光纖感溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在軌道交通的應(yīng)用研究

陳銀春

【摘 要】軌道交通屬于人流量密集的公共場(chǎng)所，隨著線路不斷增多，其安全性更是成為相關(guān)安全部門(mén)工作的重中之重。目前，軌道交通的隧道區(qū)間消防報(bào)警手段較為薄弱，而作為試點(diǎn)，光纖感溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的補(bǔ)充在12號(hào)線得以成功實(shí)施并通過(guò)驗(yàn)收進(jìn)入運(yùn)營(yíng)階段。文章介紹了光纖感溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用在12號(hào)線的方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)安裝及使用情況，對(duì)進(jìn)一步完善軌道交通火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)起到了借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】軌道交通；隧道區(qū)間；光纖感溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；火災(zāi)探測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)： J905 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）20-0112-002

Research on Application of Optical Fiber Temperature Monitoring System in Rail Transit

CHEN Yin-chun

（Shanghai Shentong Subway Group Co.，Ltd.，Shanghai 201103，China）

【Abstract】Rail transportation is a public place with abundant traffic.With the increasing number of lines，its safety is the most important task of the relevant security departments.At present，the rail transit tunnel fire alarm means is relatively weak，and as a pilot，optical fiber temperature monitoring system as a fire alarm system in the 12 line to be successfully implemented and through the acceptance into the operational phase.This paper introduces the design，field installation and use of fiber temperature monitoring system in line 12，which can be used as a reference for further improving the rail traffic fire alarm system.

【Key words】Rail transit；Tunnel interval；Optical fiber temperature monitoring system；Fire detection

0 引言

軌道交通由于具有運(yùn)量大、速度快、安全、準(zhǔn)時(shí)、綠色無(wú)尾氣污染等一系列優(yōu)點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)城市郊區(qū)發(fā)展，促進(jìn)城市由單中心向多中心發(fā)展具有非常重要的意義。

鑒于地鐵火災(zāi)安全的重要性，為了有效地保護(hù)人民生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全，研究一種適合在地鐵隧道安裝運(yùn)行的，能及時(shí)地反映地鐵火災(zāi)發(fā)生的位置、災(zāi)情的區(qū)域大小、火勢(shì)的大小、火勢(shì)的蔓延方向、延誤漂流方向等的火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將給救災(zāi)指揮部門(mén)實(shí)時(shí)提供動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，可利于救災(zāi)工作有條不紊的開(kāi)展，盡可能減少人員傷亡、社會(huì)公共財(cái)產(chǎn)損失。

光纖的抗電磁干擾能力、組網(wǎng)方便及其固有的大信號(hào)傳輸帶寬等優(yōu)點(diǎn)，使得光纖溫度傳感器突破了光電式溫度傳感器的限制，為地鐵隧道等存在強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾的環(huán)境提供了非常有效的溫度測(cè)量方法。上海申通地鐵集團(tuán)選取12號(hào)線作為試點(diǎn)，采用的光纖感溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)DTS）能覆蓋全行車(chē)區(qū)間及電纜通道，對(duì)原有的自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)起到了很好的補(bǔ)充作用。

1 系統(tǒng)構(gòu)成及方案

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

光纖感溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由測(cè)溫主機(jī)、感溫光纖和相應(yīng)的輔助配件等組成。

（1）測(cè)溫主機(jī)：用于光電轉(zhuǎn)換及信息處理，可對(duì)所監(jiān)控區(qū)域火災(zāi)情況進(jìn)行預(yù)報(bào)警和報(bào)警，可監(jiān)測(cè)自身設(shè)備故障，有自動(dòng)增益溫度校準(zhǔn)功能，保證長(zhǎng)期溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。

（2）感溫光纖：在石英玻璃光纖外加金屬護(hù)套組成，既是現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)探測(cè)設(shè)備又是系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道，具有良好的抗嚙咬、抗震特性，比較適用于軌道交通隧道內(nèi)的惡劣環(huán)境

（3）輔助配件：含光纖接線盒及測(cè)溫軟件等。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

上海軌道交通12號(hào)線共設(shè)計(jì)車(chē)站32座，全部為地下車(chē)站。按一站一主機(jī)設(shè)置車(chē)站DTS感溫光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)車(chē)站與車(chē)站之間的行車(chē)區(qū)間及電纜通道進(jìn)行溫度在線監(jiān)測(cè)，探測(cè)主機(jī)采用英國(guó)Sensa公司的DTS 200-240光纖分布式溫度監(jiān)測(cè)主機(jī)。

測(cè)溫主機(jī)輸出4路繼電器信號(hào)給自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）主機(jī)，左右兩邊上下行區(qū)間各為一個(gè)探測(cè)回路，通過(guò)旁通道聯(lián)通上下行區(qū)間。

測(cè)溫主機(jī)通過(guò)MODBUS接口（串口）上傳信號(hào)給EMCS系統(tǒng)的PLC，由EMCS系統(tǒng)集成商進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，將DTS主機(jī)的溫度信息顯示在EMCS監(jiān)控工作站，光纖感溫系統(tǒng)不另設(shè)顯示工作站。

光纖感溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與EMCS及FAS系統(tǒng)的關(guān)系示意圖如圖1所示。

2 設(shè)備安裝

（1）測(cè)溫主機(jī)：測(cè)溫主機(jī)不單獨(dú)設(shè)置機(jī)柜，而是與弱電綜合機(jī)房的設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)（EMCS）機(jī)柜合用，空間為4U。

（2）感溫光纖：現(xiàn)場(chǎng)感溫光纖的布置結(jié)合地鐵隧道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行全面覆蓋。為準(zhǔn)確定位地鐵隧道內(nèi)出現(xiàn)的溫度異常點(diǎn)，光纖采用直線懸吊于隧道頂部的安裝方式，用Z型支架以懸吊的方式將感溫光纖沿隧道直線敷設(shè)，感溫光纖距安裝頂部75～150mm，以保持良好的通風(fēng)與快速響應(yīng)時(shí)間。每隔1到1.5米安裝一個(gè)支架，現(xiàn)場(chǎng)施工較為簡(jiǎn)單。endprint

Z型支架安裝的位置為上下行內(nèi)側(cè)，在滿足限界要求的前提下，盡可能遠(yuǎn)離接觸網(wǎng)支架。

現(xiàn)場(chǎng)安裝如圖2所示。

上海軌道交通12號(hào)線共敷設(shè)光纖約11千米，覆蓋除折返站外的所有行車(chē)區(qū)間及電纜通道。

3 系統(tǒng)功能

3.1 溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

（1）EMCS系統(tǒng)人機(jī)界面可以顯示DTS所探測(cè)的溫度報(bào)警和設(shè)備故障等信息。

（2）DTS通過(guò)溫度報(bào)警值來(lái)判斷和分析火災(zāi)情況，DTS的溫度報(bào)警信息會(huì)傳輸?shù)紼MCS系統(tǒng)，通過(guò)在EMCS系統(tǒng)工作站上人工進(jìn)行確認(rèn)。消防聯(lián)動(dòng)指令由EMCS系統(tǒng)匯總DTS系統(tǒng)的溫度報(bào)警信號(hào)并通過(guò)FAS系統(tǒng)端做出消防聯(lián)動(dòng)。

（3）DTS正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)感溫光纖對(duì)地鐵隧道區(qū)間的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，測(cè)溫主機(jī)對(duì)其進(jìn)行采集和分析，并將溫度報(bào)警信息、火災(zāi)報(bào)警信息以及系統(tǒng)故障信息送至車(chē)站級(jí)EMCS系統(tǒng)。車(chē)站級(jí)和中央級(jí)EMCS系統(tǒng)將顯示所上傳的信息。

（4）當(dāng)DTS的測(cè)溫主機(jī)判斷地鐵隧道區(qū)間溫度異常時(shí)，溫度的報(bào)警信息被傳輸?shù)杰?chē)站EMCS系統(tǒng)，當(dāng)由有人工確認(rèn)為火災(zāi)時(shí)，EMCS系統(tǒng)可根據(jù)具體防火分區(qū)的劃分情況，進(jìn)行相關(guān)聯(lián)動(dòng)操作。

（5）車(chē)站感溫光纖溫度分布采用柱狀圖表示。

（6）畫(huà)面實(shí)時(shí)監(jiān)控感溫光纖分區(qū)感溫溫度、定溫報(bào)警、升溫報(bào)警。

（7）感溫光纖測(cè)溫范圍是0-100，分區(qū)溫度值為3個(gè)等級(jí)，分別為：，正常（0-45度）綠色；預(yù)警（45-55度）黃色；報(bào)警（55-100度）紅色。

（8）X組表示感溫光纖分區(qū)分布，Y組表示感溫光纖分區(qū)分布感溫溫度值。

（9）感溫光纖系統(tǒng)綠色表示“通信正?！保{(lán)色表示“通信失敗”，黃色表示“系統(tǒng)故障或光纖斷裂故障”。

（10）發(fā)生報(bào)警時(shí)，在畫(huà)面的下方的報(bào)警欄中會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信息，會(huì)顯示報(bào)警時(shí)間，報(bào)警狀態(tài)，報(bào)警級(jí)別，報(bào)警值，報(bào)警詳細(xì)描述等）。

3.2 溫度趨勢(shì)顯示

以趨勢(shì)曲線的形式顯示當(dāng)前感溫光纖所有的實(shí)時(shí)或歷史溫度信息?？蛇x擇不同顏色曲線代表不同分區(qū)的溫度，鼠標(biāo)移動(dòng)到曲線上的某個(gè)點(diǎn)時(shí)，則可顯示該點(diǎn)的相關(guān)信息（如：溫度、記錄時(shí)間等）

用戶可用工具欄放大鏡工具選取區(qū)域放大查看曲線；點(diǎn)工具欄上其它快捷按鈕，可進(jìn)行另存、頁(yè)面設(shè)置、打印等操作。

車(chē)站的歷史數(shù)據(jù)將在本地保存一個(gè)月，中央的歷史數(shù)據(jù)將在歷時(shí)服務(wù)器中保存一年。

3.3 溫度報(bào)警記錄

在中央級(jí)和車(chē)站級(jí)的EMCS平臺(tái)上，用戶可以按照車(chē)站名稱(chēng)、系統(tǒng)、指定的時(shí)間段、報(bào)警級(jí)別和報(bào)警類(lèi)型等查詢(xún)條件，對(duì)報(bào)警記錄進(jìn)行查詢(xún)輸入，當(dāng)輸入查詢(xún)條件后，點(diǎn)擊“查詢(xún)”，即可查詢(xún)所需要的實(shí)時(shí)報(bào)警。

車(chē)站的歷史報(bào)警數(shù)據(jù)在本地EMCS的狀態(tài)記錄里保存一個(gè)月，中央的歷史數(shù)據(jù)在EMCS的歷史服務(wù)器中保存一年。

目前12號(hào)線沒(méi)有DTS的運(yùn)營(yíng)報(bào)表，也沒(méi)有EMCS的運(yùn)營(yíng)匯總報(bào)表，因當(dāng)初運(yùn)營(yíng)方?jīng)]有提出此功能要求，故沒(méi)有開(kāi)發(fā)此匯總統(tǒng)計(jì)報(bào)表，運(yùn)行一年以來(lái)只有一次報(bào)警記錄，如上圖截圖所示。

4 系統(tǒng)應(yīng)用情況

上海地鐵軌道交通12號(hào)線光纖感溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于分別于2013年及2015年分期投入使用，車(chē)站設(shè)備運(yùn)行及報(bào)警數(shù)據(jù)傳輸均尚屬正常。

2013年7月3號(hào)夜間，楊高北路站DTS主機(jī)曾有升溫報(bào)警記錄，后經(jīng)工作人員查實(shí)為現(xiàn)場(chǎng)維保人員在該區(qū)域施工作業(yè)導(dǎo)致區(qū)域溫度突變引起，這些報(bào)警記錄同時(shí)也從側(cè)面證實(shí)了DTS系統(tǒng)的設(shè)備，準(zhǔn)確地對(duì)差溫、溫升進(jìn)行報(bào)警。

5 結(jié)論

上海軌道交通12號(hào)線光纖感溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（DTS系統(tǒng)）通過(guò)了相關(guān)系統(tǒng)測(cè)試和消防檢測(cè)，正式運(yùn)營(yíng)之后，對(duì)地鐵區(qū)間隧道的溫度、火災(zāi)進(jìn)行可靠地、準(zhǔn)確地監(jiān)視及預(yù)警、報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了全線車(chē)站聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和信息化管理，全面提升運(yùn)行安全，保障地鐵正常有序地運(yùn)營(yíng)，具有顯著的社會(huì)綜合效益。

該系統(tǒng)對(duì)地鐵區(qū)間隧道的溫度、火災(zāi)進(jìn)行可靠的監(jiān)視及預(yù)警、報(bào)警，避免或降低災(zāi)害情況下的人員和財(cái)產(chǎn)損失。光纖感溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所具有的溫度在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、高可靠性、技術(shù)先進(jìn)、擴(kuò)展方便、智能化程度高、便于調(diào)試、維護(hù)和管理、布線簡(jiǎn)單、不受高壓電磁干擾、隧道內(nèi)惡劣環(huán)境對(duì)探測(cè)器本身及探測(cè)精度影響甚小或無(wú)影響、使用壽命長(zhǎng)、誤報(bào)率低等特點(diǎn)，可為其在軌道交通隧道區(qū)間的進(jìn)一步拓展應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

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