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    打破国外封锁 攻克核心技术 基金项目成果—光纤光栅火灾报警技术跨越式提升了我国公安消防火灾报警技术水平

    日期 2013-09-04   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

    第4期
    (总第453期)

      本文提要:在易燃易爆、长距离传输、强电磁干扰等恶劣环境,公安消防对火灾监控报警技术有特殊要求,传统方法难以满足实际需要。武汉理工大学姜德生院士课题组在科学基金重点项目支持下,对本质安全(设备本身具有安全性)的光纤火灾报警技术进行了系统研究,打破国外的技术封锁,研究出基于波分复用技术的光纤光栅感温火灾报警技术,并研制成功“新一代火灾报警技术系统产品”,在国际上首次实现了20公里无中继的火灾报警,解决了石化领域事关我国石油战略储备安全和隧道、地下设施等长距离、大规模工程的火灾监控报警难题,提升了我国公安消防火灾报警技术水平。

      传统感温电缆火灾报警方法采用电感应原理,其敏感元件由各种电子元件组成,易受环境条件、电气元件老化、电源参数波动等外界因素干扰,在环境恶劣场所经常出现误报漏报等问题;也由于是电信号传输,在易燃易爆等危险场所使用时不安全,应用范围受到很大限制。

      光纤光栅传感技术是国际上的一项先进技术,其传感信号为光波,无电传输,本质安全。与传统技术相比它具有精度高、寿命长、可靠性高、能实现数字式传感、测量信号不受光源功率起伏和连接传输损耗因素影响等优势。因此,光纤光栅温度、应变和振动等传感器研究在国际上获得了持续资助。

      在实际应用中,受使用光源带宽限制,多个光栅复用进行分布式测量时,光纤光栅复用数量极为有限(不超过30个),而火灾探测所需测点多达数百个。因此,国内外光纤光栅传感技术一直无法用于动辄需要成百上千个传感探头复用的火灾报警中。同时,光纤光栅波长解调的核心技术与器件主要掌握在国外极少数几家公司手中,并对我国严格封锁,而我国急需先进的火灾报警技术:如在石化行业,《石油化工企业设计防火规范》已明确要求,大于5万立方的浮顶罐应采用火灾自动报警系统。研究一种在易燃易爆场所本质安全的火灾探测系统迫在眉睫;在交通行业,公路隧道由于环境恶劣,急需一种可长距离探测、传输和免维护的火灾报警技术;在电力行业,存在高电压和强电磁干扰,由于缺乏能抗强电磁干扰的温度与火灾监测技术,难以保证线路和设备安全。因此,我国在这些领域对新一代性能可靠的先进火灾报警技术需求极为迫切。

      针对上述问题,在国家自然科学基金重点项目等资助下,武汉理工大学姜德生院士课题组在光纤材料的微加工与改性等方面进行了系统的基础研究,首创了基于波分复用技术的光纤光栅感温火灾报警技术,在传感器复用与解调等关键技术上取得了突破,并进一步开展了成果的应用研究,取得一系列关键技术的创新突破,相对于目前国内外其他同类技术具有鲜明的创新特点和先进性,拥有完全自主知识产权。

      目前该课题组已利用此创新成果研制成“新一代火灾报警技术系统产品”,该产品响应时间快、探测距离长(20公里长无中继)、探测范围大,主要技术指标优于国外长期垄断的光纤火灾报警产品,跨越式提升了公安消防火灾报警技术水平,解决了众多特殊行业(如石化、储备油库、隧道、电力等)、重大工程与设施场所火灾报警长期存在的多种技术难题,并获得国家技术发明奖二等奖。

      目前,“新一代火灾报警技术系统产品”已在我国石化领域95%以上的油库油罐火灾报警中得到应用。特别是在国家新建的四大石油战略储备基地火灾报警工程招标中,战胜了众多国际著名公司的光纤火灾报警产品而全部中标,并在某储备基地的某大型油罐两次雷击失火中,及时准确地进行了报警,避免了巨大灾难事件的发生,得到各级领导和用户的高度评价。在交通领域,具有标志性的应用是在世界上规模最大的陕西秦岭终南山隧道(单洞18公里长)火灾报警工程国际招标中,该成果产品以技术第一中标,在国际上首次实现了20公里无中继的火灾监测,同时对某长江隧道等十多起隧道火灾事故进行了及时准确报警,得到各界好评,产生了显著的社会经济效益,目前正在向地铁隧道火灾报警领域推广。在电力领域,实现了高压超高压设备和电缆的温度/火灾监测,能将火灾事故防患于未然。如国家电网超高压实验设备温度在线监测、武钢电缆廊道温度监测、重庆电力跨江电缆廊道温度监测等。到目前为止,在研究成果推广应用的几年时间里,在二十余起重大火灾事故的起火初期成功报警,避免了火灾的蔓延与扩大,没有因为火灾报警不及时而造成灾难性事故。目前该成果产品在感温火灾报警领域市场占有率迅速扩大,并已扩展到煤矿采空区和危险品存放区等多个领域火灾报警中。

      在国家自然科学基金的持续资助下,课题组目前正深入进行光纤传感网方面的基础理论研究。若该项目理论研究和关键技术取得突破,可望与现有的研发装备相结合,形成大容量、长距离、高灵敏度光纤传感网;并构建示范网络,在路桥健康、管线安全和气体测量等方面进行验证,促进包括光纤火灾报警在内的光纤传感物联网技术达到国际先进水平。




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