隧道火灾监测技术分析

1、隧道火灾监测技术分析分析报告分为四个部分：概述火灾报警技术简介不同产品优缺点分析说明项目应用推荐.概述交通隧道火灾的发生历经三个阶段，分别为不可见烟雾、可见烟雾伴随大量热量、以及火灾发生。如下图所示：对应于上述三个不同阶段，分别有“早期烟雾探测器”、“光纤光栅线型感温探测器”和“红外火焰探测器”或“图像型火灾探测器”等技术。其中早期烟雾探测器并不适用于交通隧道等烟尘较大的场所，所以当前应用于交通隧道火灾报警监测的主要为后两类产品。.火灾报警技术简介光纤光栅感温火灾探测器光纤光栅是利用光学加工技术在光纤材料上刻写一种折射率周期性分布的光学器件，光纤光栅示意图如下所示：透射光这种特殊的结构周期性分

2、布能改变某一特定波长的光的传输路径，使光的传播方向倒转，相 当于在光纤中形成一定带宽的滤波器或反射镜。并且该反射光的波长会随周围环境温度变化而改 变。因此通过测算反射光波长改变量就可以推算温度值。红外火焰探测器红外火焰探测器是根据烧类物质燃烧时，根据其生成物的光谱吸收峰特征进行火灾辨析。例如不同吸收谱区强度、火焰频闪特性、不同谱区时频特性变化等，对火灾进行报警判断。图像型火灾探测器图像火灾探测是利用图像处理的方法，通过分析视频中火灾的物理特征进行判断。如分析火焰的颜色、纹理、亮度时变、闪烁频率、边缘变化等参数作为火灾探测的判据。Ti时刻A1-R o亮度判据（Ri为真，R2为真）Ta -1- -

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5、为真）To时刻.不同产品优缺点分析目前在国内交通隧道火灾监测系统中大量使用的是光纤光栅火灾报警产品，以及光纤光栅与 红外火焰探测器组合报警系统。其原因主要在于，与其它消防领域相比，交通隧道尤其自身的特 点和限制因素：1）交通隧道分布范围广一一隧道群跨度可达上百公里，维保难度大；2）维护限制因素多一一隧道维保涉及封路，甚至存在社会舆论影响；3）维护时间窗口短一一对车流量较大的隧道，几乎很难找到时间窗口做大量维护；4）现场扬尘大一一扬尘对探测器的使用效果有很大影响，也决定探测器的维护周期;5）隧道环境复杂一一既有雾气、灯照、洞口处受日光影响，还有不同种类汽车穿行。因此，交通隧道火灾报警系统应选取报

6、警准确、误报低的产品，同时还应考虑产品的可靠 性、安装特性、后期维护性、防护等级等，产品的综合成本，尤其是后期运维成本。对当前正在 发展的物联网技术，还应考虑隧道群的综合管理和组网能力。综合上述因素，从产品自身特性、产品选型及现场实施和后期维护保养等角度对各种火灾报 警产品对比如下表：光纤光栅红外火焰探测器图像火焰探测器自身 特性探测原理波长改变光谱改变图像改变探测类型环境温升火焰光谱火焰图像检测条件燃烧散发较多热能，可检 出浓烟类火灾有明火，不能检出非明火 性质的火灾有明火，不能检出非明火 性质的火灾环境影响受风速影响大不受污染物影响不受风速影响，污染物影胴较小不受风速影响，污染物影响很大响

7、应时间较快快快覆蛊范围单台仪表可以覆盖数公里每50米一个每50米一个光学镜头探测距离和视角成反比产品选型防爆等级本安级有防爆型可选有防爆型可选防护等级现场探测器IP68通常为IP65或IP66IP65以下系统组成简单，现场布设探测光 缆，站内放置主机较复杂，现场有综合盘、 电源盘，站内需要通信远 传设备复杂，多种线缆、供电设 备、通讯设施，站内中主 机，录像设备等多种设备系统组网传感信号通过直接通过光 纤远传，简单方便近距离用RS485 ,远距离 需利用光纤视频信号远传困难广品一致性好，所有项目均为同类型 产品需根据不同项目要求选取 /、同广品，且防爆型、高 IP等级价格昂贵需要依据分辨率，防

8、爆 型、IP等级进行选型； 此外，不同探测范围也有 不同型号。小同探测对象 要选配/、同附件，如探照 灯、辅助温度传感器等。接下表:光纤光栅红外火焰探测器图像火焰探测器实施现场实施布设现场无需供电，无中 继，简单需要供电、及信号走线， 较复杂，现场还需防雷设施需要供电、仁T号、视频、网络等多种线缆布设，复 杂，现场还需防雷设施及运 维人员培训简单主要熟悉供电线路和通信链路除供电和通信外，还包括 站内设备维护可维护性免维护简单定期维护，用水冲洗 即可勤维护，镜头需要人工擦 拭，且镜头布设位置较高综合费效比低中高在具体使用中，还存在红外火焰探测器和图像火焰探测器现场更改灵敏度等级的复杂操作。此外，

9、火焰探测器对不同种类的火焰识别距离不同，例如图像型对柴油火焰的识别距离是汽油火焰的80% o在防误报特性方面，光纤光栅由于其感温原理，几乎没有误报。而红外火焰探测器对汽车大 灯、日照等、人体活动等均可导致误报；图像型火焰探测器在其说明书中明确说明，对雾气、废 弃、蒸汽、粉尘、树叶、阴影、甚至穿着红色衣服运动的人都会有误报，解决方案是需要在现场 安装烟雾与火焰探测器等，组成复合探测系统。另外，图像型探测技术的摄像机存在镜头焦距选取问题，即其不可能同时获得长距离和宽范围的图像获取，必须有所取舍。即作为视频监测和火灾识别的摄像机具配置不同，且车辆管理等功能需要将视频上传至控制中心有专用监控平台分析完

10、成，系统复杂，反应时效性低，而目前 交通隧道多为双洞设计，左、右行车分开，因此车辆管理功能在绝大多数隧道中并不实用。由上表可见，光纤光栅火灾报警系统除易受风速影响外，报警时间较长外，其余在产品性 能、报警准确率、产品一致性、可靠性、实施及维护方面均拥有很大优势。正如火灾自动报警 系统设计一书中指出 线型光纤光栅感温火灾探测器在隧道中虽然报警时间不是最早，但没有 漏报。自从线型光纤光栅感温火灾探测器在隧道中安装使用后，有几条隧道发生了火灾，探测器都及时发出了报警信号”。由此，上述技术的特点决定了其主要应用领域，也是上述产品当前主要应用场景： 光纤光栅和红外火焰探测器：储罐、交通隧道、电厂等工业火灾监测； 图像火焰探测器：民用、室内火灾监测。.项目应用推荐综上所述，结合火灾报警产品