江苏兴海光联科技有限公司西宁市地下综合管廊感温光纤系统工程方案文档格式.doc
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6.软件和用户界面 17
6.1光纤测温系统软件 17
6.2报警算法 18
6.2.1定温报警 18
6.2.2差温报警 18
6.2.3温差报警 18
7.施工指导 19
7.1电缆布线要求 19
7.2探测光缆安装要求 19
7.3施工指导 20
7.4光纤贮运与连接 20
7.5系统施工要求 21
7.6施工步骤 21
7.7施工注意事项 21
8.培训和售后服务 23
8.1培训 23
8.1.1培训资料 23
8.1.2现场培训 23
8.2售后服务 24
8.2.1调试开通 24
8.2.2客户培训 24
8.2.3售后服务及维修 24
8.2.4热线服务 24
8.2.5指导服务 25
8.2.6维修保养 25
8.2.7系统升级扩展 25
8.2.8技术支持 25
25
1.工程概况和设计准则
1.1本项目工程概况信息
城市综合管廊(综合管沟、共同沟或地下共同沟)是通过将电力、通讯、给水、热水、制冷、中水、燃气、垃圾真空管等两种以上的管线集中设置到道路以下的同一地下空间而形成的一种现代化、科学化、集约化的城市基础设施。
综合管廊解决了城市发展过程中各类管线的维修、扩容造成的“拉链路”和空中“蜘蛛网”的问题,对提升城市总体形象,创造城市和谐生态环境起到了积极推动作用。
根据国家发展规划,综合管廊已成为21世纪城市现代化建设的热点和衡量城市建设现代化水平的标志之一。
作为青海的省会城市,西宁加快推进城市地下综合管廊建设,
根据西宁市综合管廊建设工程规划方案,综合管廊实施范围为西宁市中心城区(北川、西川、南川、东川)和多巴新区五个片区,实施计划分为2015年,近期2020年和远期2030年三个阶段。
西宁市综合管廊一期工程拟在西宁市师大新校区、小桥及小桥东片区、西川新城片区、多巴新城、南川片区等建设地下综合管廊。
工程共计19条管廊,总长度约40.04公里。
本方案是对南川片区的春晖路/兴旺路/循化路、小桥及小桥东片区的十四号路/毛胜寺路/门源路、建国南路和西关大街共九条管廊采用感温光纤进行的空间火情监测。
窗体底端
感温光纤(分布式光纤测温系统)在管廊中的应用主要包括隧道空间温度及火情监测、电缆桥架火情监测、高压电缆温度和载流量监测及管道渗漏监测等。
本项目主要负责西宁市综合管廊一期工程隧道火情监测,光缆敷设于管廊顶部正中央。
分布式光纤测温系统能够有效监测温度异常和火灾隐患,为管廊的安全运行提供保障。
1.2系统设计目标
一、实时在线监测管廊隧道区间各处的温度信息,并进行图形化显示。
二、提供感知温度异常变化,提供火情的早期预警和实时报警。
三、清楚指示火灾危险的位置,帮助解除危险。
四、报警信号通过火灾报警控制系统,联动输油阀、灭火器等各种设施。
五、将温度检测数据和报警信息上传至集中控制系统,进行集中化监控和管理。
1.3系统设计原则
本系统严格按国家相关法律、法规、消防管理条例和相关规范、标准进行设计,保证系统设备的可用性和可靠性。
本系统所选用设备均满足并且优于国家相关产品标准,通过国家规定的各项强制性认证。
系统符合中国有关法律法规,符合消防管理条例和标准。
系统设计选用产品全部获得中国国家规定的各项强制性认证。
遵照安全第一、预防为主的原则,系统严格保证设备可靠性和系统可靠性。
系统具有先进性和适用性:
系统的技术性能和质量指标均达到国际先进水平,且在安装调试、软件编程和操作使用各方面均简便易行,并适合项目特点,达到最佳的性能价格比。
在系统细化设计时明确与总监控系统之间的接口界面,且系统的各项技术指标均符合相应要求。
在系统设计时尽量优化设备配置,考虑整个系统的统筹配置,避免设备的重复购置和管线的混乱局面。
1.4系统设计依据
GB16280-2014线型感温火灾探测器
GB/T21197-2007线型光纤感温火灾探测器
GB50838-2015城市综合管廊工程技术规范
GB50116-2013火灾自动报警系统设计规范
GB14287.1-2013电气火灾监控系统
GA173-1998计算机信息系统防雷保安器
GB50166-92火灾自动报警系统施工及验收规范
GB50059-199235~110kV变电所设计规程
DL5027-93电力设备典型消防规程
GB50140-2005建筑灭火器配置设计规范
DL/T5056-1996变电所总平面布置设计技术规程
GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
GB50016-2006建筑设计防火规范
GB50217-94电力工程电缆设计规范
GB50168-2006电气装置安装工程施工及验收规范
GB4942.2-85低压电气外壳防护等级
GB50303-2002建筑电气工程施工质量验收规范
GB8566-88 计算机软件开发规范
GB8567-88 计算机软件开发文件编制指南
GB50057-94(2000)建筑物防雷设计规范
GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范
GB2423 电工电子产品基本环境试验规程
GB4890 电气设备抗干扰特性
GB7450 电气设备雷击报护导则
DL/T720-2000 电力系统继电保护柜、屏通用技术条件
相关的安装工程质量检验评定标准。
其它与本合约工作内容有关的国家、地方或国际标准。
2.公司资质和业绩介绍
2.1公司简介
江苏兴海光联科技有限公司是国家级高新技术企业,公司研制的GL系列光纤测温火灾预警监测系统被江苏省经贸委评为重点装备制造业“首台套产品”,填补了国内空白。
该产品是首批通过国家消防电子产品质量监督检验中心型式检验的DTS产品,并被列为国家火炬计划项目和国家科技型企业技术创新基金项目。
该系列产品已在国内外众多综合管廊、地铁、公路隧道、核电站、水电站、火电厂、变电所、电缆桥架、夹层、电缆和廊道火情监测及消防工程中成功应用,并多次成功预报了各种火情,为消防救援赢得了宝贵的时间。
线型光纤感温火灾监测系统,可实现对综合管廊各位置和电缆布线全区域进行火灾报警监控,按“无人值班”设计,可实时将报警信息上传至火灾报警控制器或通过通讯接口上传至监控中心,可大大减少日常系统运行的管理人员。
经过我公司多年的努力,我公司提供的GL型光纤测温系统已能与国内外主要的火灾报警系统(如GE-爱德华、Notifier、能美等)实现信息对接功能,免掉通过继电器上传引起的信息不全面、容易损坏、安装调试麻烦、价格偏高等弊病,为用户尽可能的简化系统和降低费用。
公司根据最新的消防类产品国家标准GB16280-2014《线型感温火灾探测器》研制了GL-4A型号的新型分布式光纤线型感温火灾探测器,是首批通过国家消防电子产品监督检验中心的型式检验和公安部消防产品合格评定中心的消防类国家强制认证标准(CCCF认证)。
该型号产品集成度高、性能先进、接口齐全,为公司进一步拓展市场、服务客户提供了强有力的支撑。
用户至上,合作互利是公司的服务准则。
2.2相关行业应用业绩
下面是我方近年综合管廊监测方面的主要业绩:
序号
项目名称
设备规格
设备数量
签订时间
1
北京机场海航机库地下地下共同沟
2km/1通道
1台
2009.3.25
2
上海虹桥机场交通枢纽中心地下共同沟
2km/4通道
2009.7.3
3
中物流成都创新基地综合管廊
2014.8.8
4
阳江核电地下廊道A、B、C段
2km/2通道
2台
2014.10.25
5
南京河西南部综合管廊
10km/2通道
2014.11.20
6
西安咸阳机场地下共同沟
6km/4通道
4km/4通道
2015.9.10
7
包头市新都市中心区综合管廊
6km/8通道
4km/2通道
2015.12.18
8
红沿河核电站共同沟A段
2.5km/4通道
2016.06.22
3.分布式光纤测温系统原理和特点
3.1光学原理
分布式光纤测温系统(DTS)中光纤既是传输媒体又是传感媒体,主要由光纤测温主机及感温光缆组成。
依据不同的监测环境选用不同类型的感温光缆。
测温控制主机可通过PC机在WINDOWS环境下由工程师调试编程完成,设定区域长度及报警点以及系统校定等均可采用Windows软件来完成。
测温主机可在显示器上实时显示光缆的温度轨迹,报警信号能突出显示,并能确定及显示光缆受损点实际位置。
分布式光纤传感系统(DTS)是利用激光在光纤中传输能够产生背向散射,在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲,它在光纤中传输的同时不断产生背向拉曼散射,即反斯托克斯光和斯托克斯光,其中背向反斯托克斯光的强度会受到所在光纤散射点的温度影响而有所改变。
依据背向反斯托克斯光强度的解调,产生了拉曼型分布式光纤测温系统(DTS)。
入射光
布里渊狭带
拉曼“斯托克斯”光
拉曼“反斯托克斯”光
拉曼狭带
波长
分布式光纤测温系统是通过将散射回来的拉曼光波经波分复用、科技转换、放大、解调后,送入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来;
并且由光纤中光波的传输速度和背向光回波的时间对这些信息定位。
该设备探测无盲区,每10秒种即可通过数千个温度点对长达数千米的光缆进行测量,并获得一个精确的温度分布。
3.2系统组成原理
分布式光纤测温系统的原理图如下所示:
分布式光纤测温系统原理示意图
根据前面理论知识的可知,光纤所在区域的温度信息与反斯托克斯的光功率有关,并通过反斯托克斯光与斯托克斯光的比值来解调出温度。
分布式光纤测温系统可划分为四个子系统:
控制触发子系统,光信号采集子系统,科技转换子系统和电信号处理子系统。
控制触发子系统是指同步脉冲发生器,产生具有一定宽度和重复频率的脉冲;
光信号采集子系统主要是由脉冲激光器,光波分复用器和传感光纤构成。
脉冲激光器需要产生脉宽较窄且功率较大的光脉冲,光波分复用器集成了薄膜干涉滤波片,能够滤出斯托克斯和反斯托克斯这两种特定波长的光;
科技转换子系统是由科技检测器和主放大器组成,把微弱光信号转换成适合数据采集卡处理的电压信号。
科技检测器一般采用具有内部增益的雪崩二极管(APD),主放大器一般由多级组成,要求宽带,高增益,低噪声;
电信号处理子系统由数据采集卡和计算机组成,数据采集卡要有较高的数据采集速度和采集位数,从而有效的进行数据累加和平均处理。
系统的组成结构框图
计算机控制同步脉冲发生器产生具有一定重复频率的脉冲,这个脉冲一方面调制脉冲激光器,使之产生一系列大功率光脉冲,同时向高速数据采集卡提供同步脉冲,进入数据采集状态。
光脉冲经过波分复用器的一个端口进入到传感光纤,并在光纤中各点处产生后向散射光,返回到波分复用器。
后向散射光通过薄膜干涉滤光片分别滤出斯托克斯光和反斯托克斯光,经波分复用器的令外两个端口输出,并分别进入到科技检测器(APD)和主放大器中进行科技转换和放大,将信号放大到数据采集卡能够有效的采集范围上。
此时数据采集卡将传感光纤各点散射回来的科技信号进行采集和存储,产生一条光纤温度曲线,并等待后续光脉冲产生的散射科技信号进行累加和平均等数据处理。
最终由计算机通过编译好的软件进行温度解调和显示。
3.3分布式光纤测温特点
1快速性:
系统测温、定位速度非常高。
为了提高测量时间,兴海光联科技有限公司采用了高速数据滤波技术,以解决海量数字滤波优化问题;
系统主机内的激光发射装置每秒钟发射上万次的光脉冲,并将取样温度的平均值输出到显示系统,基本消除误差。
2分布特性:
分布式光纤传感系统为分布式光纤测温系统,可提供连续动态监测长达十几公里范围内每隔0.5米各点的温度变化信号,可任意设置各级温度报警值。
3先进性:
该系统是世界上目前性能指标最高、功能性最强、可靠性最高、技术最先进的产品。
采用的光元器件是通过纳米技术生产出来的进口器件。
4准确性:
该系统的取样间隔0.5m,温度分辨率0.1℃,温度精度±
1℃;
定位精度达±
0.5m。
5灵活性:
分布式光纤传感系统是在线监测方式;
监测范围内任何一点的报警信号上传至综合监控系统的时间不大于30秒;
本系统的主机可提供继电器接口(无源干接点)在火灾报警控制器上进行报警,可按区间提供一组干接点报警信号;
监测系统提供的是一个连续的动态监测信号,系统可设置多级温度点报警即系统支持多级报警,如40℃预报警,50℃采取措施等,并且可以根据环境不同进行报警点温度参数设定;
为避免误报发生,针对事故发生前的温度变化率大的特点,在报警设置中可设置温升速率进行监测,当监测到温升速率大于该值时发出报警信号,并提供相应的信号输出;
多种报警条件,只要满足一条,系统就会立即产生报警。
可根据现场要求对取样间隔进行调整,最短取样间隔为0.5米;
报警控制区可编程,并可按照用户的要求进行灵活设计,每一系统可针对环境变化可设置每公里不小于300个不同报警控制区域。
针对地铁的特殊需求,系统可将每50米设置为一个分区,当某一分区出现异常情况时,DTS系统会自动将此分区报警信息(如位置、报警类型、温度值等)打包上传至地铁集中监控系统。
6兼容性:
分布式光纤传感系统的主机为开放通信协议,提供与工作站联接的通信接口,在中央控制室防灾报警工作站以汉化的图文方式显示温度曲线、报警位置、报警温度等全部信息;
系统可以通过RS232、RS485、内置继电器、RJ45或其它工业协议等输出形式与PC、消防报警系统等其它控制设备进行连动,进行声光报警,信号输出准确、完整;
分布式光纤传感系统可根据不同报警区分段、分级输出信号,以适应不同控制盘的需要;
7安全性:
系统软件授权管理,安全可靠;
用户可以对系统今后的升级和维护进行更新;
分布式光纤传感系统具备安全记录功能,可储存系统运行以来的所有历史数据,并可使用便携式计算机下载有关数据;
如果光纤受损,系统可以定位受损点,具有自诊断功能,并通过光纤熔接机对其进行熔接,这对于有效的实施在线监测是非常重要的;
激光安全等级符合Class1(激光暴露时对人体完全无伤害);
探测光纤本征安全、可靠,采用光信号,不会与电之间产生相互电磁干扰。
3.4分布式光纤测温优势
光纤测温系统与传统传感器比较具有许多天然的优势,主要包括:
(1)连续分布式测量
分布式光纤传感器是真正的分布式测量,可以连续的得到沿着探测光缆几十公里的测量信息,误报和漏报率大大降低。
同时实现实时监测。
(2)抗电磁干扰,在高电磁环境中可以正常的工作。
光纤本身是由石英材料组成的,完全的电绝缘;
同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的,本征安全,不受任何外界电磁环境的干扰。
(3)本征防雷。
雷电经常破坏大量的电测传感器。
光纤传感器由于完全的电绝缘,可以抵抗高电压和高电流的冲击。
(4)测量距离远,适于远程监控。
光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小,在无需中继的情况下,可以实现几十公里的远程监测。
(5)灵敏度高,测量精度高。
理论上上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器,实际已成熟的产品也证明了这一点。
(6)寿命长,成本低,系统简单。
光纤的材料一般皆为石英玻璃,其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性,通常可以服役30年。
综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用,使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营成本。
3.5分布式光纤与同类产品比较
3.5.1分布式光纤测温与感温电缆比较
DTS光纤监测系统
线性感温产品
报警方式
可综合设置多级温度报警/温升速率/温升趋势来进行连续监测,可在任何时间准确显示任意点温度状态,在火灾发生前早期预警
固定单点阀值报警点;
被动等待设定的报警温度;
报警时往往已形成火灾
事故判断
智能化的系统,准确及时判断温度变化的类型,显示事故点温度读数及位置。
精度高,响应时间快。
不能准确确定事故点位置,只能判断火警区域。
无法实时反映温度值
使用及维护
长距离监测(最长可至30公里)用一根光缆即可完成,利用软件分区和设定报警值,系统非常简单可靠,免维护。
系统成本主要在主机上,长度大于1km的隧道性价比最高。
监测长度有限,多路布线分区,系统相当复杂,故障率高,难以维护。
对于长度大于1km隧道而言,系统成本超过分布式光纤测温系统。
长期使用
达到报警点后软件复位,不损伤光缆,使用寿命可达30年
报警后系统损伤,不可重复使用以及采用的材料的原因,使其寿命短
安全可靠性
光纤本征安全,不受电磁干扰,综合智能判断,无误报。
又因其不带电,故特别适用于特殊危险场合
因其绝缘皮老化和易受电磁的干扰等诸多因素的缘故,容易产生误报,并因其带电,故不适用于特殊危险场合
安装
抗拉伸/抗冲击强度极高的光缆,安装极为方便,可悬吊直线敷设,不影响新增设备的安装与扩容
需与被测体以正弦波紧贴的方式进行多路敷设,安装相当复杂。
新增设备无法扩容,安装难度大
4.系统组成和产品信息
4.1系统组成
按照南川片区的春晖路/兴旺路/循化路、小桥及小桥东片区的十四号路/毛胜寺路/门源路、建国南路和西关大街共九条管廊的建设规模及监测位置,系统配置清单如下:
设备材料名称
型号
规格
供应商
单位
数量
分布式光纤测温主机
GL-4A
2.5km/4通道,单通道最大负载大于4km,温度精度±
1℃,取样间隔0.5米,定位精度0.5米,报警分区:
300个/km,供电AC220V,工作环境:
-10℃—+50℃,继电器输出:
20路(可扩);
内置12寸触摸屏显示器、蓄电池
兴海光联
台
11
光纤测温系统软件
DTSForTunnel
配套光纤测温主机
套
感温光纤
GTH-01
铠装、单芯多模、62.5/125、Ф3.0、低烟无卤外护套
米
31500
尾纤
FC/APC
62.5/125、Ф3.0铠装、2.5米
根
22
接线盒
GP-B
主机处及管廊光缆熔接保护,6点收容,最大12点收容
个
33
壁挂式光纤主机机柜
780*500*230
用于光纤主机壁挂式安装,防护等级IP65
Z型支架
GLZJ-01
管廊顶部光缆安装固定,与探测光缆配套,1.5mm热镀锌钢板,含M6膨胀螺栓,安装间距1.5米,按总长18359m监控管廊洞室长度预算,含2%预留
12500
注:
1、光纤也可安装火灾报警主机机柜里(占用8U高度)或可采用19寸标准机柜安装(需另购)。
2、配置清单里感温光缆采用地铁、公路及电缆隧道常用的Z型支架安装,这种安装方便牢靠,材料简单,如有需要也可采用钢丝绳安装方式。
4.2分布式光纤线型感温火灾探测器
Ø
型号:
GL-4A;
产地:
中国江苏;
探测距离:
2.5km;
单通道最大探测距离:
4km;
通道数:
4通道;
连接方式:
单端或双端;
配接光纤:
62.5/125或50/125;
光纤接口:
FC/APC(E2000/APC可选);
测量时间:
≤2秒/通道;
取样间隔:
0.5米;
定位精度:
±
0.5米;
测温精度:
±
温度分辨率:
±
0.1℃;
主机测温范围:
-100℃~500℃(依据所选用光缆);
继电器:
20路(最大可内置52路);
通讯接口:
RJ45、RS232/RS485、USB;
通信协议:
TCP/IP、MODBUS等;
报警方式:
定温﹑差温(温升速率)及温差报警;
数据存储:
在间隔小于10分钟情况下保存记录大于10年;
最大报警分区:
300个/km,每个区域任意设定长度与温度报警线,光纤受损后可自动检测并定位受损点,并且探测光缆的采集信号不会丢失;
系统的激光安全等级满足:
IEC60825-1:
2007Class1级,达到激光等级最高级;
产品符合电磁兼容要求;
工作电压:
~220VAC(-15%~10%);
最大功耗:
平均25W,最大70W(蓄电池充电时);
使用环境:
-10℃~50℃;
存储温度:
-20℃~+60℃;
相对湿度:
<
95%RH(无凝露);
模块化设计(激光发射、接收、控制及通讯、电源做成功能式模块);
主机尺寸:
432(W)*356(H)*180(D);
安装方式:
壁挂式500(W)*780(H)*230(D)(兼容19寸机柜式)。
4.3感温光缆
传感光纤为多模62.5/125(纤芯/包层/丙烯酸酯涂层)圆形渐变折射多模光纤,光纤损耗:
≤3.0dB/km(波长850nm),0.7dB/km(波长1300
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