分区时分型光栅阵列光纤线型感温火灾探测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分区时分型光栅阵列光纤线型感温火灾探测系统及方法，其中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；光栅阵列感温光纤分布在不同的防火分区，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；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波分时分解调模块的时间不同，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。

Divisional time division grating array optical fiber linear temperature sensing fire detection system and method

The invention discloses a partition type time grating array fiber linear temperature sensing fire detection system and method, wherein the system includes a temperature sensing fiber grating array, wave time demodulation module, fire alarm module and the temperature display module; temperature sensing fiber grating array distribution in different fire zone, a plurality of grating temperature sense grating array the distribution of temperature sensor on the optical fiber grating temperature sensor, all with a fireproof partition at the same temperature the same reflection spectrum; pulse into the temperature sensing fiber grating array wave time demodulation module light grating array are each in the optical fiber grating temperature sensor temperature has returned to the wave reflection spectrum decomposition modulation module, demodulation module of reflection spectrum of different fire return wave when the time is different, when the wave demodulation module according to the reflectance spectra of different anti The temperature of the fire zone and the temperature signal are output to the temperature display module, and the fire alarm signal is output to the fire alarm module according to the warning strategy.

【技术实现步骤摘要】
分区时分型光栅阵列光纤线型感温火灾探测系统及方法
本专利技术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。
技术介绍
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(LiG,ZhangW.AnalogLine-TypeFixedTemperatureFireDetectionCable: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(BowenJM,SullivanPJ,BlancheSM,etal.Optical-fiberramanspectroscopyusedforremotein-situenvironmentalanalysis: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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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；当出现火灾时，防火分区内出现热点，热点所在防火分区的光栅温度传感器反射谱变化，将该热点的光谱移出原有反射谱区域，此时该防火分区内所有光栅反射光谱图如图2中光栅光谱图2所示，当热点范围进一步扩大，使得多个光栅受热时，移出的光谱强度进一步增加，此时该防火分区内所有光栅反射光谱图如图2中光栅光谱图3所示，当热点范围覆盖整个防火分区的时候，该分区内所有光栅光谱移出原有反射谱区，此时该防火分区内所有光栅反射光谱图如图2总光栅光谱图4所示；波分时分解调模块根据报警策略启动火灾报警模块，并输出各防火分区的热点温度到温度显示模块。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术将光栅阵列感温光纤分布在不同的防火分区，每个光栅阵列感温光纤上分布多个光栅温度传感器，将每个分区作为一个整体进行测温，降低解调难度，达到快速响应的目的。当发生火灾时，防火分区内的任何光栅受热后光谱移出叠加光谱，避免出现成千上万只光栅旁瓣累加淹没受热移出光谱的问题。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例分区时分型光栅阵列光纤线型感温火灾探测系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例的单分区光谱信号图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例分区时分型光栅阵列光纤线型感温火灾探测系统包括光栅阵列感温光纤、波分时分解调模块4、火灾报警模块5和温度显示模块6。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。如图1所示，具体包括防火分区1、防火分区2、防火分区3……防火分区m，m的大小根据监测环境来确定。防火分区1中包括1.1-防火分区1光栅温度传感器1号、1.2-防火分区1光栅温度传感器2号、1.3-防火分区1光栅温度传感器3号……1.n-防火分区1光栅温度传感器n号；防火分区2中包括2.1-防火分区2光栅温度传感器1号、2.2-防火分区2光栅温度传感器2号、2.3-防火分区2光栅温度传感器3号……2.n-防火分区2光栅温度传感器n号；防火分区3中包括3.1-防火分区3光栅温度传感器1号、3.2-防火分区3光栅温度传感器2号、3.3-防火分区3光栅温度传感器3号……3.n-防火分区3光栅温度传感器n号；防火分区m中m.1-防火分区m光栅温度传感器1号、m.2-防火分区m光栅温度传感器2号、m.3-防火分区m光栅温度传感器3号……m.n-防火分区m光栅温度传感器n号。波分时分解调模块4与光栅阵列感温光纤的一端连接，波分时分解调模块4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4，不同防火分区的反射光谱返回所述波分时分解调模块4的时间不同，波分时分解调模块4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6，同时根据报警策略输出火灾报警信号给火灾报警模块5，报警策略主要根据具体的温差、定温或者两者结合来指定，当达到一定的阈值就输出火灾报警信号。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分区时分型光栅阵列光纤线型感温火灾探测系统，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种分区时分型光栅阵列光纤线型感温火灾探测系统，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立新，王洪海，李政颖，郭会勇，胡军，范典，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42