光纤光栅感温式和云雾室空气采样式火灾探测系统对比研究
分布式线型光纤感温火灾探测仪与光纤光栅测温仪对比
同类产品比较
1．分布式线型光纤感温火灾探测仪与光纤光栅测温仪对比
光纤测温的发展经历了两个阶段即光纤光栅测温和分布式线型光纤测温，实际上分布式线型光纤测温是光纤光栅测温换代产品。
光纤光栅测温是以光纤作为信号传输媒介，利用布喇格光栅技术，根据光在光纤中的温度敏感性和光的反射原理，探测光纤温度变化；分布式光纤测温也是以光纤作为信号传输媒介，根据通信上广泛应用的OTDR（光时域反射计）测量原理，和光在光纤中的温度敏感性和光的反射原理，得到一种位置与光强的线型曲线，利用拉曼技术，解调温度，从而得到一条光纤沿线的线型温度曲线。
分布式线型光纤感温火灾探测仪与光纤光栅测温仪对比如表1所示。
表1 分布式线型光纤感温火灾探测仪与光纤光栅测温仪对比
2．分布式线型光纤感温火灾探测仪与感温电缆对比
从长距离大范围测温技术的发展来说，经历了电缆测温和光纤测温两个阶段。
感温电缆内部是两根弹性钢丝，每根钢丝外面包有一层感温且绝缘的材料，在正常监视状态下，两根钢丝处于绝缘状态，当周边环境温度上升到预定动作温度时，温度敏感材料破裂，两根钢丝产生短路，输入模块检查到短路信号后产生报警。
感温电缆是一种带电检测技术，已经应用了几十年，但其本身的一些致命缺点，随着光纤技术的发展，逐步被光纤测温所取带。
分布式线型光纤感温火灾探测仪与感温电缆对比如表2所示。
表2 分布式线型光纤感温探测仪与感温电缆对比。
光纤传感器在火灾报警中的应用
光纤传感器在火灾报警中的应用王聪20801195第一章摘要随着经济建设的快速发展，新能源、新材料、新设备的广泛开发利用，火灾给人类带来损失反而增加。
为了抗拒火灾带来的危害，就需要发展反应更快、可靠性更高的火灾探测报警技术。
温度传感是光纤传感器最主要和最直接的应用之一，本文从温度传感理论模型的角度，分别研究了分布反馈式光纤温度监控系统和光纤光栅温度传感器原理及特点，详述了这一新技术在火灾报警应用中的优点和技术特点，并进一步的在光纤光栅温度传感器原理得基础上给出了火灾报警系统的系统组成和设计实例分析。
分析表明，利用光纤传感器进行温度探测与其他方法相比显示出巨大的优越性，它的出现为易燃易爆和强电磁场等场所的火灾探测提供了新的有效的技术途径。
关键词：温度探测、温度传感器、分布反馈式光纤温度监控系统、光纤光栅温度传感器第二章引言光纤传感技术是20 世纪70 年代伴随光通信技术的发展而迅速发展起来的新型传感技术。
光纤传感器以其高灵敏度、抗电磁干扰、耐腐蚀、可弯曲、体积小、结构简单以及与光纤传输线路相容等独特优点，受到世界各国广泛关注。
利用光纤传感器进行温度探测与其他方法相比显示出巨大的优越性，应用了光纤传感器的火灾报警系统是一种新型的火灾报警系统，它的出现为易燃易爆和强电磁场等场所火灾探测提供了新的有效的技术途径，并被越来越多的应用到各种环境的火灾报警中。
第三章分布反馈式光纤温度监控系统的原理及特点3．1原理光纤分布式温度监测系统[3]是光纤分布式传感技术的典型应用，是基于光纤本身的散射现象来进行温度测量的。
当某一波长的脉冲光导入光纤后，从光纤返回三种随时间变化的散射光：瑞利散射（Rayleign）、拉曼散射（Rama）、布里渊散射（Brillou）。
其中，瑞利散射光与入射光的频率相同，是由光纤材料折射率的变化引起的;而拉曼散射和布里渊散射两种散射光分别是由光振子和声振子引起的非顺应性散射，与入射光的频率不同。
光纤光栅电气火灾预警技术
电气光纤光栅测温火灾预警技术研究赵 毅0引言随着国家电气化程度的不断提高，近些年来，由电气引发的火灾一直高居榜首，年均超过30%，是火灾的第一大直接原因。
其中，高压电气火灾不仅占有相当大的比重，且危害和损失相对较大，常常会造成大面积停电和长时间停产。
（2008年全国引发火灾的直接原因见表1）[1]从技术角度讲，引起电气火灾的直接原因为短路、超负荷和接触不良，表现为温度积累起火和瞬间高温起火。
因此，监控电气瞬间高温起火能够及时发现火灾，有利于及时扑灭火灾和控制危害；监控电气温度变化，能够及时发出火灾预警，有利于火灾预防。
为防范电气火灾，国家先后颁布实施了GB14287-1993《防火漏电电流动作报警器》、GB50045-94（2005 版） 《高层民用建筑设计防火规范》、GB50016-2006《建筑设计防火规范》、GB14287-2005《电气火灾监控系统》等，均对预防电气火灾提出了要求标准。
“高规”、“建规”虽然都没有要求安装电气温度探测系统，然而，建筑物内的变压器柜、电容补偿柜、整流柜等部位，电缆接头、开关触点等位置，都可能因产生高温而导致火灾。
变压器冷却系统发生故障或严重过载，补偿系统过补偿或自动调节器失灵、电容器老化，都十分常见，接头、触点日久接触不良则更为普遍，电气故障因此而成为引起火灾的第一大直接原因。
[2]为此，国家制定了GB14287-2005包含“测温式电气火灾监控探测器”的规范，提倡在新建工程中安装测温式电气火灾监控探测器。
高压电气电压高、电流大，更容易产生温度积累起火和瞬间高温起火，火灾的危险性较大，与此同时，高压电气火灾往往危害后果严重、所造成的经济损失大。
因此，应当作为电气火灾监控重点。
传统上，监测高压电气温度一般采用人工方法，随着电力设备的智能化、数字化、网络化发展，使得许多企业的变电、配送电设施已经实现无人值守，火灾事故的征兆-故障点温度变化的自动化监测却基本处于空白状态。
光纤光栅感温火灾探测系统使用说明书
光纤光栅感温火灾探测系统使用说明书北京奥普智信光科技术有限公司目录1概述 02光纤光栅感温火灾探测系统主要技术指标 02.1光纤光栅感温火灾探测器 02.2光纤光栅感温火灾信号处理器 03光纤光栅感温火灾探测系统主要功能 (1)4光纤光栅感温火灾探测系统基本组成 (1)4.1光纤光栅感温火灾探测器 (2)4.2光缆 (2)4.3光纤接续盒 (2)4.4AP658-02B-40-4815II型光纤光栅感温火灾信号处理器 (2)1）光纤光栅解调器前面板 (3)2）光纤光栅解调器后面板 (5)5可视化监控软件 (7)6 系统安装 (8)6.1连接关系 (8)6.2系统安装 (8)6.3系统参数设置 (10)7操作使用 (10)7.1启动运行 (10)7.2系统故障状态 (10)7.3系统预警状态 (10)7.4系统火灾状态 (10)7.5系统正常状态 (11)7.6消除报警声音 (11)8 维护与保养 (11)8.1操作注意事项 (11)8.2日常维护与保养 (11)9 常见故障及排除方法 (11)1概述光纤光栅感温火灾报警探测系统是一种新型的温度探测报警系统。
系统采用最新生产工艺，长期稳定性好，使用寿命长；光纤光栅感温火灾探测信号处理器采用国际最先进地数字化解调技术，具有大容量实时在线信号采集处理和自检功能；系统可以综合各种安全监控参数，进行分析，有利于及时发现事故苗头，及时安全控制，实现油库的生产和安全的双重监控功能。
从光纤光栅感温探测器到监控中心光纤光栅感温火灾信号处理器传输全部采用光信号，实现无电检测，本质安全防爆，适合于石油、化工、电力等场所使用2光纤光栅感温火灾探测系统主要技术指标2.1 光纤光栅感温火灾探测器1）测温范围：－30℃～120℃2）测量精度：±2℃3）温度分辨率：0.1℃4）响应时间： < 2S5）光信号最大传输距离：≤10km6）相对湿度：≤90％2.2 光纤光栅感温火灾信号处理器1）电源供电方式： 220V AC 50Hz2）报警温度设定范围：65℃～105℃3）每通道最大传感器点数：20个/通道4）信号处理器每一通道响应时间：<0.38s5）测量光缆通道数：1~64通道6）环境温度：-5～50℃7）相对湿度：≤90%3光纤光栅感温火灾探测系统主要功能1）具有自检功能，可实时监测运行状况，并对故障点进行报警2）定温报警温度设置：65℃～105℃，参数可现场设置3）报警级别设定：预警、火警2级报警4）报警设备上具有人工复位按钮，出现报警后必须人工复位后才能取消报警信号。
简述探测器火灾报警设备对比
简述探测器火灾报警设备对比随着我国经济、交通事业的飞速发展，高速公路在全国路网中的作用变得举足轻重。
我国是多山国家，隧道在高速公路建设及运营中占有较大的比重，因此对高速公路隧道的服务和监管水平的要求也日益提高。
火灾检测及报警系统在高速公路隧道运营中所起的作用也是越来越明显、越来越重要，尤其是在长大隧道的安全、保畅通行上扮演者最重要的角色，需要用以实现隧道内运营环境的实时掌控，以便高速公路管理人员实时、准确的掌握隧道内的安全运营情况，方便广大司乘人员在隧道发生事故或紧急情况时提前采取应急措施，以提高高速公路的运营水平。
现阶段高速公路隧道内都需要配置火灾检测及报警系统。
目前，我国已经建成正在运营及在建高速公路火灾检测及报警系统主要分为两种，一种为线性感温类探测器，目前国内隧道应用较为广泛；一种为感光类双波长探测器。
在这里，我们主要通过在应用中的对比来介绍一下感光类双波长探测器在隧道火灾检测及报警应用中相对于线性感温类探测器所具有的优点。
一、火灾检测及报警系统的分类和工作原理隧道火灾检测及报警的方式很多，常用的有线性感温类探测器，也有感光类双波长探测器，但总体而言都是通过特定的技术（通过感温/感光传感器将温度/光信号转换为光信号/电信号）采集到火灾信息并将信息传输至火灾报警控制主机。
两者的区别就是采集的信号源和报警信号传输的方式不同。
1、线性感温类探测器线性感温类探测器主要有：分布式光纤感温探测器和光纤光栅火灾探测器。
分布式光纤感温探测器的工作原理：探测光缆采用通讯光纤，温度传感和信号传输一体化，随着温度的变化，显示检测光缆上的实时温度（目前已基本被光纤光栅火灾探测器取代）。
光纤光栅火灾探测器的工作原理：利用光纤材料的光敏性，在纤芯内形成相位光栅，通过测量光栅栅距的变化得出环境温度的变化（光栅栅距变化与温度变化成线形关系）。
2、感光类双波长探测器通过感光窗感知火焰，并由光学过滤器检测出火灾中辐射光闪变的两种波长（长波和短波），然后进行处理比较，从而判断是否有火灾发生。
油罐区光纤光栅感温火灾探测报警系统应用
油罐区光纤光栅感温火灾探测报警系统应用葛秀方【摘要】介绍了石油储罐火灾爆炸事故的危害、光纤光栅感温火灾探测技术的概念和工作原理,分析了油罐区传统火灾报警系统的薄弱环节和光纤光栅感温火灾探测报警系统的优势表现,在油罐区安装该系统也谈了一些个人的看法,以供参考.【期刊名称】《安徽建筑》【年(卷),期】2016(023)004【总页数】3页(P228-230)【关键词】光纤光栅;感温技术;火灾探测;应用;油罐区【作者】葛秀方【作者单位】合肥市公安消防支队,安徽合肥230001【正文语种】中文【中图分类】TU892近年来，石油化工企业的消防安全形势十分严峻，尤其是石油储罐火灾爆炸事故频频发生，引起社会对石油化工企业的消防安全、环境保护、职业健康等广泛关注。
据统计，1962年至2013年期间，有记载的石油储罐火灾爆炸事故共83起（国内54起，国外29起），其中26起发生人员死亡，3人以上死亡的有16起，100人以上死亡的有2起，造成累计445人员死亡以及巨额财产损失、环境污染、生态破坏的惨重教训，社会影响极大。
如2010年7月16日，位于辽宁省大连市保税区的大连中石油国际储运有限公司原油库输油管道发生爆炸，引发大火并造成大量原油泄漏，导致部分原油、管道和设备烧损，部分泄漏原油流入附近海域造成污染。
本次事故造成作业人员1人轻伤、1人失踪；在灭火过程中，消防战士1人牺牲、1人重伤，事故造成的直接财产损失为22330.19万元。
油罐区储存的油品，能够蒸发大量的蒸气，当这些油蒸气与空气混合达到一定的浓度，形成爆炸性混合气体，遇到明火或周围的温度达到其引燃温度即可发生爆炸。
由此可见，要防止储油罐的火灾或爆炸，除了消除明火以外，还要时刻监测温度。
传统的感温探测器一般采用热点信号传感器，对周围环境比较苛刻和敏感，环境的好坏直接影响系统能否正常运行。
油罐区储存的易燃易爆化学危险产品，一般都露天存放，环境条件差，传统的感温探测器受周围环境的影响，误报率较高，同时，由于传感器电信号引入油罐区，不可避免地带来一些安全隐患。
云雾室型极早期火灾探测器与光电型探测器的差异
E 光发射端R 光接收端光电型探测器(如激光型)看到的现象受到两个限制: 1.光波长如大于粒子直径,则无法探测到粒子的存在。
目前市面上没有一种探测器光波长小于0.002um,因此无法探测到火灾极早期现象。
2.粒子大小不一,无法用光遮或散射方式计算粒子的数量,因此也無法計算出灰塵與煙粒子在數量上的差別。
光电型与云雾室型探测技术的差异光电型探测技术云雾室型探测技术 云雾室处理前云雾室处理后 IFD 的警报门坎设置单位 (000/cc) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 空气中灰尘数量的最大值IFD 一般的警报门坎设置点 极早期阶段的次微米粒子数(以上) 云雾室型探测器看到的现象是: 1.所有粒子(包括灰尘及热释微粒子)皆被约20um 的水滴包覆,可被一般光源(如LED)探测到。
2.大小一致,可用光遮方式计算遮光率及浓度,即可算出粒子的数量。
E 光发射端R 光接收端热释放 阶段 火焰阶段 可见及不可见烟阶段 极早期阶段 正常阶段 极早期阶段 烟阶段 火焰阶段 热阶段D空气中悬浮粒子(灰尘) (0.01~2μm) T热崩溃释放的次微米粒子 (~0.002μm) S烟粒子 (0.01~1μm) D : 60,000/cc D : 60,000/cc D : 60,000/cc D DT : 500,000/cc T : 1,000,000/ccT T S : 100,000/cc S S在火灾成长的各个阶段,空气中粒子数的组成及数量为: 1.在正常阶段,空气中只有一般的悬浮粒子,数量约在25,000/cc 至60,000/cc 之间； 2.在极早期阶段,空气中除了一般的悬浮粒子,还有因物质过热达热崩溃点而释放出的不可见次微米粒子。
数量约在500,000/cc 以上； 3.到达烟阶段,空气中有一般的悬浮粒子,不可见次微米粒子,还有烟粒子。
持续累积的数量约在1,000,000/cc 以上。
“光纤分布式测温系统”“光纤光栅测温系统”“火焰探测器”在隧道应用中的技术比较
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第二部分 主要特性比较
❖ 系统维护（续）
双波长火焰探测器由于隧道中存在着大量尾气、灰尘，长时 间的使用会使探头上附着厚厚的灰尘，严重影响到探头的正常工 作，使其不能在火警发生时进行正常报警，在后期，必须耗费大 量的人力、物力、财力对其进行定期维护，在隧道正常通车的情 况下，维护的危险和困难性很大，同时在这种恶略的环境下，使 火焰探测器的寿命大打折扣。
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第二部分 主要特性比较
❖ 响应时间比较
火焰探测器通过检测含碳原子的“光”进行探测的，所以在隧道发生 直接明火时，此种探测器的报警速度最快。但火焰探测器，相当于人的“ 眼睛“，一定要看到火焰才能进行报警。绝大多数隧道的火灾发生时有大 量浓烟的时候，或者有物体遮挡明火，火焰探测器是无法报警的。
而DTS系统在此类火情下能准确报警，因为隧道发生火灾产生大量浓烟 ，或者是 “阴燃”火灾发生的情况下，会有大量的热量散发出来，由于 隧道空间本身的特点，决定了热量不容易散发，而DTS可以准确的探测到隧 道的温度变化，此时DTS的报警速度是最快的。
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第三部分 系统结构比较
❖ 火焰探测器系统结构
火灾报警 系统软件
火灾报警 总线电缆 主机
控制机房
系统综合盘 （含火焰探测器、手报、输入模块及电源等），
每隔50米设置一个
隧道上行
隧道下行
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第四部分 技术比较
光纤分布式测温系统、光纤光栅测温系统以及火焰探测系统技术对比
对比
光纤分布式测温系统
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第三部分 系统结构比较
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光纤光栅感温式和云雾室空气采样式火灾探测系统对比研究
发表时间：2019-06-03T15:10:33.303Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：李延华[导读] 地铁线路先后发生了变电所配电柜冒烟事件及扶梯配电箱冒烟事件，两次事件都给地铁安全运营造成了一定的负面影响。
广州地铁
摘要:地铁线路先后发生了变电所配电柜冒烟事件及扶梯配电箱冒烟事件，两次事件都给地铁安全运营造成了一定的负面影响。
由于配电箱柜较为密闭，当柜内设备烧坏后，所产生的烟雾经过长时间的蔓延才能被房间内FAS系统烟感探测器监测到，这在一定程度上延误了救灾时间。
云雾室空气采样式火灾探测系统以及光纤光栅感温火灾探测系统具有早期探测火灾的技术优点，能够较早发现配电柜火情，及时消除隐患，我们从两种系统的原理、各种指标数据对比分析，来对系统进行选型。
关键字：配电柜 FAS 火灾探测系统
一、光纤光栅感温火灾探测系统结构及原理
（一）光纤光栅感温火灾探测系统结构光纤光栅温度传感器由陶瓷外壳、绝缘护套、光纤引线和接头四部分构成，如附图1所示。
陶瓷外壳既有很好的导热性还有很高的绝缘性，尾纤绝缘护套为聚四氟乙烯（俗称铁氟龙），它在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低，而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高，所以有很好的绝缘性。
同时它还具有不亲油不亲水、耐磨损、耐腐蚀等特性，在高压环境中可以很好避免因污染、潮湿而发生的闪络。
光纤传感器的尾纤可以达到220KV的绝缘等级。
图2 光纤光栅温度传感原理光栅也是普通单模光纤，作为光纤传感器。
但是光栅要经过特殊的加工处理以改变其折射率，使其只对特定的波长进行反射。
这样，一个宽谱的入射光经过光纤光栅后，只有满足波长匹配条件的极小谱宽的光信号被反射，其余波长的光信号透射进入下一个光纤光栅。
当环境温度变化时，光纤光栅的反射光中心波长会随之改变（温度越高，波长偏移量越大）。
通过对待测光栅的反射光中心波长进行数字化精确测量，即可获得该光栅位置的环境温度，如图2所示。
整个光纤光栅传感系统如图3所示。
光源发出宽带光谱，经耦合器输出到分路盒，由分路盒将光信号均分为12路分别送到各个光栅处。
每个光栅反射不同波长的光信号，经耦合器传输到光谱分析模块。
通过光谱分析模块进行光谱扫描采集，可得到各光栅反射的光信号的中心波长值，CPU处理单元根据各中心波长值即可算出对应光栅测得的实际温度。
这些温度值可以输出显示，超过设定阈值的温度值将送到报警单元。
图5 云雾室处理前后对比
经过云雾室处理后，每一个火灾极早期阶段所产生的不可见次微米粒子与灰尘粒子皆由一水滴所包围，其产生的有效遮光率与包围灰尘粒子的水滴产生的有效遮光率相当，故其在数量上的悬殊差异(500,000/cc >> 20,000/cc)即可被光电仪器辨识出来。
三、两套系统各项指标的对比分析
从系统价格、实施难易度、质量及性能、维护管理对两套系统进行对比分析。
（一）系统价格
目前两套系统均能实现两个设备房的早期火灾保护，且保护的区域及设备数量均为一致，云雾室空气采样式极早期火灾探测系统安装及调试费用约为18万，光纤光栅感温火灾探测系统安装及调试费用约为20万。
云雾室空气采样式极早期火灾探测系统成本略低，但总体相差不大。
（二）实施难易度
由于地铁运营的特殊性，车站内的施工需要考虑很多运营因素的影响。
在配合需求方面，光纤光栅感温火灾探测系统大部分施工作业都需要变电专业配合停电才能开展。
云雾室空气采样式极早期火灾探测系统大部分作业不需要停电，因此工期相对较短，后者总体施工天数不到的前者的一半。
在调试安排上，云雾室空气采样式极早期火灾探测系统操作更为简便。
总体来说，在实施难易度的对比上，云雾室空气采样式极早期火灾探测系统整体实施难度比光纤光栅感温火灾探测系统要小。
（三）质量及性能
从技术参数的角度看两套系统在工作环境参数方面区别不大，主机工作温度、电源功率等几乎一致。
但在探测技术参数方面，光纤光栅感温火灾探测系统在探测距离、探测点数、反馈灵敏度、报警点定位这几方面均优于云雾室空气采样式极早期火灾探测系统。
（四）维护管理
1、计划修
两套系统检修工作内容相差不大，云雾室空气采样式极早期火灾探测系统相比于光纤光栅感温火灾探测系统维护更加便利。
2、故障修
云雾室空气采样式极早期火灾探测系统相比与光纤光栅感温火灾探测系统来说，其在故障处理方面难度不大，但在故障排查和备件更换方面则有着明显的劣势。
在维护管理的角度，云雾室空气采样式极早期火灾探测系统的计划性维护要优于光纤光栅感温火灾探测系统，但在故障检修的效率和便利性方面，光纤光栅感温火灾探测系统相对占优。
四、结论
光纤光栅感温式系统及云雾室空气采样式早期火灾报警系统在配电柜火灾探测中各有其优势，其中云雾室空气采样式早期火灾探测系
统具有价格成本低、安装便利、维护及故障修简单等优势，而光纤光栅感温式系统则有探测准确、测点多，灵敏等特点，考虑到配电柜一般安装在室内环境，柜内空间小，误报几率小等特点，采用云雾室空气采样式系统更适合地铁配电柜火灾探测使用。
当然，目前分析方法仅是从其中几项重要度高的指标分析的角度对比系统的优劣，我们需要在两套系统同时投用的过程中获得更多的数据和信息，比如误报率、故障率等，以便我们对两者形成更为全面的判断，也为后期进一步的推广应用做准备。