光纖感溫探測系統(tǒng)在隧道消防保護(hù)中的應(yīng)用
?? l 隧道的火災(zāi)危險(xiǎn)
地下軌道交通正日益成為各大城市解決交通堵塞的重要手段．地下隧道是其唯一的交通通道。同時，高速公路也正成為今日社會的經(jīng)濟(jì)命脈，公路隧道更是其咽喉重地。大量的人員及貨物夜以繼日的通過它們運(yùn)送到各地，其高負(fù)荷運(yùn)行使其系統(tǒng)易損壞，任何細(xì)小的事故都將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。
火災(zāi)，是公路隧道以及地下鐵路隧道所面臨的高度危險(xiǎn)之一。現(xiàn)代化交通系統(tǒng)的迅速發(fā)展，大大增加了隧道火災(zāi)的潛在危險(xiǎn)。(例如：隧道長度的不斷增加，雙向行車道，高危險(xiǎn)性的貨物，隧道內(nèi)由于大交通流量而日益增加的火災(zāi)荷載等等因素。)
鑒于隧道內(nèi)環(huán)境特殊，火災(zāi)一旦發(fā)生，往往會一發(fā)不可收拾；并且由于缺乏逃生設(shè)施及救護(hù)人員，加之司機(jī)與乘客驚慌失措，很可能造成重大傷亡。
??? 2 隧道的火災(zāi)特點(diǎn)
發(fā)生在隧道中的火災(zāi)，多數(shù)是開放性火災(zāi)，它帶有濃煙，其熱輻射率為數(shù)兆瓦級，在數(shù)分鐘內(nèi)便可形成火災(zāi)。
經(jīng)廣泛的試驗(yàn)(包括路面車輛和地鐵列車)，一起火災(zāi)通常在8—10分鐘完全形成。對于大型貨運(yùn)卡車，大約為20-30分鐘。當(dāng)有燃料泄漏并形成坑／池時，火災(zāi)在1-3分鐘內(nèi)完全形成。“隧道火災(zāi)”實(shí)例的測試顯示，在大約5分鐘之后，車輛火災(zāi)的溫度升至大約200攝氏度。
在這些發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，我們得出如下結(jié)果：當(dāng)隧道中發(fā)生一起嚴(yán)重的火災(zāi)，在最先的4分鐘內(nèi)，在火災(zāi)點(diǎn)上方的熱空氣層可以探測到溫度每分鐘上升大于50攝氏度。
隧道通風(fēng)將產(chǎn)生特定的影響。一般的測試都顯示，在大于2m／s的縱向風(fēng)時，一輛汽車或列車火焰向上飄動，頂部的溫度僅達(dá)到60攝氏度。并且，在距火災(zāi)發(fā)生地20米遠(yuǎn)的地點(diǎn)，頂部溫度將降到50攝氏度以下。因此，在高速氣流時熱幅射的升溫梯度是唯一的報(bào)警相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
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隧道內(nèi)風(fēng)速的影響可以參見西門子樓宇科技公司在瑞士的哈葛伯奇試驗(yàn)隧道所得到的測試數(shù)據(jù)。
在有消防通風(fēng)系統(tǒng)時，為確保排煙空氣流速必須增加至大于3m／s。另一方面，這增加了5個單位的燃燒速率，并且對隧道頂部的熱空氣層將更具破壞性。一些更先進(jìn)的通風(fēng)系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生時，從隧道火災(zāi)發(fā)生位置的頂部排煙。為此應(yīng)只開啟火災(zāi)發(fā)生位置的通風(fēng)口，并關(guān)閉新風(fēng)系統(tǒng)。
為了確保火災(zāi)報(bào)警的可靠且無誤報(bào)，火災(zāi)探測系統(tǒng)應(yīng)能記錄開放式火災(zāi)的輻射區(qū)域，這是極其重要的。此外由于表面熱幅射所傳遞的熱量要比熱氣體的熱對流交換所傳遞的快一些，所以火災(zāi)探測系統(tǒng)應(yīng)能迅速探測溫度變化。而最新的光纖感溫探測系統(tǒng)，提供了幾近完美的探測性能。
??? 3 光纖感溫探測系統(tǒng)介紹
??? 3．1工作原理
經(jīng)過物理實(shí)驗(yàn)得知諸如溫度、壓力和張力等對玻璃纖維會造成影響，并且能夠局部地改變光纖中的光線傳導(dǎo)特性，從而光線在傳導(dǎo)中會產(chǎn)生散射，并會在石英玻璃纖維中衰減，外部物理影響的位置就能夠被確定，這樣光纖就能夠作為一種線性的傳感器。
光纖感溫探測系統(tǒng)是一套利用光纖作為線性感溫探測器的高新技術(shù)，其基本原理是利用光纖中石英分子鍵會受溫度上升而產(chǎn)生晶格振動。這種振動會導(dǎo)致在光纖中傳輸?shù)墓猱a(chǎn)生散射(喇曼散射及R．a(chǎn)ylei曲散射)，而散射量的大小可以直接反應(yīng)溫度的高低。因此光纖感溫探測系統(tǒng)可以將環(huán)境溫度以連續(xù)的線性方式表示出來。光纖感溫探測系統(tǒng)的另一個嶄新的技術(shù)是可以準(zhǔn)確地定位溫度變化的確切位置。系統(tǒng)通過OTDK、OF'DR(光時域及光頻域反射測量法)及連續(xù)FFT(快速傅立葉變換)對訊息進(jìn)行外理，將微小的時空差別以頻率方式體現(xiàn)出來實(shí)現(xiàn)精確定位，從而構(gòu)成一套精密的光纖線性感溫探測系統(tǒng)。
光纖感溫探測系統(tǒng)包括一個分析單元(頻率生成器、激光源、光模、HF合成器和微處理器)以及一個石英光纖纜(LG)作為線性溫度傳感器。
