基于機(jī)敏材料的隧道火災(zāi)預(yù)警傳感器及其路面布設(shè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及消防領(lǐng)域，具體涉及基于機(jī)敏材料的隧道火災(zāi)預(yù)警傳感器及其路面布 設(shè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隧道多埋置于地層內(nèi)，利用地下空間，一旦有火災(zāi)災(zāi)情，逃生難度大，若發(fā)現(xiàn)不及 時(shí)，救援工作難以及時(shí)開展。由于隧道火災(zāi)后果的嚴(yán)重性，高效的隧道火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)對(duì)于及 時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)災(zāi)情，保護(hù)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全具有重要的意義，而隧道火災(zāi)的探測(cè)問 題已成為隧道安全領(lǐng)域的首要問題之一。目前，隧道火災(zāi)的探測(cè)主要有熱敏合金線式、光纖 式和雙波長火焰探測(cè)器式等。所用傳感器主要包括火焰?zhèn)鞲衅?、溫度傳感器、煙霧傳感器 等。
[0003] 其中，分布式光纖溫度傳感裝置近年來發(fā)展迅速，已逐步被應(yīng)用于隧道火災(zāi)探測(cè) 與報(bào)警領(lǐng)域，主要的方式包括光纖光柵傳感、拉曼光時(shí)域反射計(jì)傳感以及布里淵光時(shí)域反 射計(jì)傳感。與傳統(tǒng)的點(diǎn)式火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)（如雙波長火焰探測(cè)器等）相比，分布式傳感具有 空間連續(xù)分布探測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，分布范圍內(nèi)任意一點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)都可以進(jìn)行準(zhǔn)確判別定位。同時(shí)， 由于光纜不易受電磁等擾動(dòng)影響，不易出現(xiàn)分布式感溫電纜的誤報(bào)等狀況。
[0004] 然而，隧道內(nèi)起火到爆發(fā)成災(zāi)經(jīng)歷的時(shí)間往往較短，這就要求基于分布式光纖溫 度傳感裝置的火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度，而分布式光纖通常布置在隧道拱 頂位置，在隧道斷面上與路面火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)的距離往往是最大的，因此響應(yīng)時(shí)間往往也會(huì)有 所延長；此外，當(dāng)隧道內(nèi)縱向風(fēng)速較大的情況下（例如開啟風(fēng)機(jī)的情況下），根據(jù)通常的絕 對(duì)溫度、絕對(duì)溫升以及溫升梯度均等判別指標(biāo)均難以在較短時(shí)間內(nèi)識(shí)別溫度場(chǎng)異常進(jìn)而觸 發(fā)報(bào)警。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種基于機(jī)敏材料的隧道火災(zāi)預(yù)警傳 感器及其配套的路面布設(shè)系統(tǒng)，利用機(jī)敏材料的溫度敏感性，使用本傳感器可以探測(cè)隧道 內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的異常溫度，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，及時(shí)獲得反饋，一旦有異常即可給 出預(yù)警，有利于發(fā)現(xiàn)火災(zāi)災(zāi)情，及時(shí)處理。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：
[0007] 基于機(jī)敏材料的隧道火災(zāi)預(yù)警傳感器，包括由機(jī)敏材料制成的且能感知溫度變化 的傳感器元件，所述傳感器元件內(nèi)置兩個(gè)電極，內(nèi)置電極外部均需連接外部線路供測(cè)量使 用，在內(nèi)置電極接線端涂抹有保護(hù)層，傳感器元件表面設(shè)有封裝層；
[0008] 所述傳感器元件采用恪融PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯英文名：polyethylene terephthalate，簡稱PET)、河砂摻加石墨導(dǎo)電相拌合而成，采用的配合比即質(zhì)量比為，石 墨：PET及河砂混合物=13%;PET:河砂=1:3。
[0009] 進(jìn)一步的，所述河砂的級(jí)配為：
[0010]
0
[0011] 進(jìn)一步的，傳感器元件為柱體，可以為棱柱體或圓柱體。
[0012] 進(jìn)一步的，柱體的高一般為2~5cm，并結(jié)合路面面層情況確定，如當(dāng)為瀝青路面 時(shí)，可考慮與上面層厚度相等。柱體底面任意兩點(diǎn)連線長度應(yīng)大于等于柱體的高，小于等于 柱體高的兩倍。
[0013] 進(jìn)一步的，內(nèi)置電極所在平面應(yīng)平行于柱體底面。
[0014] 進(jìn)一步的，所述內(nèi)置電極應(yīng)盡量貼近柱體底面，但需預(yù)留一定的保護(hù)層厚度，即內(nèi) 置電極距離柱體底面的距離應(yīng)不小于lcm。
[0015] 進(jìn)一步的，內(nèi)置電極可為網(wǎng)狀或線圈狀，也可獨(dú)立的形成一個(gè)平面。
[0016] 進(jìn)一步的，內(nèi)置電極材料可采用不銹鋼、銅、鋁或合金。
[0017] 進(jìn)一步的，外部線路可用橡膠軟管、塑料軟管進(jìn)行套裝。外部線路連接電極處需進(jìn) 行涂抹防護(hù)層保護(hù)，外接線路需進(jìn)行套裝保護(hù)，套裝對(duì)應(yīng)的材料應(yīng)滿足防腐防潮、絕緣及耐 高溫的要求，傳感器元件表面涂抹封裝保護(hù)層。
[0018] 進(jìn)一步的，傳感器的在異常溫度時(shí)電阻值會(huì)產(chǎn)生突變，進(jìn)而感知異常溫度，將溫度 信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳感器所感知異常溫度區(qū)間為> 130Γ。
[0019] 進(jìn)一步的，基于機(jī)敏材料的隧道火災(zāi)預(yù)警傳感器的制造方法，包括：
[0020] 機(jī)敏材料傳感器元件的制作：采用熔融PET、河砂摻加石墨導(dǎo)電相拌合而成，采用 的配合比即質(zhì)量比為，石墨：PET及河砂混合物=13%;PET:河砂=1:3 ;
[0021] 傳感器元件采用內(nèi)置兩個(gè)電極，內(nèi)置電極所在平面應(yīng)平行于柱體底面；
[0022] 傳感器元件內(nèi)置電極外部需連接外部線路供測(cè)量使用，還應(yīng)在接線端涂抹保護(hù)層 進(jìn)行防護(hù)，對(duì)引出線路應(yīng)進(jìn)行外裝防護(hù)；
[0023] 外部線路可用橡膠軟管或塑料軟管進(jìn)行套裝；
[0024] 傳感器元件表面需進(jìn)行封裝，避免傳感器元件與外部環(huán)境直接接觸，起到隔離保 護(hù)的作用。
[0025] 進(jìn)一步的，傳感器在路面橫斷面及縱斷面上的分布構(gòu)成傳感器路面布設(shè)系統(tǒng)，分 為沿隧道橫斷面分布以及縱斷面分布；
[0026] 縱向遵循規(guī)則為，隧道長度為500~10000米時(shí)，相鄰傳感器布置間距為< 7米； 隧道長度為> 10000米時(shí)，傳感器布置間距為< 8米；高速公路隧道每百米15~20個(gè)探 占.
[0027] 橫向遵循規(guī)則為，當(dāng)為雙車道時(shí)，傳感器應(yīng)布置在雙車道中央；當(dāng)大于雙車道時(shí)， 相鄰傳感器間隔為< 5米，傳感器布置在車道線。
[0028] 當(dāng)同一橫斷面橫向需布置不止一個(gè)傳感器時(shí)，在縱向交叉布置，即縱向間隔不變 的前提下，橫向相鄰兩傳感器應(yīng)布置在間隔的車道線（圖3d)。
[0029] 本發(fā)明的有益效果：
[0030] 1.本發(fā)明所述機(jī)敏材料元件具有優(yōu)良的溫度敏感性，能感知外界溫度異常變化并 轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，是傳感器的核心組成部分，能適用于隧道火災(zāi)預(yù)警，可靠度高。
[0031] 2.本發(fā)明所述傳感器布設(shè)在路面結(jié)構(gòu)層，能迅速感知路面溫度變化，響應(yīng)及時(shí)。
[0032] 3.本發(fā)明所述傳感器能應(yīng)用于復(fù)雜的道路環(huán)境，并能獲得可靠的數(shù)據(jù)反饋。能適 用于不同的路面溫濕度狀況，成活率高，耐久性好。
[0033] 4.本發(fā)明所述傳感器各元件組成原料來源廣泛，價(jià)格低廉，成型工藝較為簡單，成 本低廉，可以大量推廣，廣泛應(yīng)用。
【附圖說明】
[0034] 圖la是傳感器元件棱柱體形態(tài)；
[0035] 圖lb是傳感器元件圓柱體形態(tài)；
[0036] 圖2是傳感器元件溫度一電阻變化率曲線圖。
[0037] 圖3a為雙車道橫斷面布置，圖3b為四車道橫斷面布置，圖3c為雙車道縱斷面布 置，圖3d為四車道縱斷面布置。
[0038] 其中，1為傳感器元件，2為內(nèi)置電極，3為外部導(dǎo)線，4為傳感器，
【具體實(shí)施方式】：
[0039] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0040] 如圖la-圖lb所示，基于機(jī)敏材料的隧道火災(zāi)預(yù)警傳感器，包括由機(jī)敏材料制成 的