Aplicação de Sistema Distribuído de Temperatura de Fibra Óptica em Alarmes de Incêndio em Túneis-INNO

Distributed Fiber Optic Temperature Systems Princípios

Distributed fiber optic temperature sensing systems use two main temperature measurement principles; Raman scattering effect and optical time-domain reflection technology. According to the temperature measurement principle of fiber optic temperature sensing system, the detection system consists of optical modules connected to the sensing fiber optic cables, through photoelectric conversion into the application software, so as to realize the detection of temperature.

Positioning principle of temperature measurement

(1) Raman scattering effect with fiber optic temperature measurement principle. When the light propagates in the fiber, the laser pulse and the fiber molecules and impurities collide with each other, resulting in various types of reflected light, como; Dispersão de Brillouin, Espalhamento Rayleigh, Espalhamento Mie e espalhamento Raman. O princípio da medição de temperatura em um fibra óptica distribuída sistema de detecção (ETED) é o efeito de dispersão Raman. Quando um fóton se propaga em uma fibra óptica, o fóton interage com as moléculas da fibra, resultando em dois tipos de luz; Acende a luz (Stokes) e luz anti-Stokes (Anti-Stokes). A intensidade da luz de Stokes é independente das mudanças de temperatura, A intensidade da luz anti-Stokes está relacionada às mudanças de temperatura. A temperatura de qualquer ponto do guia de ondas óptico pode ser obtida a partir da razão entre a intensidade do sinal de luz não-Stokes e a do sinal de luz de Stokes.

De acordo com a tecnologia de medição de temperatura por espalhamento Raman e tecnologia de posicionamento espacial de reflexão óptica no domínio do tempo, a estrutura do sistema de detecção de fibra óptica distribuída é dividida em quatro módulos; módulo de circuito óptico, cabo de detecção, módulo de circuito e software aplicativo. O módulo óptico é a estrutura central do sistema, em que o laser semicondutor gera pulsos de laser efetivos, que são acoplados através do caminho espectral, alcançar a fibra de detecção de temperatura, e se propaga ao longo da fibra sensora de temperatura até a área medida. Durante a propagação do laser no cabo de fibra óptica, O fenômeno de espalhamento Raman ocorre, resultando em luz Stokes e não-Stokes, que continua a se propagar para trás ao longo da fibra sensível à temperatura, e então entra no filtro óptico através do divisor de feixe novamente. O filtro óptico filtra a outra luz interferente, remove a luz Stokes e não Stokes, and extracts the two types of light separately. The detector absorbs the extracted Stokes and non-Stokes light, and a photoelectric converter converts the optical signal into an electrical signal. Circuit module will receive the electrical signal processing, through the dual high-speed amplifier, the signal is collected by the high-speed data acquisition system, converted to digital signals, the temperature and positioning information into the host computer, and then the fire and faults to the fire alarm controller, to achieve the alarm function.

(1) Distribute continuous temperature measurement along the line. Distributed fiber-optic temperature sensing system sensors are distributed along the fiber-optic cable, which determines that distributed fiber-optic temperature sensing technology is suitable for alarming at any temperature point in long tunnels, with large measurement data, alta precisão de posicionamento, real-time monitoring of temperature changes of the sensors in each circuit at 1 m intervals, and division of the tunnel into fire protection zones in accordance with the needs of the tunnel.

(2) Stable and accurate measurement. Based on the principle of optical temperature measurement, the distributed fiber-optic temperature sensing system is free from electromagnetic interference and open fire hazards, and has obvious advantages over other technologies. The distributed fiber-optic temperature sensing technology is able to maintain stable performance in the flammable and explosive measurement environment of highway tunnels. The laser emits tens of thousands of effective laser pulses per second and outputs the average value of the measured temperature to the system, which largely reduces the error, and then manually determines and verifies the alarm after the pre-alarm, which effectively reduces the false alarms and makes the system measure accurately.

(3) Advanced technology. In recent years, many developed countries (regions) outside the distributed fiber-optic temperature sensing system has replaced the point fire detectors and traditional linear fixed-temperature fire detectors, and the technology development has become mature. A aplicação do sistema distribuído de sensoriamento de temperatura por fibra óptica ao sistema de monitoramento de túneis rodoviários não só não afeta a estabilidade dos dados do plano de emergência do sistema de monitoramento abrangente do túnel, mas também realiza a ligação entre o sistema distribuído de detecção de temperatura por fibra óptica e outros sistemas eletromecânicos.

Comparação entre o sistema de detecção de temperatura de fibra óptica e o sistema de detecção de temperatura tradicional Os detectores aplicados ao incêndio em túneis são divididos em detectores pontuais e sistema de detecção de temperatura de fibra óptica distribuído por fio.

Principais características

A fibra óptica distribuída em relação aos sensores de temperatura do tipo ponto tradicional tem vantagens significativas, mais adaptado ao difícil ambiente de monitoramento do incêndio no túnel, more and more widely used in the current tunnel fire monitoring detector of two types.

(1) Point-type detector mainly has dual-wavelength or three-wavelength flame automatic detector, the principle is to detect the specific wavelength and spectral range of the open flame, the system set up two or three sensors for receiving different wavelengths, to identify the spectrum and frequency of the flame combustion, to achieve the detection of the fire. Point detectors have fast response time, but they are susceptible to interference from smoke and open flames, as well as omission or false alarms caused by objects blocking the fire source. Point detectors do not provide a continuous measurement of the temperature inside the tunnel and cannot monitor the complete temperature distribution inside the tunnel. The sensors are easily dirty, resulting in lower detection accuracy and affecting the normal operation of the system.

(2) Linear fire detectors mainly include: air pipe temperature difference detectors, cabos de detecção de temperatura, thermal alloy wire temperature difference detectors, and fiber optic temperature sensors. Air pipe temperature difference detectors and temperature sensing cables are early detectors, which have been eliminated from the market due to their low detection reliability, unstable system, and inability to meet the current detection needs of tunnels. Thermal alloy cable temperature detectors are susceptible to electromagnetic wave interference and have a high frequency of false alarms, and are not capable of monitoring medium-length and extra-long tunnels on highways.

O sistema distribuído de detecção de temperatura por fibra óptica é um tipo de detector de incêndio tipo fio. Comparado com detector tipo ponto e detector tipo fio tradicional, sistema de detecção de temperatura de fibra óptica distribuída pode determinar com precisão a localização do fogo e a temperatura do fogo, com alta sensibilidade, desempenho estável, forte capacidade anti-interferência, e realizar monitoramento de longa distância.

Comparação entre sistema de detecção de temperatura de fibra óptica distribuída e sistema de detecção de temperatura tradicional

Projeto do Sistema de Monitoramento de Incêndio em Túneis

Devido às dificuldades no combate a incêndios em túneis e graves perdas, é de grande importância criar um sistema de monitorização de incêndios em túneis e um sistema de alerta precoce de combate a incêndios.

A empresa desenvolveu de forma independente um sistema completo de monitoramento de incêndio em túneis e alerta precoce com detectores de incêndio por vídeo auxiliados por detectores de incêndio de fibra óptica distribuídos e ligação de controle de incêndio.

Video surveillance system The video surveillance system is used to review and confirm the event and provide additional information in case of fire in the tunnel. The video surveillance system consists of a front-end system, a transmission system, a control system and a display system. It distributes, stores and restores the monitored image signals. When detecting the alarm signal from the fiber optic sensor, the monitor can obtain the specific situation of the fire scene (the location of the fire point, the direction and speed of the fire and smoke spreading, and the situation of the people in the tunnel) more clearly and quickly, which is conducive to the rapid judgment of the video monitoring personnel, effective control of the development of the fire, e facilita o combate ao incêndio e o resgate do incêndio.

Sistema de combate a incêndio O sistema de combate a incêndio é uma resposta de emergência a incêndios em túneis e consiste em 4 principais sistemas: sistema de controle de ventilação, sistema de controle de iluminação, sistema de transmissão e sistema telefônico de emergência. O sistema de controle de ventilação pode controlar efetivamente a velocidade do vento, direção do vento, concentração de monóxido de carbono e concentração de fumaça dentro do túnel, enquanto o sistema de controle de iluminação é usado para minimizar os problemas visuais causados pela grande diferença de brilho entre o túnel e o mundo exterior. O sistema de radiodifusão é utilizado para divulgar informações ao pessoal do túnel e para facilitar a evacuação de veículos e pessoas fora do túnel em caso de incêndio.. O sistema telefônico de emergência é utilizado em caso de incêndio para permitir que os motoristas dos veículos no túnel peçam ajuda diretamente do mundo exterior.