CN103400466B - 基于并行温度测量的地铁站火灾探测及火灾功率预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于并行温度测量的地铁站火灾探测及火灾功率预测方法，是按照下述方式进行的：（1）沿着站台长度方向并行布置两路线型感温光纤探测系统，设定阈值；（2）当一路系统探测到温度超过阈值的时候，发出可能发生火灾信号，待另一路系统所测温度也超过阈值的时候发出确定发生火灾信号；（3）两路线型感温光纤探测系统探测到的温度异常的点确定为火灾发生位置；同时将温度信号输入处理器；（4）预测火灾功率 。本发明通过感温光纤实时测量吊顶下方的烟气温度，并以此来预测火灾功率的大小，解决在站台宽度方向上不同起火位置对火灾功率预测所带来的误差，从而选择合适的排烟方案，保障地铁站内人员安全疏散。
Description
技术领域
本发明属于安全工程学科中火灾探测技术领域，具体涉及一种在地铁站内发生火灾的情况下，能探测火灾发生位置、并预测地铁站火灾功率大小的方法。
背景技术
地铁作为一种快速高效、大运输量的公共交通系统，能够极大缓解城市交通拥堵，改善城市居民出行环境，目前已在国内多个大中型城市中投入使用。然而由于地铁站人员密集，而地铁站台大多位于地下，其空间相对密闭且不易疏散。一旦地铁站内发生火灾，火灾所产生的高温有毒烟气将会在站台内大量积聚并迅速蔓延，如果不能选择合适的排烟方案，控制烟气在站台内的蔓延，保证人员的安全疏散，将会造成重大的人员伤亡和财产损失。如1995年10月28日阿塞拜疆首都巴库地铁火灾造成558人死亡，269人受伤；2003年韩国大邱地铁火灾造成198人死亡，146人受伤。
研究表明要取得更好的烟气控制效果，火灾时地铁站内所采用的防排烟方案应当根据火灾发生位置以及火灾功率大小来确定。目前国内地铁站通常采用在吊顶下方布置点式离子感烟探测器形式探测火灾，离子感烟探测器具有探测灵敏度高，投资小的优点；然而点式离子感烟探测器只能探测火灾发生与否，以及起火的大致位置，无法对火场特征参数如温度等进行监测，因此也无法对火灾规模的大小进行判断。
线型感温光纤探测系统是目前国内隧道中广泛采用的一种火灾探测技术。这种技术可以实现对探测空间温度的连续监测，对其分布范围内的任意一点发生火灾都可以进行较为准确的定位，目前定位精度可以达到1米以下；并且具有误报率和漏报率低，灵敏度高，响应速度快的优点。然而由于地铁站台宽度较大，国内地铁站岛式站台宽度通常在12~16米之间。对于沿站台长度方向布置的单光纤探测系统，只有火灾发生在感温光纤正下方时，其测量的温度可用于判断火灾功率大小。而实际火灾可能发生在站台宽度方向上的任意位置，此时光纤测量到的温度仅能判断是否发生火灾，无法反应火灾功率大小。
火灾功率是衡量火灾危害程度的一个重要参数，也是火灾时地铁站通风排烟模式选择的重要依据。在火灾时对火源功率大小进行判断，并以此选择合适的排烟方案，有助于优化地铁站内防排烟效果，保障站内人员安全疏散。
因此提出一种合理的方法，当站台内任意位置发生火灾时能够及时、准确的确定火灾发生的位置，并估算出火灾功率大小是非常有必要的。
发明内容
本发明针对上述火灾探测方法所存在的不足，提供一种基于并行温度测量的地铁站火灾探测及火灾功率预测方法，能够判断火灾发生位置、测量吊顶下方的烟气温度，并以此来预测火灾功率的大小。
本发明的技术方案是以下述方式实现的：一种基于并行温度测量的地铁站火灾探测及火灾功率预测方法，是按照下述方式进行的：
（1）沿着站台长度方向并行布置两路线型感温光纤探测系统，设定火灾阈值；
（2）当一路线型感温光纤探测系统探测到温度超过阈值的时候，发出可能发生火灾信号，待另一路线型感温光纤探测系统所测温度也超过阈值的时候发出确定发生火灾信号；
（3）两路线型感温光纤探测系统探测到的温度异常的点确定为火灾发生位置；同时将两路线型感温光纤探测系统的温度信号输入处理器；
（4）按照下述公式预测火灾功率
其中为火灾热释放速率(kW)；为两路并行感温光纤测得的烟气温升均值(K)；H为站台高度(m)； W为站台宽度(m)。
所述两路线型感温光纤探测系统分别在站台宽度的1/4和3/4处沿站台长度方向布置。
本发明在判断火灾发生位置的基础上，通过感温光纤实时测量吊顶下方的烟气温度，并以此来预测火灾功率的大小，解决在站台宽度方向上不同起火位置对火灾功率预测所带来的误差，从而选择合适的排烟方案，保障地铁站内人员安全疏散。
附图说明
图1是本发明的系统原理图。
图2是本发明的流程图。
图3是火源尺寸为10×10cm时平均温度随火灾地点远近变化示意图。
图4是火源尺寸为15×15cm时平均温度随火灾地点远近变化示意图。
图5是火源尺寸为20×20cm时平均温度随火灾地点远近变化示意图。
图6是火源尺寸为30×30cm时平均温度随火灾地点远近变化示意图。
具体实施方式
如图1所示，“线型光纤、测温主机、模块箱、用户界面和报警系统”构成了线型感温光纤探测系统，本发明将温度数据输入处理器，预测火源功率大小，预留接口是处理器输出的火源位置和火源功率大小可以和地铁站应急预案数据库连接，根据火灾规模大小和位置从数据库中选择适合的火灾应急预案。
如图2所示，本发明是按照下述方式进行的：
（1）沿着站台长度方向并行布置两路线型感温光纤探测系统，设定火灾阈值；优选的，所述两路线型感温光纤探测系统分别在站台宽度的1/4和3/4处沿站台长度方向布置。
（2）当一路线型感温光纤探测系统探测到温度超过阈值的时候，发出可能发生火灾信号，待另一路线型感温光纤探测系统所测温度也超过阈值的时候发出确定发生火灾信号；这样可以减少系统误报率；
（3）两路线型感温光纤探测系统探测到的温度异常的点确定为火灾发生位置；同时将两路线型感温光纤探测系统的温度信号输入处理器；
（4）按照下述公式预测火灾功率
其中为火灾热释放速率(kW)；为两路并行感温光纤测得的烟气温升均值(K)；H为站台高度(m)； W为站台宽度(m)。将H、W以及测得的带入公式（1），可计算出。
本发明通过实时监测站台吊顶下方温度，判断是否发生火灾。当测量温度超过所设阈值时，发出火灾报警信号，并对发生火灾位置进行定位；并将两路光纤测量的实时温度数据输入处理器中，通过相应算法，预测火灾功率大小。
如图3~6所示，将本发明应用在一相似比为1:6的地铁站模型实验台中开展火灾实验，通过采用小尺寸模型实验得出并加以验证本发明的效果：在实验台沿长度方向布置了两路温度测点，通过改变火源在实验台宽度方向上的位置，测量了火源从贴壁到位于站台中央7种火源位置情况下，站台内烟气温度分布，并将同一位置的两个测点温度做平均，得出站台不同宽度位置发生火灾时，顶棚烟气温度的沿程衰减情况。从图中可以看出，不同火灾发生位置下顶棚烟气温度均值的差别最大只有10℃，因此通过对温度测点的适当布置后，可以忽略起火位置对顶棚烟气平均温度的影响，并以此对火灾功率做出较准确的判断。
本发明中采用两路并行的线型感温光纤探测系统，通过合理的布置形式能够消除火灾发生位置对顶棚烟气温度均值的影响，通过相应算法能够对火灾功率做出较为准确的预测。
本发明可以用于地铁站任意位置火灾探测和火灾功率预测。
本发明具有下述优点：
1. 采用成熟的线型感温光纤探测系统，探测灵敏度高，定位准确，通过并行的两路光纤探测，单路线型感温光纤探测系统达到阈值仅发出可能发生火灾信号，当两路线型感温光纤探测系统同时达到报警阈值才发出确定发生火灾信号，可以进一步减小火灾误报率。
2. 通过对两路线型感温光纤探测系统适当的布置，能够消除不同起火位置对顶棚烟气平均温度的影响。
3. 通过相应算法能够对火灾功率做出较准确的预测。
现有的火灾探测技术仅能对火灾发生与否，以及大致起火位置进行判断，而无法对火灾规模大小做出预测。本发明则提出了一种解决方法，在探测火灾发生、判断起火位置的基础上，对火灾功率进行较准确的预测。
Claims (2)
1.一种基于并行温度测量的地铁站火灾探测及火灾功率预测方法，其特征在于是按照下述方式进行的：
（1）沿着站台长度方向并行布置两路线型感温光纤探测系统，设定火灾阈值；
（2）当一路线型感温光纤探测系统探测到温度超过阈值的时候，发出可能发生火灾信号，待另一路线型感温光纤探测系统所测温度也超过阈值的时候发出确定发生火灾信号；
（3）两路线型感温光纤探测系统探测到的温度异常的点确定为火灾发生位置；同时将两路线型感温光纤探测系统的温度信号输入处理器；
（4）按照下述公式预测火灾功率
其中为火灾热释放速率；为两路并行感温光纤测得的烟气温升均值；H为站台高度； W为站台宽度。
2.根据权利要求1所述的基于并行温度测量的地铁站火灾探测及火灾功率预测方法，其特征在于：所述两路线型感温光纤探测系统分别在站台宽度的1/4和3/4处沿站台长度方向布置。
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