光纖感溫監測系統在軌道交通的應用研究

陳銀春

【摘 要】軌道交通屬于人流量密集的公共場所，隨著線路不斷增多，其安全性更是成為相關安全部門工作的重中之重。目前，軌道交通的隧道區間消防報警手段較為薄弱，而作為試點，光纖感溫監測系統作為火災報警系統的補充在12號線得以成功實施并通過驗收進入運營階段。文章介紹了光纖感溫監測系統應用在12號線的方案設計、現場安裝及使用情況，對進一步完善軌道交通火災報警系統起到了借鑒作用。

【關鍵詞】軌道交通；隧道區間；光纖感溫監測系統；火災探測

中圖分類號： J905 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）20-0112-002

Research on Application of Optical Fiber Temperature Monitoring System in Rail Transit

CHEN Yin-chun

（Shanghai Shentong Subway Group Co.，Ltd.，Shanghai 201103，China）

【Abstract】Rail transportation is a public place with abundant traffic.With the increasing number of lines，its safety is the most important task of the relevant security departments.At present，the rail transit tunnel fire alarm means is relatively weak，and as a pilot，optical fiber temperature monitoring system as a fire alarm system in the 12 line to be successfully implemented and through the acceptance into the operational phase.This paper introduces the design，field installation and use of fiber temperature monitoring system in line 12，which can be used as a reference for further improving the rail traffic fire alarm system.

【Key words】Rail transit；Tunnel interval；Optical fiber temperature monitoring system；Fire detection

0 引言

軌道交通由于具有運量大、速度快、安全、準時、綠色無尾氣污染等一系列優點，對促進城市郊區發展，促進城市由單中心向多中心發展具有非常重要的意義。

鑒于地鐵火災安全的重要性，為了有效地保護人民生命和國家財產安全，研究一種適合在地鐵隧道安裝運行的，能及時地反映地鐵火災發生的位置、災情的區域大小、火勢的大小、火勢的蔓延方向、延誤漂流方向等的火災自動監測系統，將給救災指揮部門實時提供動態數據，可利于救災工作有條不紊的開展，盡可能減少人員傷亡、社會公共財產損失。

光纖的抗電磁干擾能力、組網方便及其固有的大信號傳輸帶寬等優點，使得光纖溫度傳感器突破了光電式溫度傳感器的限制，為地鐵隧道等存在強電磁場干擾的環境提供了非常有效的溫度測量方法。上海申通地鐵集團選取12號線作為試點，采用的光纖感溫監測系統（以下簡稱DTS）能覆蓋全行車區間及電纜通道，對原有的自動火災報警系統起到了很好的補充作用。

1 系統構成及方案

1.1 系統構成

光纖感溫監測系統由測溫主機、感溫光纖和相應的輔助配件等組成。

（1）測溫主機：用于光電轉換及信息處理，可對所監控區域火災情況進行預報警和報警，可監測自身設備故障，有自動增益溫度校準功能，保證長期溫度測量的準確性。

（2）感溫光纖：在石英玻璃光纖外加金屬護套組成，既是現場火災探測設備又是系統數據傳輸通道，具有良好的抗嚙咬、抗震特性，比較適用于軌道交通隧道內的惡劣環境

（3）輔助配件：含光纖接線盒及測溫軟件等。

1.2 系統設計方案

上海軌道交通12號線共設計車站32座，全部為地下車站。按一站一主機設置車站DTS感溫光纖監測系統，對車站與車站之間的行車區間及電纜通道進行溫度在線監測，探測主機采用英國Sensa公司的DTS 200-240光纖分布式溫度監測主機。

測溫主機輸出4路繼電器信號給自動火災報警系統（FAS）主機，左右兩邊上下行區間各為一個探測回路，通過旁通道聯通上下行區間。

測溫主機通過MODBUS接口（串口）上傳信號給EMCS系統的PLC，由EMCS系統集成商進行數據整合，將DTS主機的溫度信息顯示在EMCS監控工作站，光纖感溫系統不另設顯示工作站。

光纖感溫監測系統與EMCS及FAS系統的關系示意圖如圖1所示。

2 設備安裝

（1）測溫主機：測溫主機不單獨設置機柜，而是與弱電綜合機房的設備與監控系統（EMCS）機柜合用，空間為4U。

（2）感溫光纖：現場感溫光纖的布置結合地鐵隧道的結構特點，進行全面覆蓋。為準確定位地鐵隧道內出現的溫度異常點，光纖采用直線懸吊于隧道頂部的安裝方式，用Z型支架以懸吊的方式將感溫光纖沿隧道直線敷設，感溫光纖距安裝頂部75～150mm，以保持良好的通風與快速響應時間。每隔1到1.5米安裝一個支架，現場施工較為簡單。endprint

Z型支架安裝的位置為上下行內側，在滿足限界要求的前提下，盡可能遠離接觸網支架。

現場安裝如圖2所示。

上海軌道交通12號線共敷設光纖約11千米，覆蓋除折返站外的所有行車區間及電纜通道。

3 系統功能

3.1 溫度實時監測

（1）EMCS系統人機界面可以顯示DTS所探測的溫度報警和設備故障等信息。

（2）DTS通過溫度報警值來判斷和分析火災情況，DTS的溫度報警信息會傳輸到EMCS系統，通過在EMCS系統工作站上人工進行確認。消防聯動指令由EMCS系統匯總DTS系統的溫度報警信號并通過FAS系統端做出消防聯動。

（3）DTS正常運行時，通過感溫光纖對地鐵隧道區間的溫度進行實時探測，測溫主機對其進行采集和分析，并將溫度報警信息、火災報警信息以及系統故障信息送至車站級EMCS系統。車站級和中央級EMCS系統將顯示所上傳的信息。

（4）當DTS的測溫主機判斷地鐵隧道區間溫度異常時，溫度的報警信息被傳輸到車站EMCS系統，當由有人工確認為火災時，EMCS系統可根據具體防火分區的劃分情況，進行相關聯動操作。

（5）車站感溫光纖溫度分布采用柱狀圖表示。

（6）畫面實時監控感溫光纖分區感溫溫度、定溫報警、升溫報警。

（7）感溫光纖測溫范圍是0-100，分區溫度值為3個等級，分別為：，正常（0-45度）綠色；預警（45-55度）黃色；報警（55-100度）紅色。

（8）X組表示感溫光纖分區分布，Y組表示感溫光纖分區分布感溫溫度值。

（9）感溫光纖系統綠色表示“通信正常”，藍色表示“通信失敗”，黃色表示“系統故障或光纖斷裂故障”。

（10）發生報警時，在畫面的下方的報警欄中會出現報警信息，會顯示報警時間，報警狀態，報警級別，報警值，報警詳細描述等）。

3.2 溫度趨勢顯示

以趨勢曲線的形式顯示當前感溫光纖所有的實時或歷史溫度信息。可選擇不同顏色曲線代表不同分區的溫度，鼠標移動到曲線上的某個點時，則可顯示該點的相關信息（如：溫度、記錄時間等）

用戶可用工具欄放大鏡工具選取區域放大查看曲線；點工具欄上其它快捷按鈕，可進行另存、頁面設置、打印等操作。

車站的歷史數據將在本地保存一個月，中央的歷史數據將在歷時服務器中保存一年。

3.3 溫度報警記錄

在中央級和車站級的EMCS平臺上，用戶可以按照車站名稱、系統、指定的時間段、報警級別和報警類型等查詢條件，對報警記錄進行查詢輸入，當輸入查詢條件后，點擊“查詢”，即可查詢所需要的實時報警。

車站的歷史報警數據在本地EMCS的狀態記錄里保存一個月，中央的歷史數據在EMCS的歷史服務器中保存一年。

目前12號線沒有DTS的運營報表，也沒有EMCS的運營匯總報表，因當初運營方沒有提出此功能要求，故沒有開發此匯總統計報表，運行一年以來只有一次報警記錄，如上圖截圖所示。

4 系統應用情況

上海地鐵軌道交通12號線光纖感溫監測系統于分別于2013年及2015年分期投入使用，車站設備運行及報警數據傳輸均尚屬正常。

2013年7月3號夜間，楊高北路站DTS主機曾有升溫報警記錄，后經工作人員查實為現場維保人員在該區域施工作業導致區域溫度突變引起，這些報警記錄同時也從側面證實了DTS系統的設備，準確地對差溫、溫升進行報警。

5 結論

上海軌道交通12號線光纖感溫監測系統（DTS系統）通過了相關系統測試和消防檢測，正式運營之后，對地鐵區間隧道的溫度、火災進行可靠地、準確地監視及預警、報警，實現了全線車站聯網監控和信息化管理，全面提升運行安全，保障地鐵正常有序地運營，具有顯著的社會綜合效益。

該系統對地鐵區間隧道的溫度、火災進行可靠的監視及預警、報警，避免或降低災害情況下的人員和財產損失。光纖感溫監測系統所具有的溫度在線實時監測、高可靠性、技術先進、擴展方便、智能化程度高、便于調試、維護和管理、布線簡單、不受高壓電磁干擾、隧道內惡劣環境對探測器本身及探測精度影響甚小或無影響、使用壽命長、誤報率低等特點，可為其在軌道交通隧道區間的進一步拓展應用提供了強有力的技術保障。

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