一种隧道火灾实验装置及监测系统的制作方法

本实用新型涉及隧道技术领域，尤其涉及一种隧道火灾实验装置及监测系统。

背景技术：

高地热问题是隧道修建和隧道安全运营过程中的技术难题。隧洞开挖中，在岩体温度超过55℃时，使用普通硝铵炸药会产生膨胀，导爆管将产生不可恢复变形，将出现哑爆或炸药失效的情况，造成极大的隐患，严重影响工程进度。此外，隧道安全运营中，如一旦出现汽车着火，加上高地热隧道环境，极易加速火灾烟气蔓延。而现有技术中缺乏研究高地热隧道火灾实验的装置，也缺乏高地热隧道火灾实验装置的监测系统。因此需要设计一种隧道火灾实验装置及监测系统，来研究高地热隧道环境的火灾情况，并对高地热隧道火灾实验装置进行长期的、远程的、大范围的温度和应力监测。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种隧道火灾实验装置，能模拟高地热隧道环境，从而研究高地热隧道环境的火灾情况。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种隧道火灾实验装置的监测系统，对隧道火灾实验装置进行长期的、远程的、大范围的温度和应力监测。

本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种隧道火灾实验装置，其特征在于：包括隧道外墙和隧道内墙围成的实验隧道，隧道外墙和隧道内墙之间设置有电加热器，电加热器连接有用于对电加热器的加热功率进行调节的变频器。

为了模拟火灾发生，还包括设置在实验隧道内的火灾发生装置。

作为改进，所述火灾发生装置包括气体燃烧器，通过导气管与气体燃烧器连接的、用于向气体燃烧器供应燃料的燃料瓶，导气管上连接有压力表和流量计。

为了测定实验隧道内部的温度，还包括用于采集并记录实验隧道内部温度的热电偶。

为了进行降温作用下的实验隧道环境研究，还包括设置在实验隧道内的降温装置。

作为改进，所述降温装置为能进行喷雾降温的喷雾装置。

本实用新型解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种隧道火灾实验装置的监测系统，用于对所述的隧道火灾实验装置进行实时监测，其特征在于：包括

分布式光纤传感器，沿实验隧道长度方向分布于隧道外墙外侧，用于采集隧道外墙壁面温度和应力；

监测主机，分布式光纤传感器与监测主机输入端连接；

本地计算机，包括互相连接的数据存储模块和数据处理模块，监测主机输出端与本地计算机输入端连接，数据存储模块对从监测主机传输的数据进行存储，数据处理模块对数据进行初步的汇总统计。

为了接收监测到的温度和应力数据，建立隧道火灾实验装置温度和应力的数据库，还包括监测中心服务器，本地计算机上的数据经通信装置传输到监测中心服务器，本地计算机输出端与通信装置输入端连接，通信装置输出端与监测中心服务器输入端连接。

为了满足大量数据的传输需求，减少环境对数据传输的干扰，以及使得监测工作及时有效，所述通信装置为4G通信装置。

为了查看数据和控制监测系统的运营，还包括远程客户端，监测中心服务器通过INTERNET网将数据实时共享到远程客户端。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型中的隧道火灾实验装置通过隧道外墙和隧道内墙之间设置电加热器，用变频器调节加热功率，来模拟高地热隧道环境；在改进的方案中，设置火灾发生装置，热电偶、降温装置，来研究隧道火灾发生及降温冷却下的实验隧道环境情况。

2、本实用新型中的隧道火灾实验装置的监测系统通过分布式光纤传感器、监测主机和本地计算机，对隧道火灾实验装置的温度和应力进行实时监测；在改进的方案中，设置通信装置，监测中心服务器，远程客户端，实现监测数据的传输和共享、以及对监测系统的控制。

附图说明

图1为本实用新型实施例的隧道火灾实验装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的隧道火灾实验装置的监测系统的结构框图；

图3为图2的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示的隧道火灾实验装置，包括隧道外墙11和隧道内墙12围成的实验隧道1，隧道外墙11和隧道内墙12之间设置有电加热器2，电加热器2连接有用于对电加热器2的加热功率进行调节的变频器3，借助变频器3对实验隧道1进行不同程度的加热，形成高地热隧道环境。实验隧道1内还设有火灾发生装置，在本实施例中，所述火灾发生装置包括气体燃烧器41，通过导气管42与气体燃烧器41连接的、用于向气体燃烧器41供应燃料的燃料瓶43，导气管42上连接有压力表44和流量计45。

实验隧道1内还包括用于采集并记录实验隧道1内部温度的热电偶5。

实验隧道1内还设有降温装置6，在本实施例中，所述降温装置6为能进行喷雾降温的喷雾装置61。

另外，本实施例还提供有高地热隧道火灾实验装置的监测系统，如图2～3所示，用于对所述的隧道火灾实验装置进行实时监测，其包括

分布式光纤传感器7，沿实验隧道1长度方向分布于隧道外墙11外侧，可位于隧道外墙11外侧的腰部两侧和隧道外墙11外侧的拱顶，根据实际情况可布设多根，可沿实验隧道1呈中轴线对称布设，用于采集隧道外墙11壁面温度和应力；

监测主机8，为一台BOTDR设备，分布式光纤传感器7与监测主机8输入端连接，BOTDR设备可以获取分布式光纤传感器7上任意一点的布里渊射散光频移；

本地计算机9，包括互相连接的数据存储模块91和数据处理模块92，监测主机8输出端(利用BOTDR提供的GPIB端口以太网端口)与本地计算机9输入端连接，数据存储模块91对从监测主机8传输的数据进行存储，数据处理模块92对数据进行初步的汇总统计；

监测主机8及本地计算机9固定于实验隧道1洞口的检测室中；

监测中心服务器10，本地计算机9上的数据经通信装置13传输到监测中心服务器10，本地计算机9输出端与通信装置13输入端连接，通信装置13输出端与监测中心服务器10输入端连接。在本实施例中，所述通信装置13为4G通信装置；

远程客户端14，监测中心服务器10通过INTERNET网将数据实时共享到远程客户端14；远程客户端14也可以传输指令到本地计算机9。

使用时，变频器3对实验隧道1进行不同程度的加热，来模拟高地热隧道环境。燃料瓶43通过导气管42向气体燃烧器41供应燃料，来模拟火灾发生；并用热电偶5采集并记录实验隧道1内部的温度。通过喷雾装置61降温，进行喷雾冷却作用下的实验隧道环境研究。

隧道火灾实验装置的监测系统，用于对所述隧道火灾实验装置进行实时监测。分布式光纤传感器7采集隧道外墙11壁面温度和应力，并传输数据到监测主机8。监测主机8与本地计算机9相连，在数据存储模块91进行数据存储，在数据处理模块92对数据进行初步的汇总统计。本地计算机9将数据通过4G通信装置传输到监测中心服务器10。监测中心服务器10通过INTERNET网将数据实时共享到远程客户端14。远程客户端14可借助INTERNET网和4G通信装置将控制指令发送至本地计算机9，从而对监测系统进行人工控制或按设定程序自动测量。