光纤感温火灾探测系统研究

摘要：随着科技的发展，火灾探测技术水平长足发展，光纤感温火灾探测系统在隧道、原油管道原油储罐等地方广泛应用，在这篇文章中对线型光纤感温火灾探测器使用及其基本原理进行了了简单介绍，并以对比的形式对线型光纤感温火灾探测器与感温电缆的性能做了进一步分析，对光纤感温火灾探测器的应用进行了初步的探究。

关键词：火灾探测；光脉冲；感温电缆；探测精度

中图分类号： X928 文献标识码： A 文章编号：

近年来，光纤感温火灾探测系统的应用日益广泛，不仅可以对电缆隧道、电缆架桥等中动力电缆的火灾隐患进行监测，更多的是利用光纤的绝缘性和防爆性对高压开关柜、变压器等进行监测，防患于未燃。

1线型光纤感温火灾探测器的适用场所

配电装置、开关设备、变压器、电缆隧道、电缆竖井、电缆夹层、电缆桥架，控制室、计算机室的闷顶内、活动地板下等场所空间狭窄，环境条件差，且存在电磁干扰问题。对于此类探测场所，点型感烟、感温探测器已不适用。线型光纤感温火灾探测器的光纤本身即为传感器，具备耐火、耐腐蚀、耐高压和强电磁场、耐辐射，本质安全；抗干扰性能强，适合在长距离狭窄空间应用。对主要由于温度升高引起的火灾、注重连续探测和大区域探测的场所，线型光纤感温火灾探测系统的探测精度更高。

2线型光纤感温火灾探测器的工作原理

线型光纤感温火灾探测器主要依据光纤的光时域反射（OTDR）原理以及光纤的背向拉曼散射温度效应。当光脉冲从光纤的一端射入光纤时，光脉冲会沿着光纤传播，由于光的散射，在传播中的每一点都会产生反射，有一小部分散射光会沿着光纤反射回来，方向正好与入射光的方向相反（亦可称为“背向”），这种背向反射光的强度与光纤中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度（该点的光纤环境温度）越高，反射光的强度也越大。也就是说，背向反射光的强度可以反映反射点的温度。利用这个现象，若能测量出背向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度。而系统的空间定位功能则通过测量从激光脉冲发出到背向反射光返回的时间差实现。

3线型光纤感温火灾探测器与感温电缆的比较

3.1感温原理

线型光纤感温火灾探测器是一种无电检测技术，光纤作为探测器部分通过的是光信号，本身非常安全。而感温电缆利用的是一种电信号检测技术，感温电缆具有高阻特性。其中两根感温电缆的护套是用一种特殊的NTC高分子材料制成，系统通过连续监测这种特殊材料的电阻变化来检测温度的变化。

3.2抗干扰能力

线型光纤感温火灾探测器具有良好的抗干扰能力。感温电缆采取相关屏蔽措施后可以抵抗弱电磁场环境的干扰，但无法在强电磁场环境中使用。

3.3测温的实时性

线型光纤感温火灾探测器可对电缆温度进行实时在线监测，可以在设定的温度范围报警。而感温电缆只能对设定的温度（如65℃、85℃、105℃）进行报警，无法判断在不报警情况下的温度状况和温度发展趋势。价格比较昂贵的模拟量4芯感温电缆，虽然报警温度可调，但是精度不高。

3.4可恢复性和非破坏性

线型光纤感温火灾探测器的光纤材料是石英，耐高温，寿命长。普通的2芯感温电缆采用的是热敏绝缘材料，在报警后绝缘材料的热敏特性破坏，呈短路状态，不能继续使用，只能重新更换，维护工作量大；模拟量4芯感温电缆在报警后虽然能恢复常态，但在遇到高温后就很难恢复。

3.5误报概率

线型光纤感温火灾探测器不会因强电干扰而形成误报，而感温电缆在强电环境中经常误报。

3.6安全性

线型光纤感温火灾探测器由于采用无电检测技术，不会在电磁环境中出现放电或短路等现象。而感温电缆由于采用电信号，当导线之间绝缘受损时，容易形成短路，带来火灾隐患。

4线型光纤感温火灾探测器的应用

4．1电缆的温度测量和火灾探测

电缆桥架、电缆隧道、电缆沟、电缆夹层中敷设了大量电缆，一旦发生火灾，很难及时发现和扑救。对于敷设大量电缆的区域的电缆温度测量和火灾探测，线型光纤感温火灾探测器可采用正弦波接触式敷设（电缆不需要更换检测时），也可直线紧贴或悬挂敷设（如图1所示）。尽可能将线型光纤感温火灾探测器与电缆、线槽的接触表面紧贴，以便提高探测精度；并采用专用的夹具固定，避免探测器受到应力而造成机械损伤。

(a)正弦波接触式敷设

（b）直线紧贴式敷设

图1线型光纤感温火灾探测器

4．2高压电器设备的温度测量和火灾探测

线型光纤差定温火灾探测器主要用于监测变电所高压开关柜各触点的温度，并对设备温度异常点进行定位。防止异常温升引起绝缘老化导致短路、火灾等事故的发生，确保电力设备的安全运行。可对变电所高压开关柜（包括进线柜、出线柜、母联柜等）保护装置的上、下触头（L1、L2、L3相）、电缆头（L1、L2、L3相）处的温度进行检测，如图2所示。

图2线型光纤差定温火灾探测器在高压电气设备中的应用

4．3变压器温度测量和火灾探测

变压器由于过负荷等故障原因可能出现过热，导致自燃或爆炸。将线型光纤感温火灾探测器布设在变压器的表面，通过温度的实时监测，可以及时发现温度异常的部位，并自动通知工作人员及时处理。

4．4皮带输送装置温度测量和火灾探测

输煤皮带将原煤运输到储煤仓或储煤场，由于原煤在运输过程中时有自燃的可能，而皮带也可能由于各种故障导致温度上升，将可能带来严重后果。将线型光纤感温火灾探测器安装于皮带装置的过热点附近，通过测量线型光纤感温水灾探测器周围温度的变化，及时发现并处理出现问题的部位，消除火灾隐患。

4．5地铁隧道的温度与火情监测

地铁隧道线型光纤感温火灾探测器的信号处理器可放置在车站控制室，与现场敷设的线型光纤感温火灾探测器相连，形成一个与车站火灾报警控制器紧密相连的独立温度火灾探测系统。系统通过线型光纤感温火灾探测器对所保护区间温度进行实时监测（见图3），并在车站及中央系统中记录和显示。当车站站台板下电缆通道内及区间地下车行隧道出现温度异常时，信号处理器向车站火灾报警控制器发出报警信息并显示报警的时间、地点、报警类型等；消防值班人员对火警信息进行确认，核实后人工启动火灾报警确认按钮，发出火灾报警信号。

图3线型光纤感温火灾探测器地铁隧道布置示意

5结语

综上所述，线型光纤感温火灾探测器在电缆隧道、电缆竖井、电缆夹层、电缆桥架、高压电器设备、变压器、皮带输送装置、地铁隧道等场所具有实用性，应用广泛，是重要设施隐蔽处及长距离狭窄空间火灾探测的未来趋势。

［1］利达集团．线型光纤感温火灾探测系统产品手册［R］．

［2］威盾建设股份有限公司．线型光纤差定温火灾探测系统产品介绍与技术设计手册［R］．

［3］公安部沈阳消防科学研究所．GB50116-98火灾自动报警系统设计规范［S］．北京：中国计划出版社，1998．

［4］公安部沈阳消防科学研究所．GB/T21197-2007线型光纤感温火灾探测器［S］．北京：中国标准出版社，2008．