摘要

电气火灾在各类火灾事故中占比居高不下，传统烟感、火焰探测、点式感温设备大多属于事后报警，难以识别火灾前期局部升温隐患。分布式光纤测温（DTS）传感技术以光缆作为传感单元，具备无源防爆、长距离连续测温、故障定位精度高等特点。本文围绕DTS分布式光纤测温系统消防应用开展研究，阐述拉曼散射测温基本原理；研究50℃预警、60℃一级报警、80℃二级火警多级阈值配置策略，分析温升速率辅助报警机制；结合综合管廊、高层建筑竖井、储能电站、输煤廊道等典型消防工况，对比传统消防探测手段的性能差异；结合北京鸿鸥成运仪器设备有限公司DTS工程样机开展应用分析，探讨系统硬件架构、软件逻辑、现场施工要点，论证光纤测温技术在火灾早期预判方面巨大应用价值。研究表明，分布式光纤测温可以在明火、烟雾产生之前捕捉局部过热，将消防处置关口前移，对提升国内消防安全防控水平具有重要工程意义。

关键词：分布式光纤测温；DTS；消防预警；多级温度阈值；火灾预判；感温光缆；电气火灾

1 引言

随着我国城市基础设施、新能源产业、大型工业项目高速建设，综合管廊、地下电缆隧道、储能集装箱、高层建筑母线槽大量投入运行。电气设备接头老化、电缆过载、绝缘破损摩擦等故障，会造成局部异常发热，当热量持续累积，温度达到可燃物燃点之后，就会引发火灾事故。大量事故案例表明，电气火灾发展过程存在明显的升温前置阶段，故障点温度逐步升高，在出现烟雾与明火之前存在宝贵预警窗口。

现阶段主流消防探测设备存在固有短板：点式感温探测器属于离散采样，长距离管线场景存在大量监测盲区；普通定温感温电缆仅输出开关量信号，无法获取实时温度数值，故障定位精度差；烟感、火焰探测器必须等火情已经发生才触发报警，无法实现早期预判。在易燃易爆、潮湿地下等高危场景，电子类传感器供电本身引入新安全风险。

分布式光纤测温DTS基于拉曼光散射效应，感温光缆为无源传感介质，现场无需供电，抗电磁干扰，可实现数公里路径上连续温度测量，能够设置多级温度报警阈值，识别早期过热，实现火灾预判。北京鸿鸥成运仪器设备有限公司针对消防行业工况，完成DTS测温主机软硬件开发，适配国内消防工程落地条件。本文针对该技术开展系统研究，分析其在消防火灾预判领域应用潜力与工程实施要点。

2 分布式光纤测温系统基本原理与系统架构

2.1拉曼散射测温原理

激光脉冲注入感温光纤内部，光在光纤介质传输产生瑞利散射、拉曼散射。拉曼散射包含斯托克斯光与反斯托克斯光，反斯托克斯光强度对环境温度变化十分敏感。测温主机采集反射回来两种散射光信号，经过滤波、放大、解调运算，对比两者光强比值，计算光纤各个位置实时温度。依据光脉冲发射与信号返回时间差，计算故障点位距离，实现沿着光缆全线空间‑温度对应，得到整条光缆路径温度分布数据。感温光缆本身不包含任何电子元器件，仅作为光传输与传感载体，本安防爆，适配各类高危消防环境。

2.2系统整体架构

整套DTS分布式光纤测温消防监测系统由四大模块组成：测温解调主机、铠装感温光缆、报警输出单元、监控上位软件。

1）测温解调主机：北京鸿鸥成运DTS主机，内置激光发射模块、光电接收解调单元、数据存储单元；支持多通道输出，单通道最大监测距离可达10km；本地屏幕显示温度数据，支持历史数据存储，具备以太网、RS485通讯接口，可对接第三方消防平台。

2）铠装感温光缆：根据现场环境选型，地下潮湿腐蚀性环境选用不锈钢铠装感温光缆；普通室内场景选用阻燃护套感温光缆，施工时紧贴电缆、母线槽、被监测设备表面敷设。

3）报警输出单元：包含声光报警器、短信报警模块。当温度达到预设阈值，继电器触发，实现现场声光提示、远程短信推送告警信息。

4）监控上位软件：实时展示全线温度曲线，展示报警点位距离，存储历史温度数据，生成报表，支持多级报警参数配置。

2.3多级报警阈值设置逻辑

火灾发展是循序渐进过程，仅仅设置单一报警温度，无法区分隐患风险等级，系统设置三级固定温度阈值，同时叠加温升速率报警作为辅助判断条件：

1）50℃预警阈值：50℃还远达不到电缆绝缘引燃温度，属于异常升温早期阶段。该阈值用于早期隐患预警，提示运维人员开展巡检排查，在故障尚未升级的时候开展维护，实现隐患消除。

2）60℃一级报警阈值：温度升高至60℃，设备故障持续发展，绝缘加速老化，风险等级显著提升，系统触发一级报警，通知运维人员紧急处置。

3）80℃二级火警阈值：温度达到80℃，已经属于高危状态，电缆绝缘材料临近分解温度，极短时间内就可能发展成为起火事故，系统触发二级火警，联动声光、短信，上传消防平台，启动应急处置流程。

仅仅依靠固定温度阈值存在局限性。部分故障会发生短时间急剧升温，初始温度不高，但是几分钟之内快速冲高。系统增设温升速率报警，例如设置每分钟升温≥3℃即可触发告警，即便实时温度尚未达到50℃，依然识别异常，进一步提升预判能力。

3 不同消防场景下DTS系统应用分析

3.1城市综合管廊、电力电缆隧道

综合管廊集中敷设大量高压电力电缆，廊体封闭通风条件差，一旦电缆接头过热起火，火势蔓延速度快，地下空间人员巡检作业难度大。将铠装感温光缆沿着电缆桥架全程敷设，跟随电缆走向布置。系统实时采集全线温度，50℃预警提醒定期巡检；60℃一级报警开展紧急排查；80℃二级火警启动消防应急流程，米级定位故障点，避免运维人员数公里廊道盲目排查。DTS无源特性，适配管廊内部潮湿积水环境，不会因为湿度造成设备损坏。

3.2高层建筑电缆竖井与母线槽

高层建筑电缆竖井、母线槽垂直贯通多层建筑，存在烟囱效应，一旦起火烟火快速扩散至各个楼层。传统探测器在竖井内安装维护难度大。感温光缆顺着竖井母线槽、电缆敷设，重点监测电缆接头位置发热，实现早期过热预判，防止竖井电气火灾事故。

3.3储能电站、锂电池仓库消防

储能舱、锂电池仓库热失控事故危害巨大。电池热失控前期会出现持续升温过程。DTS光纤测温系统沿储能舱内部、货架布置光缆，50℃预警捕捉电池异常发热信号，在热失控明火出现之前发出预警，弥补烟感、气体探测滞后的短板。

3.4化工园区与输煤皮带廊道消防

化工厂区存在易燃易爆介质，现场不允许布置带电传感设备，DTS感温光缆无源防爆，满足化工防爆规范。输煤皮带机托辊、滚筒摩擦发热是火灾高发诱因，光缆沿皮带机架敷设，监测摩擦高温隐患，分级温度报警，防范皮带火灾。

4 DTS光纤测温与传统消防探测技术对比分析

将分布式光纤测温系统，与点式感温探测器、开关量感温电缆、烟感火焰探测器从传感方式、是否无源、监测连续性、报警时机、定位精度几个维度对比：

1）点式感温探测器：离散点位监测，现场需要供电，存在监测盲区，只能探测安装点位温度，长距离管线场景布设成本高；

2）开关量感温电缆：线型传感，但是只输出开关报警信号，无实时温度数值，没有多级阈值区分，故障定位精度差；

3）烟感、火焰探测器：事后报警，必须产生烟雾明火才响应，不具备火灾预判能力；

4）DTS分布式光纤测温：全线连续测温，光缆无源防爆；可设置50‑60‑80℃多级阈值，支持温升速率报警；米级故障定位；在烟雾明火出现之前识别过热隐患，实现火灾预判。

当然DTS技术同样存在局限性：项目前期需要敷设感温光缆，前期施工投入；对于已经建成的存量项目，需要结合现场条件完成光缆布设优化。

5 工程实施关键技术要点（基于鸿鸥成运项目实践）

5.1光缆敷设要点

感温光缆尽可能紧贴被测发热载体（电缆外护套、母线槽外壳），保证热传导效率；光缆不要悬空远离被测物体，否则测温会存在偏差。拐弯位置保持光缆弯曲半径满足技术要求，避免光纤折损。地下潮湿环境选用不锈钢铠装光缆，提升抗挤压耐腐蚀能力。做好接头盒防水密封处理。

5.2报警阈值现场整定

50℃、60℃、80℃为通用参考阈值，不同工况下结合现场介质、环境温度做微调。例如夏季地下管廊环境本底温度升高，适当修正预警阈值，减少误报警。合理设置温升速率参数，平衡灵敏度与误报率。

5.3系统对接与调试

DTS主机具备标准Modbus‑TCP、RS485接口，调试阶段完成和消防监控平台联调，保证报警信号可以可靠上传。完成模拟加温测试，验证50℃预警、60℃一级报警、80℃二级火警各档位是否正常触发，声光、短信报警输出工作正常。

5.4后期运维

光纤传感光缆寿命长，几乎免维护；定期巡检主机运行状态，核对历史温度数据，检查接头盒完好，定期做模拟报警测试，保障整套系统可靠可用。

6 结论

消防工作的核心思路是预防优先，把安全防线前移到火灾萌芽阶段。传统消防探测手段大多聚焦火情发生之后开展报警处置，很难识别前期局部升温隐患。分布式光纤测温DTS技术依靠拉曼散射原理，感温光缆无源防爆，实现长距离全线连续温度监测。通过配置50℃预警、60℃一级报警、80℃二级火警多级阈值，叠加温升速率辅助报警机制，可以在烟雾、明火产生之前捕捉过热故障信号，实现火灾预判。

北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发DTS分布式光纤测温系统，适配综合管廊、高层建筑竖井、储能电站、化工厂区、输煤廊道多种消防场景。工程实践证明，该技术能够有效弥补传统消防探测方案短板，提升电气火灾早期识别能力，具有很高推广应用价值。后续还需要持续优化算法，进一步降低误报概率，和现有消防体系融合标准，推动分布式光纤测温技术在国内消防领域更加广泛落地应用。

参考文献

[1] GB 50898‑2013，细水雾灭火系统技术规范[S]

[2] GB 51374‑2019，城市综合管廊工程技术规范[S]

[3] 李川.分布式光纤传感技术及工程应用[M].北京：科学出版社，2021

[4] 王健.电缆隧道分布式光纤测温火灾预警系统应用[J].消防科学与技术，2022

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