终南山公路隧道火灾探测系统简介
       摘要针对公路隧道的火灾特点, 采用光纤感温探测线缆作为探测器构成的消防探测系统。介绍了该探测系统的网络结构、安装方式、报警区域设定、报警显示等。
        关键词           公路隧道      火灾探测            光纤线性感温探测系统
        穿越秦岭的终南山公路隧道, 设计等级为高速公路, 采用双洞单向四车道, 设计时速80 km, 全长18 . 02 km, 双洞总长36 . 04 km。由于属于双向特长隧道, 消防显得尤为重要。
         1 隧道的火灾危险
         交通系统的迅速发展, 大大增加了隧道内发生火灾的潜在危险, 危险因素包括: 不断增加的隧道长度、双向行车道、高危险性的货物、隧道内由于大交通流量而日益增加的火灾荷载等。

        鉴于隧道内环境特殊, 一旦发生火灾, 由于缺乏逃生设施及救护人员, 加之司机与乘客惊慌失措, 往往后果非常严重, 很可能造成重大伤亡。
        2 隧道的火灾特点
         发生在隧道中的火灾, 多数是开放性的, 在数分钟内便可形成大量的浓烟、热辐射。在有消防通风系统时(一般大于2 m / s 的纵向风时), 车辆火灾的火焰向上飘动, 顶部的温度一般可达到60 ℃, 并且, 在距火灾发生地20 m 远的地点, 顶部温度将降到50 ℃以下。因此, 在高速气流时热幅射的升温梯度是{wy}的报警相关标准。为了确保火灾报警的准确可靠, 火灾探测系统应能记录开放式火灾的辐射区域。由于表面热幅射传递的热量要比气体的热对流交换传递得快一些, 所以火灾探测系统应能迅速探测温度变化。
         3 FibrolaserⅡ光纤线性感温探测系统
         FibrolaserⅡ光纤控制主机置于隧道外消防控制内, 引出光纤监控整个隧道, 探测距离可达4 km。主机提供RS232 及COM 接口, 将信号传送至OT S -PC 监控系统, 使用图文方式显示隧道内温度状况及火焰蔓延方向。
        火灾探测器采用FibrolaserⅡ光纤传感器, 报警地址最小可按0 . 5 m 区间定位, 故障时能及时发出故障报警。
         3. 1 光纤传感器性能
         光纤包含三层结构: 外层为不含卤素的阻燃ABS材料, 对腐蚀环境有较强的适应性; 中层为不锈钢护套, 可增加机械强度; 内层为多膜纤维。光纤传感器具有如下性能:
          a . 温度范围: - 30 ~ + 90 ℃, 破坏温度{zg}可达200 ℃。
          b . 不受下列干扰影响: 电磁干扰、机械干扰、温度波动、高电压、侵蚀性化学品、腐蚀性物料。
          c . 便于安装: 用普通线夹即可; 维修方便: 用传统的光纤连接方式。
          d . 产品寿命> 30 年。
         3. 2 光纤传感器安装
         在本工程项目中光纤探测器安装在隧道顶部,距洞顶180 ~ 200mm, 以保证光缆周围良好的空气流动。
         如图1 所示, 先用固定支架将钢索固定,再将探测器线缆用线夹固定在钢索上, 一根探测器线缆安装完毕后,将探测器尾纤沿隧道壁敷设( 或穿护管) 至隧道侧面底部光纤接续盒,与传输光纤进行熔接。固定支架采用膨胀螺栓固定在隧道中间顶部, 其纵向间距40 m。
         4 火灾手动报警按钮的设置
        火灾手动报警按钮用于辅助报警, 当现场人员确认发生火灾后, 按下此钮, 即可向火灾报警控制器发送报警信号, 控制器接收到报警信号后, 显示报警按钮的编号或位置并发出警报。
         本项目在隧道内两侧设置交互式手报按钮MT820; 在箱变室设置交互式烟温复合探测器DOT1151A, 并设置H47 壁挂CI 型控制器连接交互式手报按钮和交互式烟温复合探测器。
         5 光纤线性感温探测系统结构
         探测系统结构组成见图2。
         6 消防探测系统功能
         6. 1 测量周期及空间分辨率
         光纤感温探测系统能够测量隧道内的温度变化,可以设定连续测量的空间分辨率。空间分辨率的设定和测量周期延长将明显地影响探测时间。光纤感温探测系统的测量周期和空间分辨率可以在调试时决定。
         6. 2 报警区域
         光纤探测器整条线缆的长度能够按不同的要求分成不同的区域(例如监视、通风、照明区域)。一个区域是传感线缆上一个不间断的长度区间。区域可按要求定义, 也可以相互重叠, {zd0}可设定128个区域, 每个区域能够分配独立的xx参数和联动输出。图3 为区域、空间分辨率的示意。

          6. 3 报警xx
        光纤感温探测系统的OTS 控制器以周期性的间隔测量传感线缆的温度。测试周期取决于传感线缆的长度和空间分辨距离。比如, 最长周期是4 km 传感线缆且以3 m 为空间分辨距离时的测量时间, 一个测量周期完成之后xx报警。
        在一个分区中当以下3 个报警标准有一个及以上满足时, 报警即被xx: ① {zg}温度每分区58 ℃。② 温度梯度每分区8 ℃ / min。③ 温度差异在一个测量位置和分区平均值15℃。
         这些设定与每一个分区相关, 并且能够对每一个分区根据隧道条件独立调整。测量的周期时间在30 ~ 60 s 之间。为了尽可能地避免误报警, 当一个报警信息在一个测量周期出现时, 将在下一个测量周期作再次确认。所以报警xx一般需要2 个测量周期。在极端的情况下, 报警xx可以多于2 个测量周期。
         6. 4 报警显示
        报警显示: 带有报警输出接点(提供给火灾报警及控制系统); 分区温度报警。
         6. 5 设定火灾规模
        以m 为单位设定火灾规模, 可以清楚显示5 种火灾规模。
         6. 6 显示火灾蔓延方向
         隧道中的火灾蔓延, 取决于火灾的热量、燃烧性气体的扩张和当时的通风状况。一旦得知火灾的蔓延方向, 消防人员可以选择从最小危险的一端进入, 以减少人员伤亡。
         系统火灾蔓延方向显示: 火灾是静态的; 火灾向OTS 控制器蔓延; 火灾向OTS控制器反方向蔓延。
         火灾蔓延方向能够以信号方式传送给控制中心。
         7 监控中心
        隧道监控中心配置了一套MM 8000 火灾报警系统和图形工作站, 作为火灾报警系统数据服务器和用户中央操作平台, 对所连接的火灾报警系统进行监控。配置了一套FibroVIS 光纤感温报警监控图形工作站,同时配置了一套MK 8000 OPC 服务器通过MK7022 网关、外系统的OPC Client 客户端连接于同一个环网上, 通过OPC 通讯协议由MK8000 OPC 服务器读取火灾报警系统的信息, 并进行系统集成, 如图4所示。



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