摘要：根据现阶段火灾探测的现状和实现火灾早期探测的需求，拟将多传感器技术、分布式光纤测温技术、数据融合技术应用在工程建设领域火灾预警系统中。选择多个传感单元对火灾过程的多参数进行监测，特别对火灾发生初期产生的异常信息进行全面监控，并实时反馈回采的数据，弥补采用单一传感器的不足，扩展时间和空间上的观测范围。
关键词：火灾早期；工程建设；监控
一、背景
目前，美国等国家将自动火灾报警作为公共报警手段接入监控系统，使消防指挥中心能够快速准确的判断火灾地点，并调度消防。目前国外已开发出适合洁净空间高灵敏度感烟火灾探测报警系统，如激光式高灵敏度感烟火灾探测器，吸气式高灵敏度感烟火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统，与普通火灾探测报警系统相比，其探测灵敏度提高了两个数量级，系统可在火灾发生前几小时或几天内识别潜在的火灾危险性，实现超早期火灾报警。而该技术我国目前还处于起步阶段有待进一步研究开发应用。
我国是一个发展中国家，改革开放以来，我国消防设备的技术水平才有了很大的发展。然而与世界上先进工业大国相比，我国火灾报警产品起步较晚，但随着我国经济的高速发展和科技的飞速进步，我国生产火灾报警控制领域相关产品也达到了快速发展，部分技术已接近或者干上了国际水平。
在火灾控制技术层面而言，火灾报警是火灾监控的基础和前提，目前广泛使用的烟气监测报警技术较为成熟，对初起火灾具有一定的控制作用，但仅限于出现火险之后过程的监控，如火灾一旦发生迅猛，火灾监控效果将不明显。现阶段随着社会的进步，人们对火灾控制技术要求不断提高，于是超早期火灾报警技术就成为当前最被看好的一种技术，超早期火灾报警技术可以进一步缩短火灾探测报警时间，降低误报率，这也一直是该项研究的重点领域。
（一）发展趋势
建设施工现场作为各类易燃易爆材料大量存放、使用以及各类人员聚集、活动场所，火险风险等级高，一旦出现火灾损失严重，因此在火灾防控上将会越来越严格，在今后各类适合于施工现场作业过程中火灾监测和控制设备将会逐步得到应用。
利用烟气感应技术实现火灾报警及控制方法，实现对特定部位的监控火险并进行有效控制，来辅助或者逐步替代单纯依靠灭火器等手动消防装置的较为“原始”的火灾控制状态。该项感烟型的火灾控制装置在技术层面较为成熟，且在大量使用阶段的建筑物中已广泛采用。
在利用测温技术实现火灾报警的方法上，分布式光纤测温系统能够实现多点、在线的分布式测量，实现了运行设备的实时在线监测，有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。在电力系统中，这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。
（二）需要解决的技术问题
（1）在改造和使用感烟、感气报警器之前，需要对使用场所存放的易燃易爆危险品种类、挥发气体种类及闪点在技术层面进行确认，辨识出存在火灾隐患的高风险气体，根据具体气体种类的临界浓度（区别正常挥发和异常挥发）设定气体感应报警值，同步安装配套的控制装置。
（2）在应用分布式光纤测温系统之前，要辨识出根据该项测温预防火灾技术在施工现场的使用场所和环节。例如试运阶段高压电力电缆火灾防控、变电站频繁使用的主要开关设备等存在火灾隐患的高风险环节和场所。在应用此项火灾预警技术之前，应与建设单位达成相关技术协议，为后期运营阶段提供全周期的监测服务。
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二、研究内容和技术路线
1.研究内容
（1）烟气火灾报警技术在施工现场的应用
目前在国内烟气火灾报警技术已经十分成熟，在建筑物内火灾防控环境中已广泛应用。本课题研究拟将烟气火灾报警技术结合现场具体情况，进行必要的改造并应用于施工现场的特定地点，例如易燃易爆品库房、临建生活区等区域，实现早期火灾的预警和必要的火险控制措施。
（2）分布式光纤测温技术在施工现场的应用
利用分布式光纤测温技术，对正在调试运行阶段的电力电缆、设备进行在线监测并进行安全预测和温度变化趋势分析，实现运行设备、带电电缆的实时在线监测，有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。
2.主要创新点
（1）将各类建筑物建成后使用的烟气报警装置阶段进行前置并进行必要的改造，应用于建设施工阶段的特定部位，同时扩展单纯监控烟气报警的功能，增加易燃易爆气体监测，同步配套相关辅助控制功能，如排气换气装置联动、喷淋系统联动等。
（2）将分布式光纤测温技术应用于施工现场特定部位，实现电力电缆、用电设备调制及运行阶段火灾隐患的超早期监测，真正实现火险在酝酿阶段的防控和消除。
3.技术路线
（1）气体监测火灾报警技术应用
a.可燃气体监测火灾报警器是针对各类气体泄露进行检测，并对超过一定数值的监控气体实现报警功能的火险预防和控制装置。在建筑施工现场大量易燃易爆品存放的库房中，由于危险品中易燃物质的正常挥发和不正常挥发，特别是不正常挥发状态散发出来的气体，极易遇到明火发生爆炸、燃烧风险，因此利用可燃气体报警器检测可燃气体浓度达到爆炸下限或上限的临界点时，可燃气体报警器就会发出报警信号，以提醒工作人员采取安全措施，并驱动排风等措施，防止发生爆炸、火灾、中毒事故，从而保障安全生产。
b.烟气监测火灾报警器是针对初起火灾产生微量烟气的特点，对超过设定上限值含量的烟气进行报警的火险预防和控制装置。在建设施工现场存在各种重点防火部位，例如库房、生活区临建、油库等，利用该类非常成熟的烟气监测火灾报警器，对初起火灾进行严密监控并实时预警，并将预警信号利用物联网技术同步接入应急响应平台，实现紧急响应、紧急处置，将火灾的损失控制在最低限度。
（2）分布式光纤测温技术应用
a.电力电缆的温度监测
在电力系统中，电缆线路起到传输高压电能的作用。电缆常常会由于长期运行而绝缘老化，会由于所处外部环境恶劣及内部高负荷电流而引起局部高温甚至火灾。因此，有必要对电缆进行实时、在线监测，及时地发现故障，将事故消除在萌芽状态。分布式光纤测温系统可以通过对电力电缆的运行状态进行在线监测，实时掌握整条线路的运行状态，有效监测电缆在不同负载下的发热状态，提高对电缆的管理水平；可以对电缆沟内的火情进行监测与报警，识别电力电缆的局部过热点，提前发现电缆故障并预警，预防事故的发生；可以优化输配电的资本，根据温度可以确定电缆的负荷变化，合理地配置负荷，扩大现有电缆的容量，增加电缆的工作寿命；可以发现电缆运行过程中的外力破坏。
b.高压配电装置的温度监测
开关柜内的电缆接头，10KV、35KV高压开关柜中动静触头及电气设备的连接头由于安装质量或者设备质量不过关，例如紧固螺栓力矩值不达标，可靠性和接触性会变差，是易出故障的薄弱环节。其原因主要是这些部位接触不良、接触电阻较大，在大电流情况下热功率很大，从而造成过热，加剧接触面氧化，使得接触电阻进一步增大，形成恶性循环，发展到一定程度，便会造成严重故障，破坏供电的安全可靠。分布式光纤测温系统可以将光纤缠绕在接头上，实时监测其温度，在演变成事故前，及早发现并采取处理措施。对于发电机绕组、变压器等体积比较大的重要部件，可将光纤缠绕在其表面，增加了测量该区域的光纤长度，提高了测量的准确性，并在温度曲线中能快速地找到高温故障点。
参考文献：
[1]熊晓方 王凯睿 分布式光纤温度传感技术在电网中的应用
[2]张春阳 分布式光纤测温系统在电力电缆在线监测中的应用
论文作者:刘金宝
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/16
标签：火灾论文; 测温论文; 技术论文; 光纤论文; 烟气论文; 分布式论文; 在线论文; 《电力设备》2018年第25期论文;