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文档简介
1、浅谈线型光纤差定温火灾探测器在消防报警系统中的技术应用庐山羽创技术服务营销中心 翟笔发摘 要:文章针对消防报警系统的组成及系统缺陷,分析了线型光纤差定温火灾探测器系统的工作原理、技术参数、主要特性及系统网络组成,提出了线型光纤差定温火灾探测器系统在消防报警系统中的设计思路和施工方案。关键词:报警系统 探测器 光纤 敷设 隐患随着我国经济建设的大发展必将促进和带动电力行业、建筑业、生产制造业、商业等行业的快速发展。消防建设也要保持同步发展。针对火灾隐患的潜伏期长、隐蔽性强、容易被忽视,一旦发生火灾蔓延速度快、波及性广等特点,以及火灾事故原因分析的需要,客观上要求消防监督机关的人员素质和业务水平、
2、消防设施建设、管理政策和制度要跟上时代的发展。就目前来看,主要存在以下问题:消防监督检查客观上要求火灾监督检查人员掌握火灾隐患及火灾发生的规律、理论知识及相关检测技术,熟知防火安全设计规范、安装规范和检测规范,掌握必要的现场检测技术和应用方法,专业要求性强,目前的火灾隐患监督检查往往是流与形式,不能真正发现火灾隐患所在;火灾事故原因从电气来看主要包括短路、过负荷、接点接触不良、电火花、设备过热、静电和雷击等,对于火灾认定和原因分析往往仅限于此。没有准确分析火灾的先期故障原因,火灾预防也是停留在低层次分析的水平上,对于国家制定规章制度、火灾预防规范、管理决策等,提不出良好的建议和可行的办法。而相
3、应的安全法规的制修订部门,对火灾的发生规律、火灾原因了解得不很深入,所做出的规定也不很详尽,或根本未有规定,空白点的产生导致火灾防治困难较大;火灾事故的防治是否纳入消防业务的范畴仍在争议过程中,对火灾隐患检测、火灾原因调查也放在中间机构,但这些机构的资质评定、公证性审查无可准循的技术法规。针对上述存在的主要问题原因是多方面的,但从主观到客观关键的所在,追根溯源还是当前的火灾初期自动探测报警系统对隐患探测不够精确所至,系统漏报、误报频繁,特别恶劣环境的火灾探测方案及早期火灾探测在线监控方案的滞后是当前急待研究解决。当前消防报警系统的组成及系统缺陷目前的消防报警系统由火灾探测系统和消防联动控制系统
4、组成。其主要目的是及早发现事故隐患,发出报警信息,以提示值班人员采取相应的措施或启动联动控制系统以抑制火灾发生或扩大。然而由于传统的火灾探测系统智能化技术滞后,无法发现初期的火灾事故隐患,难以实现其“预警”的作用,从而出现了因“防”与“消”不能完美结合而导致火灾事故频频发生。传统消防探测器与灭火系统的组成烟感探测器、温感探测器、烟温复合式探测器、可燃气体探测器、红外对射探测器、感温电缆、测温电缆、信号输入模块、手动报警按钮等组成。灭火系统主要由水喷雾灭火系统和气体灭火系统以及移动式灭火系统组成。针对消防探测器它是消防报警系统中不可缺少的一部分,也是火灾报警系统中的前哨兵。下面对探测器进行简述分
5、析:1. 烟感探测器:仅限用于一般的建筑物。由于烟感探测器要求燃烧形成的烟雾经过空气对流传输到探测器中,当烟雾浓度达到其报警设定值时才起动敏感元件发生报警信号,由于主机进行反复的识别后再进行近一步的措施。根本起不到预报火警的作用,而且漏报、误报时常发生。2. 温度探测器:由于目前的探测器采用模拟开关量式的定温型感温元件,故而无法显示和预告当前的温度值和温度上升的速率,68度以下的温度更无法探测,通常点式温度探测器仅限用于12米以下的一般建筑物中且容易受到现场不良环境的影响,复合式探测器误、漏报率更高。从上所述我们可以分析电子式传统传感器有它目前的应用范围,但从传感器的展以在被取代。它的探头有电
6、路通道和弱电信号的存在,极易受电磁干扰、受环境要求的限制对系统的可靠性存在影响,它所检测的点是探头接触的点,才能被检测。检测范围小,技术落后。3. 红外对射探测器:它分为红外点温仪和红外热像仪。由于它属于仪器设备工具类,存在着单一性和性价比,目前只作为特殊部门的巡检使用。4. 感温电缆:感温电缆采用两根热敏聚合物绝缘的钢芯单线组成,两根绝缘单线按一定的节距对绞在一起。当电缆某一部位温度上升,超过额定动作温度时,受热部位热敏绝缘材料绝缘性能被破坏,钢丝发生短路以指示火警的发生,其动作温度值固定。5. 测温电缆:又称线型连续循热式热电偶,它利用热电效应,能够连续自动产生与其长度所及范围内与之最高温
7、度点温度相对的毫伏信号,不仅能让用户测定温度异变的幅度和速率,而且能让他们确定温度异变的地点。但存在测试距离短,性价比高,对长距离、大面积的使用给消防系统增加了许多技术问题。从上所述可以分析缆式探测器目前大部分在电力电缆中使用,常因现场恶劣的环境以及电磁、静电等种种干扰等诸多因素的缘故,经常漏报、误报并因其带电,故不适用特殊危险场合。固定温度报警点,被动等待设定报警方式。在使用中监测长度有限,多路布线分区,系统相当复杂。在安装中采用正弦波紧贴的方式进行多路敷设,为新增电缆的扩容安装增加难度。总之传统的火灾探测器消而不防,安装繁琐,造价高昂,而且对探测器进行清洗维护、保养,加之其极高的漏报、误报
8、率,更无法做到实时在线监视的目的,不但造成了公共资源的损失和浪费,而且使用户产生了“狼来了”的生理,从而严重影响了火灾自动报警系统的形象。三 线型光纤差定温火灾探测器简介简介线型光纤差定温火灾探测终端机及线型光纤差定温火灾探测器是国内唯一通过了国家消防电子产品质量监督检验中心的严格检验。该系统与美国爱德华公司EST型火灾报警控制器配套检定。线型光纤差定温火灾探测报警系统是近几年发展起来的一种用于实时测量空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,测量距离在几公里的范围,空间定位精度达到米的数量级,能够进行不间断的自动测量,特别适用于需要大范围多点测量的应用场合。线型光纤差定温火灾探
9、测器报警系统作为传统温感火灾探测器的理想替代品,具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。DTS产品集国内外研究所长,由一批留学博士、硕士、光电子及行业专家组成的研发队伍,采用先进的半导体激光技术、光纤光学滤波技术、高速光电转换、信号采集技术,自主开发研制了分布式光纤温度监测器系列产品等,并通过了国家及广东省科技成果技术鉴定,及国家消防电子产品质量监督检验中心的严格检验。多年来通过对该系列产品的不断应用、改进、完善,使该产品不论从性能、功能可靠性、拓展性和自适应性等方面都得到了长足发展,是一个成熟的产品和技术。该系统的各项指标达到国际先进水平,其优异的性能、合理的价格,将会给您的工
10、作带来极大的方便和成效,使您轻松享受高科技产品带来的工作乐趣。2工作原理线型光纤差定温火灾探测器获取空间温度分布信息的原理是利用光在光纤中传输能够产生后向散射,在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲,它在光纤中传输的同时不断产生后向散射光波,这些后向散射光波的状态受到所在光纤散射点的温度影响而有所改变,将散射回来的光波经波分复用、检测解调后,送入信号处理系统,经专家算法和专家数字处理模型及快速数据处理功能,便可将温度信号实时显示出来,并且由光纤中光波的传输速度和背向光回波的时间对这些信息定位。其原理和结构框图如图2-1和图2-2所示。图2-1线型光纤差定温火灾探测器系统的原理图图2-2线型光纤差
11、定温火灾探测器系统的结构框图3 系统特性温度的实时监控,做到早期预警。分布式:系统为分布式温度监测系统,提供连续的动态监测信号,任意温度点报警。即时显示最长可达X公里(每个方向)范围内每隔2米各点的温度变化。先进性:线型光纤差定温火灾探测器系统是在线监测的最有效的手段,在国外已经取代传统的线性感温材料,在技术上已非常成熟完善;通过采用不同的外护套材料,监测系统可以适应各种环境,如采用合金材料外护套光缆可以在550高温下生存3小时以上;系统的主机通过PC在WINDOWS 环境下由工程师调试编程来完成。设定区域长度及报警点,系统校定均可采用WINDOW98TM 以上版本软件来完成。准确性:系统的温
12、度分辨率达到,温度精度2;系统主机内的激光发射装置每秒钟会发射上万次的光脉冲,并将取样温度的平均值输出到显示系统,基本消除误差.灵活性: 监测系统提供的是一个连续的动态监测信号,系统可设置多级温度点报警,如30初报警,40预报警,50采取措施等,并且可以根据环境不同进行修正;为避免误报发生,在读取温度数据的同时,对高温点的温度变化率进行监测,并提供相应的信号输出.可根据现场要求对取样间隔进行调整;报警控制区可编程,并可按照用户的要求进行设计,每一系统可针对环境变化设置500个不同报警控制区域.扩展性:适用多路光缆,可以增设光路切换开关,进行光路自动选择与测量,最大为4路。兼容性:系统可以通过R
13、S232、内置继电器等输出形式与PC、消防报警系统、SCADA等其他控制设备进行互连,在消防应用中可与火灾报警控制器等系统进行联网,提供信号进行声光报警,信号输出准确、完整。光纤分布式温度监测系统可根据不同报警区分段、分级输出信号、以适应不同控制盘的需要。安全性:线型光纤差定温火灾探测器系统具备安全记录功能,可储存系统运行以来的所有历史数据;如果光纤受损,DTS系统可以即时定位受损点,并通过光纤熔接机对其进行熔接,这对于有效的实施在线监测是非常重要的;探测光纤本征安全,采用光信号,不会与动力电缆之间产生相互电磁干扰。4. 技术指标以国内品牌公司的产品为例,介绍该系统的主要技术性能指标如下:温度
14、测量范围:-30120(普通外套的光纤),-170500(特殊外套的光纤)测量距离范围: 2km(典型),可定制长达10km距离的系统光纤接口:双端温度测量精度:2温度分辨率:距离定位精度:测量周期:8s/路,两路16s通信接口:RS232与工控机连接,工控机网口与局域网或其他网络连接,或经RS232与其他设备连接,进行数据共享。测温光纤:光纤型号为62.5 125GI型(通信光纤的标准型号之一);外套规格分普通型和特殊型,普通型为塑料管,有外径直、和3mm的三种,特殊型为不锈钢管,外径3mm多模GI62.5/125微米(芯线/包层/铠装),衰减0.6分贝/公里,波长1300纳米。采用美国康明
15、公司的产品或进口产品。感温光缆有一个外径为3mm的绝缘护套。护套包含一根GI62。5/125多模光纤。该护套使在安装时操作更为简便并且提高机械稳定性和热幅射的灵敏性。系统功能扩展:可以选用光纤切换模块同时检测多路测温光纤继电器输出:大于10路报警分机:与FAS系统连接,继电器输出信号输出给FAS系统的监视回路工作电源要求:AC22020V,2A,50/60Hz使用环境:040,相对湿度90%RH主机体积:*(W)*(H)*(D)重量:*kg图51 系 统 结 构 图PC工作站PC工作站PC工作站信 息 层 探测区域消防系统(FAS)以太网10/100M探测主机继电器输出串行通讯联动分机光 纤P
16、C工作站PC工作站PC工作站信 息 层 探测区域消防系统(FAS)以太网10/100M探测主机继电器输出串行通讯联动分机光 纤系统网络组成图51 系 统 结 构 图注:消防系统(FAS)为原有设备线型光纤差定温火灾探测系统是对探测区域的火灾事故或因其他因素引起的温度升高进行可靠监视及报警,以使探测区域能正常有序的运作,避免或降低灾害下造成的人员和财产损失。该系统为分布式、对温度实时在线监测、可靠性高、技术先进、网络组成生命力强、扩展方便、智能化程度高、便于调试、维护和管理、布线简洁等优点。线型光纤差定温火灾探测器产品是经过国家消防电子产品质量检测中心检测合格,并符合消防部门的有关规定的产品。
17、监控系统对于温度报警可由两种方式启动,一是温度达到报警温度设置值(可以是超过某一温度阀值,也可以是低于某一温度阀值)时报警,另一是在某一时间段内温度变化率超过设定值时启动报警,报警信号同时送到FAS系统的监视回路,由FAS系统启动相应的消防设备和信号、报警、监视等回路。由此可知,该系统的最大优点是事故前报警,将事故隐患消除在萌芽状态,同时也给运行、检修、安监等部门提供准确的环境、设备运行状态和参数,以便于工作人员有的放矢。针对消防监测区域光纤温度监测系统设一台或多台光纤温度监测系统控制主机和配置防灾报警电脑,以及分布在监测区域的测温光缆(GI62.5/125)。四 线型光纤差定温火灾探测系统在
18、消防系统中的设计与施工1 设计思路消防项目工程分布式光纤温度监测系统是集重要性、高科技性、规模宏大性等一体的重要项目。项目要求火灾自动报警系统按一级保护对象设计,采取总体保护方式,实时收集温度信息,确保早期发现监测区域火灾隐情,当温度出现升高迹象时,系统自动报警,提醒工作人员处理。监测区域的环境温度监测系统是确保这一工程安全的关键,因此,对大范围多点温度监控,应做到高可靠性、长的寿命保障、反应灵敏,并时刻能监测环境温度的变化,同时贯彻“预防为主,防消结合”的原则,系统的配置和组成以监测区域环境温度测量为基础,以防灾报警为主要目的,采用可靠先进的设备和措施,并符合工业控制标准及消防局的有关规定,
19、做到万无一失。本系统实行数据集中处理,温度信息共享,通过局域网络,技术人员可以在办公室得到现场温度数据并可以完成报警查询、历史记录查询等功能,极大地提高了工作效率。随着控制和检测技术的不断更新,系统的功能也越来越齐全,并且在价格、功能等各个方面都会有阶段性的变化,我们采用了当今中国乃至国际最先进的技术和设备,在系统的性能、功能等方面保证:系统整体使用年限不少于30年。本系统分为测温系统、网络系统和报警系统,它们是紧密相连的,有着高度的协调一致性。计算机网络是整个系统的核心,离开网络,光纤测温系统和报警虽然能够运行,可技术人员在办公室不能获得现场数据,浪费了局域网络资源,使其功能大打折扣;光纤测
20、温系统是整个系统的基础,离开它,网络和报警系统就失去了存在的基础和必要;报警系统是整个系统的保障,当测温系统发生温度报警后,报警分机和消防系统及时通知操作人员作出相应动作,保证监测区域环境安全。所以说本系统能够保证消防项目工程的安全稳定运行,是电力行业、建筑业、生产制造业、商业等行业防止火灾事故的首选。 施工方案针对消防系统在各个行业的特殊性,结合消防灭火系统的主要组成。线性光纤感温探测系统是以拉曼散射和光时域反射原理为依据的模块化产品,由一台控制终端机和一条或多条感温光纤组成,配备了各种光纤护套和安装方法,以适应各种场合的大范围、多点、防爆、防电的温度监测需要。例如,使用的感温光纤长度2Km
21、,能够对200个用户自定义的区域进行温度实时监测,并根据用户设定的温度最大值、最低值和温度变化速率进行报警。同时控制终端机可以通过光纤切换模块同时检测多条感温光纤的温度信号,实现更长距离、更大范围的温度检测。此系统基于DSP技术的内置软件无需任何外部控制,便能够完成温度的测量和报警信息输出功能。如果终端机通过RS232接口与电脑进行通信,通过在电脑上运行系统的处置软件,能够在电脑显示器上以直观的图形界面显示各测温点或测温区域的温度值,并实现温度数据的自动保存、历史记录查询和报警信息功能。(1).感温光纤的敷设:根据项目工程的设计要求进行合理的布线。大体分为二种方式,第一种采取重点集中5米缩绕方
22、式,第二种采取直线敷设方式。(2).软件的 根据项目工程的设计要求进行合理的编制界面。(3).与消防报警控制器的联动:系统可以提供以下二种方式,与电脑的连接:如果消防报警控制器的RS232通信协议开放或系统的RS232的通信协议开放,终端机可以直接通过RS232口把报警信息传输给报警控制器,而不需要使用监视模块。开关量输出:对任何用户自定义区域发生的报警,控制终端机自动以编码方式把报警数据(区域及温度或温变速率)传送到内置在终端机内的继电器开关量输出端口,通过无电压继电器为消防报警系统的监视模块与消防报警控制器联动。线型光纤感温火灾探测器内置无源继电器,提供32路开关量报警信号,继电器输出端口
23、的技术规范为:注:虚线部分为原有设备更多探测区域消防报警控制器喷淋系统泡沫系统更多监视模块探测区域感温光纤54321探测主机CT1监视模块 1CT1监视模块 2CT1监视模块 3通道数继电器模块25孔D型插座32(31)323注:其中一个通道是为感温光纤故障报警而设。(4).系统的调试:分为:测温仪参数设置、测温仪校准设置、温度背景设置、读取、下载背景数据、报警复位、模拟报警、重绘原始数据在系统安装完后,需要对系统调试,即:首先使整段测温光纤处于相同的温度下,用比较多的平均次数(建议用60000次平均次数)采集一条原始曲线,并用“保存背景”命令保存起来。系统的调试有两个目的。首先,没有经过处理的原始
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