电厂火灾监测系统技术建议书线型光纤感温火灾探测系统深圳市迅捷光通科技有限公司2011年7月目录一、引言 (3)二、光纤测温工作原理 (3)三、线型光纤感温火灾探测系统方案 (5)1.系统概述 (5)2.系统组成 (6)感温光缆 (6)测温主机 (6)上位机监控软件 (9)火灾报警和报警控制器 (10)远程通信模块 (10)3.系统特点 (10)四、系统方案设计 (12)以华能集团F省H发电厂为例，H电厂需对主厂房，输煤系统，汽机房，锅炉房及煤仓间，变压器，以及厂区电缆通道等位置进行温度监测； (12)锅炉区域和脱硫岛等区域使用分布式光纤暂订28000米，在集控室布置一台1台FET8608L 型光纤主机，每台主机4个通道，每通道测量距离为8公里，根据现场的实际情况合理配置每个通道的测温光纤，光纤总数不少于28000米； (12)输煤系统使用分布式光纤暂订15000米，在输煤控制室布置一台FET8603B光纤主机，每台主机4个通道，每通道测量距离为4公里，根据现场的实际情况合理配置每个通道的测温光纤，光纤总数不少于15000米。

(12)五、施工方案 (13)1.感温光缆的安装 (13)2.测温主机的安装 (14)3.上位机的安装 (14)六、售后服务及技术支持 (14)1.电话支持服务 (14)2.现场支持服务 (15)3.设备维修及投诉 (16)设备维修服务 (16)设备更换服务 (16)区域经理服务 (16)投诉受理服务 (16)七、技术规范和资质认证证书 (16)一、引言随着社会经济的不断发展，电力供应对社会各行业的价值日益重要，是社会发展的关键命脉之一，电力供应及其可靠运行已经成为各国的重要国家战略。

电力系统包括发电、输电和变电三大重要环节，发电厂是整个电力系统的源头，保障发电厂的安全运行直接关系到电力供应的稳定。

煤矿、发电厂及其它大型厂矿内部大量的动力电缆和控制电缆分布在电缆沟、电缆桥架、电缆夹层内，输煤皮带的温度监控。

各种电缆尤其是高压动力电缆，其负载过大、电缆接头老化等原因会导致温度升高，温度过高容易引起火灾，导致发电厂的发电业务中断。

集中敷设的电缆起火影响范围将更广、修复时间更长、造成的损失更大。

各单位迫切需要一种在线测温技术，实时自动采集电缆表面温度，在温度过高之前及时、准确的监测温度变化并发出预警，使管理者有充分的时间采取相应的措施，避免火灾发生。

为此，迅捷光通科技有限公司适时地开发出线型光纤感温火灾探测系统，实时对电缆进行温度监测，并进行预警和报警。

该系统采用了全光纤传感无源测温方式，消除了监测系统自身的安全隐患，极大提高了监测系统对电力温度监测的可用性。

该光纤测温系统被很多煤矿、电厂、大型厂矿和供电公司使用，大大降低了火灾事故的发生，真正地做到防患于未然，符合电力行业“安全第一，预防为主”的安全思想。

二、光纤测温工作原理线型光纤感温火灾探测系统基于分布式光纤传感技术，利用光纤中散射光（拉曼）信号强度对温度的敏感特性，实现对温度变化的精确测量。

图1 光纤散射光谱图分布式光纤温度传感是将整条传输光纤作为传感器，光纤（光缆）上的每一点都兼具“传”和“感”的功能。

在分布式光纤温度传感系统中，一束较强的脉冲激光信号在光纤（光缆）中传输时，光纤中的每一点都会对激光信号产生极其微弱的背向散射，根据散射光信的波长可将其分为瑞利（Rayleigh）散射、拉曼（Raman）散射和布里渊（Brillouin）散射，如图1所示。

其中拉曼散射信号的强度与该点所处位置的温度相关性最大，通过检测每一点散射光信号的光强，获得该点的温度信息，进而得到整条光纤（光缆）上的温度分布。

在拉曼散射光中，波长较短的称为反斯托克斯光，波长较长的成为斯托克斯光，它们在频谱图上的分布大致是对称的。

反斯托克斯光的温度敏感性要比斯托克斯光强得多，通常将反斯托克斯光用作信号光，作为温度计算的主要依据，斯托克斯光作为参考光信号，用来消除应力、应变引起的光纤损耗等因素的影响。

只要得到反斯托克斯光与斯托克斯光的光强比值，即可得到对应的温度值。

同时通过检测脉冲信号返回光电探测器的时间，即可获得温度测点在光缆中的位置信息。

整个分布式光纤传感系统如图2所示。

激光器发出激光脉冲，经耦合器到达连续光纤的各位置，在各位置会形成散射，通过光谱分离技术获得光纤各点的斯托克斯光和反斯托克斯光散射光谱。

散射光谱经过光电转换单元转换成电信号并放大，再由采集单元进行降噪处理。

散射光对应的电信号经过CPU处理单元进行计算，获得光纤各处的温度值和位置信息，并输出到监控主机显示和报警。

图2 分布式光纤传感系统示意图三、线型光纤感温火灾探测系统方案1.系统概述迅捷光通科技有限公司基于分布式光纤传感技术研制开发的新型火灾探测系统，通过实时检测感温光缆中背向散射光信号强度随温度的变化情况，实现对电缆温度的连续在线监测和火灾报警。

该系统主要由感温光缆、测温主机、工控机、上位机监控软件、火灾报警控制器、远程通信模块等组成，如图3所示。

沿电力电缆部署感温光缆，光缆覆盖距离2KM、4KM、8km，测温主机为2通道、4通道、8通道。

测温主机的输出信号送到上位机进行集中显示和报警输出，并可以送到火灾报警控制器进行告警和消防联动。

如果要在远端集中监控所有测温主机，每个测温主机侧要增加远程通信模块，方便远程进行集中监控。

图3 发电厂电缆火灾监控组网示意图2.系统组成系统各部分详细说明如下：感温光缆感温光缆内芯采用125µm多模光纤，内心外包有Kevlar套管，套管外采用铠装保护（不锈钢软管和不锈钢编制丝），外套采用阻燃的低卤PVC材料，如图4所示。

整个感温光缆结构保证了感温光缆具有较快的温度响应速度、较强的抗拉、抗压能力和耐高温、阻燃能力。

感温光缆通常安装在电力电缆表面，沿电缆铺设。

采用扎带固定在电缆上，如需增大探测面积可沿电力电缆方向S型铺设。

图4 感温光缆结构示意图测温主机迅捷光通科技有限公司本项目推荐使用的测温主机是FET系列，该主机由激光器、光开关、WDM模块（耦合器和光谱分离单元）、光电转换单元、CPU处理单元几部分构成。

信号的处理过程为：激光器—> WDM模块—>光开关—>光电转换单元—>CPU处理单元。

最终CPU系统进行大量计算处理，得到当前光纤通道中每一点的温度值；如果测量温度值大于预设的报警温度，则通过RS485接口发送信号到报警控制器触发报警；主机同时还能响应来自控制中心监控软件的网络命令请求，将实测温度通过网络发送到监控中心。

由于激光器和光电探测单元会受温度影响而发生光学特性漂移，因此传统光纤传感系统大多采用恒温箱结构为光学系统提供恒温环境。

但是恒温箱结构容易出现故障，影响系统正常运行。

迅捷公司采用创新的自带恒温电路系统，大大提高了光学系统的可靠性和设备的使用寿命。

对于多通道光纤测温主机，需要通过光开关频繁切换，在多个检测通道进行轮询检测。

这就对光开关的切换寿命提出了较高要求，迅捷公司采用业界最先进的微机电（MEMS）光开关，其切换次数可达到109次，是传统机械式光开关切换次数的100倍，大大提高了设备的使用寿命。

在采集处理单元，采用了独创的插值采样技术，使得系统对测温点的位置定位可以精确到米，大大超出了业界的定位精度（1-3米）。

FET序列测温主机安装在发电厂中控室的19英寸机架上，采用220V交流供电。

FET8608L 测温主机的正视图如图5所示：图5 FET8608L测温主机正视图FET8608L主机前视图如下图所示：FET8608L光纤测温主机前面板1)开-关：电源开关2)触摸屏：提供基本人机交互功能，可进行包括自检、复位、消音和历史报警记录查询在内的各项操作3)电源：绿色电源指示灯，电源开关打开后，指示灯常亮4)运行：绿色运行指示灯，测温主机正常运行时，指示灯闪烁5)报警：红色报警指示灯，与测温主机相连的任何一条感温光缆测得温度大于预设报警温度时，指示灯点亮6)故障：黄绿故障指示灯，测温主机探测到任何一条感温光缆出现断纤故障时，指示灯点亮FET8608L主机后视图如下图所示：FET8608L光纤测温主机后面板AC220V：220V 50Hz交流电电源接口DC24V：24V 直流电源接口LAN：10M/100M自适应以太网口RS485串口1：标准RS485接口，用于外部扩展RS232串口2：标准RS232串口，用于系统维护与调试RS232串口3“标准RS232串口，用于外部扩展RELAY继电器1：第1~10路继电器输出口1~8：8路光纤输出接口，用于连接感温光缆，光缆接头类型为E2000/APC 测温主机的其他技术参数如下所示：主机环境参数工作温度：-10℃~40℃存放温度：-40℃~70℃相对湿度：不大于90%主机电源：220V 50Hz外观尺寸：宽480mm，高132mm，深380mm技术参数传感器工作温度：-40℃~220℃测温范围：-40℃~200℃温度分辨率：0.1℃测温精度：±1℃温度采样时间：不大于1s/Km报警温度误差：不大于2℃监测范围：每通道8Km报警温度设定范围：-20℃~120℃（多级可调）主机功率：不大于25W上位机监控软件监控软件运行在工控计算机上（支持Windows 2000以上操作系统），工控机可以在测温主机现场，也可以放在远端中心控制室。

利用TCP/IP协议通过以太网与分布式光纤测温主机进行数据通信，获得测温主机采集到的光缆测量点的所有温度数据；操作人员也可以在软件界面上方便的对测量点进行分区管理，对每个监测分区的报警温度进行独立设置，软件界面如图6所示。

图6 监控软件主界面火灾报警和报警控制器测温主机通过RS485接口与报警输出设备（FTA-6032A）相连，报警输出设备接收来自测温主机的报警指令，对指令进行解码后控制相应的继电器动作；继电器输出信号经协议转换模块转化为二总线接口，再连接到火灾报警控制器。

报警控制器可以发出声光报警，同时可对多个不同类型的设备如通风、喷淋等进行联动控制，实现自动消防灭火。

火灾报警控制器和测温主机一起安装在电厂设备机架上，采用220V交流供电。

远程通信模块对于安装位置远离监控中心的测温主机，可以借助光纤通信网络将测温主机的温度数据、报警数据传输到控制中心。

在测温主机端，远程通信模块将测温主机输出的以太网电信号转换成光信号，再上传进入光纤通信网络；在监控中心端，通过远程通信模块将对应信道的光信号转换成电信号，送到监控计算机，实现温度监测数据、报警信息的远程集中监控。

3.系统特点和其它火灾监测系统相比，本系统具有如下特点：v1.0 可编辑可修改感温器件防燃防爆光纤探测系统测温部分采用全光纤结构，真正实现了无源温度监测，自身不带电，不发热，不会因为传感系统的布设带来安全隐患。