此波長(zhǎng)的變化，獲得環(huán)境溫度，達(dá)到溫度傳感的目的。光纖光柵溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)主要是針對(duì)所監(jiān)測(cè)目標(biāo)溫度的異常升高進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，顯示溫度變化并進(jìn)行報(bào)警。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示：圖 感溫監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖4中，光纖光柵感溫探頭分別布設(shè)在各個(gè)探測(cè)點(diǎn)上，感溫傳感信號(hào)通過(guò)光纖和波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)送到受計(jì)算機(jī)中進(jìn)行判斷處理。波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)為光纖光柵溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的解調(diào)部分，它包括寬帶光源、光分路器、標(biāo)準(zhǔn)恒溫解調(diào)器、波長(zhǎng)調(diào)節(jié)設(shè)定單元、光探測(cè)器以及相應(yīng)的電子電路，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)

10、實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)輸出兩級(jí)報(bào)警控制信號(hào)，分別實(shí)現(xiàn)超溫報(bào)警和極限報(bào)警；而且每級(jí)報(bào)警信號(hào)可輸出兩路報(bào)警控制信號(hào)，一路提供給顯示儀表進(jìn)行聲光報(bào)警，一路提供給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制。（三）技術(shù)指標(biāo)光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)除具有光纖光柵傳感技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)電檢測(cè)，不受電磁干擾，波長(zhǎng)信號(hào)不受光強(qiáng)影響，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好的一般特點(diǎn)外，還針對(duì)隧道這一特定的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)了光纖光柵隧道分區(qū)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大容量光纖光柵遠(yuǎn)程無(wú)中繼火災(zāi)探測(cè)。傳統(tǒng)的光纖光柵復(fù)用系統(tǒng)一般采用光纖通信中波分復(fù)用（WDM）技術(shù)，這種多點(diǎn)波分復(fù)用技術(shù)如圖2所示，系統(tǒng)復(fù)用能力有限，限制了光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)技術(shù)在工程中的應(yīng)用。光纖光柵多區(qū)波分復(fù)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，

11、如圖5所示，該技術(shù)根據(jù)現(xiàn)有隧道火災(zāi)報(bào)警技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防火分區(qū)的規(guī)定開(kāi)展設(shè)計(jì)，在同一個(gè)防火分區(qū)采用布喇格中心反射波長(zhǎng)相同的光纖光柵傳感器，而在不同的防火分區(qū)采用布喇格中心反射波長(zhǎng)不同的光纖光柵傳感器，稱(chēng)為光纖光柵多區(qū)波分復(fù)用技術(shù)。該技術(shù)將系統(tǒng)的復(fù)用能力成倍提高，降低成本的同時(shí)，能及時(shí)準(zhǔn)確的完成火災(zāi)探測(cè)并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。圖 多區(qū)波分復(fù)用技術(shù)示意圖圖 光纖光柵隧道火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在隧道監(jiān)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，一般100m為一個(gè)防火分區(qū)，如果采用多區(qū)波分復(fù)用技術(shù)，每個(gè)光通路復(fù)用的容量可達(dá)到上百個(gè)探測(cè)單元，一條光纖光柵火災(zāi)探測(cè)器的探測(cè)范圍跨越4個(gè)防火分區(qū)。如圖6所示，火災(zāi)探測(cè)器安裝在隧道內(nèi)，無(wú)需電力供應(yīng)，免維護(hù)；火災(zāi)

12、探測(cè)信號(hào)處理器安裝在遠(yuǎn)程監(jiān)控所內(nèi)，探測(cè)器和信號(hào)處理器之間用通信光纜連接，無(wú)需中繼。光纖光柵多區(qū)波分復(fù)用技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多點(diǎn)波分復(fù)用技術(shù)，解決了復(fù)用容量有限的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了隧道分區(qū)火災(zāi)報(bào)警的技術(shù)要求。主要性能指標(biāo)如下：復(fù)用能力：?jiǎn)喂馔反?lián)探測(cè)點(diǎn)數(shù)60個(gè)，系統(tǒng)復(fù)用能力960個(gè)光通道數(shù)：16條光通路并行同步掃描，可擴(kuò)展；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)：信號(hào)無(wú)中繼有效傳輸距離20km；報(bào)警方式：差、定溫復(fù)合；報(bào)警響應(yīng)時(shí)間：小于60秒，優(yōu)于公路隧道火災(zāi)報(bào)警技術(shù)要求規(guī)定接口能力：多路溫度報(bào)警和自檢故障報(bào)警開(kāi)關(guān)信號(hào)，RS485/232, LAN, VGA等；檢錯(cuò)能力：自動(dòng)巡檢，識(shí)別故障光通路，產(chǎn)生故障報(bào)警信號(hào)；容錯(cuò)能力：隔離故障光

13、通路，不影響其他光通路的工作狀態(tài)。六、各類(lèi)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在隧道內(nèi)的適用性分析（一）隧道環(huán)境因素隧道的特殊結(jié)構(gòu)和地理位置決定了隧道內(nèi)的特殊環(huán)境，這些環(huán)境因素會(huì)對(duì)不同種類(lèi)的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)造成不同程度的影響。隧道內(nèi)煙氣較大，會(huì)影響感煙類(lèi)和感光類(lèi)的火災(zāi)探測(cè)及報(bào)警。隧道是封閉管狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)交通流量較大時(shí)，車(chē)輛會(huì)產(chǎn)生大量尾氣，由于無(wú)法及時(shí)通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)排出會(huì)大量的堆積在隧道頂部。感煙類(lèi)火災(zāi)探測(cè)器如果安裝在隧道頂部，煙氣濃度達(dá)到一定的程度會(huì)引起探測(cè)器的誤報(bào)，所以該類(lèi)產(chǎn)品一般使用于如隧道監(jiān)控所或監(jiān)控中心等建筑內(nèi)環(huán)境。另外，煙塵還會(huì)堆積在感光類(lèi)探測(cè)器的探測(cè)窗上，降低探測(cè)器對(duì)火焰光的敏感程度，產(chǎn)生報(bào)警滯后甚至漏報(bào)的情

14、況。所以對(duì)于感光類(lèi)探測(cè)器，如紅外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，必須有工作人員定期對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，才能保證其在隧道內(nèi)正常工作。隧道內(nèi)自然環(huán)境惡劣，溫度變化大，濕度大，會(huì)對(duì)紅外類(lèi)和感溫電纜類(lèi)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)造成影響。對(duì)于紅外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，探測(cè)器內(nèi)的感光器件有一定的工作溫度范圍，當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，則無(wú)法正常啟動(dòng)，若通過(guò)加熱裝置，則會(huì)在探測(cè)器窗上出現(xiàn)結(jié)露仍然無(wú)法工作。另外，感溫電纜是利用溫敏金屬或溫敏絕緣層的電阻隨溫度變化的特性測(cè)量溫度，但是在高溫高濕度的環(huán)境下，金屬的氧化和高分子聚合物的老化，將導(dǎo)致其溫敏特性隨使用時(shí)間的推移而改變，長(zhǎng)期可靠性差。隧道內(nèi)是強(qiáng)電磁干擾環(huán)境，光纖類(lèi)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)較傳統(tǒng)的機(jī)電類(lèi)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)更有

15、優(yōu)勢(shì)。隧道內(nèi)的各種機(jī)電設(shè)備和經(jīng)過(guò)的車(chē)輛等都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁場(chǎng)，對(duì)傳統(tǒng)的的機(jī)電類(lèi)火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)生影響，如本指南所提到的纜式感溫報(bào)警系統(tǒng)和紅外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等。上述系統(tǒng)為避免電磁干擾，都采用在信號(hào)探測(cè)部分設(shè)置參考路或設(shè)計(jì)高頻電子電路的方法減少電磁噪聲的影響，而在信號(hào)傳輸部分則直接采用光纖通信的方法，因?yàn)殡娦盘?hào)不僅受電磁干擾，而且極易衰減，不能遠(yuǎn)傳。光纖類(lèi)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)是利用溫度對(duì)光纖內(nèi)傳輸光的強(qiáng)度或波長(zhǎng)的影響進(jìn)行感溫火災(zāi)探測(cè)的新興技術(shù)。由于光纖的材質(zhì)是非金屬無(wú)機(jī)質(zhì)，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，光信號(hào)可遠(yuǎn)傳，不受電磁干擾，光纖類(lèi)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)非常適合于隧道內(nèi)應(yīng)用環(huán)境。（二）火災(zāi)探測(cè)影響因素燃燒是物體快速氧化，產(chǎn)

16、生光和熱的過(guò)程，火災(zāi)探測(cè)技術(shù)則是通過(guò)感知光或熱，判斷火災(zāi)的發(fā)生并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，隧道內(nèi)空氣的流動(dòng)、環(huán)境溫度和伴隨火災(zāi)產(chǎn)生的大量煙氣，都會(huì)對(duì)火災(zāi)探測(cè)及報(bào)警產(chǎn)生影響。隧道內(nèi)的自然風(fēng)、風(fēng)機(jī)開(kāi)啟通風(fēng)和汽車(chē)通過(guò)時(shí)都會(huì)對(duì)空氣產(chǎn)生擾動(dòng)。當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，空氣的流動(dòng)會(huì)影響火焰和煙氣的走向，改變隧道內(nèi)無(wú)風(fēng)條件下產(chǎn)生火災(zāi)時(shí)的溫度場(chǎng)分布和變化趨勢(shì)，對(duì)于感溫類(lèi)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生影響。以光纖光柵感溫隧道探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在重慶公路工程檢測(cè)中心進(jìn)行實(shí)體隧道點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)為例，自然通風(fēng)工況下的報(bào)警響應(yīng)時(shí)間為23秒，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)（風(fēng)速大于3m/s）時(shí)的報(bào)警響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)為39秒?？諝獾牧鲃?dòng)會(huì)影響火焰燃燒的走向，減緩灼熱的氣體垂直上升

17、，使隧道頂部溫度升高的趨勢(shì)，而感溫類(lèi)火災(zāi)探測(cè)器一般安裝在隧道的頂部。另外，空氣沿隧道的流動(dòng)會(huì)改變隧道頂部溫度場(chǎng)的分布，使最高溫度出現(xiàn)的位置偏移出起火點(diǎn)位置。但隧道是采用分區(qū)火災(zāi)探測(cè)，50100m為一個(gè)防火分區(qū)，系統(tǒng)判斷的起火區(qū)域和其相鄰兩個(gè)區(qū)域聯(lián)合進(jìn)行消防聯(lián)動(dòng)，所以位置的偏差不會(huì)對(duì)火災(zāi)的及時(shí)處理造成影響。環(huán)境溫度也會(huì)影響感溫類(lèi)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的報(bào)警響應(yīng)時(shí)間。感溫類(lèi)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)按報(bào)警方式分為定溫報(bào)警和差溫報(bào)警。部分感溫類(lèi)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)并不能對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，而是在當(dāng)溫度達(dá)到某一定值時(shí)產(chǎn)生一個(gè)通斷的信號(hào)。在低溫環(huán)境下，火災(zāi)引起溫度上升并達(dá)到某一定值所需的時(shí)間會(huì)相對(duì)較長(zhǎng)，使定溫報(bào)警響應(yīng)時(shí)間滯后。差溫報(bào)警的火

18、災(zāi)探測(cè)技術(shù)能測(cè)量溫度并計(jì)算溫度的上升速度，當(dāng)溫升達(dá)到一定速度時(shí)，即產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，所以環(huán)境溫度不會(huì)對(duì)差溫報(bào)警探測(cè)技術(shù)的報(bào)警響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生影響。隧道內(nèi)空氣的流動(dòng)不會(huì)對(duì)感光類(lèi)探測(cè)器的火災(zāi)探測(cè)造成影響，但是伴隨火災(zāi)的發(fā)生往往會(huì)產(chǎn)生大量的濃煙，造成空氣能見(jiàn)度降低，延長(zhǎng)感光類(lèi)探測(cè)器的報(bào)警響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)煙氣濃度達(dá)到一定的程度，火焰的光無(wú)法穿越，火焰閃爍的特性也無(wú)法被探測(cè)器檢測(cè)到，感光類(lèi)探測(cè)器將無(wú)法產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。另外，在很多情況下，隧道火災(zāi)是由交通事故造成，火災(zāi)往往由車(chē)輛的底部開(kāi)始蔓延，當(dāng)火災(zāi)被車(chē)輛遮擋時(shí)，感光類(lèi)探測(cè)器也將無(wú)法及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。（三）火災(zāi)后影響分析火災(zāi)產(chǎn)生的高溫?zé)o疑會(huì)對(duì)隧道內(nèi)的設(shè)備造成不同程度的破

19、壞，由于各種火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備分布位置不同，產(chǎn)生的破壞程度和重建費(fèi)用也不一?？諝夤芨袦貓?bào)警系統(tǒng)、纜式感溫報(bào)警系統(tǒng)和紅外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)備分布位置類(lèi)似。隧道內(nèi)每個(gè)防火分區(qū)一套火災(zāi)探測(cè)設(shè)備，包括火災(zāi)探測(cè)器和探測(cè)信號(hào)處理器，而且都安裝在現(xiàn)場(chǎng)，產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)再通過(guò)一套總線通信系統(tǒng)傳輸?shù)奖O(jiān)控所。由于每個(gè)防火分區(qū)的火災(zāi)探測(cè)設(shè)備相對(duì)獨(dú)立，在個(gè)別設(shè)備被損壞的情況下，其它設(shè)備仍然能正常工作。重建費(fèi)用就是更換和安裝被損壞的設(shè)備，還不包括通信設(shè)備可能被破壞所產(chǎn)生的維修和更換費(fèi)用。喇曼光纖感溫火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的火災(zāi)探測(cè)器是光纖，系統(tǒng)的價(jià)格成本集中在探測(cè)信號(hào)處理器，即測(cè)溫主機(jī)，根據(jù)其型號(hào)不同，探測(cè)信號(hào)處理器可檢測(cè)到分布

20、在數(shù)公里內(nèi)的探測(cè)光纖的喇曼散射光強(qiáng)信號(hào)。由于喇曼測(cè)溫技術(shù)是通過(guò)檢測(cè)散射光的強(qiáng)度信號(hào)計(jì)算溫度，探測(cè)光纖必須直接接入探測(cè)信號(hào)處理器，所以?xún)r(jià)格昂貴的探測(cè)信號(hào)處理器只能安裝在隧道內(nèi)。而且其中的光源和光電器件對(duì)溫度和濕度敏感，隧道內(nèi)還需要修建恒溫恒濕的儀表間安置探測(cè)信號(hào)處理器。如果火災(zāi)剛好在探測(cè)信號(hào)處理器所在的區(qū)域內(nèi)發(fā)生，破壞了探測(cè)信號(hào)處理器，將造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。如果探測(cè)信號(hào)處理器沒(méi)有在火災(zāi)中被損壞，則只需更換燒毀的探測(cè)光纖，損失相對(duì)較少。另外，一條感溫光纖有數(shù)公里長(zhǎng)（典型值2km），跨越數(shù)個(gè)防火分區(qū)，其中某段損壞將影響全線不能正常工作，如果探測(cè)信號(hào)處理器損壞則全隧道火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)失效光纖光柵火災(zāi)自動(dòng)報(bào)

21、警系統(tǒng)的火災(zāi)探測(cè)器是串聯(lián)的光纖光柵感溫探測(cè)單元，和喇曼光纖感溫火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)類(lèi)似，探測(cè)信號(hào)處理器也占到系統(tǒng)成本的大部分。所不同的是光纖光柵火災(zāi)探測(cè)技術(shù)是通過(guò)檢測(cè)光纖光柵的反射波長(zhǎng)計(jì)算溫度，而光的波長(zhǎng)不會(huì)像強(qiáng)度一樣在傳輸過(guò)程中衰減，所以光纖光柵火災(zāi)探測(cè)器和探測(cè)信號(hào)處理器之間可通過(guò)普通通信光纖連接。探測(cè)信號(hào)處理器安置在離隧道現(xiàn)場(chǎng)20km內(nèi)的監(jiān)控所內(nèi)，隧道內(nèi)的火災(zāi)不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生任何威脅，災(zāi)害發(fā)生后只需更換被損壞區(qū)域的光纖光柵火災(zāi)探測(cè)器（典型值400m），未被損壞的區(qū)域仍能正常工作。（四）產(chǎn)品適用性比較綜合上述隧道環(huán)境因素、火災(zāi)探測(cè)影響因素和火災(zāi)后影響因素等幾個(gè)方面，各種類(lèi)型的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)和產(chǎn)品都有不同的

22、表現(xiàn)，各類(lèi)型報(bào)警產(chǎn)品在隧道內(nèi)的適用性比較如表1和表2所示。綜上所述，1）紅外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較低，而且需要經(jīng)常維護(hù)；空氣管感溫火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和感溫電纜火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠性較差；光纖喇曼散射火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和光纖光柵感溫火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的隧道應(yīng)用環(huán)境的適應(yīng)性相對(duì)較強(qiáng)；2）在相關(guān)的報(bào)道和實(shí)驗(yàn)中，紅外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在火焰無(wú)遮擋的情況下火災(zāi)響應(yīng)時(shí)間最快，其次為光纖傳感類(lèi)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，機(jī)電類(lèi)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)最慢；3）從價(jià)格因素看，機(jī)電類(lèi)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的價(jià)格相對(duì)較低，紅外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和光纖傳感類(lèi)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的價(jià)格基本相當(dāng)。表 各類(lèi)型報(bào)警產(chǎn)品在隧道內(nèi)的適用性比較火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)感光類(lèi)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)感溫類(lèi)火災(zāi)探測(cè)技

23、術(shù)火災(zāi)探測(cè)報(bào)警產(chǎn)品機(jī)電類(lèi)傳感技術(shù)光纖類(lèi)傳感技術(shù)紅外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)空氣管感溫感溫電纜光纖喇曼散射光纖光柵測(cè)溫隧道環(huán)境影響因素?zé)煔?塵大煙塵堆積在探測(cè)窗上，降低探測(cè)器對(duì)火焰光的敏感程度基本無(wú)影響溫度跨度大，濕度大溫度過(guò)低時(shí)，探測(cè)器無(wú)法正常啟動(dòng)，若通過(guò)加熱裝置，則會(huì)在探測(cè)器窗上出現(xiàn)結(jié)露仍然無(wú)法工作探測(cè)管路易老化，產(chǎn)生堵塞或泄漏，長(zhǎng)期可靠性差熱敏金屬或熱敏高分子聚合物極易老化，其溫敏特性隨使用時(shí)間的推移而改變，長(zhǎng)期可靠性差探測(cè)信號(hào)處理器安置在隧道內(nèi)，需設(shè)立恒溫恒濕儀表間無(wú)影響強(qiáng)電磁干擾有影響基本無(wú)影響有影響基本無(wú)影響無(wú)影響火災(zāi)探測(cè)影響因素空氣流動(dòng)基本無(wú)影響延遲報(bào)警響應(yīng)時(shí)間環(huán)境溫度感光探測(cè)器有一定的工作溫

24、度范圍溫度過(guò)低會(huì)延遲定溫報(bào)警的響應(yīng)時(shí)間，對(duì)差溫報(bào)警響應(yīng)時(shí)間無(wú)影響濃煙/車(chē)輛火焰被遮擋，延遲報(bào)警響應(yīng)時(shí)間或產(chǎn)生漏報(bào)基本無(wú)影響表 各類(lèi)型報(bào)警產(chǎn)品受火災(zāi)影響的分析比較火災(zāi)后影響分析空氣管感溫/感溫電纜/紅外火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)分布光纖火災(zāi)探測(cè)光纖光柵火災(zāi)探測(cè)技術(shù)分析每防火分區(qū)的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，部分分區(qū)內(nèi)設(shè)備損壞，不會(huì)影響其它防火分區(qū)內(nèi)系統(tǒng)的正常工作一條光纖火災(zāi)探測(cè)器有數(shù)公里長(zhǎng)（典型值2km），跨越數(shù)個(gè)防火分區(qū)，其中某段損壞將影響全線不能正常工作，如果探測(cè)信號(hào)處理器損壞則全隧道火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)失效一條光纖光柵火災(zāi)探測(cè)器跨4個(gè)防火分區(qū)（典型值400m），其中某段損壞將影響其覆蓋的防火分區(qū)不能正常工作，其他區(qū)域

25、無(wú)影響經(jīng)濟(jì)分析更換火災(zāi)發(fā)生區(qū)域內(nèi)損壞的系統(tǒng)，包括火災(zāi)探測(cè)器和探測(cè)信號(hào)處理器更換損壞的感溫光纖火災(zāi)探測(cè)器和可能被損壞的探測(cè)信號(hào)處理器更換損壞的光纖光柵火災(zāi)探測(cè)器,探測(cè)信號(hào)處理器位于隧道外的監(jiān)控所內(nèi)，不會(huì)受火災(zāi)影響隨著我國(guó)交通建設(shè)的不斷深入，在山區(qū)公路建設(shè)中出現(xiàn)大規(guī)模隧道群，其監(jiān)控系統(tǒng)具有管理范圍大，管理對(duì)象多，管理人員少的特點(diǎn)。對(duì)隧道火災(zāi)探測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)提出了遠(yuǎn)程監(jiān)控能力、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)電或少電檢測(cè)、免維護(hù)或少維護(hù)等要求。許多火災(zāi)探測(cè)技術(shù)，由于無(wú)法滿(mǎn)足新的技術(shù)要求，而無(wú)法在這種大規(guī)模隧道群的監(jiān)控系統(tǒng)中得到應(yīng)用。光纖類(lèi)傳感技術(shù)比機(jī)電類(lèi)傳感技術(shù)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如：本質(zhì)安全、抗電磁干擾、抗輻射

26、、抗腐蝕、耐高溫、體積小、重量輕等，越來(lái)越受到隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警領(lǐng)域的重視和親睞，其產(chǎn)品主要有本章所提到的光纖喇曼散射火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和光纖光柵火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，技術(shù)比較如表3所示。上述兩種光纖測(cè)溫技術(shù)最本質(zhì)的區(qū)別光纖光柵溫度傳感是數(shù)字式的，它的傳感信號(hào)為波長(zhǎng)調(diào)制；光纖喇曼散射溫度傳感是模擬式的，它的傳感信號(hào)為強(qiáng)度調(diào)制。這種技術(shù)上的不同確定了它們作為火災(zāi)探測(cè)技術(shù)時(shí)，光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)技術(shù)在報(bào)警響應(yīng)時(shí)間、受環(huán)境影響程度和遠(yuǎn)程監(jiān)控能力上都有更好的表現(xiàn)，更加適用與現(xiàn)代隧道監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)要求。表 光纖傳感類(lèi)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)比較光纖光柵感溫火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)光纖喇曼散射感溫火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)概述光纖光柵是一種對(duì)應(yīng)變和溫

27、度等物理量敏感的波長(zhǎng)調(diào)制型光無(wú)源器件，除具有光纖傳感所有特性外，還具有信號(hào)長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、可遠(yuǎn)距離傳輸、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。喇曼散射是光纖在光傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的多種散射之一，由于其散射強(qiáng)度對(duì)溫度敏感，所以和光時(shí)域后向散射（OTDR）技術(shù)結(jié)合形成光纖喇曼測(cè)溫技術(shù)。技術(shù)背景光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，武漢理工光科的光纖光柵感溫火災(zāi)報(bào)警技術(shù)與系統(tǒng)2007年榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，2006年榮獲公安部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。該技術(shù)在上世紀(jì)末在歐洲得到一些應(yīng)用，后引入我國(guó)，我國(guó)現(xiàn)有的該技術(shù)提供商，基本為代理商，或引進(jìn)技術(shù)的合作者。測(cè)溫原理檢出量是波長(zhǎng)信號(hào)，波長(zhǎng)的變化受溫度影響：和是常數(shù)，分別是光纖的熱膨脹系數(shù)和光纖材料的熱光系數(shù)檢出量是光強(qiáng)信號(hào)，Anti-Stokes散射光強(qiáng)受溫度影響：-Stokes散射光強(qiáng)-絕對(duì)溫度，其他參數(shù)為常量定位原理不同的防火分區(qū)分配不同的波段和光通路，根據(jù)檢出的波長(zhǎng)所在波段和光通路就可判斷測(cè)量點(diǎn)及其所在位置?；诠鈺r(shí)域后向散射（OTDR）技術(shù)，根據(jù)檢測(cè)到的散射光的時(shí)間延遲，確定測(cè)點(diǎn)至光纖輸入端的距離。（光在光纖中的傳播速度）測(cè)量時(shí)間每次掃描