光纤火灾报警感温系统

分布式光纤温度系统
原理

分布式光纤温度传感系统主要运用两个测温原
理;拉曼散射效应和光时域反射技术。根据光纤温
度传感系统的测温原理，其检测系统由光路模块连
接传感光缆,经过光电转换导入应用软件，从而实现
对温度的检测。


测温定位原理


（1）拉曼散射效应用光纤测温原理。
当光在光纤中传播时，激光脉冲与光纤中的分
子和杂质相互碰撞，产生各种类型的反射光，例如；
布里渊散射、瑞利散射、米氏散射和拉曼散射等。分
布式光纤传感系统（DTS）的测温原理为拉曼散射效
应。当光子在光纤中传播时，光子与光纤中的分子
相互作用，分出两种光;斯托克斯光（Stokes）和反斯
托克斯光（Anti-Stokes）。斯托克斯光光强与温度
变化无关，反斯托克斯光光强与温度变化有关。从
光波导内任意一点的非斯托克斯光的光信号强度与
斯托克斯光的光信号强度的比例中，可以得到该点
的温度。

检测系统结构组成
根据拉曼散射测温技术和光时域反射空间定位
技术原理，分布式光纤传感系统结构分为4个模块;
光路模块、传感光缆、电路模块和应用软件。
光路模块是系统的核心结构，其中
半导体激光器产生有效激光脉冲，通过分光光路耦
合,到达感温光纤，沿着感温光纤向被测区域传播。
激光在光缆传播过程中，发生了拉曼散射现象，产生
斯托克斯光和非斯托克斯光，沿着感温光纤向后继
续传播，再次经过分光光路进入到光学滤波器。光
学滤波器将其他干扰光过滤掉，剰下斯托克斯光和
非斯托克斯光，并将两种光分别提取。探测器吸收
提取的斯托克斯光和非斯托克斯光，光电转换器将
光信号转换成电信号的。电路模块将接受到的电信
号进行处理后，经过双路高速放大器,信号被高速数
据采集系统采集，转换为数字信号，将温度和定位信
息传入主机，再将火灾和故障传到火灾报警控制器,
实现报警功能。

（1） 沿线分布连续测温。
分布式光纤感温系统传感器随光缆沿线分布，
此特点决定了分布式光纤感温技术适应于长隧道任
意温度点报警，其测量数据大，定位精度高，实时监
测各个回路以1 m为间隔的传感器的温度变化，并
依照隧道需求划分防火分区。


（2） 系统稳定测量准确。
基于光学测温原理使得分布式光纤感温系统，
不受电磁干扰、无明火隐患，与其他技术相比有着明
显的优势，分布式光纤感温技术在高速公路隧道易
燃易爆的测量环境中能够保持性能稳定。激光器每
秒发射上万次有效激光脉冲，将测量的温度计算平
均值输出至系统，很大程度上缩小了误差，预报警后
再经由人工确定，核实报警，有效减少误报,使系统
测量准确。


（3） 技术先进。
近年来，境外很多发达国家（地区）已经将分布
式光纤感温系统替代了点火灾探测器和传统线性定
温火灾探测器，技术发展已经趋于成熟。将分布式
光纤感温系统应用到公路隧道监控系统中，不仅不
影响隧道综合监控系统数据应急方案的稳定性，还
可实现分布式光纤感温系统与其他机电系统的联动。

光纤感温系统和传统感温系统比较
应用于隧道火灾的探测器分为点型探测器和线
分布式光纤感温系统

主要特点


分布式光纤相对于传统的点型温度传感器具有
显著的优势，更加适应于隧道火灾恶劣的监测环境,
越来越广泛地应用于目前的隧道火灾监测中型探测器两种。


（1）点型探测器主要有双波长或三波长火焰自
动探测器，其原理是通过对明火明光的特定波长和
频谱范围的探测，系统设置2个或3个传感器用于
接收不同的波段,识别火焰燃烧的光谱和频率，实现对火灾的探测。点型探测器反应速度快，但很容易
受到火灾的烟雾和明火的干扰，以及火源被物体遮
挡而引起的漏报或误报。点型探测器不能实现对隧
道内温度的连续测量，无法监测到隧道内完整的温
度分布情况。传感器容易变脏,导致检测精度降低，
影响系统正常运行。


（2）线型火灾探测器主要包括；空气管温差探测
器、感温电缆、热敏合金线差温探测器、光纤感温探
测器。空气管温差探测器和感温电缆是早期采用的
探测器，由于其探测可靠性低、系统不稳定，无法满
足目前隧道的检测需求，已经被市场淘汰。热敏合
金线差温探测器容易受到电磁波干扰，误报发生频
率高,也无法实现公路中长、特长隧道的监测。

分布
式光纤感温系统是线型火灾探测器中的一种,相对于
点型探测器和传统线型探测器，分布式光纤感温系
统能够准确测定火灾发生的位置、火灾温度，灵敏度
高，性能稳定,抗干扰能力强，且实现长距离监测。


分布式光纤感温系统与传统感温系统对比

隧道火灾监控系统的设计


由于隧道火灾扑救困难、损失严重，设置隧道
火灾监控预警消防系统具有十分重要的意义。

公司自主研发了一套以视频
火灾探测器辅助分布式光纤火灾探测器，加上消防
联动控制的完整隧道火灾监控预警消防系统。

视频监控系统
视频监控系统用于隧道发生火灾时对事件进行
复核和确认，提供一些额外的信息。视频监控系统
包括前段系统、传输系统、控制系统和显示系统。对
监测到的图像信号有着分配、储存和还原等功能。
在探测到光纤传感器传来的报警信号时，可以通过
监视器更清晰迅速地获得火灾现场的具体情况（起
火点的位置、火灾及烟雾蔓延的方向和速度、隧道内
人员情况），有利于视频监控人员迅速判断，有效控
制火情的发展，为火灾的消防和救援提供方便。

消防联动系统
消防联动系统是对隧道火灾的发生做出应急处
理，由通风控制系统、照明控制系统、广播系统、紧急
电话系统4大系统组成。通风控制系统可以有效控
制隧道内的风速、风向、一氧化碳浓度与烟雾浓度，
照明控制系统用于减少隧道洞内与外界之间亮度差
异过大引起的视觉问题。广播系统用于隧道发生异
常时，向洞内人员发布消息和及时对洞外车辆及人
员的疏通。紧急电话系统用于火灾发生时，隧道内
车辆驾驶人员能及时直接向外界求救。