光纤感温监测系统在轨道交通的应用研究

陈银春

【摘 要】轨道交通属于人流量密集的公共场所，随着线路不断增多，其安全性更是成为相关安全部门工作的重中之重。目前，轨道交通的隧道区间消防报警手段较为薄弱，而作为试点，光纤感温监测系统作为火灾报警系统的补充在12号线得以成功实施并通过验收进入运营阶段。文章介绍了光纤感温监测系统应用在12号线的方案设计、现场安装及使用情况，对进一步完善轨道交通火灾报警系统起到了借鉴作用。

【关键词】轨道交通；隧道区间；光纤感温监测系统；火灾探测

中图分类号： J905 文献标识码： A 文章编号： 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

轨道交通由于具有运量大、速度快、安全、准时、绿色无尾气污染等一系列优点，对促进城市郊区发展，促进城市由单中心向多中心发展具有非常重要的意义。

鉴于地铁火灾安全的重要性，为了有效地保护人民生命和国家财产安全，研究一种适合在地铁隧道安装运行的，能及时地反映地铁火灾发生的位置、灾情的区域大小、火势的大小、火势的蔓延方向、延误漂流方向等的火灾自动监测系统，将给救灾指挥部门实时提供动态数据，可利于救灾工作有條不紊的开展，尽可能减少人员伤亡、社会公共财产损失。

光纤的抗电磁干扰能力、组网方便及其固有的大信号传输带宽等优点，使得光纤温度传感器突破了光电式温度传感器的限制，为地铁隧道等存在强电磁场干扰的环境提供了非常有效的温度测量方法。上海申通地铁集团选取12号线作为试点，采用的光纤感温监测系统（以下简称DTS）能覆盖全行车区间及电缆通道，对原有的自动火灾报警系统起到了很好的补充作用。

1 系统构成及方案

1.1 系统构成

光纤感温监测系统由测温主机、感温光纤和相应的辅助配件等组成。

（1）测温主机：用于光电转换及信息处理，可对所监控区域火灾情况进行预报警和报警，可监测自身设备故障，有自动增益温度校准功能，保证长期温度测量的准确性。

（2）感温光纤：在石英玻璃光纤外加金属护套组成，既是现场火灾探测设备又是系统数据传输通道，具有良好的抗啮咬、抗震特性，比较适用于轨道交通隧道内的恶劣环境

（3）辅助配件：含光纤接线盒及测温软件等。

1.2 系统设计方案

上海轨道交通12号线共设计车站32座，全部为地下车站。按一站一主机设置车站DTS感温光纤监测系统，对车站与车站之间的行车区间及电缆通道进行温度在线监测，探测主机采用英国Sensa公司的DTS 200-240光纤分布式温度监测主机。

测温主机输出4路继电器信号给自动火灾报警系统（FAS）主机，左右两边上下行区间各为一个探测回路，通过旁通道联通上下行区间。

测温主机通过MODBUS接口（串口）上传信号给EMCS系统的PLC，由EMCS系统集成商进行数据整合，将DTS主机的温度信息显示在EMCS监控工作站，光纤感温系统不另设显示工作站。

光纤感温监测系统与EMCS及FAS系统的关系示意图如图1所示。

2 设备安装

（1）测温主机：测温主机不单独设置机柜，而是与弱电综合机房的设备与监控系统（EMCS）机柜合用，空间为4U。

（2）感温光纤：现场感温光纤的布置结合地铁隧道的结构特点，进行全面覆盖。为准确定位地铁隧道内出现的温度异常点，光纤采用直线悬吊于隧道顶部的安装方式，用Z型支架以悬吊的方式将感温光纤沿隧道直线敷设，感温光纤距安装顶部75～150mm，以保持良好的通风与快速响应时间。每隔1到1.5米安装一个支架，现场施工较为简单。endprint

Z型支架安装的位置为上下行内侧，在满足限界要求的前提下，尽可能远离接触网支架。

现场安装如图2所示。

上海轨道交通12号线共敷设光纤约11千米，覆盖除折返站外的所有行车区间及电缆通道。

3 系统功能

3.1 温度实时监测

（1）EMCS系统人机界面可以显示DTS所探测的温度报警和设备故障等信息。

（2）DTS通过温度报警值来判断和分析火灾情况，DTS的温度报警信息会传输到EMCS系统，通过在EMCS系统工作站上人工进行确认。消防联动指令由EMCS系统汇总DTS系统的温度报警信号并通过FAS系统端做出消防联动。

（3）DTS正常运行时，通过感温光纤对地铁隧道区间的温度进行实时探测，测温主机对其进行采集和分析，并将温度报警信息、火灾报警信息以及系统故障信息送至车站级EMCS系统。车站级和中央级EMCS系统将显示所上传的信息。

（4）当DTS的测温主机判断地铁隧道区间温度异常时，温度的报警信息被传输到车站EMCS系统，当由有人工确认为火灾时，EMCS系统可根据具体防火分区的划分情况，进行相关联动操作。

（5）车站感温光纤温度分布采用柱状图表示。

（6）画面实时监控感温光纤分区感温温度、定温报警、升温报警。

（7）感温光纤测温范围是0-100，分区温度值为3个等级，分别为：，正常（0-45度）绿色；预警（45-55度）黄色；报警（55-100度）红色。

（8）X组表示感温光纤分区分布，Y组表示感温光纤分区分布感温温度值。

（9）感温光纤系统绿色表示“通信正常”，蓝色表示“通信失败”，黄色表示“系统故障或光纤断裂故障”。

（10）发生报警时，在画面的下方的报警栏中会出现报警信息，会显示报警时间，报警状态，报警级别，报警值，报警详细描述等）。

3.2 温度趋势显示

以趋势曲线的形式显示当前感温光纤所有的实时或历史温度信息。可选择不同颜色曲线代表不同分区的温度，鼠标移动到曲线上的某个点时，则可显示该点的相关信息（如：温度、记录时间等）

用户可用工具栏放大镜工具选取区域放大查看曲线；点工具栏上其它快捷按钮，可进行另存、页面设置、打印等操作。

车站的历史数据将在本地保存一个月，中央的历史数据将在历时服务器中保存一年。

3.3 温度报警记录

在中央级和车站级的EMCS平台上，用户可以按照车站名称、系统、指定的时间段、报警级别和报警类型等查询条件，对报警记录进行查询输入，当输入查询条件后，点击“查询”，即可查询所需要的实时报警。

车站的历史报警数据在本地EMCS的状态记录里保存一个月，中央的历史数据在EMCS的历史服务器中保存一年。

目前12号线没有DTS的运营报表，也没有EMCS的運营汇总报表，因当初运营方没有提出此功能要求，故没有开发此汇总统计报表，运行一年以来只有一次报警记录，如上图截图所示。

4 系统应用情况

上海地铁轨道交通12号线光纤感温监测系统于分别于2013年及2015年分期投入使用，车站设备运行及报警数据传输均尚属正常。

2013年7月3号夜间，杨高北路站DTS主机曾有升温报警记录，后经工作人员查实为现场维保人员在该区域施工作业导致区域温度突变引起，这些报警记录同时也从侧面证实了DTS系统的设备，准确地对差温、温升进行报警。

5 结论

上海轨道交通12号线光纤感温监测系统（DTS系统）通过了相关系统测试和消防检测，正式运营之后，对地铁区间隧道的温度、火灾进行可靠地、准确地监视及预警、报警，实现了全线车站联网监控和信息化管理，全面提升运行安全，保障地铁正常有序地运营，具有显著的社会综合效益。

该系统对地铁区间隧道的温度、火灾进行可靠的监视及预警、报警，避免或降低灾害情况下的人员和财产损失。光纤感温监测系统所具有的温度在线实时监测、高可靠性、技术先进、扩展方便、智能化程度高、便于调试、维护和管理、布线简单、不受高压电磁干扰、隧道内恶劣环境对探测器本身及探测精度影响甚小或无影响、使用寿命长、误报率低等特点，可为其在轨道交通隧道区间的进一步拓展应用提供了强有力的技术保障。

【参考文献】

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