隧道長(cháng)度的不斷增加，呈現“金隧銀橋”的趨勢。雙向行車(chē)道，高危險性的貨物，隧道內由于大交通流量而日益增加的火災荷載等等因素都大大增加了隧道火災的潛在危險。由于隧道內環(huán)境特殊，火災一旦發(fā)生，往往會(huì )一發(fā)不可收拾，造成重大傷亡和經(jīng)濟損失。
在隧道監測中，對于測溫型的火災探測器，基于升溫梯度的差溫報警是隧道消防首選的報警方式，其次才是定溫預警和報警，而傳統的隧道火災自動(dòng)檢測系統設備較為陳舊，安全性、檢測靈敏度、長(cháng)距離傳輸和系統可靠性等原因，無(wú)法很好地解決隧道行業(yè)的火災探測問(wèn)題。
光纖光柵傳感技術(shù)是目前國際上最新的火災探測技術(shù)，具有靈敏度和精度高、本質(zhì)安全防爆、抗強電磁干擾、電絕緣性好、耐腐蝕、防雷擊、便于組網(wǎng)和長(cháng)距離傳輸等特點(diǎn)，能方便地使用波分復用技術(shù)在一根光纖中串接多個(gè)光纖光柵進(jìn)行分布式測量等優(yōu)點(diǎn)。因此，光纖光柵傳感技術(shù)受到了世界范圍內的廣泛重視，并正在廣泛應用。
蔚藍仕公司在光纖傳感領(lǐng)域的研究處于國際先進(jìn)、國內領(lǐng)先水平，擁有全套生產(chǎn)制備光纖光柵的先進(jìn)設備和技術(shù)，并開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了多種光纖光柵系列產(chǎn)品，已在多項重大工程中得到應用。蔚藍仕公司提供的 BlueRidge系列光纖光柵火災自動(dòng)報警系統，采用分布式監測結構，在隧道安裝光纖光柵溫度探測單元（光纖光柵溫度傳感器）構成現場(chǎng)監測網(wǎng)絡(luò )；利用單模多芯主干光纜將這些前端傳感器連接至隧道管理所光纖光柵信號處理部件，構成信號傳輸網(wǎng)絡(luò )（傳輸層）；光纖光柵信號處理部件（信號處理器）實(shí)時(shí)采集監控現場(chǎng)的溫度信號、報警信號、故障信號，并及時(shí)可靠地將上述信息傳送至火災報警工作站進(jìn)行溫度顯示、報警信息顯示、電子地圖操作、數據查詢(xún)檢索、短信息定制和發(fā)送等工作，同時(shí)可實(shí)現與聯(lián)動(dòng)裝置進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，構成數據通訊網(wǎng)絡(luò )（站控層）。
蔚藍仕公司根據以下規范撰寫(xiě)了光纖光柵隧道火災自動(dòng)報警系統解決方案：
l 《工業(yè)自動(dòng)化儀表工程及驗收規范》 GBJ93-86
l 《自動(dòng)化儀表安裝工程質(zhì)量檢驗評定標準》 GB131-90
l 《公路隧道火災報警系統技術(shù)條件》 JT/T610-2004
l 《火災自動(dòng)報警系統設計規范》 GB50116-98
l 《火災自動(dòng)報警系統施工及驗收規范》 GB50100-92
l <<火災自動(dòng)報警系統設計規范>> GB50116-98
l <<線(xiàn)型感溫火災探測器技術(shù)要求及試驗方法>> GB16280-1996
l <<線(xiàn)型光纖差定溫火災探測信號處理器>> Q/NBZD 02-2005
l <<線(xiàn)型光纖差定溫火災探測器>> Q/NBZD 03-2005
1 行業(yè)現狀及產(chǎn)品技術(shù)分析
1.1 隧道火災自動(dòng)報警技術(shù)種類(lèi)
隧道火災自動(dòng)報警技術(shù)種類(lèi)主要包括兩大類(lèi)，一類(lèi)是感溫技術(shù)，一類(lèi)是感光技術(shù)，感煙技術(shù)幾乎不被考慮。感溫技術(shù)主要是探測火災位置周?chē)鷾囟葓?chǎng)的異常來(lái)判斷火災情況，感光技術(shù)主要是通過(guò)判斷火災發(fā)生后探測火源的光譜來(lái)判斷火災情況。
感溫技術(shù)和感光技術(shù)各有其特點(diǎn)，火災初期，如果感溫技術(shù)能及時(shí)準確探測火災險情那無(wú)疑是最好的技術(shù)，傳統的感溫技術(shù)對初期的火災狀況反應不是太敏感，往往是心有余而力不足，只有當火災燃燒的比較充分時(shí)才會(huì )有反應。而感光技術(shù)主要是在火災充分燃燒，煙霧比較少的情況下可以判斷火災，在火災初期也是不太會(huì )有反應的。
傳統的感溫技術(shù)主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是感溫電纜技術(shù)（主要是熱敏合金線(xiàn)技術(shù)），另一類(lèi)是感溫光纜技術(shù)（分布式光纖溫度探測技術(shù)）。而感光技術(shù)主要是目前市場(chǎng)上采用的雙波長(cháng)火焰探測技術(shù)。
感溫電纜技術(shù)過(guò)去在隧道中應用比較多，但由于是電信號傳輸，實(shí)際使用中無(wú)法排除各類(lèi)電磁干擾，無(wú)論是差溫技術(shù)還是定溫技術(shù)都很難達到實(shí)際效果，而且誤報率高，現在已經(jīng)基本不被采用。
1.2 分布式光纖溫度探測技術(shù)和雙波長(cháng)火災探測技術(shù)分析
分布式光纖溫度探測技術(shù)和雙波長(cháng)火災探測技術(shù)都在目前的交通隧道中有應用，但是兩種技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)都十分明顯，下面，主要就這兩種技術(shù)的特點(diǎn)做一簡(jiǎn)單分析。
2.2.1分布式光纖溫度探測技術(shù)
分布式光纖溫度監控系統的原理主要依據是光纖的光時(shí)域反射(OTDR ) 原理以及光纖的后向喇曼散射光(ram an scattering) 溫度效應，當一個(gè)光脈沖從光纖的一端射人光纖時(shí), 這個(gè)光脈沖會(huì )沿著(zhù)光纖向前傳播。因光纖內壁類(lèi)似鏡面, 故光脈沖在傳播中每一點(diǎn)都會(huì )產(chǎn)生反射, 反射之中有一小部分的反射光, 其方向正好與入射光的方向相反。這種后向反射光的強度與光線(xiàn)中的反射點(diǎn)的溫度有一定的關(guān)系。反射點(diǎn)的溫度(光纖所處的環(huán)境溫度) 越高, 反射光的強度也越大。也就是說(shuō), 后向反射光的強度可以反映出反射點(diǎn)的溫度。利用這個(gè)現象, 若能測量出后向反射光的強度, 就可以計算出反射點(diǎn)的溫度, 這就是利用光纖測量溫度的基本原理。
分布式光纖溫度探測技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：光纖溫度探測，屬于無(wú)電檢測技術(shù)，有很好的抗電磁干擾能力；分布式測量，在一定的分辨率范圍內，可以連續判斷溫度分布狀況；長(cháng)距離探測，有2千米和4千米長(cháng)度探測技術(shù)，少數有8千米探測技術(shù)；施工方便，維護簡(jiǎn)單。
雖然分布式光纖溫度探測技術(shù)可以對電纜沿線(xiàn)的溫度分布進(jìn)行監測，但是由于數據采集的時(shí)間間隔不可能無(wú)限小，因此設備不可能對沿線(xiàn)的任意點(diǎn)都進(jìn)行溫度監測，而是有一定的分辨度限制（2～15m），并且基于排除干擾和程序算法的原因，光纖本體必須在大于分辨度的連續長(cháng)度上溫度保持一致的情況下，程序的算法才能對這一區域的平均溫度進(jìn)行計算。換言之，如果光纖本體的某一點(diǎn)（或某一小面積區域）所處溫度發(fā)生明顯改變 ，拉曼散射的固有算法將會(huì )剔除掉此區域的異常溫度，計算得出光纖在分辨率長(cháng)度內的平均溫度（異常點(diǎn)除外），而無(wú)法顯示此異常溫度。
同時(shí)，分布式光纖溫度探測技術(shù)由于采用光纖本體作為溫度傳感器，其溫度響應時(shí)間必然受到光纖分辨率以及纖體厚度的影響，反應時(shí)間過(guò)長(cháng)，且無(wú)法真正實(shí)現差溫監測。同時(shí)對光纖線(xiàn)路的附設條件也有嚴格的要求，過(guò)度的彎曲和擠壓都會(huì )嚴重地影響測溫精度。
作為長(cháng)期在線(xiàn)監測設備，分布式光纖溫度探測技術(shù)的測溫儀還有一個(gè)特點(diǎn)就是設備核心元件易損耗，由于設備是根據非常微弱的向回傳遞的散射光強度進(jìn)行計算的，因此為了能夠使散射光的強度足夠觸發(fā)檢測單元，必須加大入射光的強度，所以拉曼散射測溫儀都必須使用大功率激光發(fā)射裝置，其入射光強度達數十毫瓦。這樣的大功率激光發(fā)射裝置的正常使用壽命一般都不會(huì )太長(cháng)，連續運行兩三年以后就不得不更換，大功率激光發(fā)射裝置國內沒(méi)有類(lèi)似的替代品，只能從國外進(jìn)口，而單獨購買(mǎi)該元件的價(jià)格往往十分昂貴。
由于以上原因，它的缺點(diǎn)很明顯：如精度低，反應速度慢，誤報率高，難以實(shí)現溫升和差溫檢測，光源功率大，光信號指標經(jīng)常漂移，光纖本體受外力影響大，光源壽命短，不易維修，維修周期長(cháng)，價(jià)格昂貴。實(shí)際使用中對初期火災的探測能力很弱。
2.2.2雙波長(cháng)火焰探測技術(shù)
火焰燃燒通常伴隨有紅外輻射，紅外火焰探測器是通過(guò)監測特定的紅外輻射信息來(lái)判斷火焰的存在。雙紅外火焰探測器運用了多紅外傳感技術(shù)，使用兩個(gè)具有窄帶濾波的不同波長(cháng)的紅外傳感器，其中一只傳感器工作在反映火焰信息的中心波長(cháng)，另外一只傳感器監視環(huán)境中的其他紅外輻射，結合火焰的閃爍特征，通過(guò)特定的微處理器和專(zhuān)用的數學(xué)算法模型進(jìn)行運算分析，使得只有符合火焰特征的輻射頻譜才會(huì )被確認為火警，而其他的干擾因素 形成的假火警信號則會(huì )被排除，這就是雙波長(cháng)火焰探測技術(shù)原理。
優(yōu)點(diǎn)：
探測器可捕捉火焰特有的燃燒變化頻率，捕捉火災特有的光譜分布特性，通過(guò)對一般照明用環(huán)境光的光譜和車(chē)輛火災或汽油火災時(shí)檢測器的相對光譜比較，判斷檢測火災。
缺點(diǎn)：
l 火災燃燒充分，煙霧比較少的情況下才會(huì )準確報警（實(shí)際隧道火災通常是濃煙狀態(tài)），貽誤報警時(shí)。
l 非無(wú)電檢測技術(shù)，無(wú)法排除各類(lèi)電磁干擾，包括雷電、照明、風(fēng)機、通訊、廣播、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機在內的各類(lèi)電磁干擾均會(huì )影響火焰探測工作狀態(tài)。
l 工業(yè)現場(chǎng)中通常存在其他干擾紅外輻射源，如加熱器、白熾燈、鹵素燈、發(fā)熱物體、太陽(yáng)光等，這些非火焰產(chǎn)生的紅外輻射容易引起紅外火焰探測器的誤報警。
l 適用于無(wú)煙液體和氣體火災以及產(chǎn)生煙的明火火災探測，諸如含碳材料的明火燃燒（木材、塑料、酒精、油類(lèi)產(chǎn)品、氣體等）,不適用于對某些化學(xué)物質(zhì)（如磷、鈉、鎂、硫、氫等物質(zhì)）燃燒的探測。5.探測窗受灰塵、潮氣、化學(xué)氣體污染，影響探測效果。6.容易受到人為損壞，維護工作量大。7.性?xún)r(jià)比低
1.3隧道火災探測最佳方式
根據公路隧道的結構和火災的特點(diǎn)，我們認為如果在火災發(fā)生初期就能發(fā)現并采取相關(guān)措施，采用溫度探測方式無(wú)疑是最好的方式，而雙波長(cháng)火焰探測技術(shù)在時(shí)間上來(lái)講已經(jīng)比較遲了，當然盡管溫度探測是比較好的方式，但是溫度探測技術(shù)的優(yōu)劣是影響溫度探測效果特別是火災初期探測效果好壞的關(guān)鍵。
隧道溫度火災探測技術(shù)并非完全是定溫探測技術(shù)，最主要的是在火災初期的溫度變化探測技術(shù)，只要把火災發(fā)生初期的溫度變化趨勢準確探測出來(lái)就是最好的火災探測技術(shù)，只有這樣我們才能達到最好的防災減災效果，這也是國內外同行一直追求的目標。盡管上述分布式光纖溫度探測技術(shù)和感溫電纜技術(shù)也在追求這一目標，但是由于技術(shù)方面先天性的缺陷，要實(shí)現這一目標的確有很大的難度。
隨著(zhù)溫度測試技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，特別是隨著(zhù)光通信技術(shù)在傳感領(lǐng)域里的不斷發(fā)展，溫度精確測試技術(shù)得到前所未有的進(jìn)步，這種先進(jìn)技術(shù)開(kāi)始在消防領(lǐng)域開(kāi)始得到應用，因此在實(shí)現火災發(fā)生初期準確探測溫度變化趨勢的技術(shù)有了真正的突破，這就是基于波分復用技術(shù)的光纖光柵傳感技術(shù)。
2 光纖光柵傳感技術(shù)
光纖的材料為石英，由纖芯、包層和涂覆層（樹(shù)脂涂層）構成，光纖光柵技術(shù)于1978年問(wèn)世，利用紫外激光光束照射光纖，被照射區間段纖芯的折射率將發(fā)生周期性的變化，稱(chēng)此折射率變化區域為光纖光柵。
