分布式光纤测温火灾预警系统在地铁隧道中的应用

Ｎｏ．１２，２０１２　现代商贸工业　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｔｒａｄｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　２０１２年第１２期　分布式光纤测温火灾　预警系统在地铁隧道中的应用　官国骢　叶晓靖。　（１．广州市地下铁道总公司，广东广州５１０３１０；２．华南理工大学理学院，广东广州５１０６４０）　摘要：地铁隧道内具有强电磁干扰，以电信号为工作基础的温度传感器在安全性和信号稳定性方面受到限制。分布　式光纤温度传感器的工作原理是喇曼散射的温度效应。考虑到光纤的抗电磁干扰能力、组网方便及其固有的大信号传输　带宽等优．最，如能将分布式光纤温度测量技术应用到地铁隧道火灾预警系统，则能有效监测地铁隧道温度变化，为一旦发　生的地铁隧道火灾救灾指挥提供强有力的支持作用。　关键词：分布式光纤测温；火灾报警系统；隧道；地铁　中图分类号：ＴＢ　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—３１９８（２０１２）１２—０１７８—０２　１．Ｉ电缆火灾　Ｏ前言　电缆是地铁机车运行的动力来源，也是地铁隧道设备　地铁由于具有运量大、速度快、安全、准时、无污染等一　系列优点，对促进城市郊区发展，促进城市由单中心向多中　系统的重要组成部分。由于电缆易燃，着火后危害大，电缆　心发展具有非常重要的意义。然而地铁设施是投资巨大、　的防火历来为供电部门所重视。据有关资料统计，１９７５～　设备系统复杂、人员密集的公共场所，一旦发生火灾，轻则　１９８５年间，因电缆着火延燃造成的重大事故发生６Ｏ起，造　引起交通秩序和社会秩序的混乱，重则造成重大的人员伤　成直接和间接损失达５Ｏ多亿元。事故分析表明，引起电缆　　亡和巨大的经济损失，更严重者还会产生不利的政治影响。　火灾的直接原因往往是电缆接头制作质量不良、压接不紧、从而电缆接头过热导致火灾发生。但是，电　我国９８年版国家标准《火灾自动报警系统设计规范》　接触电阻过大，只能在运行中才较易发现，运行　（ＧＢ５０１１６—９８）将地铁隧道定为一级保护对象，显示了对地　缆接头的制作质量的好坏，时间越长越容易发生过热烧穿事故。对于电气设备绝缘老　铁火灾安全的高度重视。　从电缆接头过热到事故发生有一个过程，其　由于现有的火灾报警系统（ＦＡＳ）设备存在总线长度有　化引起的火灾，烟雾及热量排放少，但很可能造成　限、回路容量不够、线性感温元件保护范围小、不能定位报　特点是火势产生比较慢，警点等技术困难，目前已经运营和在建的地铁隧道都没有　部分供电设备断电，照明设施失灵，机车停止运行和通信网　安装温度传感元件。鉴于地铁火灾安全的重要性，为了有　络瘫痪的情况。因此，通过对电缆在线过热监测完全可以　效地保护人民生命和国家财产安全，研究一种适合在地铁　隧道安装运行的，能及时地反映地铁火灾发生的位置、灾情　的区域大小、火势的大小、火势的蔓延方向、延误漂流方向　等的火灾自动监测系统，将给救灾指挥部门实时提供动态　数据，可利于救灾工作有条不紊的开展，尽可能减少人员伤　防止和杜绝此类事故的发生。　１．２隧道火灾　隧道消防安全是目前消防研究的热点领域之一，已取　得了许多研究成果，但仍有大量问题需要进一步研究。隧　道火灾过程是一种三维非定常包含多相流体流动、传热传　质和化学反应及其相互作用的十分复杂的物理化学过程。　亡、社会公共财产损失。　温度是触发火灾报警系统运作的重要物理量之一。传　由于隧道空间小，近似处于密闭状态，不可能自然排烟，同　　统温度测量多用热敏电阻、光学高温计等温度传感器。但　时燃烧产生的热量不易散发，热量聚集，内部温度上升快，对于具有强电磁干扰的地铁隧道环境，传统以电信号为工　可能较早出现轰燃。日本消防研究所进行的模型隧道火灾　　作基础的温度传感器通常在安全性、信号的稳定性方面受　试验结果表明，隧道内燃料的燃烧速度是敞开空间的３倍，到很大的限制。而光纤的抗电磁干扰能力、组网方便及其　隧道内的温度最高可达到１０００℃。因此烟雾大，温度高是　　固有的大信号传输带宽等优点，使得光纤温度传感器突破　隧道火灾的主要特点。鉴于火灾本身的复杂性以及隧道火灾的特殊性，建立　了电温度传感器的限制，为地铁隧道等存在强电磁场干扰　隧道火灾的准确模型是指导人员疏散和减灾救灾的关键，　的环境提供了非常有效的温度测量方法。　但这仍需通过加强开展火灾试验获取更多真实数据资料。　国外的研究机构已经在废弃的隧道内开展了大量全尺寸试　验：研究通风对火灾的影响和通风时火灾热释放速率的变　化。这些已经完成的研究为隧道内人员的疏散和火灾的扑　救提供宝贵的理论依据，但在具体隧道环境的火灾模拟中　１地铁火灾的主要原因和特点分析　地铁火灾的发生具有必然性也具有偶然性。必然性的　又应该具体问题具体分析。而依靠采用先进的测量技术测　火灾，来自设备的老化、绝缘的损坏等等，这可通过对周边　量分析火灾动态特性，如火羽流区的特性，不但能及时反映　设备进行实时监测，做到早期预报，防息于未然。偶然性的　火灾现场情况，也可为验证数值计算的准确性提供详实的　　火灾大多数出自于意外的、人为的情况，在目前国际形势复　试验资料。杂多变、工作压力过大等的情况下，少部分人会做出报复社　２地铁隧道火灾预警系统的要求　会的过激行为，这给地铁营运带来突发性不安全的因素。　地铁隧道是复杂的地下管道网络设施，一旦发生火灾　分布式光纤温度测量技术，其应用是十分广泛的，不仅　仅在常规的温度测量上，通过适当的转换模型，该技术还可　以用在水利设施的渗漏监测、地下管道的泄漏监测，以及动　力电缆的温度监测等。　作者简介：官国骢（１９７４一），男，江西临川人，硕士，广州地下铁道总公司运营事业总部维修中心，业务经理，自动化工程师。　一１７８—