线型光纤感温火灾探测器.doc

线型光纤感温火灾探测器
在煤炭企业中的应用

一、 概述
在煤炭企业中，矿井防灾监测和设备安全运行监测涉及温度、应变、瓦斯浓度等技术指标，对监测手段的安全、防火、防爆有很高的要求。由于光纤传感系统的探测器是特种铠装光缆，通过激光信号感测和传输信息，具有本质安全特性，所以特别适用于矿井监测系统。
“线型光纤感温火灾探测系统”作为火灾探测的新型成熟产品，在煤炭行业消防系统中可以得到广泛应用，由它组成的火灾探测系统，既可以监测企业中电缆隧道、电缆桥架和电缆中间头等动力电缆的火灾隐患，又可以应用于输煤皮带、储煤场的火情探测，还可以利用光纤的绝缘性和防爆性，对煤矿的高压开关柜、变压器等电气设备实时监测，把事故消灭在萌芽之中。
相信在不久的将来，“线型光纤感温火灾探测系统”会依托其本质安全性、动态信息的大量及时性等技术优势，在煤矿火灾探测、预报警等工作中会逐步显示出优越性，显著提高矿井生产安全水平。

二、 现场应用方案：
1. 电缆隧道：
电缆隧道（包括电缆沟）是专门用来铺设各种电缆的通道，由于大量的各种电压和电流的电缆铺设在无人值守的长距离的通道中，一旦发生火灾，很难及时发现和扑救，造成严重的损失。

电缆隧道
将“线型感温光纤探测系统”的光缆，沿着被监测电缆铺设在其表面，并对电缆中间头重点监测，自动测量电缆表面的温度的变化，当其温度变化速率或温度值满足报警条件时，监控室的主机部分将发出声光报警和位置指示，通知值班人员采取措施。
2. 电缆通廊：
电缆通廊是根据工程现场的实际情况，通过架空的方式，铺设各种电缆的通道，和电缆隧道的特点很类似。一旦发生火灾，也将造成重大损失。

电缆通廊
将“线型光纤火灾探测系统”的光缆部分，沿着电缆铺设的桥架布设在被测电缆及中间头的表面，通过测量其温度的变化，确定出现异常电缆的位置，从而实现火灾早期报警。
3. 输煤皮带：
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情况，或皮带由于各种故障导致温度上升。上述情况的发生，将导致严重的后果，造成损失。

输煤皮带
将“线型光纤感温火灾探测系统”的光缆，悬挂在输送皮带上方的支架上或输煤皮带下方，通过测量光缆周围温度的变化，及时发现出现问题的部位，马上做出处理，消除火灾的隐患。
4. 高压开关柜：
高压开关柜是设备电力供应的源头，当现场设备、联接接头和线路出现故障时，极易导致开关柜局部过热，甚至发生火灾。另外，高压、大电流和强磁场，对工作人员有较大的危险，无法做到对故障隐患点的实时巡检。

高压开关柜
将“线型光纤感温火灾探测系统”的耐高压绝缘光纤，布设在开关柜有可能发热的部位，通过实时的温度测量，将温度的变化和温度数据，和设置的报警值进行比较，实现火灾自动报警，从而及时发现火灾隐患。
5. 储煤仓和储煤场：
储煤仓和储煤场是原煤中转或储存的场所，由于各种原因，使堆放在一起的原煤发生自燃。而通常煤堆底部的温度较高，且难以及时发现。

储煤仓
将“线型光纤感温探测系统”带有不锈钢管防护的光缆，环形盘状布设在储煤场或储煤仓的底部及侧壁。通过测量其底部的温度值，可以及时了解煤堆底部温度的详细情况，并可以及时发现温度异常的部位，采取有效的措施，消除煤堆自燃现象。

三、 技术方案：
线型光纤感温火灾探测器（以下简称为探测器）是利用光纤的温度特性，通过实时处理铺设于监测现场的光缆采集的温度信号，和设定的报警值进行比较后，实现火灾报警。
该探测器既可以单独使用，实现温度采集和火灾报警；也可以和火灾报警控制系统联接，通过设定的联动逻辑，完成更多的监控功能。
1. 独立使用（如下图）：

联接示意图
其中：该探测器的主机部分放置在室内，光缆部分根据测试对象的不同，有不同的铺设方法。
由于项目监测的规模不同，需要光缆的数量不同。可根据实际使用的需要，选择适合的产品配置，下表是单台探测器一个单元可配接光缆的情况。
产品型号
最大距离
通道数
JTW-XOM-LDDTS2K/1
2Km
1
JTW-XOM-LDDTS2K/2
2Km
2
JTW-XOM-LDDTS2K/4
2Km
4
JTW-XOM-LDDTS4K/1
4Km
1
JTWXOM-LDDTS4K/2
4Km
2

选择合适的探测器产品可以考虑下列因素：
l 光缆探测的距离超过2公里时，可选用JTW-XOM-LDDTS4K系列；光缆的探测距离不超过2公里时，可选用JTW-XOM-LDDTS2K系列
l 探测器单元可联接光缆的数量，对于JTW-XOM-LDDTS4K系列，是以2通道为单位增加的；对于JTW-XOM-LDDTS2K系列，是以4通道为单位。
l 某些规模比较大的项目，需要光缆的通道数量超过单台探测器的所能联接的最大数量时，可以再增加探测器设备的数量。
l 光缆的选择：尽管理论上光纤可以在现场使用，但由于光纤本身比较脆弱，不适合在工程现场直接使用，因此，务必选用铠装光缆。在防爆等有静电防护要求的区域，还要选用防静电的铠装光缆。

2. 联接火灾报警控制系统：
本探测器可以根据需要联接火灾报警控制系统，其作用相当于该系统中的一个感温探测器，并可以参和该系统的联动逻辑。
具体联接方式有两种：
l 通过探测器的开关量输出，联接火灾报警控制器总线上的输入模块；
l 通过探测器的通讯接口，和火灾报警控制器相应的通讯接口联接。
前一种联接方式比较简单，但只能实现火灾报警功能，定位和故障报警等功能由线型光纤感温火灾探测器本身完成；后一种方式需要确定通讯协议，但可以向火灾报警控制器提供除报警以外更多的信息。
前一种方式，联接方法比较简单，对于规模比较大的项目，工程施工联线数量多，这里不再累述。以下将重点介绍通讯联网方法。
本探测器有三种通讯接口：RS485/232、CAN总线、以太网（RJ45）：
l RS232接口用于一台探测器和火灾报警控制器的RS232接口联接，采用点对点的联接方式；
l RS485接口用于多台探测器和火灾报警控制器的RS485接口联接，采用总线通讯的联接方式；
l CAN总线接口用于多台探测器和火灾报警控制器的CAN接口联接，采用总线通讯的联接方式；
l 以太网(RJ45)接口用于多台探测器和火灾报警控制器的以太网接口联接，采用星型的联网方式。
在工程应用中，探测器最好和火灾报警控制器放在一起，以方便相互连接、管理和维护；也可以根据工程的需要，放到不同的地点，通过通讯电缆或光缆连接。
四、 产品简介
线型光纤感温火灾探测器是分布式光纤温度探测（DTS）技术在火灾报警领域的具体应用，它以光纤拉曼（Raman）散射技术为基础，结合了高频脉冲激光、光波复用、光时域反射、高频信号采集及微弱信号处理等先进技术，主要用于电缆、隧道、油罐、气罐等长距离的火灾探测。鉴于光纤本身不导电的特性，该产品更适合应用于易燃、易爆等危险区域和有强电磁干扰、腐蚀、高温和防爆要求的工业消防项目的火灾探测。
该产品主要由光纤主机、探测光缆组成。其中，光纤主机负责光纤信号处理、报警和参数设置等，探测光缆负责现场的温度采集。光纤主机还可以通过RS485/232、CAN、以太网接口和火灾报警控制器相连，构成完整的火灾报警系统。
线型光纤感温火灾探测器的国家标准的编号为 GB/T 21197-2007。

1. 工作原理：
依据光纤的光时域反射（OTDR）和光纤的后向拉曼（Raman）散射温度效应。将探测光纤铺设于待测空间，光纤主机将激光光束发射到探测光缆中，并实时采集沿着光纤散射回来的、带有现场实时温度信息的拉曼（Raman）散射光，光纤主机对这些光信号进行分析和处理，从而得出整条光纤上的温度分布信息。将该温度信息和预设的报警参数值进行比较，当满足报警条件时，光纤主机发出火灾报警声光指示，并可向火灾报警控制器输出报警信息。
光纤中光波散射示意图

散射光谱示意图

2. 主要功能特点：
l 彩色液晶大屏幕图文显示，触摸屏操作。
l 在显示屏幕上可以直观显示被监测部位的具体位置及名称，进行实时连续的温度监测和火灾报警，并可准确定位。
l 光纤本身即为传感器，防燃、防爆、防腐蚀、耐高压和强电磁场、耐辐射，本质安全；抗干扰性能强，无击穿、烧毁等问题。
l 现场只有铺设的光纤或光缆，系统可靠性高。
l 可根据现场的报警要求，调整报警阈值。
l 保存并可随时查询历史数据（黑盒子），有利于经验的积累和为事故趋势分析提供依据。
l 可通过RS485/232、CAN或以太网接口联入火灾报警系统。
l 系统具有自诊断功能，可快速判定光纤或光缆故障。

3. 主要技术参数：
内容
JTW-XOM-LDDTS2K系列
JTW-XOM-LDDTS4K系列
测温范围
-30℃ ～120℃（可扩展）
报警方式
定温/差温/差定温
探测方式
分布式
恢复性能
可恢复式
功能构成
探测报警型
测量距离
2公里
4公里
通道数量
1，2，4
1，2
测量方式
单端
测温精度
±2℃
温度分辨率
0.1℃
定位精度
1m
通讯接口
RS485/232, CAN总线, RJ45
光纤类型
GI 62.5 / 125
光纤接口
FC / APC (E2000可选)
主机工作温度
0℃ ～ 40℃
主机工作湿度
< 95%
工作电源
220VAC/50Hz或24VDC
最大功耗
100W

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