1、分布式光纖線型感溫火災探測系統電纜監測預警方案北京諾可電子科技發展有限公司2016年6月19目錄一、應用分析3二、分布式光纖線型感溫火災監測系統的特點3三、分布式光纖線型感溫火災監測系統的技術原理53.1技術原理53.2模塊組成63.3系統構成63.4技術性能7四、系統方案設計84.1感溫光纜84.2系統設計104.3監測方案114.4傳感光纖的鋪設安裝144.5系統功能指標164.6設備清單17五、系統驗收175.1系統性能驗收175.2現場模擬火災報警性能驗收18六、售后服務186.1技術支持186.2培訓內容196.3售后服務19一、應用分析判斷電纜運行是否正常，溫度是最重要也是最基本的

2、物理量。通過對電纜、電纜接頭、電纜終端等進行溫度監測，可以預測或及時發現電纜可能或正在發生的故障，有效地防止電纜事故的發生。電纜的火災通常有兩種，即內部火源和外部火源。內部火源主要是指電纜傳輸電流過載、電纜接頭處阻抗大、絕緣皮老化或電纜本身局放等原因，致使電纜表面產生溫升，電纜絕緣層和保護層產生陰燃，并伴隨大熱量、可燃氣體的產生，隨著溫度進一步上升即產生煙霧，從而發展為火災。外部火源是指電纜所處環境或電纜夾層內其他火源及外部各種火源。外部火源可使電纜表層著火，同時產生大量的熱和煙。對于普通電纜，一般情況下護套材料在溫度150以上開始釋放一定量的可燃氣體，此時并不產生煙霧；溫度在270范圍內會大

3、量釋放可燃氣體和煙霧，內含有毒氣體。溫度高于270時處于極不穩定期，隨時可能燃燒，對于自燃來講可能溫度要達到近390才會燃燒，但對于由于外界火源造成的災害，在存在大量可燃氣體的情況下即會燃燒。 對于阻燃或難燃這一類電纜仍然會發生電纜延燃火災。與普通電纜不同的是自燃起火溫度值提高到了480，190以上開始產生一定量可燃氣體，但無煙霧產生；到270產生大量可燃氣體。因此，電纜故障首先會產生大量的熱量，而分布式光纖線型感溫火災探測系統就是通過實時監測周圍環境熱量的變化，從而在事故發生的初期就可以準確判斷是否電纜有異常，做到防患于未然。二、分布式光纖線型感溫火災監測系統的特點對溫度實時，分布

4、式監測整根光纖既是信號傳輸的載體，又是溫度探測器，連續分布式的實時測量沿光纜的所有溫度信息，無測量盲區，誤報和漏報率大大降低。完全沿著光纖的測量: 10km 光纖 = 20,000 傳感器報警方式靈活分布式光纖線型感溫火災監測系統可以實現多通道的定溫和差溫報警，并可配置圖形化監控軟件，實時顯示各分區的定溫，差溫等檢測數據，并可設定各種探測數據的報警閾值、溫升速率，保證實現早期可靠的報警。精確定位、測量可靠提供精確的火災報警位置，可顯示全部監測范圍或局部的溫度，并可顯示全部的溫度分布曲線，靈敏度高，動態測量范圍寬。安裝簡單、便于維護系統安裝非常簡便，信號傳輸和探測用一根光纜，安裝至現場僅需將探測

5、光纜固定即可完成安裝工作。在光纜損傷的地方可以熔接修復。光纜可有余長保留，也可不受限制的切割成工程所需長度。長期安全特性光纜具有較高的耐用性，壽命可達30年，適合在惡劣環境中工作，光纖采用無點傳輸信號，光信號工作，本質防燃防爆，不受雷擊和電磁干擾影響。良好的兼容性系統集成方便，可通過標準接口與外部其他設備進行通訊，可以方便得與消防控制系統聯網。自檢功能設備具有自檢測功能，可以實時監測自身運行狀況，當光纜發生故障時，可以在系統中清晰指示出斷電的具體位置，有利于系統的故障監測與迅速維修。遠程監控管理能夠進行歷史溫度數據對比，可以顯示任意區間段內歷史溫度數據變化趨勢，并且能夠將測量數據實時上傳到云端

6、服務器，用戶通過網絡可查看光纜溫度的實時數據和歷史數據，實現遠程管理。三、分布式光纖線型感溫火災監測系統的技術原理3.1技術原理分布式光纖線型感溫火災監測系統原理圖如下圖所示。分布式溫度測量基于自發拉曼（Raman）散射效應。大功率窄脈寬激光脈沖LD入射到傳感光纖后，激光與光纖分子相互作用，產生極其微弱的背向散射光，散射光有三個波長，分別是瑞利（Rayleigh）、反斯托克斯（Anti-stokes）和斯托克斯（Stokes）光；其中反斯托克斯溫度敏感，為信號光；斯托克斯溫度不敏感，為參考光。從傳感光纖背向散射的信號光經再次經過波分復用模塊WF，隔離瑞利散射光，透過溫度敏感的反斯托克斯信號光和

7、溫度不敏感的斯托克斯參考光，并且由探測器（APD）接收，根據兩者的光強比值可計算出溫度。而位置的確定是基于光時域反射OTDR技術，利用高速數據采集測量散射信號的回波時間即可確定散射信號所對應的光纖位置。圖3.1 分布式測溫系統原理圖3.2模塊組成如圖3.2所示，分布式光纖線型感溫火災監測系統主要包括：脈沖光源、拉曼波分復用模塊、探測模塊、數據采集與處理模塊。圖3.2 分布式測溫系統功能結構圖系統軟件對輸入信號進行精確解調，測量結果與高精度的pt100精密溫度傳感器進行對比，溫度精度小于1。軟件對測量光纖上所有位置的溫度進行快速的圖形化顯示，支持多種格式的輸出數據。對任意點的溫度超過報警閾值或溫

8、升速率過高都可以進行火災報警，并可以顯示指定時間段內的溫度變化趨勢。火災報警點 圖3.3 溫度分布曲線3.3系統構成測溫光纜直接連接至分布式光纖線型感溫火災監測系統主機，主機可通過標準接口與外部其他火災報警設備進行通訊，也可與其他消防控制系統聯網。多臺設備可以通過網絡交換機進行靈活組網。圖3.4 分布式光纖線型感溫火災監測系統結構圖3.4技術性能目前市場上常見的電纜在線監測手段主要是光纖分布式測溫系統。分布式光纖線型感溫火災監測系統用于解調電纜上鋪設的光纜傳輸至主機的光信號，將光信號解調為實際的溫度值，得到電纜的溫度分布曲線。可以實時監測電纜的溫度，獲得溫度的實際變化，對于溫度異常的高點和溫升

9、速率過高的區域能夠及時報警。根據線型感溫火災探測器GB/16280-2014,由于感溫電纜等探測器技術是一種電信號檢測技術，電信號本身存在，有可能成為外部火源，故不適用于易燃易爆的特殊危險場合。分布式光纖測溫DTS是近幾年迅速發展起來的新一代光纖測溫技術，屬于連續分布式無電檢測技術，技術成熟、先進，并且成本逐漸下降，目前已廣泛應用于交通隧道、地鐵、電力電纜、輸煤皮帶、油氣井等領域。相對于其他測溫系統，具備如下主要優點：（1）光纜即為傳感器，可靠性高，定位精度高：光纜本身就是溫度傳感器，光纜既發揮了感溫探測器的作用又充當著信號傳輸的重要角色，“傳”、“感”合一；由于無需安裝額外的的傳感元件，傳感

10、光纜中間沒有熔接點，光纖本征安全防爆防雷，并可以完全杜絕電磁干擾影響，可靠性高；事故定位精度高，其探測區域最小可達1m。（2）連續分布式測量，自由設置探測區域，可實現差/定溫報警：DTS屬于連續分布式測量，可以獲得傳感光纜沿線每一個點的溫度，溫度信息豐富，無測量盲區；監測區域的設置可以通過軟件在光纜全長內自由設置，并且基于連續溫度分析，可以實現區域報警方式；對每個分區都可以設置不同的定溫、差溫報警參數，保證實現早期和可靠的報警。（3）系統集成方便：系統配置圖形化監控軟件，所有設置都可以通過軟件進行，直觀易用；系統集成方便，控制器提供干接點輸入輸出至火災報警系統，支持開放的通訊接口，易于實現控制

11、器一級的系統集成。（4）系統安裝簡便，后期運維工作量小：信號傳輸和探測用一根光纜，安裝至現場僅需將探測光纜固定即可輕松完成安裝工作；光纜耐用性設計優異，探測光纜的壽命可長達30年，對環境影響如溫度，壓力和濕度波動有抵抗力，同樣也適用于較多灰塵和含有腐蝕性物質的空氣中；測量主機的核心器件（如光源、分光器等）均采用通信級器件，設計壽命10萬個小時（大于10年），并且主機內置溫度標定單元以及故障自檢模塊，測溫穩定、可靠。四、系統方案設計本方案采用分布式光纖線型感溫火災監測系統，利用感溫光纖對電纜進行火災安全檢測。本系統具有實時顯示電纜任意檢測點溫度，并能進行差/定溫兩級聲光報警，自檢功能可以實時監測

12、自身運行情況并輸出故障報警聲光信號，測溫主機可將溫度信號和聲光報警信號傳入消防報警控制系統，并與消防報警控制系統計算機聯網進行電纜監控。4.1感溫光纜光纖由石英玻璃拉制而成，通過各種封裝形成各種特性的光纜。光纜既是信號傳輸介質，又是溫度感測元件。考慮到現場的惡劣環境，感溫光纜可使用鎧裝、耐高溫，采用最高等級的多模/單模光纖纖芯。根據實際應用場合配置相應光纖緊套包層，并增加不銹鋼保護管和抗拉鋼絲網等鎧裝層保護光纖不受損害，具備良好的抗嚙咬、抗震特性。外護套提供良好的溫度傳導性能，以保證快速的火災探測，并為高性能的阻燃材料，可以適應惡劣的施工條件和工作環境。圖4.1探測光纜結構示意圖探測光纜技術指

13、標：Ø 光纖纖芯直徑：62.5mØ 光纖包層直徑：125mØ 金屬護套材料：不銹鋼絲絞合不銹鋼管，使其在安裝時操作更為簡便并且提高機械穩定性和熱輻射的靈敏性，防水防潮性能良好。Ø 最小彎曲半徑：80mmØ 防護等級級別：IP67Ø 拉伸強度：安裝過程中最大200N；使用過程中最大150NØ 工作溫度范圍：-40到+90（根據測量溫度可選不同光纜）Ø 光纜工作壽命：大于30年Ø 防沖擊、反復彎曲、扭轉、曲繞、彎折、卷繞、滲水性能等均符合IEC794-1標準。通用鎧裝感溫光纜防靜電鎧裝感溫光纜 高溫鎧裝測溫光

14、纜4.2系統設計1.系統設計宗旨 根據國家標準線型光纖感溫火災探測器GB/T21197-2009，本方案設計遵循如下宗旨：（1）新增分布式光纖線型感溫火災監測系統，提高火災探測系統的可靠性；（2）分布式光纖線型感溫火災監測系統的安裝設計需要考慮多重備份，包括傳感光纜的備份、測量主機的備份，這樣一旦光纜以及測量主機出現故障時，不會影響任何電纜的實時監測；（3）分布式光纖線型感溫火災監測系統的用戶軟件應操作簡便、簡單明了，所有電纜的溫度（火情）能在一個軟件界面上顯示出來，具有形象直觀的可視化界面。2.系統設計目標分布式光纖線型感溫火災監測系統能將電纜的實時溫度顯示出來，及時發現過熱點，一旦檢測到所

15、測量環境溫度值或溫升速率超過設定閾值時，系統自動報警，并通過以太網或者繼電器將實時報警信號送到監控室以及火災報警主機，便于值班人員處理以及消防聯動。設計目標包括： Ø 實時在線的溫度檢測；Ø 準確定位電纜事故位置，顯示事故時的溫度狀態；Ø 通過輔助軟件將分布式光纖線型感溫火災系統所探測到電纜實時在線的表面溫度轉換成電纜運行的載流量，為客戶確定電纜的載流量提供歷史依據，并最大限度的提高電纜的使用壽命；Ø 對電纜的老化狀態進行檢測；Ø 將報警信號傳送至監控室，供值班人員處理或者火災報警控制系統應急、聯動控制。3.系統設計規范系統依據國家相關規范進行

16、設計，所選用設備滿足國家相關產品標準。本技術方案參考的國家標準和行業規范包括：l 中華人民共和國消防法l 建筑設計防火規范GB50016-2006l 火災自動報警系統設計規范GB50116-98l 火災自動報警系統施工及驗收規范GB50166-2007l 低壓開關和控制設備的外殼防護等級IEC 144l 爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范GB50059-92l 火災自動報警控制器通用技術條件GBJ4717-93l 線型光纖感溫火災探測器GB/T21197-2007l 線性光纖感溫火災探測系統設計、施工及驗收規范DB43/T480-2009l 分布式光纖溫度探測火災報警系統應用技術規范DB29-

17、149-2005l 火災報警探測器GB4717-2005l 消防聯動控制系統GB16806-20064.3監測方案本方案采用1套分布式光纖線型感溫火災監測系統，系統可以連接4通道測量距離為10Km的測溫光纜，主機與主機間的通信聯絡技術的使用，意味著可以在遠距離控制中心重現現場信息，這種信息對于實現無人化值守的控制室是有極大幫助的。在此項目中，我們可以通過使用局域網，實現數據交互和遠程管理。圖4.2 分布式光纖線型感溫火災監測系統布設示意圖分布式光纖線型感溫火災監測系統及其附屬設備設置在設備間，當運行中電纜某個區域出現異常時，顯示畫面及事故音響同時發出報警信號，可通過計算機的軟件界面直接查看，并

18、能迅速準確地判斷出發生故障的實際位置，當某個監測點溫度超過設定值時，分布式光纖線型感溫火災監測系統輸出干節點報警信號或通過網絡，接入火災報警及聯動控制系統中心主機，由中心主機進行下一步處理，從而提高電纜運行的可靠性及技術管理水平。鋪設方案除了采用單根單向的方式外也可采用環路的方式，如下圖所示。測量主機一共具有4個測量通道，其中通道1和通道2構成測量環路：從通道1引出的感溫光纜，從電纜首段鋪設至末端，再將末端返回至通道2。環路的工作模式如下（由監控軟件控制）：n 正常工作模式：測量主機只有通道1進行測量，另外通道不開啟，此時能保證以最快的測量時間完成電纜的實時測量；n 斷纖故障模式：一旦測量主機

19、自動檢測到感溫光纜出現斷纖故障，則測量主機自動開啟通道2，此時通道1和通道2輪流切換工作，仍能保證電纜的實時測量，即傳感光纜的斷纖故障不會造成監控出現缺失；環路方式的優點是，如果傳感光纜單點出現斷纖故障，不會造成監控出現缺失，監測仍能覆蓋所鋪設光纜，提高系統可靠性。圖4.3 光纜環路鋪設示意圖圖4.4 分布式光纖線型感溫火災監測系統機柜 4.4傳感光纖的鋪設安裝每路感溫光纜通過尾纖接入DTS測量主機（尾纖在供貨時隨主機一并提供），尾纖的一端為與測量主機連接，另一端需通過接續盒與探測光纜相熔接。圖4.5 光纖接續及其保護 感溫光纜從設備間經接續盒接出，與每條電纜以捆綁的形式進行安裝，如下圖所示，

20、在探測光纜上每隔0.5m1m用光纖線卡將光纜和電纜卡緊。圖4.6 光纜與電纜捆綁示意圖圖4.7 光纜與電纜捆綁現場圖電纜夾層的火情監測，探測光纜可以采用安裝在被測頂部或接觸式布置，探測光纜無法安裝在被測電纜的側上方、頂層電纜的頂部橋架上、豎井的側壁上，應安裝在被測電纜的表面，電纜隧道探測光纜應設置在隧道的頂部中央。探測區域宜按照電纜隧道的防火隔斷設置或按照防火隔斷中的每層電纜橋架、夾層設置，電纜豎井宜單獨設置探測區域。如下圖所示：圖4.8 電纜橋架和電纜豎井安裝示意圖安裝、調試內容：序號安裝、調試內容1測溫光纜安裝第一步，將測溫光纜布置到要安裝的位置；第二步，用線卡或金屬扎帶固定測溫光纜，每間

21、隔1米固定1點；2傳輸光纜布線第一步，傳輸光纜接入分布式光纖線型感溫火災監測系統；第二步，與測溫光纜熔接；第三步，測試無異常，完成光纜布線步驟。3光纜連接第一步，將傳輸光纜通過光纖終端盒和光纖尾纖熔接；第二步，將尾纖插頭接入分布式光纖線型感溫火災監測系統，測試無異常后完成該步驟。4系統（含機柜）安裝第一步，將系統（含機柜）安裝到控制室；第二步，分布式光纖線型感溫火災監測系統的組網，安裝電源；第三步，報警輸出信號與火災報警模塊的連接；第四步，測試無異常后完成該步驟。5控制室硬件測試：將每一通道連接，測試光譜圖效果，如正常則完成該步驟。6軟件調試：第一步，數據庫建立；第二步，圖形建立；第三步，數據

22、與圖形對應成功，測試完成后準備驗收。4.5系統功能指標ü 測量距離：10kmü 測量通道：4通道ü 測量時間：5s/通道ü 測溫精度：± 1ü 溫度分辨率：0.5 ü 定位精度：< 0.25mü 空間分辨率：1mü 溫度測量范圍：-40+350；(使用特種光纖可擴展到+700)ü 測溫主機工作溫度：-2045ü 報警溫度設定范圍：用戶可自主設置ü 報警功能：定溫、差溫（溫升）、區域溫差報警ü 報警輸出：無源干接點繼電器，總線4.6設備清單序號名稱型號/規格單位

23、數量備注1測溫主機臺14個通道2用戶軟件套1同主機數量3綜合平臺監測軟件套14探測光纜鎧裝光纜，3.0mm米根據電纜長度和鋪設方式決定5標準機柜19英寸臺16液晶顯示器17寸臺17鼠標鍵盤套18室外接續盒2進2出只滿足施工9尾纖E2000只滿足施工10金屬扎帶包滿足施工五、系統驗收系統經安裝調試合格后，由國儲組織設計、施工、監理等單位對系統進行驗收。驗收包括系統性能驗收和現場模擬火災報警性能驗收。5.1系統性能驗收系統性能驗收標準可參考系統指標，主要進行如下功能/性能驗收：驗收項目驗收內容/方法結果系統外觀設備外觀是否完好、有無磨損銘牌標示設備規格、型號標示是否清晰硬件接口網口、串口、繼電器口是否齊備自檢功能驗收檢查LED指示燈、蜂鳴器自檢功能是否正常測量時間驗收檢查溫度曲線刷新時間適合符合設計要求界面顯示功能驗收能否顯示溫度分布曲線以及各探測區域的溫度室溫測量性能驗收檢查室溫測量誤差是否符合設計要求斷纖報警功能驗收檢查設備的斷纖報警功能是否正常報警閾值設置檢查報警閾值設置是否符合要求消音復位功能驗收檢查故障/火災消音及復位功能是否正常5.2現場模擬火災報警性能驗收現場采用加熱探測光纜的方式模擬電纜局部受熱，驗證系統火情報警性能，根據加熱光纜的方式不同，有以下兩種驗證方案供選擇。方案一：將預留的一段長度不小于1米的探測光纜放入熱水瓶中，從放入光纜時開