光纤光栅隧道自动火灾报警及定位的方法

1.光纤光栅隧道自动火灾报警及定位的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)两个以上的光纤光栅温度探头通过一根光纤串接成探头串，该探头串沿着隧道长度方向安装在隧道顶部；
(2)火灾发生时，各个光纤光栅温度探头实时采集所属位置的温度，通过光纤将实时信息传递到光纤光栅温度传感测量仪器；
(3)光纤光栅温度传感测量仪器记录温度数据、计算升温速度数据，并存储于数据库中；
(4)当所检测到的温度或升温速度达到或超过预设值时，则报警；
(5)报警后，从数据库中提取报警前10秒～600秒之间的所有温度数据、升温速度数据及对应光纤光栅温度探头的物理位置数据，确定火灾发生初期升温最快的光纤光栅温度探头的物理位置；
(6)火灾发生初期升温最快的光纤光栅温度探头的物理位置对应着火点的物理位置，由此完成火灾报警及定位；
所述的步骤(5)中的确定火灾发生初期升温最快的光纤光栅温度探头的物理位置包括：
a.通过回朔报警前10秒～600秒时间内温度-位置曲线确定最早出现的温度峰值对应的光纤光栅温度探头的物理位置；
b.通过回朔报警前10秒～600秒时间内升温速度-位置曲线确定最早出现的升温速度峰值对应的光纤光栅温度探头的物理位置；
c.通过回朔报警前10秒～600秒时间内累积升温速度-位置曲线确定最早出现的累积升温速度峰值对应的光纤光栅温度探头的物理位置；
d.通过回朔报警前10秒～600秒时间内温度-时间曲线确定最早出现的上升曲线对应的光纤光栅温度探头的物理位置；
e.通过回朔报警前10秒～600秒时间内升温速度-时间曲线图上最早出现的上升曲线对应的光纤光栅温度探头的物理位置；
f.通过回朔报警前10秒～600秒时间内累积升温速度-时间曲线图上最早出现的上升曲线对应的光纤光栅温度探头的物理位置。

光纤光栅隧道自动火灾报警及定位的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及隧道自动火灾报警系统，尤其涉及光纤光栅隧道自动火灾报警及定位的方法及装置。 \n背景技术\n[0002] 隧道给人们带来便利的同时，交通事故、火灾、地震等自然的或人为的灾害时有发生。火灾是主要的灾害类型。隧道火灾曾造成较大的社会影响和经济损失。 [0003] 隧道因长高比很大(特别是长大隧道)，构成狭长的地下有限空间，隧道内一旦发生火灾，将产生大量的有毒烟雾和热烟气，对人的生命和隧道结构安全造成极大的威胁，同时也将严重影响消防人员的救援和灭火扑救。 \n[0004] 世界各国对隧道火灾防治的研究都非常重视，近年来投入了相当的人力、物力，对隧道火灾的特性、火灾报警技术、灭火技术以及疏散救援等进行了广泛的研究。通过试验测试对火灾强度、报警的及时性，报警和自动灭火联动有效性等进行分析，这将给消防救灾预案的制定和运营管理提供基础资料。 \n[0005] 光纤光栅温度传感器是大型工程结构健康监测和火灾报警常用的传感元件。在现有的各种火灾报警方案中，光纤光栅感温探测器是目前国际上新一代光纤火灾探测器，具有本质安全防爆、抗强电磁干扰、电绝缘性好、防雷击、高精度、重量轻、体积小，能方便地使用波分复用技术在一根光纤中串接多个光纤光栅进行准分布式测量等优点。因此，光纤光栅火灾探测器受到了广泛的重视。 \n[0006] 温度探头中的敏感元件是一组给定反射波长的光纤光栅，如图1所示，该光栅被封装在高强度的壳体内，该壳体起到保护敏感元件和吸收传递热量的双重作用，传感器的两端与被妥善保护的信号传输光缆连接。该敏感元件可以将环境温度转换成可以读出的电光信号。 \n[0007] 现有的所有测温火灾报警系统都会因为隧道风力和风向的影响使得报警地点大大偏离实际火灾发生地点，造成自动灭火系统不能准确及时扑救，对隧道内的自 动灭火系统的有效应用造成很大困难。这一缺点妨碍了几乎所有感温火灾探测器在隧道火灾报警场合的应用。 \n发明内容\n[0008] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种高效准确的光纤光栅隧道自动火灾报警及定位的方法及装置。 \n[0009] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：光纤光栅隧道自动火灾报警及定位的方法，其特征在于，该方法包括： \n[0010] (1)两个以上的光纤光栅温度探头通过一根光纤串接成探头串，该探头串沿着隧道长度方向安装在隧道顶部； \n[0011] (2)火灾发生时，各个光纤光栅温度探头实时采集所属位置的温度，通过光纤将实时信息传递到光纤光栅温度传感测量仪器； \n[0012] (3)光纤光栅温度传感测量仪器记录温度数据、计算升温速度数据，并存储于数据库中； \n[0013] (4)当所检测到的温度或升温速度达到或超过预设值时，则报警； [0014] (5)报警后，从数据库中提取报警前1～n秒之间的所有温度数据、升温速度数据及对应光纤光栅温度探头的物理位置数据，确定火灾发生初期升温最快的光纤光栅温度探头的物理位置； \n[0015] (6)火灾发生初期升温最快的光纤光栅温度探头的物理位置对应着火点的物理位置，由此完成火灾报警及定位。 \n[0016] 所述的步骤(5)中的n为10秒～600秒。 \n[0017] 所述的步骤(5)中的确定火灾发生初期升温最快的光纤光栅温度探头的物理位置包括： \n[0018] a.通过回朔报警前10秒～600秒时间内温度-位置曲线确定最早出现的温度峰值对应的光纤光栅温度探头的物理位置； \n[0019] b.通过回朔报警前10秒～600秒时间内升温速度-位置曲线确定最早出现的升温速度峰值对应的光纤光栅温度探头的物理位置； \n[0020] c.通过回朔报警前10秒～600秒时间内累积升温速度-位置曲线确定最早出现的累积升温速度峰值对应的光纤光栅温度探头的物理位置； \n[0021] d.通过回朔报警前10秒～600秒时间内温度-时间曲线确定最早出现的上升 曲线对应的光纤光栅温度探头的物理位置； \n[0022] e.通过回朔报警前10秒～600秒时间内升温速度-时间曲线图上最早出现的上升曲线对应的光纤光栅温度探头的物理位置； \n[0023] f.通过回朔报警前10秒～600秒时间内累积升温速度-时间曲线图上最早出现的上升曲线对应的光纤光栅温度探头的物理位置。 \n[0024] 光纤光栅隧道自动火灾报警及定位的装置，其特征在于，该装置包括探头串、光纤光栅温度传感测量仪器、数据库、数据分析处理模块，所述的探头串通过光纤与光纤光栅温度传感测量仪器连接，所述的光纤光栅温度传感测量仪器与数据库连接，所述的数据库与数据分析处理模块连接。 \n[0025] 所述的探头串是两个以上不同布拉格波长的光纤光栅温度探头通过一根光纤串接成的探头串。 \n[0026] 所述的探头串的各光纤光栅温度探头之间的间距为3米～25米。 \n[0027] 所述的光纤光栅温度探头的布拉格波长分别与隧道的长度方向上的位置一一对应，用以分辨光纤光栅温度探头的物理位置。 \n[0028] 所述的光纤光栅温度探头是带有漏孔管结构和有色热敏感涂层的光纤光栅温度探头。 \n[0029] 与现有技术相比，本发明的优点可以在有隧道风的情况下快速报警并正确判断火灾发生的真实位置，即修正因隧道内风力和风向引起的火灾报警定位误差，本发明与高效能的自动灭火技术配合可以将火灾扑灭在萌芽阶段，有效地提高火灾报警的可靠性和自动灭火系统的有效性。 \n[0030] 图1是本发明光纤光栅隧道自动火灾报警及定位的方法的流程图； [0031] 图2是本发明光纤光栅隧道自动火灾报警及定位的装置的结构示意图。 [0032] 以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。 \n[0033] 如图1所示，本发明包括以下步骤： \n[0034] (1)两个以上的光纤光栅温度探头通过一根光纤串接成探头串，该探头串沿 着隧道长度方向安装在隧道顶部； \n[0035] (2)火灾发生时，各个光纤光栅温度探头实时采集所属位置的温度，通过光纤将实时信息传递到光纤光栅温度传感测量仪器； \n[0036] (3)光纤光栅温度传感测量仪器记录温度数据、计算升温速度数据，并存储于数据库中； \n[0037] (4)当所检测到的温度或升温速度达到或超过预设值时，则报警； [0038] (5)报警后，从数据库中提取报警前10秒～600秒内的温度数据、升温速度数据及对应光纤光栅温度探头的物理位置数据，确定火灾发生初期升温最快的光纤光栅温度探头的物理位置； \n[0039] (6)火灾发生初期升温最快的光纤光栅温度探头的物理位置对应着火点的物理位置，由此完成火灾报警及定位。 \n[0040] 带有精确火灾定位功能的光纤光栅火灾报警系统由以下部分组成：一种具有给定布拉格波长的光纤光栅温度探头。一种分辨率优于0.05度的光纤光栅温度传感测量仪器和一种火灾定位分析软件。探头设计的所有有关参数都受到专利保护，例如：内部结构，外壳结构，所使用的材料和涂层颜色等。两个以上不同布拉格反射波长的光纤光栅温度探头通过一根光纤串接成一串，形成探头串。温度探头之间的间距可选为3至25米。探头串沿着隧道长度方向安装在隧道顶部。探头的布拉格波长与隧道的长度方向上的位置一一对应，并通过软件设置。火灾发生时，各个温度探头实时采集所属位置的温度，通过光纤将实时信息传递到光纤光栅温度检测仪器，并记录温度数据和计算所得的升温速度数据。当所探测的温度或升温速度达到或超过预设值时系统报警。系统报警后软件从数据库中提取报警前10秒～600秒时间内的数据，分析判断火灾发生初期升温最快的探头.该探头的物理位置对应了着火点的物理位置。位置判断误差小于探头-探头间距的一半。这一系统对火灾发生地点的判断精度完全不受隧道中风向和风力的影响，能正确地指示自动灭火装置在火灾萌发期快速启动扑救预案。 \n[0041] 本发明包括一种带有漏孔管结构和有色热敏感涂层的光纤光栅温度探头。 [0042] 本发明对有风情况火灾的精确定位包含大风、小风、微风、阵风、车辆形成的活塞风等情况，包含通俗意义上的无风情况。 \n[0043] 各个温度探头实时采集所属位置的环境温度.通过光纤将信息实时传递到光纤光栅温度检测仪。由光纤光栅温度检测仪或与其通讯的计算机记录温度数据和计算 所得的升温速度数据。 \n[0044] 当光纤光栅感温火灾报警系统报警后计算机自动从数据库中回朔报警前10秒～\n600秒的温度和升温速度数据，并分析判断在报警探头的上风头和下风头方向上各个探头的温度和升温速度，最终找到火灾发生初期升温最快的光纤光栅探头，判断该探头所对应的隧道位置为着火点。该位置判断的准确性不受隧道内风向和风力的影响。 [0045] 分析判断在报警探头的上风头和下风头方向上一定区间内各个探头的温度和升温速度，该一定区间可以是10米～200米。 \n[0046] 判断火灾发生初期升温最快的光纤光栅探头可以通过回朔报警前10秒～600秒时间内温度-位置曲线确定最早出现的温度峰值对应的探头。 \n[0047] 判断火灾发生初期升温最快的光纤光栅探头可以通过回朔报警前10秒～600秒时间内升温速度-位置曲线确定最早出现的升温速度峰值对应的探头。 \n[0048] 判断火灾发生初期升温最快的光纤光栅探头可以通过回朔报警前10秒～600秒时间内累积升温速度-位置曲线确定最早出现的累积升温速度峰值对应的探头。 [0049] 判断火灾发生初期升温最快的光纤光栅探头可以通过回朔报警前10秒～600秒时间内温度-时间曲线图上最早出现的上升曲线对应的探头。 \n[0050] 判断火灾发生初期升温最快的光纤光栅探头可以通过回朔报警前10秒～600秒时间内升温速度-时间曲线图上最早出现的上升曲线对应的探头。 \n[0051] 判断火灾发生初期升温最快的光纤光栅探头可以通过回朔报警前10秒～600秒时间内累积升温速度-时间曲线图上最早出现的上升曲线对应的探头。 \n[0052] 光纤光栅探头分布在隧道顶部，包括正上方和侧上方位置，探头按-定间距排列并与隧道的纵向位置一一对应。 \n[0053] 当实测的升温速度超过某一定值时系统作出火灾报警。系统的测温分辨率必须好于0.05℃，升温速度分辨率必须优于3℃/分钟。 \n[0054] 本发明应用于包括各类隧道在内的大型公共建筑。 \n[0055] 本发明在隧道火灾发展的过程中实时测量沿隧道方向的温度分布。 [0056] 本发明以光纤光栅温度传感器为敏感探头。探头和探头成一定间隔线性分布，并悬挂于隧道顶部。各个探头独立探测局部温度变化，当温度或升温速度达到或超过规定值时，系统进行火灾报警同时指出火灾发生的具体位置。采用本发明可以在快速报警的同时在有隧道风的情况下仍可以正确判断火灾发生的真实位置，防止因 风力风向引起的火灾定位误差，与高效能的灭火技术配合可以将火灾扑灭在萌芽阶段，有效地提高了报警的可靠性和灭火效率。 \n[0057] 如图2所示，光纤光栅隧道自动火灾报警及定位的装置，该装置包括探头串、光纤光栅温度传感测量仪器、数据库、数据分析处理模块，所述的探头串通过光纤与光纤光栅温度传感测量仪器连接，所述的光纤光栅温度传感测量仪器与数据库连接，所述的数据库与数据分析处理模块连接。 \n[0058] 所述的探头串是两个以上的光纤光栅温度探头通过一根光纤串接成的探头串。 [0059] 所述的探头串的各光纤光栅温度探头之间的间距为3米～25米。 \n[0060] 所述的光纤光栅温度探头的布拉格波长分别与隧道的长度方向上的位置一一对应，用以分辨光纤光栅温度探头的物理位置。 \n[0061] 所述的光纤光栅温度传感测量仪器是带有漏孔管结构和有色热敏感涂层的光纤光栅温度传感测量仪器。