qq厦门海底隧道技术方案(0701)

武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 厦门翔安隧道厦门翔安隧道 火灾报警火灾报警系统方案系统方案 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 二二 二二 二二 二二 年四月年四月 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 一 企业简介一 企业简介 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 简称 理工光科 是在对 武汉理工大学 光纤传感技术研究开发中心 整体改制的基础上 以科研实力雄厚的武汉理工 大学为第一大股东 并联合 北京建材股份有限公司 湖北双环科技开发投 资公司 武汉钢铁 集团 公司 湖北省投资公司 等股东共同发起设立 的股份制公司 公司是国家计委批准的全国唯一的光纤传感技术国家重点工业性试验基地 具备国家信息产业部认证的计算机信息集成资质二级 湖北省公安厅安防设计 施工资质一级 通过 EQA 国际认证中心 ISO9001 2000 质量体系认证 公司是国家计委 光纤传感国家产业化示范工程项目 的承担单位 是我 国目前最大的光纤传感器产业化基地 公司生产的光纤光栅传感器产品已经广 泛应用到石化 交通 水利 电力等领域 产品在国内市场的占有率达到 70 以上 公司拥有一支素质高 实际经验丰富的技术队伍 高级技术职称及博士 硕士学位以上的高级技术人员占公司总人数的 50 公司拥有涉及十多个学科领域的光纤传感研究室和一批具有国际先进水 平的研发仪器设备 开发了 30 多项具有国际先进水平的技术成果 并拥有多项 专利技术 光纤光栅的产业化技术获得 2004 年国家科技进步二等奖 二 二 隧道火灾报警技术概述隧道火灾报警技术概述 针对公路 铁路 运输通道等交通 运输工程项目由于现场工作存在着一 定的火灾险要情况 因此对以上场所进行实时 准确的火情监测对保障公共财 产安全和人身安全有着十分重要的意义 目前所应用得火灾报警有三种技术 1 感温电缆技术 2 喇曼散射 技术和 3 光纤光栅技术 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 1 早期的火灾报警采用感温电缆方案 其优点是成本低 但其在温度报警 点的设置以及定位 定量 可重复使用性等方面有着严重缺陷 2 利用喇曼散射技术进行分布式温度测量在上世纪 80 年代被提出 它能 进行分布式 长距离的温度测量 但这种系统是基于对微弱的反射模拟 信号的测量 所以容易受光源起伏等其它因素的干扰 另一方面 它的 测量精度和响应时间相互制约 无法同时实现短的响应时间和高的测量 精度 3 光纤光栅传感技术是近几年发展起来的新一代传感技术 它采用对波长 信号的数字式测量方法 具有极高的测量精度和抗干扰能力 而且监测 距离长 响应时间快 布点灵活 已应用于许多领域的安全监测 这三种技术优缺点如下表所示 光纤光栅光纤光栅感温电缆感温电缆喇喇曼曼散射散射 检测量类型检测量类型数字量开关量模拟量 测量精度测量精度高低中 响应时间响应时间 短 与测量精度 监测距离无关 较短 长 受测量精度 监测距离影响 报警温度设定报警温度设定 在监测范围内任 意设定 固定 在监测范围内任 意设定 报警方式报警方式定温 差温 混合定温定温 差温 混合 监测距离监测距离长 20KM 短较长 系统价格系统价格适中低高 系统稳定性系统稳定性稳健超温即被破坏经常要维护 安全性安全性 高 本质防燃防 爆 低 非本质安全 防爆 高 本质防燃防 爆 使用寿命使用寿命长 20 年 5 年长 综上所述 光纤光栅火灾报警系统能集多级定差温报警 手动报警以及实 时的温度监测于一体 真正做到防患于未然 作为交通运输等领域火情监测系 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 统具有其它技术无可比拟的优势 三 三 TGWTGW 光纤光栅感温火灾报警系统的原理光纤光栅感温火灾报警系统的原理 武汉理工光科股份有限公司的 TGW 系统采用光纤光栅作为温度敏感元件 对波长信号进行数字式测量 采用先进的可调法布里 珀罗腔滤波技术进行波 长检测 TGW 系统的原理图如图 1 所示 当信号处理器检测到光纤光栅的反射 波长出现异常 它会发送报警信号给火灾报警控制器 火灾报警控制器再发出 采取措施的信号 光纤光栅探测器 信号处理器 手动报警按钮 火灾报警控制器 传输光纤 双绞线 报警信号 控制室 RS232 终端显示系统 隧道现场 图 1 火灾报警信号传输示意图 在传统的光纤光栅系统中 由于受光源带宽的限制下 传感器探头的复用 数量非常有限 一般只有 15 20 个左右 不能满足隧道的应用需求 武汉理工光科股份有限公司的 TGW 光纤光栅感温火灾报警系统将传统波 分复用技术和全同光纤光栅复用技术结合 使用波分复用与全同光纤光栅混合 复用方法 解决了火灾报警的难题 入射光 全同光栅监测区 1 反射波长 1 宽带光源 信号处理器 全同光栅监测区 2 反射波长 2 全同光栅监测区 n 反射波长 n 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 图 2 混合复用方法示意图 波分复用与全同光纤光栅混合复用的方法如图 2 所示 系统将监测场所分 为多个防火分区 不同防火分区以全同光栅的波长 1 2 n进行区分 每个分 区长度为 25 100 米 1 2 n中每一个波长对应的防火分区内有许多监测点 同一防火分区的所有监测点采用全同光栅 通常 100 米的监测区布设 10 20 个 监测点 这些监测点上的光纤光栅的反射波长都等于该区域的对应波长 如果 系统检测到 i波长产生了移动 就表明它所监测的防火分区的温度发生了变化 若温度变化超过了设定值 系统就会报警 这种混合复用的方法 大大增加了 系统的测量距离和测量点数 使之能够应用到更长距离的监控场所工程中去 四 四 TGW 系统的特点和应用情况系统的特点和应用情况 1 TGW 系统特点系统特点 TGW 光纤光栅感温火灾报警系统是武汉理工光科股份有限公司研制开发的 一种温度监测报警系统 它采用先进的光纤光栅传感技术 适用于各种恶劣环 境下长距离 高精度的温度监测 对温度实时 分布监测对温度实时 分布监测 TGW 系统对监控场所中所有分区的温度进行实时在线 全天候 24 小时监 测 对确定事故地点以及火势蔓延方向提供重要数据 灵活的报警控制灵活的报警控制 TGW 系统测量的是连续的温度信号 可设置多级定温报警 比如在 70 时预报警 90 时报警并采取措施 并且可以根据环境不同进行修正 在定温报警的同时 还可以设定多级差温报警 根据温度上升的快慢程度 给出不同的报警信号 分别启动喷水降温装置或者灭火装置 两种报警方式结 合可以基本消除误报 用户可以根据实际情况自定各个区域的报警温度 以提供早期的报警警报 响应时间短响应时间短 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 TGW 系统的响应时间不超过 10 秒 而且与监测长度与精度无关 对温度 变化做出及时的反应 准确性 可靠性准确性 可靠性 采用先进的数字式测量技术 不受光源波动 连接损耗 光缆的随机振动 等因素的影响 产品经国家消防电子产品质量监督检验中心检测合格 企业通 过了 ISO9001 2000 认证 优良的兼容性优良的兼容性 TGW 系统可以通过 RS232 485 标准端口或者继电器输出与外部其它控制设 备进行通信 可以与消防领域中使用的其它系统联网 灵活的布点措施灵活的布点措施 TGW 系统组成方便灵活 各检测系统相对独立 避免了设备间的影响 可 根据工程需要 灵活方便的选择探头位置和疏密程度 安全特性安全特性 TGW 系统的光纤光栅感温探头对温度信号的采集是在无电的情况下进行的 本质防燃防爆 自检功能自检功能 TGW 系统具有自检功能 通过尾端的自检探头可实时监测自身运行情况并 输出故障报警声光信号 2 TGW 系统的应用情况系统的应用情况 武汉理工光科股份有限公司是光纤火灾探测系统国家标准的起草的主要单 位之一 具有雄厚的研发 生产能力和丰富的工程施工经验 公司采用具有自 主知识产权的技术研制 生产的 TGW 光纤光栅感温火灾报警系统是目前国际国 内火灾报警探测领域的最新成果 TGW 光纤光栅感温火灾报警系统以其先进性 实用性 可靠性 长期稳定性得到一致好评 近年来已在国内石化 交通 运 输 冶金 电力 水利等领域 以及大型厂矿和大型工程中得到广泛的应用 目前已有数百套设备正在运行 是国内光纤火灾探测系统应用最多的产品 例 如交通领域 TGW 系统已经成功应用在沪蓉西高速公路宜昌至长阳段的多个隧 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 道火灾报警系统中 并已经成功应用在国内最长隧道 终南山隧道的火灾报 警工程中 石化领域 最近几年在武汉石化 洛阳石化 中原油田 镇海炼化 茂名石化 湖北双环 武汉钢铁公司 大港油田 上海石化等大型企业应用 已充分展现了其技术和使用性能的优势 在国家有关大型储油罐设计规范中 拟将光纤光栅火灾探测报警系统列入优先采用技术 电力领域 关键电气设施的安全运行是使用单位对电力设施的基本要求 电气设施产生故障的大部分原因是设备过热引起的 主要是由于电气设备的裸 露接头压接不良 在大负荷电流作用下 接头温度升高 接触点氧化引起接触 电阻增大 恶性循环造成隐患 特别是电缆沟或电缆槽盒内多根不同电压等级的 电力电缆混杂在一起 通风散热不良 极易发生局部温升老化 引发火灾 通过对电 力供电事故的分析得知 引起电缆沟或电缆槽盒内火灾发生的直接原因是电缆 中间接头制作质量不良 压接头不紧 接触电阻过大 通风散热不良 长期运行 所造成的电缆头过热 绝缘老化 最终导致电缆沟或槽盒内火灾的发生 造成重 大经济损失 由于高压大电流用电设备大多处在强电磁场中 对测量传感器的抗电磁干 扰性能和绝缘性能要求很高 传统的电类传感器一般难以胜任 如高压开关 高 压变压器绕组 发电机定子等部位的温度等参数的实时检测都要求传感器不但 绝缘性能好 而且体积不能太大 而光纤光栅所具有的良好抗电磁干扰性能和绝 缘性能正好能够满足这种环境条件 采用光纤光栅多点在线测温火灾探测系统 可以有效防范此类事故的发生 大大提高行业的生产安全程度 光纤光栅火灾 探测系统已在重庆某高压电缆安全监测等项目中得到成功的应用 TGW 系统采用的所有设备的设计 制造 检查 试验及施工都遵守最新版 IEC 标准和中国国家标准 GB 等 具体如下 线型光纤感温火灾探测器 GB T21197 2007 火灾自动报警系统设计规范 GB50116 98 火灾自动报警系统施工及验收规范 GB50100 92 交通部 公路隧道火灾报警系统技术条件 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 企业标准编号 Q WGD006 2006 中国消防电子产品质量监督检验中心的型式检验 通过交通部重庆交科院的隧道点火试验 五 五 工程内容工程内容 1 TGW 光纤光栅感温火灾报警系统组成光纤光栅感温火灾报警系统组成 TGW 系统主要由以下部分组成 各部分的主要作用分述如下 1 1 光纤光栅探测器 光纤光栅探测器是 TGW 系统的温度敏感元件 由连接光缆和探头组成 探头采用光纤光栅为测量单元 多个检测探头之间相互串接 形成线型结构 其主要作用为 检测现场环境温度 实时传递火灾报警信息给信号处理器 在 监控现场 光纤光栅探测器悬吊敷设于监控场所顶部 1 2 传输光缆及光缆接续盒 传输光缆将控制室内信号处理器和监控场所内光纤光栅探测器连接在一起 用来传输光信号 光缆接续盒用来保护光纤接头的熔合点和光纤连接法兰 使 之能在恶劣环境下正常工作 1 3 光纤光栅信号处理器 信号处理器的主要作用为 1 给现场检测光栅提供光源 2 对检测 光栅返回的光信号进行调制解调 3 输出报警信号 4 进行声光报警 5 每台处理器最多连接 8 路光纤光栅探测器 分别监测各个报警分区 其编 码与监控场所的位置坐标相对应 1 4 火灾报警控制器 火灾报警控制器接收来自光纤光栅感温火灾探测信号处理器和该监控段的 手动火灾报警按钮的信号 通过通讯口 RS232 将信号传送到控制中心计算 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 机 计算机可显示可视化报警介面 经人工确认后 输出报警和其它控制信号 2 实施方案实施方案 在 TGW 火灾报警系统中 光纤光栅信号处理器为 8 个光通道 每个光通 道连接一根光纤光栅探测器 每个光纤光栅探测器分为 10 个分区进行信号监测 各个分区均匀设置多个光栅感温探测点 这样 光纤光栅探测器和信号处理器 可对监控场所中各点信号进行及时而准确的采集与处理 根据现场长度 选择 相应数量的信号处理器通道数以及光纤光栅探测器 根据隧道布置特点 光纤光栅感温火灾探测器在左右行车隧道中每 250 米 划分为一个光通道 光栅感温点间距为 5 米 每个光通道中每 25 米为一个防火 分区 既 5 个感温点为一个防火分区 在中间服务隧道中每 500 米划分为一个 光通道 光栅感温点间距为 10 米 每个光通道中每 50 米为一防火分区 既 5 个感温点为一个防火分区 左右隧道 左行 6045m 右行 6051m 左右隧道中共配置 48 条 250 米和 2 条 50 米 TGW100 型光纤光栅感温火灾 探测器 6 台 TGW100D 型信号处理器 服务隧道 总长 6048m 隧道中共配置 12 条 500 米和 1 条 50 米 TGW100 型光纤光栅感温火灾探测 器 2 台 TGW100D 型信号处理器 当某个分区内任意一个监测点附近发生火灾时 信号处理器就会获得该分 区的位置 并发出报警信号 系统示意图如图 3 1 所示 所有的光纤光栅传感器均用传输光缆将信号传输至控制室的仪表柜 分别 与对应的信号处理器通道连接 信号处理器将光纤光栅传感器的信号转换为温 度信号和报警信号 并传输至区域火灾报警控制器 火灾报警控制器根据接收 的信号可以进行本地控制 也可以通过标准通信端口与监控分中心的消防计算 机连接 将温度 报警信号传输至消防计算机 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 系统各部分的安装如下所述 1 探测器部分 探测器通常安装在监控现场顶部 隧道内探测器安装据天花板 120mm 到 180mm 以保证光缆周围良好的空 气流动 先用固定支架将钢索固定 支架采用膨胀螺栓固定在现场中间顶部 其纵向间距 20M 40M 施工人员在移动升降平台上作业 先安装支架 并将钢 索固定 再将探测器线缆用线夹固定在钢索上 一根探测器线缆安装完毕后 将探测器尾纤沿隧道壁敷设 或穿护管 至隧道侧面光纤接续盒 与传输光纤 进行熔接 2 传输光缆部分 光纤光栅感温火灾报警系统的信号传输采用单芯 A 护套阻燃光缆 光缆沿 隧道侧面布置 在光纤接续盒处通过隧道壁的穿护管连接光纤光栅探测器 3 信号处理器部分 光纤光栅感温火灾探测信号处理器为架装式 安装在仪表控制柜上 采用 DC24V 供电 输出信号为 RS485 232 和无源接点开关信号 信号处理器的 8 个 光通道接口分别连接隧道内光纤光栅传感器 各个分区的报警信号通过光纤光 栅感温火灾探测信号处理器输出给火灾报警控制器 实现火灾报警及地址判断 4 火灾报警控制器部分 火灾报警控制器安装在仪表控制柜上 它负责接收来自光纤光栅感温火灾 探测信号处理器的开关量报警信号或故障信号 提供报警 故障 分区位置等 信息 并将这些信号通过通讯方式传送至消防主控室计算机系统 由主控室计 算机系统进行报警介面显示 经确认后采取相应措施 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 图3 1 系统示意图 隧道控制室 区域火灾报 警控制器 TGW 100D 信号处理器 光纤光栅传感器 隧 道 每台 TGW100D 型信号处理器有 4 个光通道 每个通道连接一根传感光纤 可分为 5 个分区 图中左行 隧道和右行隧道各划分为 19 个分区 分别用 1 台 TGW100D 处理 左行隧道分区编号为 1 19 右行隧道分 区编号为 20 38 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 钢索 弱电电缆沟 检修道 报警按钮 光纤光栅探测器 支架 弱电电缆沟 报警按钮 支架 光纤光栅探测器 膨胀螺栓 线夹 图 3 2 隧道内设备安装图 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 六 主要性能指标六 主要性能指标 1 光纤光栅探测器主要性能指标 探测器现场检测探头能够全天候正常工作 使用温度 40 120 报警方式 差定温复合式 左右隧道探测器长度 250m 服务隧道探测器长度 500m 光缆传输距离 20km 相对湿度 95 最大弯曲半径 300mm 2 信号处理器主要性能指标 工作电源 24VDC 环境温度 0 40 工作电流 800mA 报警温度设定范围 65 95 响应时间 2s 输出信号 通过 RS232 RS485 端口和火灾报警控制器连接 实现分区温度 显示 分区报警和各光路故障报警 七 售后服务承诺书七 售后服务承诺书 为了更好地满足业主的要求和维护业主的利益 保证工程竣工后系统能安 全稳定地运行 我公司将严格遵循标书及合同的规定 提供全面的技术支持和 完善的服务工作 为此 我公司郑重承诺 武汉理工光科股份有限公司武汉理工光科股份有限公司 7 1 及时到位的服务响应 我公司在接到业主单位故障保修通知后 将在 24 小时内派相关技术人员到 达现场提供