CN113793468A - 一种隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置，包括加热模块、测温模块、主控模块、移动平台；加热模块包括外壳、射灯、准直透镜、加热调节支架，用于对隧道拱顶位置处的感温光纤进行非接触式加热；测温模块包括红外测温传感器、测温调节支架、激光点光源，用于非接触式测量感温光纤被加热处的实时温度；主控模块安装于移动平台上，分别与加热模块、测温模块电相连；移动平台用于移动整个检测装置。本发明还提供了一种隧道火灾报警系统感温光纤的检测方法。使用本发明的技术方案，可以在隧道内的任意位置处、对任意一段的感温光纤感温灵敏度进行检测；检测时，可以不影响隧道内交通和安全，操作简便、效率高。

Description

一种隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置及方法

技术领域

本发明涉及隧道火灾报警系统检测技术领域，具体涉及一种隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置及方法。

背景技术

感温光纤火灾报警系统在隧道内被广泛应用，其具有抗干扰能力强、体积小、响应快等优点。感温光纤是否能正常工作关系到整个隧道的防火安全。因此，感温光纤火灾报警系统的检测受到越来越多的重视。

目前，因隧道内的感温光纤主要安装在隧道顶部，感温光纤的感温灵敏度检测主要采用点火法。点火法是在封闭隧道交通的前提下，检测人员在感温光纤待检测点的下方，往预先准备好的火盆中倒入汽油等可燃物，点燃火盆模拟真实火灾现场的效果，火焰从下方对感温光纤加热，使感温光纤升温报警。但该方法仍然存在以下几点不足：

(1)封锁隧道增大了管控该段公路的压力，同时增加了实施检测的难度；

(2)即使是模拟火灾，现场点火的方式同样存在一定安全隐患；

(3)该方法需要准备火盆、汽油、灭火器等物品，前期准备过程复杂，会降低检测的整体效率；

(4)受火焰大小的影响，其热气流所形成的温度有可能达不到报警温度；

(5)感温光纤分布在整条隧道，而点火法的检测范围局限于火盆位置的附近，且火盆位置调整的方法不灵活。

现有技术中，公开号为CN106768473A的专利提出了一种便携式光纤加热测试装置及方法，装置部分主要包括铰链连接的上壳体与下壳体，所述上壳体内部固定连接有上隔热片，下壳体内部固定连接有下隔热片；所述上隔热片具有凹槽，凹槽内安装有加热带，加热带的温度被测温探头探测；所述下隔热片设置有用于传递所述加热带热量的导热片，导热片具有用于容纳光纤的容腔。测试方法利用其所提出的装置，对感温光纤进行包裹、加热，利用热传导方式使感温光纤达到预期温度值。但该方法的实施需要利用高空作业车，将测试装置安装在隧道顶部，存在操作难度大，操作效率低等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种隧道火灾报警系统感温光纤的快速安全检测方法，以解决现有技术中存在的对隧道感温光纤进行感温灵敏度检测时，需要利用高空作业车将测试装置安装在隧道顶部，操作难度大、效率低的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，提供了一种隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置，在第一种可实现方式中，包括加热模块、测温模块、主控模块、移动平台；

加热模块包括加热模块外壳、射灯、准直透镜、加热调节支架，加热模块外壳顶部开口、底部闭合，射灯设于加热模块外壳底部内壁，准直透镜设于加热模块外壳顶部开口处，加热调节支架固定安装于移动平台上，加热模块外壳在垂直方向上可摆动的与加热调节支架相连接；

测温模块包括测温调节支架、红外测温传感器、激光点光源，测温调节支架在水平方向上可旋转的安装于移动平台上，红外测温传感器在垂直方向上可摆动的与测温调节支架相连接，激光点光源设于红外测温传感器外壁上；

主控模块安装于移动平台上，分别与加热模块、测温模块电相连；

移动平台包括平板和与平板底面相连接的多个支腿，每个支腿底部连接有万向轮。

结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，射灯为氙灯。

结合第一种可实现方式，在第三种可实现方式中，加热调节支架、测温调节支架或万向轮上均设有锁紧装置。

结合第一种可实现方式，在第四种可实现方式中，还包括反光罩，反光罩设于加热模块外壳内部。

结合第一种可实现方式，在第五种可实现方式中，还包括圆形支架、激光定位环，圆形支架设于加热模块外壳顶部，激光定位环设于圆形支架上。

第二方面，提供了一种隧道火灾报警系统感温光纤的检测方法，在第六种可实现方式中，使用第一到第五种中的任一可实现方式的检测装置对感温光纤进行检测，包括以下步骤：

将检测装置移动至待检测感温光纤下方，调整加热模块的角度使加热区域覆盖感温光纤待检测位置；调整测温模块的角度使红外测温区域覆盖感温光纤待检测位置；

根据火灾报警主机设定的温度报警条件，在主控模块中设置加热方案；

主控模块根据加热方案控制加热模块对感温光纤待检测位置进行加热，同时控制测温模块实时测量感温光纤待检测位置的温度；

根据火灾报警主机的报警情况，判断感温光纤的感温灵敏度是否满足使用要求。

结合第六种可实现方式，在第七种可实现方式中，感温光纤待检测位置为距离火灾报警主机最远的一端。

结合第六种可实现方式，在第八种可实现方式中，加热方案包括：

如果火灾报警主机的报警类型是定温报警，加热方案设置为目标温度值大于火灾报警主机的报警温度；

如果火灾报警主机的报警类型是差温报警，加热方案设置为温度变化速率大于火灾报警主机的报警温度变化速率。

结合第六种可实现方式，在第九种可实现方式中，加热模块对感温光纤待检测位置进行加热时，主控模块会根据测温模块测得的感温光纤待检测位置实时温度，使用测量值微分算法控制加热模块。

结合第九种可实现方式，在第十种可实现方式中，测量值微分算法如下：

设定的定温报警温度或设定的温度变化速率用T₀表示，在第m-1时刻、第m时刻测温模块测得的感温光纤待检测位置的实际温度、温度变化速率分别为T(m-1)、T(m)，加热模块在第m时刻的输出能量u(m)按以下公式进行计算：

在上式中，e(m)＝T(m)-T₀，e(m-1)＝T(m-1)-T₀，K_P、K_I和K_D为设定的常量系数。

由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：

通过使用上述技术方案提供的检测装置和检测方法，可以在隧道内的任意位置处、对任意一段的感温光纤感温灵敏度进行检测。检测时，可以不影响隧道内交通和安全，操作简便、效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例1的检测装置结构示意图；

图2为本发明实施例2的检测装置结构示意图；

图3为本发明实施例3的检测装置结构示意图；

图4为本发明实施例3的激光定位环结构示意图；

图5为本发明实施例4的检测方法流程图；

附图标记：

1-射灯，2-反光罩，3-准直透镜，4-激光定位环，5-加热调节支架，6-激光点光源，7-红外测温传感器，8-测温调节支架，9-主控模块，10-移动平台，11-圆形支架，12-激光光源。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

本实施例提供了一种隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置，如图1所示，包括加热模块、测温模块、主控模块和移动平台。

加热模块，包括加热模块外壳、射灯1、准直透镜3和加热调节支架5，用于对隧道拱顶位置处的感温光纤进行光照射，实现非接触式加热。加热模块外壳的形状不作限定，可以为顶部开口、底部闭合的圆筒形、方筒形，优选为方筒形。射灯1设于加热模块外壳底部内壁，优选的，射灯为高功率氙灯，可提供高能效的加热光源，并且发光功率可调整，所产生的热辐射可控。准直透镜3安装于加热模块外壳顶部开口处，用于将射灯产生的光线变成一束平行的准直光柱，以达到聚焦加热的效果。加热调节支架5固定安装于移动平台上，加热模块外壳在垂直方向上可摆动的与加热调节支架5相连接，以实现光轴在垂直方向上实现0-90度的旋转调节。优选的，加热调节支架5上还设有锁紧装置，可对加热模块外壳在0-90度的旋转过程中实现角度锁定。

测温模块，包括红外测温传感器7、测温调节支架8和激光点光源6，用于非接触式测量感温光纤被加热处的实时温度。测温调节支架8在水平方向上可旋转的安装于移动平台上，红外测温传感器7在垂直方向上可摆动的与测温调节支架8相连接，以实现红外测温传感器7的测温点能够调整到感温光纤被加热处。激光点光源6安装于红外测温传感器7外壁上，优选的，数量为2个并分别安装于左右两侧壁，用来照射感温光纤被加热处，以实现对红外测温传感器7测温区域的定位。

主控模块，安装于移动平台上，分别与加热模块、测温模块电相连，用于控制加热模块对感温光纤的光照温度、光照时间设置，以及控制测温模块对感温光纤被加热处的温度采集，还用于人机交互。在具体的实施方式中，主控模块包括控制处理板卡、触摸显示屏。

移动平台10，用于移动整个检测装置，并可将整个检测装置架立在隧道检修带地面上。在具体的实施方式中，移动平台包括平板和与平板底面相连接的4个支腿，每个支腿底部连接有1个万向轮，优选的，万向轮带有锁紧装置，可实现将移动平台推到某一位置后，能够固定不动。移动平台还集成有检测装置的供电部分，供电部分可选用外接电源，也可选用大功率、大容量可充电电池。

通过使用本实施例的检测装置，可以在隧道内的任意位置处、对任意一段的感温光纤感温灵敏度进行检测。检测时，可以不影响隧道内交通和安全，操作简便、效率高。

实施例2

本实施例与实施例1基本一致，如图2所示，不同之处在于：

在加热模块外壳内设有反光罩2，反光罩的形状为喇叭状或碗状。反光罩的喇叭口或碗口与准直透镜3相连接。

在本实施例中，加热模块外壳内增加了反光罩，可以将氙灯的热辐射尽可能进行汇集，提高加热效率。

实施例3

当隧道中照明灯光较强时，操作人员使用肉眼根据射灯的光照点来对感温光纤待检测位置进行定位时，光照点在较强的隧道照明灯光影响下，会显得不够醒目。为解决上述技术问题，采用以下技术方案：

如图3所示，在加热模块外壳顶部设有圆形支架，圆形支架上安装有激光定位环4。

如图4所示，激光定位环由多个激光光源构成，多个激光光源等间距分布设于圆形支架上，各激光光源的中心光轴相互平行且与准直透镜3的中心光轴平行。激光光源的数量优选为4个。

在本实施例中，加热模块上增加了激光定位环，可以更醒目的对感温光纤待检测位置进行定位。

实施例4

本实施例提供了一种隧道火灾报警系统感温光纤的检测方法，如图5所示，包括以下步骤：

S1、将检测装置移动至待检测感温光纤下方，调整加热模块的角度使加热区域覆盖感温光纤待检测位置；调整测温模块的角度使红外测温区域覆盖感温光纤待检测位置

在具体的实施方式中，首选确定隧道内感温光纤的待检测位置，然后将隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置移动至感温光纤的待检测位置下方，先后调整加热模块、测温模块的工作角度，使加热模块的加热区域、测温模块的红外测温区域覆盖感温光纤的待检测位置。

为了尽可能的检测整条感温光纤的感温灵敏度，感温光纤待检测位置优选为距离火灾报警主机最远的一端。

S2、根据火灾报警主机设定的温度报警条件，在主控模块中设置加热方案在具体的实施方式中，加热方案按如下方式设置：

如果火灾报警主机的报警类型是定温报警，即达到设定温度值就报警，则需要将加热方案设置为目标温度值大于火灾报警主机的报警温度；比如报警温度是60摄氏度，加热方案设置为目标温度值为61摄氏度。

如果火灾报警主机的报警类型是差温报警，即在设定的一定时间内、温度上升超过一定数值就报警，则需要将加热方案设置为温度变化速率大于火灾报警主机的报警温度变化速率；比如报警温度变化速率是20摄氏度/分钟，加热方案设置为温度变化速率为21摄氏度/分钟。

S3、主控模块根据加热方案控制加热模块对感温光纤待检测位置进行加热，同时控制测温模块实时测量感温光纤待检测位置的温度

加热模块对感温光纤待检测位置进行加热时，主控模块会根据测温模块测得的感温光纤待检测位置实时温度，使用测量值微分算法控制加热模块，使感温光纤待检测位置的温度稳定在目标温度值，以及使温度变化速率满足加热方案的设定要求。

在具体的实施方式中，测量值微分算法如下：设定的定温报警温度或设定的温度变化速率用T₀表示，在第m-1时刻、第m时刻测温模块测得的感温光纤待检测位置的实际温度或温度变化速率为T(m-1)、T(m)，则加热模块在第m时刻的输出能量u(m)按以下公式进行计算：

在上式中，e(m)＝T(m)-T₀，e(m-1)＝T(m-1)-T₀，K_P、K_I和K_D为设定的常量系数。通过使用上述算法，可以确保在整个加热过程中，都不会出现T(m)>T₀的情况发生。

S4、根据火灾报警主机的报警情况，判断感温光纤的感温灵敏度是否满足使用要求

当按加热方案对感温光纤待检测位置进行一段时间的加热后，测温模块会检测到感温光纤待检测位置的温度已经上升至火灾报警主机的报警设定温度，在此种情况下：

若火灾报警主机报警，检测装置停止加热和测温，此时可以判断感温光纤的感温灵敏度满足使用要求，并在主控模块显示输出检测结果。

若火灾报警主机不报警，或等待一定时间后仍不报警，检测装置也要停止加热和测量，此时可以判断感温光纤的感温灵敏度不满足使用要求，并在主控模块显示输出检测结果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置，其特征在于，包括加热模块、测温模块、主控模块、移动平台；

所述加热模块包括加热模块外壳、射灯、准直透镜、加热调节支架，所述加热模块外壳顶部开口、底部闭合，所述射灯设于加热模块外壳底部内壁，所述准直透镜设于所述加热模块外壳顶部开口处，所述加热调节支架固定安装于移动平台上，所述加热模块外壳在垂直方向上可摆动的与所述加热调节支架相连接；

所述测温模块包括测温调节支架、红外测温传感器、激光点光源，所述测温调节支架在水平方向上可旋转的安装于所述移动平台上，所述红外测温传感器在垂直方向上可摆动的与所述测温调节支架相连接，所述激光点光源设于红外测温传感器外壁上；

所述主控模块安装于移动平台上，分别与所述加热模块、测温模块电相连；

所述移动平台包括平板和与平板底面相连接的多个支腿，每个支腿底部连接有万向轮。

2.根据权利要求1所述的隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置，其特征在于，所述射灯为氙灯。

3.根据权利要求1所述的隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置，其特征在于，所述加热调节支架、测温调节支架或万向轮上均设有锁紧装置。

4.根据权利要求1所述的隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置，其特征在于，还包括反光罩，所述反光罩设于所述加热模块外壳内部。

5.根据权利要求1所述的隧道火灾报警系统感温光纤的检测装置，其特征在于，还包括圆形支架、激光定位环，所述圆形支架设于所述加热模块外壳顶部，所述激光定位环设于所述圆形支架上。

6.一种隧道火灾报警系统感温光纤的检测方法，其特征在于，使用权利要求1-5中任一所述的检测装置对感温光纤进行检测，包括以下步骤：

将检测装置移动至待检测感温光纤下方，调整加热模块的角度使加热区域覆盖感温光纤待检测位置；调整测温模块的角度使红外测温区域覆盖感温光纤待检测位置；

根据火灾报警主机设定的温度报警条件，在主控模块中设置加热方案；

主控模块根据加热方案控制加热模块对感温光纤待检测位置进行加热，同时控制测温模块实时测量感温光纤待检测位置的温度；

根据火灾报警主机的报警情况，判断感温光纤的感温灵敏度是否满足使用要求。

7.根据权利要求6所述的隧道火灾报警系统感温光纤的检测方法，其特征在于，所述感温光纤待检测位置为距离火灾报警主机最远的一端。

8.根据权利要求6所述的隧道火灾报警系统感温光纤的检测方法，其特征在于，所述加热方案包括：

如果火灾报警主机的报警类型是定温报警，加热方案设置为目标温度值大于火灾报警主机的报警温度；

如果火灾报警主机的报警类型是差温报警，加热方案设置为温度变化速率大于火灾报警主机的报警温度变化速率。

9.根据权利要求6所述的隧道火灾报警系统感温光纤的检测方法，其特征在于，加热模块对感温光纤待检测位置进行加热时，主控模块会根据测温模块测得的感温光纤待检测位置实时温度，使用测量值微分算法控制加热模块。

10.根据权利要求9所述的隧道火灾报警系统感温光纤的检测方法，其特征在于，所述测量值微分算法如下：

设定的定温报警温度或设定的温度变化速率用T₀表示，在第m-1时刻、第m时刻测温模块测得的感温光纤待检测位置的实际温度、温度变化速率分别为T(m-1)、T(m)，加热模块在第m时刻的输出能量u(m)按以下公式进行计算：

在上式中，e(m)＝T(m)-T₀，e(m-1)＝T(m-1)-T₀，K_P、K_I和K_D为设定的常量系数。

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