隧道長度的不斷增加，呈現(xiàn)“金隧銀橋”的趨勢。雙向行車道，高危險性的貨物，隧道內(nèi)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(nèi)環(huán)境特殊，火災一旦發(fā)生，往往會一發(fā)不可收拾，造成重大傷亡和經(jīng)濟損失。
在隧道監(jiān)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(tǒng)的隧道火災自動檢測系統(tǒng)設備較為陳舊，安全性、檢測靈敏度、長距離傳輸和系統(tǒng)可靠性等原因，無法很好地解決隧道行業(yè)的火災探測問題。
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)和長距離傳輸?shù)忍攸c，能方便地使用波分復用技術(shù)在一根光纖中串接多個光纖光柵進行分布式測量等優(yōu)點。因此，光纖光柵傳感技術(shù)受到了世界范圍內(nèi)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、國內(nèi)領(lǐng)先水平，擁有全套生產(chǎn)制備光纖光柵的先進設備和技術(shù)，并開發(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報警系統(tǒng)，采用分布式監(jiān)測結(jié)構(gòu)，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(gòu)成現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡；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(gòu)成信號傳輸網(wǎng)絡（傳輸層）；光纖光柵信號處理部件（信號處理器）實時采集監(jiān)控現(xiàn)場的溫度信號、報警信號、故障信號，并及時可靠地將上述信息傳送至火災報警工作站進行溫度顯示、報警信息顯示、電子地圖操作、數(shù)據(jù)查詢檢索、短信息定制和發(fā)送等工作，同時可實現(xiàn)與聯(lián)動裝置進行聯(lián)動，構(gòu)成數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡（站控層）。
蔚藍仕公司根據(jù)以下規(guī)范撰寫了光纖光柵隧道火災自動報警系統(tǒng)解決方案：
l 《工業(yè)自動化儀表工程及驗收規(guī)范》 GBJ93-86
l 《自動化儀表安裝工程質(zhì)量檢驗評定標準》 GB131-90
l 《公路隧道火災報警系統(tǒng)技術(shù)條件》 JT/T610-2004
l 《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》 GB50116-98
l 《火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》 GB50100-92
l <<火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范>> GB50116-98
l <<線型感溫火災探測器技術(shù)要求及試驗方法>> GB16280-1996
l <<線型光纖差定溫火災探測信號處理器>> Q/NBZD 02-2005
l <<線型光纖差定溫火災探測器>> Q/NBZD 03-2005
1 行業(yè)現(xiàn)狀及產(chǎn)品技術(shù)分析
1.1 隧道火災自動報警技術(shù)種類
隧道火災自動報警技術(shù)種類主要包括兩大類，一類是感溫技術(shù)，一類是感光技術(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圍溫度場的異常來判斷火災情況，感光技術(shù)主要是通過判斷火災發(fā)生后探測火源的光譜來判斷火災情況。
感溫技術(shù)和感光技術(shù)各有其特點，火災初期，如果感溫技術(shù)能及時準確探測火災險情那無疑是最好的技術(shù)，傳統(tǒng)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才會有反應。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有反應的。
傳統(tǒng)的感溫技術(shù)主要有兩類，一類是感溫電纜技術(shù)（主要是熱敏合金線技術(shù)），另一類是感溫光纜技術(shù)（分布式光纖溫度探測技術(shù)）。而感光技術(shù)主要是目前市場上采用的雙波長火焰探測技術(shù)。
感溫電纜技術(shù)過去在隧道中應用比較多，但由于是電信號傳輸，實際使用中無法排除各類電磁干擾，無論是差溫技術(shù)還是定溫技術(shù)都很難達到實際效果，而且誤報率高，現(xiàn)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)缺點都十分明顯，下面，主要就這兩種技術(shù)的特點做一簡單分析。
2.2.1分布式光纖溫度探測技術(shù)
分布式光纖溫度監(jiān)控系統(tǒng)的原理主要依據(jù)是光纖的光時域反射(OTDR ) 原理以及光纖的后向喇曼散射光(ram an scattering) 溫度效應，當一個光脈沖從光纖的一端射人光纖時, 這個光脈沖會沿著光纖向前傳播。因光纖內(nèi)壁類似鏡面, 故光脈沖在傳播中每一點都會產(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中的反射點的溫度有一定的關(guān)系。反射點的溫度(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, 后向反射光的強度可以反映出反射點的溫度。利用這個現(xiàn)象, 若能測量出后向反射光的強度, 就可以計算出反射點的溫度, 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)點如下：光纖溫度探測，屬于無電檢測技術(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(nèi)，可以連續(xù)判斷溫度分布狀況；長距離探測，有2千米和4千米長度探測技術(shù)，少數(shù)有8千米探測技術(shù)；施工方便，維護簡單。
雖然分布式光纖溫度探測技術(shù)可以對電纜沿線的溫度分布進行監(jiān)測，但是由于數(shù)據(jù)采集的時間間隔不可能無限小，因此設備不可能對沿線的任意點都進行溫度監(jiān)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(xù)長度上溫度保持一致的情況下，程序的算法才能對這一區(qū)域的平均溫度進行計算。換言之，如果光纖本體的某一點（或某一小面積區(qū)域）所處溫度發(fā)生明顯改變 ，拉曼散射的固有算法將會剔除掉此區(qū)域的異常溫度，計算得出光纖在分辨率長度內(nèi)的平均溫度（異常點除外），而無法顯示此異常溫度。
同時，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，其溫度響應時間必然受到光纖分辨率以及纖體厚度的影響，反應時間過長，且無法真正實現(xiàn)差溫監(jiān)測。同時對光纖線路的附設條件也有嚴格的要求，過度的彎曲和擠壓都會嚴重地影響測溫精度。
作為長期在線監(jiān)測設備，分布式光纖溫度探測技術(shù)的測溫儀還有一個特點就是設備核心元件易損耗，由于設備是根據(jù)非常微弱的向回傳遞的散射光強度進行計算的，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(shù)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太長，連續(xù)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(nèi)沒有類似的替代品，只能從國外進口，而單獨購買該元件的價格往往十分昂貴。
由于以上原因，它的缺點很明顯：如精度低，反應速度慢，誤報率高，難以實現(xiàn)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，價格昂貴。實際使用中對初期火災的探測能力很弱。
2.2.2雙波長火焰探測技術(shù)
火焰燃燒通常伴隨有紅外輻射，紅外火焰探測器是通過監(jiān)測特定的紅外輻射信息來判斷火焰的存在。雙紅外火焰探測器運用了多紅外傳感技術(shù)，使用兩個具有窄帶濾波的不同波長的紅外傳感器，其中一只傳感器工作在反映火焰信息的中心波長，另外一只傳感器監(jiān)視環(huán)境中的其他紅外輻射，結(jié)合火焰的閃爍特征，通過特定的微處理器和專用的數(shù)學算法模型進行運算分析，使得只有符合火焰特征的輻射頻譜才會被確認為火警，而其他的干擾因素 形成的假火警信號則會被排除，這就是雙波長火焰探測技術(shù)原理。
優(yōu)點：
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，通過對一般照明用環(huán)境光的光譜和車輛火災或汽油火災時檢測器的相對光譜比較，判斷檢測火災。
缺點：
l 火災燃燒充分，煙霧比較少的情況下才會準確報警（實際隧道火災通常是濃煙狀態(tài)），貽誤報警時。
l 非無電檢測技術(shù)，無法排除各類電磁干擾，包括雷電、照明、風機、通訊、廣播、汽車發(fā)動機在內(nèi)的各類電磁干擾均會影響火焰探測工作狀態(tài)。
l 工業(yè)現(xiàn)場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、油類產(chǎn)品、氣體等）,不適用于對某些化學物質(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.性價比低
1.3隧道火災探測最佳方式
根據(jù)公路隧道的結(jié)構(gòu)和火災的特點，我們認為如果在火災發(fā)生初期就能發(fā)現(xiàn)并采取相關(guān)措施，采用溫度探測方式無疑是最好的方式，而雙波長火焰探測技術(shù)在時間上來講已經(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(nèi)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，要實現(xiàn)這一目標的確有很大的難度。
隨著溫度測試技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，特別是隨著光通信技術(shù)在傳感領(lǐng)域里的不斷發(fā)展，溫度精確測試技術(shù)得到前所未有的進步，這種先進技術(shù)開始在消防領(lǐng)域開始得到應用，因此在實現(xiàn)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（樹脂涂層）構(gòu)成，光纖光柵技術(shù)于1978年問世，利用紫外激光光束照射光纖，被照射區(qū)間段纖芯的折射率將發(fā)生周期性的變化，稱此折射率變化區(qū)域為光纖光柵。
