隧道長(zhǎng)度的不斷增加，呈現(xiàn)“金隧銀橋”的趨勢(shì)。雙向行車道，高危險(xiǎn)性的貨物，隧道內(nèi)由于大交通流量而日益增加的火災(zāi)荷載等等因素都大大增加了隧道火災(zāi)的潛在危險(xiǎn)。由于隧道內(nèi)環(huán)境特殊，火災(zāi)一旦發(fā)生，往往會(huì)一發(fā)不可收拾，造成重大傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。
在隧道監(jiān)測(cè)中，對(duì)于測(cè)溫型的火災(zāi)探測(cè)器，基于升溫梯度的差溫報(bào)警是隧道消防首選的報(bào)警方式，其次才是定溫預(yù)警和報(bào)警，而傳統(tǒng)的隧道火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備較為陳舊，安全性、檢測(cè)靈敏度、長(zhǎng)距離傳輸和系統(tǒng)可靠性等原因，無(wú)法很好地解決隧道行業(yè)的火災(zāi)探測(cè)問(wèn)題。
光纖光柵傳感技術(shù)是目前國(guó)際上最新的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)，具有靈敏度和精度高、本質(zhì)安全防爆、抗強(qiáng)電磁干擾、電絕緣性好、耐腐蝕、防雷擊、便于組網(wǎng)和長(zhǎng)距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，能方便地使用波分復(fù)用技術(shù)在一根光纖中串接多個(gè)光纖光柵進(jìn)行分布式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。因此，光纖光柵傳感技術(shù)受到了世界范圍內(nèi)的廣泛重視，并正在廣泛應(yīng)用。
蔚藍(lán)仕公司在光纖傳感領(lǐng)域的研究處于國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，擁有全套生產(chǎn)制備光纖光柵的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，并開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了多種光纖光柵系列產(chǎn)品，已在多項(xiàng)重大工程中得到應(yīng)用。蔚藍(lán)仕公司提供的 BlueRidge系列光纖光柵火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，采用分布式監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)，在隧道安裝光纖光柵溫度探測(cè)單元（光纖光柵溫度傳感器）構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；利用單模多芯主干光纜將這些前端傳感器連接至隧道管理所光纖光柵信號(hào)處理部件，構(gòu)成信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)（傳輸層）；光纖光柵信號(hào)處理部件（信號(hào)處理器）實(shí)時(shí)采集監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的溫度信號(hào)、報(bào)警信號(hào)、故障信號(hào)，并及時(shí)可靠地將上述信息傳送至火災(zāi)報(bào)警工作站進(jìn)行溫度顯示、報(bào)警信息顯示、電子地圖操作、數(shù)據(jù)查詢檢索、短信息定制和發(fā)送等工作，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)與聯(lián)動(dòng)裝置進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，構(gòu)成數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)（站控層）。
蔚藍(lán)仕公司根據(jù)以下規(guī)范撰寫了光纖光柵隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)解決方案：
l 《工業(yè)自動(dòng)化儀表工程及驗(yàn)收規(guī)范》 GBJ93-86
l 《自動(dòng)化儀表安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》 GB131-90
l 《公路隧道火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)條件》 JT/T610-2004
l 《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50116-98
l 《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》 GB50100-92
l <<火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范>> GB50116-98
l <<線型感溫火災(zāi)探測(cè)器技術(shù)要求及試驗(yàn)方法>> GB16280-1996
l <<線型光纖差定溫火災(zāi)探測(cè)信號(hào)處理器>> Q/NBZD 02-2005
l <<線型光纖差定溫火災(zāi)探測(cè)器>> Q/NBZD 03-2005
1 行業(yè)現(xiàn)狀及產(chǎn)品技術(shù)分析
1.1 隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)種類
隧道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)種類主要包括兩大類，一類是感溫技術(shù)，一類是感光技術(shù)，感煙技術(shù)幾乎不被考慮。感溫技術(shù)主要是探測(cè)火災(zāi)位置周圍溫度場(chǎng)的異常來(lái)判斷火災(zāi)情況，感光技術(shù)主要是通過(guò)判斷火災(zāi)發(fā)生后探測(cè)火源的光譜來(lái)判斷火災(zāi)情況。
感溫技術(shù)和感光技術(shù)各有其特點(diǎn)，火災(zāi)初期，如果感溫技術(shù)能及時(shí)準(zhǔn)確探測(cè)火災(zāi)險(xiǎn)情那無(wú)疑是最好的技術(shù)，傳統(tǒng)的感溫技術(shù)對(duì)初期的火災(zāi)狀況反應(yīng)不是太敏感，往往是心有余而力不足，只有當(dāng)火災(zāi)燃燒的比較充分時(shí)才會(huì)有反應(yīng)。而感光技術(shù)主要是在火災(zāi)充分燃燒，煙霧比較少的情況下可以判斷火災(zāi)，在火災(zāi)初期也是不太會(huì)有反應(yīng)的。
傳統(tǒng)的感溫技術(shù)主要有兩類，一類是感溫電纜技術(shù)（主要是熱敏合金線技術(shù)），另一類是感溫光纜技術(shù)（分布式光纖溫度探測(cè)技術(shù)）。而感光技術(shù)主要是目前市場(chǎng)上采用的雙波長(zhǎng)火焰探測(cè)技術(shù)。
感溫電纜技術(shù)過(guò)去在隧道中應(yīng)用比較多，但由于是電信號(hào)傳輸，實(shí)際使用中無(wú)法排除各類電磁干擾，無(wú)論是差溫技術(shù)還是定溫技術(shù)都很難達(dá)到實(shí)際效果，而且誤報(bào)率高，現(xiàn)在已經(jīng)基本不被采用。
1.2 分布式光纖溫度探測(cè)技術(shù)和雙波長(zhǎng)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)分析
分布式光纖溫度探測(cè)技術(shù)和雙波長(zhǎng)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)都在目前的交通隧道中有應(yīng)用，但是兩種技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)都十分明顯，下面，主要就這兩種技術(shù)的特點(diǎn)做一簡(jiǎn)單分析。
2.2.1分布式光纖溫度探測(cè)技術(shù)
分布式光纖溫度監(jiān)控系統(tǒng)的原理主要依據(jù)是光纖的光時(shí)域反射(OTDR ) 原理以及光纖的后向喇曼散射光(ram an scattering) 溫度效應(yīng)，當(dāng)一個(gè)光脈沖從光纖的一端射人光纖時(shí), 這個(gè)光脈沖會(huì)沿著光纖向前傳播。因光纖內(nèi)壁類似鏡面, 故光脈沖在傳播中每一點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生反射, 反射之中有一小部分的反射光, 其方向正好與入射光的方向相反。這種后向反射光的強(qiáng)度與光線中的反射點(diǎn)的溫度有一定的關(guān)系。反射點(diǎn)的溫度(光纖所處的環(huán)境溫度) 越高, 反射光的強(qiáng)度也越大。也就是說(shuō), 后向反射光的強(qiáng)度可以反映出反射點(diǎn)的溫度。利用這個(gè)現(xiàn)象, 若能測(cè)量出后向反射光的強(qiáng)度, 就可以計(jì)算出反射點(diǎn)的溫度, 這就是利用光纖測(cè)量溫度的基本原理。
分布式光纖溫度探測(cè)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：光纖溫度探測(cè)，屬于無(wú)電檢測(cè)技術(shù)，有很好的抗電磁干擾能力；分布式測(cè)量，在一定的分辨率范圍內(nèi)，可以連續(xù)判斷溫度分布狀況；長(zhǎng)距離探測(cè)，有2千米和4千米長(zhǎng)度探測(cè)技術(shù)，少數(shù)有8千米探測(cè)技術(shù)；施工方便，維護(hù)簡(jiǎn)單。
雖然分布式光纖溫度探測(cè)技術(shù)可以對(duì)電纜沿線的溫度分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是由于數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔不可能無(wú)限小，因此設(shè)備不可能對(duì)沿線的任意點(diǎn)都進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，而是有一定的分辨度限制（2～15m），并且基于排除干擾和程序算法的原因，光纖本體必須在大于分辨度的連續(xù)長(zhǎng)度上溫度保持一致的情況下，程序的算法才能對(duì)這一區(qū)域的平均溫度進(jìn)行計(jì)算。換言之，如果光纖本體的某一點(diǎn)（或某一小面積區(qū)域）所處溫度發(fā)生明顯改變 ，拉曼散射的固有算法將會(huì)剔除掉此區(qū)域的異常溫度，計(jì)算得出光纖在分辨率長(zhǎng)度內(nèi)的平均溫度（異常點(diǎn)除外），而無(wú)法顯示此異常溫度。
同時(shí)，分布式光纖溫度探測(cè)技術(shù)由于采用光纖本體作為溫度傳感器，其溫度響應(yīng)時(shí)間必然受到光纖分辨率以及纖體厚度的影響，反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，且無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)差溫監(jiān)測(cè)。同時(shí)對(duì)光纖線路的附設(shè)條件也有嚴(yán)格的要求，過(guò)度的彎曲和擠壓都會(huì)嚴(yán)重地影響測(cè)溫精度。
作為長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，分布式光纖溫度探測(cè)技術(shù)的測(cè)溫儀還有一個(gè)特點(diǎn)就是設(shè)備核心元件易損耗，由于設(shè)備是根據(jù)非常微弱的向回傳遞的散射光強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算的，因此為了能夠使散射光的強(qiáng)度足夠觸發(fā)檢測(cè)單元，必須加大入射光的強(qiáng)度，所以拉曼散射測(cè)溫儀都必須使用大功率激光發(fā)射裝置，其入射光強(qiáng)度達(dá)數(shù)十毫瓦。這樣的大功率激光發(fā)射裝置的正常使用壽命一般都不會(huì)太長(zhǎng)，連續(xù)運(yùn)行兩三年以后就不得不更換，大功率激光發(fā)射裝置國(guó)內(nèi)沒(méi)有類似的替代品，只能從國(guó)外進(jìn)口，而單獨(dú)購(gòu)買該元件的價(jià)格往往十分昂貴。
由于以上原因，它的缺點(diǎn)很明顯：如精度低，反應(yīng)速度慢，誤報(bào)率高，難以實(shí)現(xiàn)溫升和差溫檢測(cè)，光源功率大，光信號(hào)指標(biāo)經(jīng)常漂移，光纖本體受外力影響大，光源壽命短，不易維修，維修周期長(zhǎng)，價(jià)格昂貴。實(shí)際使用中對(duì)初期火災(zāi)的探測(cè)能力很弱。
2.2.2雙波長(zhǎng)火焰探測(cè)技術(shù)
火焰燃燒通常伴隨有紅外輻射，紅外火焰探測(cè)器是通過(guò)監(jiān)測(cè)特定的紅外輻射信息來(lái)判斷火焰的存在。雙紅外火焰探測(cè)器運(yùn)用了多紅外傳感技術(shù)，使用兩個(gè)具有窄帶濾波的不同波長(zhǎng)的紅外傳感器，其中一只傳感器工作在反映火焰信息的中心波長(zhǎng)，另外一只傳感器監(jiān)視環(huán)境中的其他紅外輻射，結(jié)合火焰的閃爍特征，通過(guò)特定的微處理器和專用的數(shù)學(xué)算法模型進(jìn)行運(yùn)算分析，使得只有符合火焰特征的輻射頻譜才會(huì)被確認(rèn)為火警，而其他的干擾因素 形成的假火警信號(hào)則會(huì)被排除，這就是雙波長(zhǎng)火焰探測(cè)技術(shù)原理。
優(yōu)點(diǎn)：
探測(cè)器可捕捉火焰特有的燃燒變化頻率，捕捉火災(zāi)特有的光譜分布特性，通過(guò)對(duì)一般照明用環(huán)境光的光譜和車輛火災(zāi)或汽油火災(zāi)時(shí)檢測(cè)器的相對(duì)光譜比較，判斷檢測(cè)火災(zāi)。
缺點(diǎn)：
l 火災(zāi)燃燒充分，煙霧比較少的情況下才會(huì)準(zhǔn)確報(bào)警（實(shí)際隧道火災(zāi)通常是濃煙狀態(tài)），貽誤報(bào)警時(shí)。
l 非無(wú)電檢測(cè)技術(shù)，無(wú)法排除各類電磁干擾，包括雷電、照明、風(fēng)機(jī)、通訊、廣播、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的各類電磁干擾均會(huì)影響火焰探測(cè)工作狀態(tài)。
l 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中通常存在其他干擾紅外輻射源，如加熱器、白熾燈、鹵素?zé)?、發(fā)熱物體、太陽(yáng)光等，這些非火焰產(chǎn)生的紅外輻射容易引起紅外火焰探測(cè)器的誤報(bào)警。
l 適用于無(wú)煙液體和氣體火災(zāi)以及產(chǎn)生煙的明火火災(zāi)探測(cè)，諸如含碳材料的明火燃燒（木材、塑料、酒精、油類產(chǎn)品、氣體等）,不適用于對(duì)某些化學(xué)物質(zhì)（如磷、鈉、鎂、硫、氫等物質(zhì)）燃燒的探測(cè)。5.探測(cè)窗受灰塵、潮氣、化學(xué)氣體污染，影響探測(cè)效果。6.容易受到人為損壞，維護(hù)工作量大。7.性價(jià)比低
1.3隧道火災(zāi)探測(cè)最佳方式
根據(jù)公路隧道的結(jié)構(gòu)和火災(zāi)的特點(diǎn)，我們認(rèn)為如果在火災(zāi)發(fā)生初期就能發(fā)現(xiàn)并采取相關(guān)措施，采用溫度探測(cè)方式無(wú)疑是最好的方式，而雙波長(zhǎng)火焰探測(cè)技術(shù)在時(shí)間上來(lái)講已經(jīng)比較遲了，當(dāng)然盡管溫度探測(cè)是比較好的方式，但是溫度探測(cè)技術(shù)的優(yōu)劣是影響溫度探測(cè)效果特別是火災(zāi)初期探測(cè)效果好壞的關(guān)鍵。
隧道溫度火災(zāi)探測(cè)技術(shù)并非完全是定溫探測(cè)技術(shù)，最主要的是在火災(zāi)初期的溫度變化探測(cè)技術(shù)，只要把火災(zāi)發(fā)生初期的溫度變化趨勢(shì)準(zhǔn)確探測(cè)出來(lái)就是最好的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)，只有這樣我們才能達(dá)到最好的防災(zāi)減災(zāi)效果，這也是國(guó)內(nèi)外同行一直追求的目標(biāo)。盡管上述分布式光纖溫度探測(cè)技術(shù)和感溫電纜技術(shù)也在追求這一目標(biāo)，但是由于技術(shù)方面先天性的缺陷，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的確有很大的難度。
隨著溫度測(cè)試技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，特別是隨著光通信技術(shù)在傳感領(lǐng)域里的不斷發(fā)展，溫度精確測(cè)試技術(shù)得到前所未有的進(jìn)步，這種先進(jìn)技術(shù)開(kāi)始在消防領(lǐng)域開(kāi)始得到應(yīng)用，因此在實(shí)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生初期準(zhǔn)確探測(cè)溫度變化趨勢(shì)的技術(shù)有了真正的突破，這就是基于波分復(fù)用技術(shù)的光纖光柵傳感技術(shù)。
2 光纖光柵傳感技術(shù)
光纖的材料為石英，由纖芯、包層和涂覆層（樹(shù)脂涂層）構(gòu)成，光纖光柵技術(shù)于1978年問(wèn)世，利用紫外激光光束照射光纖，被照射區(qū)間段纖芯的折射率將發(fā)生周期性的變化，稱此折射率變化區(qū)域?yàn)楣饫w光柵。
