光纤光栅传感隧道火灾自动报警监测系统的研究

公路隧道的长管状空间造成隧道内空气污染严重、洞内外亮度差悬殊、交通空间狭小和隧道内火灾消防困难等问题,给隧道的交通运行带来安全隐患,而其中更为危险的是隧道火灾。所以建立完善的隧道防火设施是一项重要的工作,其目的是要把已发生的火情消灭在萌芽或发展的初期,把灾害损失降低到最小。火灾报警监测系统的选用必须做到可靠、先进并具有高灵敏度和误报率极低的特点,能无间隙地,随时随地在无人干预的情况下,对隧道空间进行自动监测。 光纤布喇格光栅传感器是近几年光纤传感技术领域的研究热点,由于有许多先进性优于传统的传感器,是进行应力和温度测量的有力竞争者。光纤光栅感温监测系统是基于光纤光栅传感器的传感系统,该系统已在国内的石化、电力、冶金、建筑、交通等行业有广泛的应用,将该系统应用于隧道火灾报警监测领域是本文的创新点之一。 本文在全面了解隧道火灾领域研究现状的基础上,分析现有隧道火灾报警监测系统,提出了基于光纤光栅感温探测器的隧道火灾报警监测系统,从探测器、系统软件和控制系统等几个方面完成对该系统的设计。在1∶1隧道内进行的系统现场试验,分析试验结果。本文的主要工作主要有以下几点: 1)将光纤光栅感温探测系统应用于隧道火灾报警监测领域,分析了解所应用领域的研究现状及现有技术,研究光纤光栅感温探测系统进入该领域的可行性。 2)针对应用领域的特点设计适用的光纤光栅感温探测器,根据数据处理和系统报警的要求设计软件,学习设计规范要求设计适合本系统的集中报警控制器及区域报警控制器。 3)在重庆交通科研设计院的隧道与交通工程所内的1∶1实验用隧道中进行系统的安装调试,并进行现场模拟火灾的报警监测试验。 4)根据试验数据及现场状况分析火灾初期隧道内温度上升的动态特点及温度场分布,比较不同封装结构的探测器性能。 在试验中,本系统对0.5m2火灾的最快报警时间为6秒,30秒内有效报警范围为±20m,完全证明了该系统在隧道火灾报警领域的可行性。铠装传感器的稳定性要优于软装的传感器,但是后者的响应速度较前者快,可根据实际工程情况选用不同封装的传感器。这些试验数据都为隧道火灾初期的分析和后续研究及工程应用提供了宝贵的资料。