光纤差定温火灾探测报警系统的工程应用.pdf

Solution
°解决方案
光纤差定温火灾探测报警系巯
的工程应用
Engineering Application of Fiber Fixed Temperature Fire Detection and Alarm System
杭州和利时自动化系统工程有限公司张靖宇刘华师虎
测事故潜在隐患前面的“尖兵”
摘要:文章针对化工原料库区的消防报警系统的组成及其缺陷,分析了线
性光纤差定温火灾探测器的工作原理、系统参数及网络构成,并结合工程
2光纤差定温火灾探测报警系统简介
实际总结了线型光纤差定温火灾探测器的工程设计和施工方案。
2.1简述
关键词:消防报警;光纤探测器;數设:系统
线型光纤感温火灾探测器是近几年发展起来的,集光、机
Abstract: Aiming to composition and defects of the fire alarm system for the
电、计算机、光纤光缆和弱信号检測等技术于一体,实时测量空
chemical raw materials warehouse, this article analyzes the working principle
of linear fiber optic fixed temperature fire detector, parameters and network
间温度场分布的高新技术。它能够连续测量光缆沿线的温度,测
configuration of the alarm system, and summarizes the engineering design and
量距离可达几公里,空间定位可达到数米,能够进行不间断大范
construction scheme of the detector according to the real project
围的测量,并且由于传输信号是光信号而非传统的电信号,检测
Key words: Fire alarm: Optical fiber detector: Fiber optic cable laying; System
现场无需供电,实现了真正意义上的本质安全,并且具有节省能
源、测量精度高、抗电磁干扰、防雷击、抗腐蚀、耐高温、体积
小、数据传输快、自适应性能好等诸多优点,特别适用于化工原
料库区类的大范围多点测量的应用场合
2.2工作原理
线型光纤差定温分布式测量设备是基于拉曼光时域反散射技
1概述
术( ROTDR)原理工作的。一个激光脉冲在光纤中传输可以在其
化学工业一直是同发展生产力,保障人类社会生活必需品
传送终端得到光纤上各点的背向散射信号,经过分析,拉曼散射
和应对战争等过程密不可分,随着社会进步以及人们生活需求不
信号的光强度包含了整条光纤温度场信息。
断增加,各种化工企业也越来越多,随之而来的安全隐患也不断
在背向散射光信号中包含了很多波长,有些波长的信号受温
増加。近年来化工厂安全事故时有发生一一起火、爆炸、泄漏等度变化的影响,有些不受影响。通过精准的测量背向散射信号的
等,现场惨状触目惊心、,后果损失令人扼腕叹息。如何增强防范信号强度差异,将散射回来的光波经过波分复用,检测解调送入
措施,加强预防意识,将事故控制在蓢芽状态、尽量减少甚至避信号处理系统,经专家算法和快速数据处理功能从而可以实现精
免各种事故给人民和企业带来的伤害、成为一个不容忽视的重要确测温,并且根据光波在光纤中的传播速度和背向光回波的检出
课题。然而目前市面上的大部分事故探测、报警等装置基本上都时间可对信号进行精准定位。用光时域散射(OTDR)技术,可
立足于事故发生之后,而这时已经产生了人员伤亡或设备的损害以确定光纤处的损耗,光纤故障点、断点的位置,因此也可称为
和损失,特别是在一些高危的化工企业,一旦事故发生就会迅速光纤激光雷达。而利用改进的OTDR技术探測喇曼散射、可以确
蔓延変得难以控制。因此,如何及时发现事故“隐患”,并对潜定沿光纤长度上的温度分布。在光纤L处局城的 Stokes Raman散
在事故发出“预警”,从而在事故尚未发生时就予以消除,是最射光子数为
好的事故防范措施。随着微电子技术、探测传感器技术、通信和
Ns=KsSD、N。expl-(qo+as)Rs(T)
网络化技术的飞速发展,火灾探测报警与消防通信技术领域发生
在光纤L处局城的反 Stokes Ramani散射光子数为
了新的变化,而光纤差定温探测报警装置就是这样的一支走在探
N=Kas D Ne expe-(ao +Ca)L] Ra(T)
(2
108自部题 AUTOMATION PANORAMA2016.1
其中,Ks、Ka为与光纤 Stokes和反 Stokes Raman散射截面有
传感光纤
关的系数;S为光纤的背向散射因子;、102为 Stokes Raman和反
光纤类型
50/125或62.5/125多模光纤
动态范围
15db
Stokes Raman散射光子频率;Nc为在光纤人射端的激光脉冲光子
测温范
100C-500℃(取决于探测光缆)
数;T为绝对温度;0、C、以分别为人射、 Stokes Raman散射、
接口类型
反 Stokes Ramani散射光频率的光纤传输损耗;L为光纤待测局域处
光纤类型
50/125或62.5125多模光纤
的长度;Rs(T)、Ra(T为与光纤分子低能级和高能级上的布居数
动杰范围
15db
测温范围
-100℃-500℃(取决于探测光缆)
有关的系数,并有:
其他
Rs(T)=
-ep(-=)
(3)
可允许设置的测量时间
1秒、2秒、3秒、5秒、10秒及以上
可允许的测量模式
单端、双端(可选
推荐校准周期
Ra(T)= exp
激光辐射等级(IEC60825-1:2007)
CLASS I
其中h是普朗克常数;k是玻尔兹曼常数。
解调法是用 Stokes Raman散射OTDR曲线解调反 Stokes Raman
3在某化工罐区的设计与施工
散射OTDR曲线。
现有的化工罐区常用的有内浮顶、外浮顶、拱顶及球罐等。
入射信号
光纤差定温探测报警系统主要用于浮排密封圈附近,储罐顶部,
球罐四周的温度探测。根据现场情况一般用机械夹具将感温光缆
布里渊信号布里渊信号
返
固定在储罐上
回
信
3.1感温光缆铺设方案
stokes信号
号反 stokes信号
取决于温度
强取决于温度
在此项目中储罐形式为卧式储罐,最终确定如下光缆敷设方案
探测光缆从地下保护管引出沿着球型储罐的支撑柱拉向球型
储罐的底部,从底部开始以螺旋方式盘绕在球型储罐外表面直至
返回信号波长
顶部。等光缆铺设到顶部后再沿着储罐外表面直接铺往地下,进
图1光波返回信号图
人下一个储罐的铺设
利用光时域反射(OTDR)技术,由光纤中光传播速度和背
向回波时间,能对所测各温度点定位(类似于光雷达系统)。
DTS
激光器
5式测
激光脉冲
探器
背向散射光
探光