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      光纖傳感技術在城市地下綜合管廊中的應用及選擇

      時間:2019-09-05  瀏覽量:428

      ?1、光纖光柵線型火災探測系統

      ??光纖光柵線型感溫火災探測系統主要由光纖光柵感溫傳感器、光纖光柵感溫火災探測信號分析儀以及連接光纜等組成。

      ??其原理是:通過準確監測光纖光柵的周期和有效折射率由于溫度變化而產生的漂移,達到對光纖光柵感溫傳感器所處環境溫度的精確測量。完整安全地把數據傳送至監視終端。

      ??該系統是一種高可靠性的分布式在線監測系統,其子系統包括傳感器與傳感系統、數據采集系統、監控管理系統。

      ??光纖光柵線型感溫火災探測系統由于該系統的高可靠性特別適用于城市綜合管廊、隧道等環境溫度的監測,最新發布的GB50116–2013《火災自動報警系統設計規范》中說明了“根據實體試驗結果和對隧道火災成功探測的統計結果,線型光柵光纖感溫火災探測器在隧道中雖然報警時間不是最早,但不會漏報

      ??該系統在城市綜合管廊內的主要功能是:

      ??(1)系統可根據用戶需要對光纖光柵感溫傳感器所在區域進行溫度巡檢,實時監測管廊內部環境溫度,實時傳遞火災報警信息。

      ??(2)系統出現故障點時,可手動屏蔽該故障點報警,紀錄歷史數據并可紀錄當時操作人員信息。

      ??(3)系統會跟據溫度上升的快慢程度,給出不同的報警信號,根據報警溫度不同,采用不同顏色顯示(綠、黃、紅)。

      ??與其他監測方式相比,光纖光柵線型感溫火災探測系統的突出優勢在于:

      ??(1)早期預警、報警及時、準確定位:采用先進光纖光柵傳感技術,實現早期探測預警、發生火災時及時報警、精準定位控制在距離監測點±1.5米范圍內、報警準確率高。

      ??(2)實時在線監測:每只傳感器具有獨立的地址編碼,可顯示、查找、紀錄每支傳感器的實時溫度,從根本上杜絕人員疏忽導致的事故。

      ??(3)本質安全防爆、抗電磁干擾:傳感探測頭無源,監測現場及施工現場均無需供電,防爆防靜電,本質安全。

      ??(4)耐腐蝕:光纖光柵抗強電磁干擾、耐腐蝕性好、環境適應性強;

      ??(5)精度高:測溫精度小于±0.5℃,探測器僅對溫度敏感,系統穩定可靠。

      ??(6)便于組網和長距離傳輸:采用光纖光柵為測量單元,多個感溫探測器之間相互串接,形成檢測系統,布置靈活方便。

      ??(7)監測探頭可重復使用:光纖光柵檢測探頭報警后,可恢復重復使用

      ??2、分布式光纖感溫系統

      ??分布式光纖感溫系統是一種新型的溫度探測報警系統,對管廊內層疊集中布置的電纜進行溫度監控,本質安全。系統采用最新生產工藝,長期穩定性好,使用壽命長;分布式光纖感溫探測信號處理器采用數字化解調技術,具有大容量實時在線信號采集處理和自檢功能;系統可以綜合各種安全監控參數,進行分析,有利于及時發現事故苗頭,及時安全控制。

      ??分布式光纖感溫系統由光纖感溫傳感系統、網絡系統、通訊傳輸網絡、信息處理及分析系統四個子系統組成。

      ??該系統在城市綜合管廊內的主要功能是:

      ??分布式光纖線型感溫探測光纜應采用“S”型布置在每層電纜的上表面,實時監測溫度狀態,傳遞火災報警信息。

      ??3、光纖氣體傳感監測系統

      ??城市綜合管廊在地下環境中,因燃氣管道泄漏、瓦斯積聚等匯集地下空間中,積聚到一定程度,遇到明火即可產生爆炸造成極大的危害。

      ??基于光譜吸收原理的光纖氣體傳感檢測系統,采用光纖作為信號傳輸介質,根據特定波段光譜吸收衰減情況,可實現待測氣體濃度的檢測,系統結構簡單,借助諧波檢測原理,可以避免各種因素引起的檢測信號能量波動對檢測結果的影響?;谠摷夹g的檢測系統具有本質安全、靈敏度高、不受電磁干擾、檢測距離長范圍廣、維護成本低等突出優點,極易構成高性能的準分布式檢測網絡。

      ??該技術具有靈敏度高、精度高、抗干擾性好,不易受有害氣體的影響而中毒、老化等特點,在國外得到了廣泛的應用。特別適合地下綜合管廊距離長、潮濕、腐蝕環境中的甲烷(天然氣、沼氣)監測。

      ??光纖氣體傳感監測系統主要由氣體傳感器、連接傳輸光纜、光分路器及接頭盒、信號中央處理單元、計算機系統及外圍報警聯動設備構成,系統示意圖如圖所示:

      ??與傳統電化學監測方式相比,光纖氣體傳感系統具有不可比擬的優勢:

      ??(1)實時濃度監測??蛇M行綜合管廊內可燃氣體濃度參數的實時監測、報警;

      ??(2)本質安全。光纖氣體傳感在倉內為不帶電設備,無需做任何防爆處理,且不受電磁干擾

      ??(3)超長監測距離。光纖敷設不需要布置任何的電源線及信號線,有利于長距離監測

      ??(4)監測靈敏度高。光纖氣體傳感系統是傳統電系統的20倍以上

      ??(5)零成本維護。無需進行任何的校準,更不需要像傳統電化學設備一年后即需校準或失效。

      ??4、三種線型感溫探測器在城市管廊監測中的對比

      ??三種技術在城市綜合管廊監測及報警中有著各自的優勢及劣勢,分別適用于不同的客戶和應用需求。

      分布式光纖測溫系統、感溫電纜、光纖光柵測溫系統對比
      指標 開關量感溫電纜 光纖光柵測溫系統 分布式光纖測溫系統
      溫度數值 數值顯示 數值顯示
      測溫精度 ±16℃ ±0.1℃ ±1℃
      報警方式 定溫 差定溫 差定溫
      可恢復性 分為可恢復及不可恢復 可恢復,可重復使用 可恢復,可重復使用
      實際定位精度 150米 0.1米 ±3米
      測量原理 電阻值變化 布拉格光柵/波長變化 光纖拉曼測溫/光量變化
      故障診斷 可診斷,定位精確 可診斷,可定位
      誤報率 極低
      預警功能
      防爆性能 隔爆型 本安型 本安型
      綜合優勢 技術簡單、設計簡便、造價相對較低,約6萬/公里電纜。 技術先進、報警準確率高、報警時間早、定位準確、可靠性高、定位精度高、維護成本低。 技術較為先進、報警準確率相對較高、可靠性高、維護成本較低
      綜合劣勢 技術落后、報警準確率較差、易受電磁環境干擾、定位精度低(150米范圍)、可靠性不高、維護成本高。 造價相對較高,約7萬/公里管廊環境。 報警時間較為滯后,需較大范圍接觸報警,造價相對較高,8萬/公里電纜。

      ??5、應用選擇

      ??(1)管廊環境環境監測,主要考慮環境溫度報警的及時性及規范支持,推薦使用光纖光柵測溫系統。

      ??(2)電纜溫度監測,如客戶更多考慮報警的準確性、可靠性及后期維護費用,推薦使用分布式光纖系統,如客戶更多考慮初始建設造價,則推薦使用感溫電纜。若兩種平衡,亦可考慮在110KV以上火災風險等級高的部位使用分布式光纖測溫系統,低壓部分使用感溫電纜。

      ??6、基于光纖傳感技術的城市地下管廊綜合監控技術發展前景

      ??利用先進的光纖傳感技術,集成綜合管廊內各種物聯網傳感技術,結合智能視頻監測技術,實現地下綜合管廊運行的全方位智能感知、實時監測、異常報警、自動控制。通過該術的應用及建設,能夠形成地下管網“監控、運行、指揮”一體化運行的管理新模式,能夠全面提升城市地下管網安全防護能力,光纖傳感技術在城市綜合管廊具有極其廣闊的發展前景。

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