[发明专利]分区时分型光栅阵列光纤线型感温火灾探测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及感温火灾探测领域，尤其涉及基于光栅阵列光纤的分区时分型线型感温火灾探测系统及方法。

背景技术

线型感温火灾探测的应用场合很多，电缆的火灾探测是其中重要的一个，它的火灾特点对火灾探测技术提出了新的要求。工业企业内涉及供配电、控制、信号、动力等方面的电缆遍布全厂，尤其在电缆隧(廊)道、电缆夹层、电气地下室、电缆沟和车间内电缆桥架等建筑或区域内电缆密集程度很高，火灾具有发展速度快、扑救困难等特点，另外这些电缆往往贯穿全厂，火灾易于蔓延，危害性很大。总结电缆火灾的发生原因，电缆短路、电缆过热、切割火花和钢渣引起的小规模火灾占到电缆火灾案例的90％。这些小规模火灾的特点是热源尺寸小、无明火辐射小、且沿电缆长距离分布，《钢铁冶金企业设计防火规范》GB50414对这种小规模火做出了相关的定义，即火源尺寸不超过10cm。这些特点对电缆火灾探测技术提出，高空间分辨、长探测距离和快响应速度的要求。

现有线型感温火灾探测技术主要有：感温电缆、光纤散射感温技术和传统光纤光栅感温技术。(1)感温电缆(Li G,Zhang W.Analog Line-Type Fixed Temperature Fire Detection Cable:US,US20080106365[P].2008.)利用材料电阻值对温度敏感的特性测量温度，测量精度不高，可用于火灾探测，通常探测长度的极限在100-200米，难以大规模应用，且不能用于高压电缆。(2)光纤散射感温技术(Bowen J M,Sullivan P J,Blanche S M,et al.Optical-fiber raman spectroscopy used for remote in-situ environmental analysis:US,US4802761[P].1989.)利用光纤材料散射强度对温度敏感的特性测量温度，探测长度在公里级别，但是由于散射光强度为入射光强度的百万-千万分之一，要测量这种弱强度光的变化就更加困难，导致响应速度慢，空间分辨率低，难以满足火灾报警的应用需求。(3)光纤光栅感温技术利用光栅布拉格反射波长随温度变化测温，系统响应速度快，测温精度高，已实现传感距离20-30公里火灾探测(丁宏军,范典,姚浩伟,等.基于线型感温火灾探测器的电缆隧道火灾实验[J].光学精密工程,2013,21(9):2225-2230.)。但是传感的光纤光栅传感器需要单点制备，导致其空间分辨率受到限制，系统容量也有限。

发明内容

本发明的目的在于实现空间分辨高、探测距离长和响应速度快的分区时分型光栅阵列光纤线型感温火灾探测系统。

为实现上述目的，本发明提供一种分区时分型光栅阵列光纤线型感温火灾探测系统。

该系统包括光栅阵列感温光纤、波分时分解调模块、火灾报警模块和温度显示模块；

所述光栅阵列感温光纤分布在不同的防火分区，所述光栅阵列感温光纤上分布多个光栅温度传感器，同一个防火分区里的所有光栅温度传感器在同一温度下反射光谱相同；

所述波分时分解调模块发出的光脉冲进入光栅阵列感温光纤，光栅阵列感温光纤中的每个光栅温度传感器都有反射光谱返回波分时分解调模块，不同防火分区的反射光谱返回所述波分时分解调模块的时间不同，所述波分时分解调模块根据反射光谱计算不同防火分区的温度，并将温度信号输出给温度显示模块，同时根据报警策略输出火灾报警信号给火灾报警模块。

接上述技术方案，所述光栅阵列感温光纤长度至少为1公里，分布在至少200个不同的防火分区中，每个防火分区中都分布至少50个光栅温度传感器。

本发明还提供了一种基于上述系统的分区时分型光栅阵列光纤线型感温火灾探测方法，该方法包括以下步骤：

将每个防火分区作为一个整体进行测温，同一个防火分区内温度一致；

在没有出现火灾时，所有光栅温度传感器的反射谱一致，同一个防火分区内所有光栅反射的光谱图如图2中光栅光谱图1所示，波分时分解调模块不启动火灾报警模块，只输出各防火分区的温度信号到温度显示模块；