责任编辑张大伟 三波长红外火焰探测器在公路隧道中的应用 招商局重庆交通科研设计院有限公司王少飞广州市高速公路有限公司刘桂强卢辉严宗雪 长大公路隧道结构复杂、空间狭小、纵深较长、出入口数量 少、封闭性比较强，一 旦发生火灾事敝，烟雾难以排出，火势扑 救和人员疏散都将十分困难，且应急救援难度很大，往往会造成 极具破坏性和危险性的后ｌ粜。一般而言，公路隧道火灾主要由交 通事故、车辆故障和人为纵火引起，尽早发现火情就显得尤为重 要，这是降低事故损失、保障人民群众生命和财产安全的关键。 因此，应特别晕视公路隧道火灾探测器的选用。本文介绍一种适 用于公路隧道环境的火灾探测器——三波长红外火焰探测器，重 点对其工作原理、技术特点和应用方案进行阐述，以期为工程应 用提供参考。 火灾报警原理 一 ＩＩ１ 蠢 ｜Ⅲ一 一一… 一一Ｖ｝ 蕴 厂 ４ Ｂ ｛ 嚣。— 一 盏嚣一攀 一 一： —… 一 ， ＿ ，砸 ■二－：＿＿＿ ＿一０ 一＿二＿ 嚣 ＿ｌ ．图１三波长红外火焰探测器报警原理 火焰探测器是探测火灾燃烧火焰的探测器，是继感温、感烟 探测器后，较晚出现的一种火灾探测器。由于其感应火焰辐射电 磁波，因而具有响应速度快、探测范围广等优点。受太阳光和环 境光的影响，火焰探测器实际应用的光谱只有几个较窄的红外谱 带。火焰探测器除要求对火焰有很高的灵敏度外，还必须要求能 够鉴别和减少非火灾背景光的影响。 隧道专用三波长红外火焰探测器是由左眼和右眼两个检测 回路联合组成，左眼与右眼的工作原理相同，其报警原理如图ｌ 所示。左／右眼检测回路由三个检测通道组成，通道Ａ工作谱带为 ４．０～４．６ｕｍ，通道Ｂ工作谱带为Ｓ卜６．０ｕｍ，通道Ｃ工作谱带为０／／～ １ ｌｕｍ，其工作谱带如图２所示。通道Ａ是火灾探测通道，为主通 道；通道Ｂ、Ｃ是监视通道，为辅助通道，用于探测干扰源的红外 辐射和目光辐射。 ＾ 通道ｃ 通道＾ 通道０ 艇视通道 火灾探测监视ｊ噩地 太阳辐射 （缩小比例尺） Ｏ １ ２ ３ ４ ５ ６ 波长／ｕｍ 图２三波长红外火焰探测器工作谱带 当存在火焰及干扰时，其工作情形如图３所示。当存在火焰 时，通道Ａ的信号幅值大于通道Ｂ和通道Ｃ的信号幅值，发出火灾 报警信号；当通道Ａ的信号幅值小于通道Ｂ和通道Ｃ的信号幅值， 说明存在外部干扰辐射，此时不报警。该类型探测器具有抗人工 光源、阳光照射、各种热源、紫外线，因而适用于公路隧道甚至 是恶劣的工作环境中。 日本等国广泛使用的双波长红外火焰探测器采用双通道检 测，主通道为火焰探测通道，检测中心波长为４ ４ｕｍ，用于探测 碳氢化合物火灾，灵敏度高。辅助通道是监视通道，检测中心波 长为Ｓ５ｕｍ，用于检测非火灾（如人工光源）的热体辐射，抗干 扰能力较强。相比双波长红外火焰探测器，三波长红外火焰探测 器增加了一个抗干扰通道，极大地降低了误报率，提高了抗干扰 能力，确保了火焰探测的准确性、稳定性及可靠性。 火焰探测器的探测距离与不同燃烧物所产生火焰辐射量的大 Ｉ 图３三波长红外火焰探测器工作情形 船８．Ｃ Ｈ中Ｉ国Ｎ交Ａ通ＩＴ信Ｓ息．Ｃ化Ｎ １０９ 骥杂洱靛罂 技术＜ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 小、火灾发生初期的预计火焰尺寸大小、长距离情况下部分红外 辐射被吸收情况有关。某国产三波长红外火焰探测器在０５ｍ 标准 汽油火试验条件下的探测距离与探测角度如图４所示。 三波长红外火焰探测器接线如图６所示，公路隧道火灾 报警系统设计方案如图７所示。报警回路总线采用屏蔽双绞 一 ． 技术应用方案 ‘ 。，一， ，线２ ２ ５ｍｍ ，最远传输距离２０００米。直流电源线采用ＫＶＶ一 一 一 ， ０｜ ｉ’ ＪＬ、 ’ ‘ ’’ｒ ． －图４三波长红外火焰探测器的探测距离与角度 产品技术特点 某国产三波长红外火焰探测器除具有普通三波长红外火焰探 测器的技术优势以外，还具有以下独特之处： ｌ、双鉴探测，探测角度１８０。，安装时无需调整探测角度， 确保在公路隧道火灾探测中不留死角； ２、内置防雷保护措施，能有效防止雷击对线路的干扰，确 保系统在多雷区可靠稳定工作； ３、侧壁距地２ ５～３．５米处挂装，探测效果不受车辆等障碍物 的影响，安装维护简捷、方便； ４、在监视窗污染５０％的情况下仍能确保有效的探测距离， 极大地降低了维护周期和费用； Ｓ、独特的防尘、防水型全密封结构设计，防护等级为 ＩＰ６５，不受公路隧道中灰尘、油污的影响，从根本上保证了探测 器工作的稳定可靠。 ● 图５某国产三波长红外火焰探测器结构图 该国产三波长红外火焰探测器主要技术 能参数见表ｌ。 表１某国产三波长红外火焰探测器技术性能参数 项目 技术参数 项目 技术参数 光谱范围 ４ ４ｕｍ、１ ｕｍ、５ Ｓｕｍ 探视角 ≤１ ８０。 防护等级 ｊＰ６５ 垂直监视角 １ ２０。 环境温度 －４０℃一７５℃ 火灾响应时间 ≤１ Ｏ９ 相对湿度 ≤９５％Ｒ，Ｈ（４０＋２℃） 最大探测距离 ≤７０ｍ（０ ５ｍ２汽油火） 工作电压 １５～３２ＶＤＣ 继电器触点容量 ６０Ｖ ＤＣ／１Ａ 静态电流 ≤２５ｍＡ（２４ＶＤＣ） 报警指示 红色ＬＥＤ常亮 报警电流 ≤４０ｍＡ（２４ＶＤＣ） 执行标准 ＧＢ１ ５６３１—２Ｏ０８ ＪＴ／Ｔ ６１ Ｏ一２００４ 输出方式 继电器输出／ 防雷性能 最大放电电流１ ＯＫＡ 标准４～２０ｍＡ ｌｌＯ中国交ＷＷＷ嘎 ｛ ： ２’２ ５ｍｍ ，最远传输距离２０００米。交流２２０Ｖ电源线采用ＫＶＶ一 ３’２５ｍｍ 。接口模块至火焰探测器共四根线采用ＫＶＶ一４’２５ｍｍ 。 火灾报警控制器之间的联网采用光纤通讯。单台控制器可带两个 回路，每个回路容量为１９８点（接口模块、手动报警按钮），每 部三波长红外火焰探测器需配接一个接口模块。每台电源箱的容 量为ＤＣ２４Ｖ／５Ａ，可供２Ｏ部三波长红外火焰探测器工作。公路隧 道距离超过２０００米时，需增加区域火灾报警控制器。 ～图６三波长红外火焰探测器接线图 ～ ¨¨臼 一 目Ｈ ８ 一一曰 一 ．．． ， ， ． 一 ＿ｌｌｌ ＿一一 一一 图７公路隧道火灾自动报警系统（三波长红外火焰探测器） 结语 根据《公路隧道火灾报警系统技术条件》（ＪＴ／Ｔ ６ｌＯ一 ２００４），公路隧道宜选择线型感温报警系统。因此，三波长红外 火焰探测器作为点式报警系统，可与感温光纤或光纤光栅等报警 系统联合使用，实现特点互补、优势叠加，特别适用于防灾要求 较高的山岭公路隧道和水下公路隧道、城市地下立交，以及设有 水喷雾系统的公路隧道，可有效提高火灾报警联动控制水平。≮ ～一攀餮
