CN110726680A - 一种电缆井火灾预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆井火灾预警方法，包括如下步骤：S1：电缆井内空气采样；S2：电缆井内空气过滤；S3：气体探测仪探测气体的成份及浓度；S4：当气体浓度大于阈值时，启动风机；S5：当气体浓度大于阈值时，将报警信号通过通信协议送至监控平台。本发明的电缆井火灾预警方法采用红外气体探测器，在电缆出现火情的早期阶段，对烟气、温度等进行监测，根据烟气浓度及温度的数值，在电缆有阴燃的阶段及时发出告警信息。硬件上采用红外光谱气体探测仪，并采用PLC编程与气体采集单元地址码对应方式，针对每个气体检测单元都设置唯一的通信地址，报警时给监控平台传输准确的电缆火灾隐患地址。

Description

一种电缆井火灾预警方法

技术领域

本发明涉及电缆火灾预警技术领域，具体涉及一种电缆井火灾预警方法。

背景技术

目前电缆竖井火灾隐患问题主要的原因是居民楼线缆竖井中有电力传输电缆、通信电缆和居民自用电线。其中电力传输电缆布置规范、传输容量合理，但是通信电缆和居民自用电线接线混乱，并且有的电缆竖井中灰尘多，有少量杂物。而电缆火灾的原因主要有：电缆防护层损坏使绝缘层损伤，运行时引起电缆绝缘击穿，产生电弧，引起绝缘层燃烧；电缆过载运行，绝缘层老化被击穿短路；连接不好或接头材料选择不当；电缆头制作工艺粗糙，剥开的绝缘在空气中暴露时间太长，使绝缘受潮，致使在运行中电缆头爆炸；敷设使用不当；受震动扯拉等外力作用；受潮和受热；中间接头盒绝缘击穿，形成短路；明火或热源；孔洞缺少封堵或封堵不严密，腐蚀气体进入，腐蚀绝缘层致使老化被击穿等等。电缆井虽然安装了消防烟雾传感器，但是没能发挥出灭火的功效。

电线电缆根据绝缘材料的工作温度可以分为普通电缆、耐热电缆和高温电缆。普通电缆的绝缘和护套为普通工程橡胶和塑料为基本树脂，但要求是绝缘级的。常见电缆用橡胶材料有：丁本橡胶、乙丙橡胶、天然橡胶和氯磺化聚乙烯等，工作温度为(60～ 75)℃；常见电缆用塑料材料有聚氯乙烯、聚乙烯(包括交联聚乙烯)和聚丙烯等，工作温度为(70～90)℃。耐热电缆一般指(90～155)℃及以下的电缆，而高温电缆则是180℃及以上的电缆。耐热和高温电线电缆载流能力更强，并可以承受温度较高的工作环境。电力电缆发生火灾时电缆内金属导线因局部发热温度上升，引起电缆绝缘外层出现化学反应，产生可燃气体，在达到燃点时开始燃烧并快速蔓延造成的。电力电缆的绝缘外层多采用交联聚乙烯、保护套采用聚氯乙烯，这两种化合物具有相似的组成元素和化学特性，在温度升高时会产生可燃气体。电缆的燃烧就是因为其绝缘外层分解产生以上可燃气体，这些气体到达燃点时就发生燃烧现象。

电缆起火燃烧的整个过程可分成初期阶段、中期燃烧阶段和全面爆发阶段，每个阶段的物理特征差异明显。首先，在电缆局部发热时，其绝缘外层进行化学分解反应产生大量烟气，此时电缆内部温度不高，但是烟气浓度快速上升，此阶段电缆有阴燃，但是尚未出现明火，不具备快速蔓延条件，因此较易扑灭。其次，在经过初期阶段一段时间的热量聚集后，在氧气足够情况下，电缆由初期阴燃转成明火，此时烟气减少、温度快速上升。最后，随着电缆持续燃烧，环境温度急剧上升，大量可燃物开始燃烧，并呈现持续高温，火情呈现快速蔓延，火灾已经形成不可避免态势。

201220472310.X的中国实用新型公开了一种智能建筑电缆井电气火灾监控系统，包括探测器、监控设备和总线，该探测器和监控设备与总线连接，其中探测器包括温度探测器、烟雾探测器、剩余电流电量探测器；监控设备包括温度信号监控装置、烟雾信号监控装置、剩余电流电量信号监控装置；所述温度信号监控装置、烟雾信号监控装置、剩余电流电量信号监控装置上分别设有自动报警功能的手机模块。本实用新型具有防范措施强、能有效的对电缆竖井火灾预警、报警等优点。本实用新型通过探测器部分对被监测物的温度信号、烟雾信号、剩余电流信号进行采集传输给监控部分，由监控部分对温度信号、烟雾信号、剩余电流信号进行分析判断对超标信号提出报警，并对数据进行显示、存储和打印。但是，该实用新型专利只提到了通过探测器、监控设备和总线进行火灾监控，并未提及如何进行报警、报警的条件等技术内容。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种电缆井火灾预警方法，以实现在电缆着火前或者出现阴燃阶段就发出报警信息。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提出了一种电缆井火灾预警方法，包括如下步骤：

S1：电缆井内空气采样；

S2：电缆井内空气过滤；

S3：气体探测仪探测气体的成份及浓度；

S4：当气体浓度大于阈值时，启动风机；

S5：当气体浓度大于阈值时，将报警信号通过通信协议送至监控平台。

进一步地，电缆井中的电缆使用红外气体传感器采集空气样本。

进一步地，所述红外气体传感器采用电调制红外光源，同时采用了高精度干涉滤光片一体化红外传感器以及单光束双波长技术。

进一步地，在电缆井中设置空气过滤装置，将气体样本中的灰尘及重金属等过滤掉。

进一步地，根据不同的材料电缆在阴燃状态下产生气体的浓度，对红外气体传感器设定相应的气体阈值。

进一步地，结合所测的电缆井温度，在不同的阶段设定相应的阈值，制定相应的告警等级。

进一步地，整个检测网络采用CAN通信方式，把现场采集的气体检测数据上传值监控服务器。

进一步地，通过移动服务商的4G网络把现场采集的气体检测数据上传值监控服务器，通过监控平台来监管现场电缆运行状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的电缆井火灾预警方法采用红外气体探测器，即在电缆着火前或者出现阴燃阶段就发出报警信息，给消防灭火预留宝贵的前置处理时间，以便最大程度消除火情隐患，减少经济损失的人员伤亡。相对于目前行业内的火灾报警技术，本技术研发具有明显的创新优势，市场前景广阔。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的电缆井火灾预警方法的工作流程图；

图2为火灾发展阶段变化曲线示意图；以及

图3为火灾烟气和温度变化曲线示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1～图3、以及表1～表2示出了根据本发明的一些实施例。

如图1所示，一种电缆井火灾预警方法，步骤如下：

S1：电缆井内空气采样；

电缆井中的电缆红外气体传感器采集空气样本。该传感器采用电调制红外光源，省去了传统方法中的机械调制部件；同时采用了高精度干涉滤光片一体化红外传感器以及单光束双波长技术可以实现对SO2、NO、CO2、CO、CH4、N2O等气体的实时测量 (如表1)。

表1--不同材质电缆燃烧过程中产生各类气体的含量

S2：电缆井内空气过滤；

电缆井的空气过滤装置将气体样本中的灰尘及重金属等过滤掉，以保证检测的准确性。

S3：气体探测仪探测气体的成份及浓度；

不同的电缆材料在阴燃阶段会产生不同的气体(如图2)，根据不同的材料特性设定气体阈值(如表2)。

表2--红外气体传感器设定气体阈值

编号	气体	检查范围
			1	HCL	5
2	CO2	5000
			3	CO	50
4	SO2	5
			5	NOx	5
6	HCN	5

S4：当气体浓度大于阈值时，启动风机；

阴燃到燃烧阶段，烟气的浓度变化如图3所示，根据曲线及气体种类，结合所测的电缆井温度，在不同的阶段设定相应的阈值，制定相应的告警等级。

S5：当气体浓度大于阈值时，将报警信号通过通信协议送至监控平台。

整个检测网络采用CAN通信方式，把现场采集的气体检测数据通过移动服务商的4G网络上传值监控服务器，通过监控平台来监管现场电缆运行状态。

硬件上采用红外光谱气体探测仪，并采用PLC编程与气体采集单元地址码对应方式，针对每个气体检测单元都设置唯一的通信地址，报警时给监控平台传输准确的电缆火灾隐患地址。

本发明的电缆井火灾预警方法的工作原理如下：

本专利的一种电缆井火灾预警方法是采用红外气体探测器，在电缆出现火情的早期阶段，对烟气、温度等进行监测，及时发出告警信息，为消防灭火赢得宝贵的时间，将火灾造成的经济损失控制到最低状态。

本研究技术重点在于预警，即在电缆着火前或者出现阴燃阶段就发出报警信息，给消防灭火预留宝贵的前置处理时间，以便最大程度消除火情隐患，减少经济损失的人员伤亡。相对于目前行业内的火灾报警技术，本技术研发具有明显的创新优势，市场前景广阔。

目前本技术发展后期还可以与消防联动，但是因为体制原因，目前本技术和产品还不能接入消防系统。另外，本技术目前仅适合于电力电缆的火灾预警，不适合于其他场景的火灾预警，这是本技术的局限性。

比起常规的温度、烟感报警、光纤测温、剩余电流探测这类技术，本项目火灾预警技术创新采用基于特殊气体性质判断电缆着火燃烧的预警技术研究，可避免检测不全面、检测精度不够和误报等缺陷。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电缆井火灾预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：电缆井内空气采样；

S2：电缆井内空气过滤；

S3：气体探测仪探测气体的成份及浓度；

S4：当气体浓度大于阈值时，启动风机；

S5：当气体浓度大于阈值时，将报警信号通过通信协议送至监控平台。

2.根据权利要求1所述的电缆井火灾预警方法，其特征在于，电缆井中的电缆使用红外气体传感器采集空气样本。

3.根据权利要求2所述的电缆井火灾预警方法，其特征在于，所述红外气体传感器采用电调制红外光源，同时采用了高精度干涉滤光片一体化红外传感器以及单光束双波长技术。

4.根据权利要求1所述的电缆井火灾预警方法，其特征在于，在电缆井中设置空气过滤装置，将气体样本中的灰尘及重金属等过滤掉。

5.根据权利要求1所述的电缆井火灾预警方法，其特征在于，根据不同的材料电缆在阴燃状态下产生气体的浓度，对红外气体传感器设定相应的气体阈值。

6.根据权利要求1所述的电缆井火灾预警方法，其特征在于，结合所测的电缆井温度，在不同的阶段设定相应的阈值，制定相应的告警等级。

7.根据权利要求1所述的电缆井火灾预警方法，其特征在于，整个检测网络采用CAN通信方式，把现场采集的气体检测数据上传值监控服务器。

8.根据权利要求7所述的电缆井火灾预警方法，其特征在于，通过移动服务商的4G网络把现场采集的气体检测数据上传值监控服务器，通过监控平台来监管现场电缆运行状态。

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