FS_SP_CH Manual, deutsch Office 2003
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FibroLaser™ III Systemeinführung und Projektierung Building Technologies CPS Fire Safety Liefermöglichkeiten und technische Änderungen vorbehalten. Data and design subject to change without notice. / Supply subject to availability. Sous réserve de modifications techniques et de la disponibilité. © 2012 Copyright by Siemens Schweiz AG Wir behalten uns alle Rechte an diesem Dokument und an dem in ihm dargestellten Gegenstand vor. Der Empfänger anerkennt diese Rechte und wird dieses Dokument nicht ohne unsere vorgängige schriftliche Ermächtigung ganz oder teilweise Dritten zugänglich machen oder außerhalb des Zweckes verwenden, zu dem es ihm übergeben worden ist. We reserve all rights in this document and in the subject thereof. By acceptance of the document the recipient acknowledges these rights and undertakes not to publish the document nor the subject thereof in full or in part, nor to make them available to any third party without our prior express written authorization, nor to use it for any purpose other than for which it was delivered to him. Nous nous réservons tous les droits sur ce document, ainsi que sur l'objet y figurant. La partie recevant ce document reconnaît ces droits et elle s'engage à ne pas le rendre accessible à des tiers, même partiellement, sans notre autorisation écrite préalable et à ne pas l'employer à des fins autres que celles pour lesquelles il lui a été remis. 1 1.1 1.2 Das Dokument .....................................................................................4 Struktur der Dokumentation ...................................................................4 Ziel des Dokumentes .............................................................................4 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Einleitung .............................................................................................5 Einsatz ..................................................................................................5 Geschichte ............................................................................................5 Messprinzip ...........................................................................................5 Merkmale...............................................................................................6 Anwendungen........................................................................................6 3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.5 3.6 3.7 Das System ..........................................................................................7 Systemarchitektur ..................................................................................7 Sensorkabel ..........................................................................................7 Metallfreie Sensorkabel..........................................................................7 Stahldraht verseilte Sensorkabel............................................................8 Kabellänge ............................................................................................8 Zubehör.................................................................................................9 OTS- Kontroller......................................................................................9 Funktionseinheiten.................................................................................9 Varianten.............................................................................................10 Speisung .............................................................................................10 Inbetriebnahme....................................................................................10 VdS- Zulassung ...................................................................................10 Einbindung in ein Gesamtsystem .........................................................11 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Hauptfunktionen ................................................................................12 Übersicht .............................................................................................12 Alarmierung .........................................................................................12 Positionsangabe ..................................................................................13 Brandgrösse ........................................................................................13 Brandausbreitungsrichtung ..................................................................14 Steuerungen ........................................................................................14 5 5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6 5.2.7 5.3 5.3.1 5.3.2 5.4 5.5 Projektierung .....................................................................................15 Notwendige Informationen ...................................................................15 Abmessungen......................................................................................15 Umweltbedingungen ............................................................................15 Kundenanforderungen .........................................................................15 Kabel Positionierung............................................................................16 Allgemeines.........................................................................................16 Positionierung im Strassentunnel .........................................................17 Positionierung im Bahntunnel...............................................................18 Positionierung in Gebäuden .................................................................19 Positionierung bei anderen Anwendungen ...........................................20 Teststrecken ........................................................................................20 Umkehrpunkt .......................................................................................20 Kontroller Positionierung ......................................................................20 Allgemeines.........................................................................................20 Redundantes System...........................................................................21 Speisung .............................................................................................22 Netzwerkanbindung .............................................................................22 6 6.1 6.2 Anhang...............................................................................................23 Raman Prinzip .....................................................................................23 Glossar................................................................................................26 3 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Das Dokument 1 Das Dokument 1.1 Struktur der Dokumentation Das Dokument ist Teil der FibroLaser III Dokumentation. Im Folgenden sind die einzelnen Elemente der technischen Dokumentation für den FibroLaser III aufgelistet. Systemeinführung und Projektierung: Das Dokument gibt einen Überblick über das FibroLaser III System und enthält wichtige Hinweise, die bei der Projektierung zu beachten sind. Installationsanleitung: Das Dokument enthält alle wichtigen Informationen, die für eine erfolgreiche Installation eines FibroLaser III Systems notwendig sind. Bedienungsanleitung: In diesem Dokument sind alle Informationen zusammengefasst, die für die Inbetriebnahme des Gerätes mit dem FibroManager (Inbetriebnahme-Software) notwendig sind. Unterhalt und Reparatur: In diesem Dokument findet man die notwendigen Informationen, die für einen sinnvollen Unterhalt notwendig sind. Zudem enthält das Dokument auch Anleitungen für die im Feld zugelassenen Reparaturen. 1.2 Ziel des Dokumentes Das Dokument „Systemeinführung und Projektierung” liefert wichtige Informationen für Personen, die für ihre Tätigkeit das FibroLaser III System kennen müssen und Kenntnisse zur Projektierung eines solchen Systems benötigen. 4 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Einleitung 2 Einleitung 2.1 Einsatz Beim FibroLaser III Systeme handelt es sich um die neueste Generation eines linearen Wärmemeldesystems, die auf faser-optischen Sensoren basiert. Auf Grund der messtechnischen Eigenschaften eignet sich das System vor allem für die störungsfreie Brandüberwachung in Objekten, bei denen aufgrund örtlicher und umgebungstechnischer Bedingungen die herkömmliche Branddetektion ungeeignet ist. Anwendungsgebiete sind Auto- und Eisenbahntunnel, Produktions- und Lagerhallen, Kabeltrassen, Förderbänder, Zwischendecken oder Kraftwerke. 2.2 Geschichte Die Auswerteeinheit OTS30xx (OTS = Optical Temperature Sensing) ist eine Weiterentwicklung des schon seit Jahren bekannten, und in vielen Applikationen mit Erfolg eingesetzten OTS-X. Seit Ende der achtziger Jahre werden in Edelstahlröhrchen geführte Quarzglasfasern als Lichtwellenleiter in Freileitungen und Energiekabeln integriert, um ungestört von elektrischen und magnetischen Feldern Informations-Übertragungen (Netz-Leittechnik) vornehmen zu können. Die Erfahrung mit solchen Lichtwellenleitern bestätigte die Erkenntnis, dass sich diese faseroptischen Systeme nicht nur für die Informationsübertragung, sondern auch als örtlich verteilte Messsensoren eignen. 2.3 Messprinzip Physikalische Messgrössen wie Temperatur oder Druck- und Zugkräfte können auf die Glasfasern einwirken, und die Eigenschaften der Lichtleitung in der Faser lokal ändern. Infolge der Dämpfung des Lichtes in der Quarzglasfaser durch Streuung kann der Ort einer äusseren physikalischen Einwirkung festgestellt werden, so dass der Lichtwellenleiter als linearer Sensor eingesetzt werden kann. Zur Temperaturmessung mit Lichtwellenleiter aus Quarzglas eignet sich besonders der sogenannte Raman- Effekt. Das Licht in der Glasfaser streut an mikroskopisch kleinen Dichteschwankungen, die kleiner als die Wellenlänge sind. In der Rückstreuung findet man neben dem elastischen Streuanteil (Rayleigh-Streuung) auf der gleichen Wellenlänge wie das eingestrahlte Licht auch zusätzliche Komponenten auf anderen Wellenlängen, die mit der Molekülschwingung und somit mit der lokalen Temperatur gekoppelt sind. Beim OTS ist es möglich, mit Halbleiterlaserdioden und einem neuartigen Auswertungsverfahren beide Streueffekte (Rayleigh- und Raman- Streuung) in bis zu 10 km langen Lichtwellenleitern zu messen. Durch Optimierung der Messintervallzeit und der lokalen Auflösung wird es möglich, Temperaturänderungen von wenigen Grad Celsius pro Minute sicher und störungsfrei anzuzeigen. Aus diesen Gründen eignet sich der OTS besonders gut für die Branddetektion in Objekten, in denen der Einsatz herkömmlicher Brandmelder infolge extremer Umweltbedingungen ungeeignet ist. 5 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Einleitung 2.4 Merkmale Das System besteht aus den zwei Hauptelementen: dem Kontroller und dem faseroptisches Sensorkabel. Merkmale des Sensorkabels Bestandteil eines, auf das Objekt individuell anpassbaren linearen Brandmeldesystems, welches Heissgase und Strahlungswärme detektieren kann. Es enthält keine Elektronik und ist daher immun gegen elektromagnetische Störeinflüsse aller Art, und somit ideal zur Temperaturmessung in elektromagnetisch verstrahlten Arealen. Sehr robuste Konstruktion mit einer Lebenserwartung von bis zu 30 Jahren. Sehr resistent gegen Umwelteinflüsse wie Temperatur-, Druck-, Feuchtigkeit, Schmutz und Abgase, welche korrosive Stoffe enthalten. Einfache Montage und Wartung - defekte Stellen können repariert (gespleisst) werden. Das Sensorkabel kann über Kilometer auf die erforderliche Länge zugeschnitten werden. Merkmale des Kontrollers Berechnung des Temperaturprofil über die gesamte Sensorlänge und Alarmierung beim Überschreiten eines definierten Alarmkriteriums Genaue Ortsangabe des Brandherdes oder Hotspots. Angabe bezüglich der Richtung in der sich das Feuer oder der Hotspot ausbreitet. Ansteuerung von vorprogrammierten Steuerabläufen im Bezug auf Verkehrssignalisierung, Lüftungssteuerung, Videosysteme und Löschanlagen. Übertragung aller notwendigen Informationen an ein übergeordnetes Leitsystem Visualisierung des Systemzustandes. 2.5 Anwendungen Neben der ursprünglichen Anwendung, die Belastung von Leistungskabeln zu optimieren, werden faseroptische Temperatursensoren heute in verschiedenen Applikationen eingesetzt, unter anderem zur Überwachung: – von Strassenvereisungen – von Leckagen, z.B. bei Pipelines Im Bereich Brandmeldung wird das System neben der Hauptanwendung in Strassen- und Bahntunnels vermehrt auch in folgenden Bereichen eingesetzt: – Im Untertagebau, zur Überwachung von Transportanlagen – In der Stahlproduktion, zur Überwachung von Produktionsanlagen – In Kraftwerken, zur Überwachung von Kabelpritschen und Kabelschächten – In U-Bahnen und Shopping Zentren, zur Überwachung von Rolltreppen – In Kernkraftwerken, zur Überwachung von radioaktiv belasteten Bereichen (Zwischenlager, Pumpensumpf) 6 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Das System 3 Das System 3.1 Systemarchitektur Netzwerk fault Sensorkabel OTS 30xx Kontroller OUT IN Alarm / Fehler Brandmeldezentrale Rückstellen Speisung Fig. 1 Systemarchitektur (Einkanal-System) Das lineare Wärmemelder System besteht aus den folgenden Elementen: faseroptisches Sensorkabel OTS30xx Kontroller mit Laserlicht-Erzeugung, Mess-Signalauswertung und Kontrollfunktionen bis zu maximal 106 potentialfreie Ausgänge für Alarm- und Störungsmeldungen bis zu maximal 40 optoentkoppelte Eingänge für Rückstellungen oder externe Alarmüberwachungen Netzwerkanschluss zur Übertragung des Systemzustandes und der Temperaturprofile zur Visualisierung des Systemzustandes auf einem PC oder zur Integration des Kontrollers in ein übergeordnetes Gefahrenmeldesystem Stromversorgung 3.2 Sensorkabel Das Sensorkabel besteht aus einem inneren Röhrchen aus Edelstahl oder Polyamid in dem sich 2 unabhängige Quarzfasern befinden. Zur Unterscheidung sind die Fasern verschieden eingefärbt. Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität und besseren Handhabung bei der Montage wird das Röhrchen mit einer schwarzen Kunststoffisolation umhüllt. Für eine Vereinfachung der Zoneneinteilung sind auf dem Sensorkabel in Abstand von 1m Markierungen der laufenden Meterzahl aufgedruckt. Neben den Sensorkabeln für Standardanwendungen MFLT4FRNC und SWLT4FRNC stehen auch Kabel für ganz spezielle Anwendungen zur Verfügung. 3.2.1 Metallfreie Sensorkabel Die verwendeten Glasfasern sind multi-mode Wellenleiter mit dem Gradienten 62,5/125/250 (internationalen Standardabmessungen und –eigenschaften) und eignen sich zur Erzeugung eines starken Raman-Eeffekt. Die Glasfasern befinden sich in einem Polyamidröhrchen, das zur Verstärkung mit einem Aramidgarn umwickelt ist. 7 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Das System Eine infrarot-absorbiernde Kabelisolierung aus FRNC verkleidet das Kabel mit einem Durchmesser von 4 mm. Isolation Aramidgarn Kunststoffrohr Glasfasern Fig. 2 Sensorkabel MFLT4FRNC 3.2.2 Stahldraht verseilte Sensorkabel Die verwendeten Glasfasern sind multi-mode Wellenleiter mit dem Gradienten 62,5/125/250 (internationalen Standardabmessungen und –eigenschaften) und eignen sich zur Erzeugung eines starken Raman-Eeffekt. Die Glasfasern befinden sich in einem Edelstahlröhrchen, das zur Verstärkung mit Edelstahldrähten umwickelt ist. Eine infrarot-absorbiernde Kabelisolierung aus FRNC verkleidet das Kabel mit einem Durchmesser von 4 mm. Isolation Edelstahldrähte Glasfasern Edelstahlrohr Fig. 3 Sensorkabel SWLT4FRNC 3.2.3 Kabellänge Die totale, aktive Kabellänge darf die vom Kontroller unterstützte Kabellänge nicht überschreiten. Berechnet man die totale Länge des Sensorkabels, muss die benötigte Länge ausserhalb des effektiven Messbereiches berücksichtigt werden. Dies sind: Distanz vom Kontroller zum Messbereich, mögliche Verbindungsstücke, Umgehung von Hindernissen, Test- und Referenzbereiche, Überwindung der Höhenunterschiede und ca. 5 m Kabel im Kontrollerschrank. Neben der aktiven Sensorkabellänge muss am Ende des Messbereichs ein Stück inaktiver Faser, deren Länge einigen wenigen Sampling-Intervallen entspricht (z.B. 20 m bei einem Sampling-Intervall von 3 m), vorgesehen werden, um Einflüsse durch mögliche Reflektionen am Faserende zu unterdrücken. Der Kontroller erlaubt zusätzlich zur unterstützten Kabellänge eine inaktive Faserlänge von bis zu 100 m. Dadurch kann eine zuverlässige Temperaturmessung über den gesamten aktiven Bereich erreicht werden. Der Kontroller darf nur mit einer Kabellänge von minimal 100 m betrieben werden. 8 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Das System 3.2.4 Zubehör Pigtails Pigtails sind konfektionierte Anschlusskabel. Sie bilden die Verbindung zwischen dem installierten Sensorkabel und dem OTS-Kontroller. Auf der einen Seite des Pigtails ist ein optischer Schrägschliff-Stecker E-2000 8° montiert. Die andere Seite wird an das Sensorkabel angespleisst. Spleissbox Spleissen heisst das Zusammenschweissen von zwei Glasfaserkabel-Enden mittels eines speziellen Werkzeuges. Beim Spleissen werden einige Meter der Kabelenden abisoliert und auch das Edelstahlröhrchen entfernt. Die Kabelenden und die Spleissung werden in der Spleissbox sorgfältig aufgerollt und dadurch vor mechanischen Einflüssen geschützt. 3.3 OTS- Kontroller 3.3.1 Funktionseinheiten Der OTS Kontroller ist die Sende-, Auswertungs- und Steuerungseinheit des linearen Wärmemeldesystems FibroLaser und besteht aus folgenden Modulen: – Sende-Modul In diesem Modul wird das Laserlicht aufbereitet, das dann über eine Optik in die Glasfaser des Sensorkabels gesendet wird. – Empfangs-Modul Dieses Modul empfängt das von der Sensorfaser zurückgesandte Streulicht und wandelt es von einem optischen in ein elektrisches Signal. – Auswerte-Modul Die Auswerteeinheit berechnet anhand der aufgenommenen Messdaten das Temperaturprofil entlang des Sensorkabels. – Steuerungs-Modul Das Steuerungs-Modul kontrolliert den Messablauf. Es verwaltet die integrierten Eingänge, die für Überwachungsfunktionen oder zum Rückstellen/Weitergabe externer Alarme verwendet werden. Die Ausgänge, die zur Weiterleitung der Alarme und Störungsmeldungen an eine Brandmeldezentrale verwendet werden, werden ebenfalls von diesem Modul gesteuert. – Kommunikations-Modul Das Kommunikations-Modul beinhaltet die USB-, die Ethernet- und eine RS232 Schnittstelle. Die Inbetriebnahme des Kontrollers kann über die USB- wie auch über die Ethernet-Schnittstelle erfolgen. Die Anbindung des Kontrollers an ein übergeordnetes Leitsystem oder an einen PC mit einer Visualisierungssoftware kann wahlweise über die Ethernet- oder (für ältere Systeme) über die RS232 Schnittstelle erfolgen. – Speisungs-Modul Das Netzteil versorgt sämtliche Komponenten des Kontrollers mit den notwendigen Betriebsspannungen. 9 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Das System 3.3.2 Varianten Die FibroLaser III Kontroller OTS30xx stehen als Ein- und Zweikanal-Geräte mit den maximalen Messlängen von 1, 2, 4, 6 und 10 km zur Verfügung. Diese Geräte sind wahlweise mit einer Speisung von 24VDC (Standard) oder 115/230VAC (optional) ausgestattet. In der Grundausrüstung verfügen die Geräte über 4 Eingänge und 12 Ausgänge, die für Kontroll- und Steuerungsfunktionen verwendet werden können. Optional können die Geräte mit bis zu 40 Eingängen oder 106 Ausgängen bestückt werden. Beispiele: 3.4 OTS3004 24VCD Einkanal-System für eine maximalen Messlänge von 4 km und einer 24VDC Speisung OTS3010-SC 115/230VAC Zweikanal-System für eine maximale Messlänge von 2 x 10 km und einer 115/230VAC Speisung Speisung Die FibroLaser III Kontroller müssen je nach Typ mit einer Energieversorgung von 24VDC oder 115/230VAC betrieben werden. Da es sich beim FibroLaser um ein sicherheitsrelevantes System handelt, muss die Energieversorgung so ausgelegt werden, dass beim Ausfall der Hauptenergiequelle eine Ersatzenergiequelle zur Verfügung steht. 3.5 Inbetriebnahme Mit dem FibroManager steht eine Software zur Verfügung, die eine effiziente Inbetriebnahme und Funktionskontrolle des Systems ermöglicht. Die auf einem PC installierte FibroManager Software kommuniziert über die USB oder Ethernet Schnittstelle mit dem Kontroller. 3.6 VdS- Zulassung Die VdS Anerkennung EN 54-22 der OTS30xx bezieht sich auf die Kombination von Sensorkabel und Kontroller als linearen Wärmemelder, der Teil einer Brandmeldeanlage ist. Dabei gilt die Systemkonfiguration gemäss Figur 1: – Speisung durch eine Stromversorgung nach EN54-4 – Alarm- und Störungsmeldungen an die Brandmeldezentrale erfolgen über die potentialfreien Kontaktausgänge des Kontrollers – Alarmquittierungen der Brandmeldezentrale erfolgen über einen digitalen Eingang des Kontrollers. 10 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Das System 3.7 Einbindung in ein Gesamtsystem Die FibroLaser III Kontroller sind mit einer Ethernet- und einer RS232 Schnittstelle ausgerüstet und erlauben über diese Schnittstellen eine einfache Integration in ein Gesamtsystem. Bei neuen Systemen wird dazu vorzugsweise die Ethernet-Schnittstelle verwendet. Die RS232 Schnittstelle erlaubt eine einfache und kostenoptimierte Modernisierung bestehender Installation, da der OTS30xx auch die Protokolle der älteren FibroLaser Generationen (OTS100 und OTS-X) unterstützt. Dadurch kann bei einem Austausch eines OTS100 oder OTS-X durch einen OTS30xx die gesamte Netzwerkanbindung ohne Anpassung beibehalten werden. 11 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Hauptfunktionen 4 Hauptfunktionen 4.1 Übersicht Die im FibroLaser verwendete OFDR Technology ermöglicht, die Temperatur über die gesamte Länge des Sensorkabels zu bestimmen. Fig. 4 Temperatur – Zone - Ortsauflösung Der Kontroller errechnet ein Temperaturprofil über die gesamte Sensorlänge. Die Temperaturmessung erfolgt in periodischen Zeitabständen – den Messzyklen. Überschreitet dieses Temperaturprofil in einer Zone, eines des für diese Zone definierten Alarmkriteriums, so wird ein Sammelalarm und ein Zonenalarm generiert. Die Genauigkeit der Positionsangabe der Temperaturüberschreitung wird durch die gewählte Ortsauflösung bestimmt (im Beispiel auf 3m genau). 4.2 Alarmierung Beim OTS30xx können neben den Alarmkriterien auch Kriterien für einen Voralarm definiert werden können. Dadurch ist das System in der Lage vor dem Erreichen eines eigentlichen Alarms eine Warnung zu erzeugen. Ein Voralarm oder Alarm wird dann generiert, wenn eines der 3 nachfolgenden Kriterien überschritten wird: 1: Maximaltemperatur 2: zeitlich betrachteter Temperaturanstieg 3: Temperaturdifferenz zwischen einem Messort und dem Zonenmittelwert Fig. 5 Alarmkriterien 12 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Hauptfunktionen Diese Einstellungen können für jede Zone individuell den Gegebenheiten des Überwachungsbereiches angepasst werden. Alarmierung Das Verhalten des Systems bei einem Voralarm oder Alarm kann sehr flexibel an die entsprechenden Gegebenheiten oder Vorschriften angepasst werden. So können zum Beispiel den einzelnen Ereignissen spezifische Ausgänge zur hardwaremässigen Übermittlung der Voralarme oder Alarme definiert werden. Zudem können die Ereignisse über eine der Schnittstellen an ein übergeordnetes System übertragen werden. Nicht beeinflussbar sind im Alarmfall die Visuelle Alarmanzeige am Gerät (rote LED „ALARM“) und der Ausgang „Sammelalarm“, der automatisch aktiviert wird. Falls bei der Inbetriebnahme ein Voralarmkriterium definiert wurde, so wird dies im Falle eines Voralarms automatisch am Gerät (orange LED „Pre-Alarm“) angezeigt. Alarmrückstellung Alarme müssen aktiv zurückgestellt werden. Dies erfolgt über einen Eingangskontakte, mit dem Schlüsselschalter an der Frontseite vom Kontroller oder softwaremässig über eine Schnittstelle. Voralarme müssen nur dann aktiv zurückgestellt werden, wenn dies bei der Inbetriebnahme des Systems entsprechend parametrisiert wurde. 4.3 Positionsangabe Die Genauigkeit der Positionsangabe eines Brandes/Überhitzung kann durch die Wahl der Ortsauflösung beeinflusst werden. Die Ortsauflösung der kontinuierlichen Messung kann projekt-spezifisch zwischen 0.25 m und 3 m gewählt werden. Je länger das Sensorkabel und je kürzer die Ortsauflösung, desto mehr Messorte müssen abgefragt werden - dementsprechend länger dauert ein Messzyklus. Beim OTS werden die gewünschte Ortsauflösung und der Messzyklus bei der Inbetriebnahme durch die Wahl des entsprechenden Messparametersatzes festgelegt. 4.4 Brandgrösse Zur optimalen Planung der Brandbekämpfung ist es für die Interventionskräfte wichtig, neben der Information bezüglich der erzeugten Temperatur und dem Ort eines Brandes, die Information bezüglich der Brandgrösse (Ausbreitung) zu haben. Diese Information liefert das System in Form der Brandklasse. Jeder Brand wird in eine der folgenden Brandklasse (Brandgrösse) eingeteilt: – Klasse 1: Brandausbreitung über 3m – Klasse 2: Brandausbreitung über 10m – Klasse 3: Brandausbreitung über 30m – Klasse 4: Brandausbreitung über 100m – Klasse 5: Brandausbreitung über 300m Die zur aktuellen Brandsituation ausgewertete Brandklasse kann an ein übergeordnetes System übertragen werden. 13 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Hauptfunktionen 4.5 Brandausbreitungsrichtung Die meisten Brände haben eine dominierende Ausbreitungsrichtung, die sich aus den expandierenden, heissen Brandgasen und der Windströmung ergibt. In Kenntnis dieser Ausbreitungsrichtung kann der Angriff der Interventionskräfte (Feuerwehr, Sanität, usw.) auf die weniger gefährdete Seite des Brandes geleitet werden. Das System meldet eine der 3 Brandausbreitungsrichtungen: – keine Richtung (stationär) – in Richtung OTS Kontroller (Sensorkabelanfang) – in entgegen gesetzter Richtung des OTS Kontroller (Sensorkabelende) Die zur aktuellen Brandsituation bestimmte Richtung kann an ein übergeordnetes System übertragen werden. 4.6 Steuerungen Steuerungen von Video-, Lüftungs- oder Beleuchtung ist eine zentrale Funktion, die das System unterstützt. Zur Optimierung der verschiedenen Steuerungen wird die gesamte Kabellänge projektspezifisch in verschiedene Zonen unterteilt. Dabei ist eine Zone eine ununterbrochene Strecke des Sensorkabels welcher dann die für diesen Bereich notwendigen Steuerungen zugeordnet werden. Maximal stehen 1000 frei definierbare Zonen zur Verfügung; die auch überlappend angeordnet werden können. Fig. 6 Aktivierte Steuerungen basierend auf Zonenbildung und Brandort Das obige Bild zeigt, dass in diesem Beispiel ein Alarm ausgelöst und der Tunnel gesperrt wird – völlig unabhängig von der Position des Brandes. Zudem wird ein Zonenalarm generiert und die Video-, Lüftungs-, Licht- und Löschungssteuerung im Bereich des Brandes aktiviert. 14 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Projektierung 5 Projektierung 5.1 Notwendige Informationen Zu Beginn der Planung eines FibroLaser Projektes ist es notwendig sich die Informationen wie die Abmessungen des zu überwachenden Bereiches, mögliche äussere Einflüsse und die speziellen Kundenanforderungen beim zuständigen Projektpartner zu besorgen. 5.1.1 Abmessungen Die Abmessungen des zu überwachenden Bereiches dienen als Basis zur Wahl des geeigneten Kontroller und der benötigten Länge des Sensorkabels. Soll zum Beispiel ein Tunnel geschützt werden, so müssen folgende Informationen definiert sein: – Tunnellänge – Tunnelquerschnittsprofil mit Breite und Höhe – Anzahl Tunnelröhren – Anzahl der Verkehrsspuren inklusive Standstreifen – Spezielle Bereiche im Tunnel wie Nothaltebuchten, zusätzliche Tunneleinfahrten und Ausfahrten oder spezielle Bauformen inklusive dem Tunnelquerschnitt an diesen Stellen 5.1.2 Umweltbedingungen Umweltbedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Staub oder korrosive Gase beeinflussen die Langzeitqualität eines jeden Produktes. Diese Punkte sind auch bei der Planung eines FibroLaser System zu beachten. Bezüglich der Position der Kontroller bedeutet dies, dass sie zwingend in einem sauberen Bereich positioniert werden müssen, in dem sicher gestellt ist, dass die maximal zulässige Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit nicht überschritten wird. Die beim FibroLaser System verwendeten Sensorkabel sind extrem robust gegen äussere Einflüsse wie Feuchtigkeit, Staub, Schmutz oder korrosive Dämpfe und können auch in sehr rauer Umgebung eingesetzt werden. Zur späteren Wahl der optimalen Alarmparameter ist es zudem notwenig sich die Informationen bezüglich der Temperaturentwicklung der einzelnen Bereichen über das Jahr hinweg zu besorgen (Bsp. Ein- und Ausfahrtbereich eines Tunnels). 5.1.3 Kundenanforderungen Es ist von zentraler Bedeutung, dass die Kundenanforderungen bereits vor Beginn der Planung klar formuliert sind. Speziell zu beachtende Punkte sind zum Beispiel: – Erwartet der Kunde eine redundante Installation? – Welche Richtlinien und Normen sind zu befolgen? – Wird er Kunde nach Installation ein Abnahmetest (evtl. mit Brandversuch) durchführen? Falls ja, was sind die Versuchsparameter? – Wo können die Kontroller installiert werden, d.h. wo sind geeignete Technikräume mit geeigneten Umgebungsbedingungen? 15 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Projektierung – Gibt es Einschränkungen oder Hindernisse, die die Kabelverlegung beeinflussen? – Wie soll das FibroLaser System in ein übergeordnetes System integriert werden? 5.2 Kabel Positionierung 5.2.1 Allgemeines Die Kabelposition ist abhängig von der Form des Bereiches, der überwacht werden muss und den Installationseinschränkungen, die vom Kunden vorgegeben werden. Grundsätzlich ist das Sensorkabel am räumlich höchsten Punkt mit 5 - 20 cm Abstand von der Decke zu montieren. Für eine sichere Branddetektion ist es wesentlich, dass das Kabel ein Feuer “sehen“ kann. Dies ist bei Unterzügen, Hindernissen, aber auch bei Ventilationskanälen und Beleuchtungskörpern im Montagebereich des Sensorkabels speziell zu beachten. Um eine eindeutige Zuordnung der Ereignisse zu den Brandabschnitten zu gewährleisten soll zwischen den Alarmzonen der unterschiedlichen Brandabschnitte eine zusätzliche Kabellänge von mindestens sechs mal die Ortsauflösung installiert werden. Das Sensorkabel ist in einem Stück zu verlegen. Falls zwingend notwendig können aber auch Spleissung von mehreren Sensorkabelstücken vorgenommen werden. Da jede Spleissstelle dämpft sind zusätzliche Spleissstellen zur Spleissung des Pigtails nur dann zulässig, wenn die optische Dämpfung des Sensorkabels den zulässigen Maximalwert nicht überschreitet. Für die Anordnung des Sensorkabels sind mögliche Montagearten, Beleuchtung, Kabelkanäle usw. zu berücksichtigen. So darf zum Beispiel das Sensorkabel nicht in der unmittelbaren Nähe von Beleuchtungskörper montiert werden, die eine deutliche Wärmequelle darstellen, da sonst das Risiko eines Fehlalarms besteht. Um Hindernisse wie Lampen oder Ventilatoren mit dem Kabel zu umgehen, ist die in den folgenden Abbildungen dargestellte Verlegeart zu verwenden. Fig. 7 Installation um Lampen 16 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Projektierung Fig. 8 5.2.2 Installation um Ventilatoren Positionierung im Strassentunnel Für Strassentunnels wird empfohlen, das Kabel im Bereich der Tunneldecke oberhalb der Verkehrspuren zu installieren. Die genaue Positionierung muss mit dem Kunden abgestimmt werden. Bei Tunneleingängen können je nach Wetterlage, Jahreszeit, Tageszeit und Verkehrsaufkommen grosse Temperaturunterschiede entstehen. Deshalb sollte in den ersten ca. 20m dieser Bereiche kein Sensorkabel montiert werden. Alternativ kann für diese Zonen ein der Situation angepasster Alarm-Parametersatz gewählt werden. Normalerweise wird in einem Tunnel mit einer maximalen Breite von 10 m nur ein Sensorkabel verlegt. Bei Tunnels mit einer Breite > 10 m sind zwei oder mehr Sensorkabel zu verlegen, damit eine frühe Branddetektion gewährleistet werden kann. Fig. 9 Tunnel mit einer Breite < 10 m und einem Sensorkabel Fig. 10 Tunnel mit einer Breite > 10 m und zwei Sensorkabeln Das Kabel wird nicht in jedem Fall direkt über der Fahrbahn im gesamten Tunnel verlegt. Falls spezielle Buchten oder Ausfahrten innerhalb des Tunnels bestehen, kann eine modifizierte Installationsweise empfehlenswert sein. 17 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Projektierung Fig. 11 Kabelverlegung bei Einfahrten und Nothaltebuchten In mehrspurigen Stadttunneln kann es zusätzlich zu den Transitspuren auch Einoder Ausfahrten geben. Diese Tunnelabschnitte sind zu schützen, sofern sie länger als 400 m sind. 5.2.3 Positionierung im Bahntunnel Die genaue Kabelposition in einem Bahntunnel ist abhängig von der Form des Tunnelquerschnitts und der Installationseinschränkungen, die vom Kunden vorgegeben werden. Wie in einem Strassentunnel ist es auch im Bahntunnel empfehlenswert, das Kabel im Bereich der Tunneldecke oberhalb der Verkehrspuren zu installieren. Oftmals ist aber eine Positionierung an der Decke ungünstig und deshalb eine Position an der Seite zu bevorzugen, da dies sonst zu Konflikten mit der Oberleitung führt. Brände bei Zügen oftmals im Bereich der Radsätze entstehen, wo Überhitzung auftreten kann. bei Personenzügen ein Brand im Inneren durch die Wärmestrahlung aus den Fenstern detektiert werden kann. die Wagendächer oftmals Wärmequellen darstellen, die zu Fehlalarmen führen können. Die genaue Positionierung muss mit dem Kunden abgestimmt werden. Wird ein Kabel an der Tunnelwand installiert, ist eine Höhe von ca. 2 m empfehlenswert. Ist eine Oberleitung verlegt, ist der metallfreie Kabeltyp MFLT4 zu empfehlen, da elektromagnetische Wechselwirkungen hier auszuschliessen sind. Werden die Tunnel nur mit Dieseltraktion befahren, oder ist eine Versorgung durch Stromschiene realisiert, kann auch das metallhaltige SWLT4-Kabel eingesetzt werden. Dieses muss dann aber zwingend geerdet werden. Fig. 12 Ein- und zweigleisige Tunnel 18 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Projektierung Fig. 13 Dreigleisiges Tunnel Kabelpositionierung in Haltestellen Wird nur ein Haltestellenbereich, wie eine U-Bahnstation geschützt, muss auch hier die Kabelposition mit dem Kunden abgesprochen werden. Es gelten dieselben möglichen Installationsbeschränkungen wie beim Schutz gesamter Tunnellängen. Da die Haltestellenlängen in der Regel überschaubar sind, kann man hier – falls der Kunde eine Deckeninstallation gestattet, einen kombinierten Schutz von Decke und Wandbereich anbieten. Fig. 14 Eingleisige Haltestelle / Zweigleisige Haltestelle mit Mittelbahnsteig Eine Installation in ca. 2 m Wandhöhe kann bei zweigleisigen Haltestellen mit Randbahnsteigen nicht unbedingt vorgenommen werden. Hier bietet sich als Alternative an, das seitliche Kabel am Bahnsteig zu verlegen: Fig. 15 5.2.4 Zweigleisige Haltestelle mit Randbahnsteig Positionierung in Gebäuden Grundsätzlich ist auch in Räumen das Sensorkabel am räumlich höchsten Punkt mit 5 - 20 cm Abstand von der Decke zu montieren. Ist jedoch eine Installation gemäss einer spezifischen Vorschrift gefordert, so ist eine detaillierte Analyse der entsprechenden Dokumente notwendig. So ist z. B. in der DIN VDE 0833-2 die maximal zulässige Montagehöhe vom Sensorkabel eines EN 54-22 zugelassenen linearen Wärmemeldesystems der Ansprechklasse A1 auf 9 m limitiert. Bei einem System mit der Ansprechklasse A2 beträgt diese maximale Höhe 7.5 m. 19 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Projektierung 5.2.5 Positionierung bei anderen Anwendungen Wird mit dem System ein Produktionsbereich (Bsp. Transportband) überwacht, so ist das Kabel so zu positionieren, dass der Abstand von Kabel zu den Orten (Bsp. Rollen), bei denen mit dem System eine anormale Temperaturerhöhung detektiert werden soll, möglichst gering ist. 5.2.6 Teststrecken Teststrecken gestatten, das System mit dem Prüfgerät „FibroTester“ periodisch zu überprüfen, ohne dass der Schutzbereich dazu gesperrt oder unbedingt betreten werden muss. Teststrecken können an gut zugänglichen Orten (in Tunnels z.B. in Nischen) ausserhalb des Gefahrenbereiches eingerichtet werden. Damit ein Testen ohne Leiter möglich wird, wird das Sensorkabel für die Teststrecke über eine Länge von ca. 6 m auf 2 m Höhe montiert. Im Normalfall wird jeweils eine Teststrecke am Anfang und am Ende des Sensorkabels eingerichtet. Bei grossen Überwachungslängen können nach Kundenabsprache auch mehr als 2 Teststrecken eingerichtet werden. 5.2.7 Umkehrpunkt Sofern die Ausbreitungsrichtung in der Zentrale angezeigt werden soll, so ist es zwingend notwendig, dass ein möglicher Umkehrpunkt an der richtigen Stelle definieret wird und nach der Inbetriebnahme getestet wird. UmkehrPunkt Beginn Sensorkabel Ende Fig. 16 Beispiel einer Überwachung von zwei Tunnelröhren mit einem Sensorkabel 5.3 Kontroller Positionierung 5.3.1 Allgemeines Die Positionierung des Kontrollers hängt stark von der Infrastruktur des zu überwachenden Objektes ab. Wichtig ist, dass der Kontroller in einem sauberen Raum installiert wir, in dem die zulässigen Umgebungsbedingungen bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit nicht überschritten werden. Deshalb wird der Kontroller in den meisten Fällen in einem Technikraum eingebaut. Stehen mehrere geeignete Räume zur Verfügung, so ist derjenige zu wählen, bei dem der geforderte Überwachungsbereich mit einer möglichst geringen Länge des Sensorkabels überwacht werden kann. Fig. 17 Optimal und nicht optimal geeignete Position des Kontrollers 20 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Projektierung 5.3.2 Redundantes System Mit dem FibroLaser System können verschiedene Stufen von Redundanz realisiert werden. Die folgende Abbildung zeigt den standardmässigen redundanten Aufbau bei dem zwei Kontroller an ein Sensorkabel angeschlossen werden. Dies ist mit einem Sensorkabel möglich, da jedes Kabel zwei Glasfasern beinhaltet (rot und grün). Fig. 18 Redundante Systeme mit zwei Kontrollern Mit diesem Aufbau erreicht man eine Redundanz bezüglich eines Ausfalles eines Kontrollers oder im Falle eines Faserbruchs. OTS-SC Fig. 19 Teilredundantes System mit einem Switch-Kontroller Mit diesem Aufbau erreicht man eine Redundanz bezüglich eines Faserbruchs. Auch bei einer redundanten Installation in einem Tunnel werden die Kontroller vorzugsweise am Tunneleingang und Tunnelausgang eingebaut. 21 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Projektierung 5.4 Speisung Da es sich beim FibroLaser um ein sicherheitsrelevantes System handelt, muss die Energieversorgung (EV) so ausgelegt werden, dass beim Ausfall der Hauptenergiequelle eine Ersatzenergiequelle zur Verfügung steht. Die Hauptenergiequelle muss so ausgeführt sein, dass sie vom allgemeinen öffentlichen Stromversorgungsnetz oder einem gleichwertigen Netz betrieben werden kann. Die Ersatzenergiequelle für die 24VDC Geräte muss eine wieder aufladbare Batterie sein. Dabei ist sicher zu stellen, dass die Batterie dauernd an ein Ladegerät zur Aufladung der Batterie angeschlossen ist das in der Lage ist die Batterie in ihrer vollen Ladung zu erhalten. Als Ersatzenergiequelle für die 115/230VAC Geräte muss eine unterbruchfreie Stromversorgung zur Verfügung stehen. Die EV muss so ausgelegt sein, dass bei einem Ausfall der Hauptenergiequelle die EV automatisch auf die Ersatzenergiequelle umschaltet. Bei Wiederkehr der Hauptenergiequelle muss die EV dann wieder automatisch zurückschalten. 5.5 Netzwerkanbindung Meist ist das lineare Wärmemeldesystem Teil eines Gesamtsystems und muss in der Lage sein, mit verschiedenen übergeordneten Netzwerkkomponenten zu kommunizieren. Der einfachste Weg hierzu ist die direkte Verbindung zu einer Brandmeldezentrale, die dann mit den übergeordneten Systemen kommuniziert. Das FibroLaser System bietet aber auch die Möglichkeit einer Anbindung an ein übergeordnetes System, an das sämtliche Informationen wie Temperaturwerte oder Zustände der Ausgänge übertragen werden. Eine solche Anbindung ermöglicht auch eine Steuerung und die Abfrage unterschiedlichster Daten vom Kontroller durch ein übergeordnetes System. Wichtig ist, dass bereits vor der definitiven Planung des Systems die Anforderungen bezüglich der Netzwerkanbindung und die benötigten Informationen wie auch die Steuerungsmöglichkeiten vom übergeordneten System genau spezifiziert werden. 22 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Anhang 6 Anhang 6.1 Raman Prinzip Raman - Streuung Bei den Lichtwellenleitern (LWL) handelt es sich um dotiertes Quarzglas. Quarzglas ist eine Form des Siliziumdioxids (SiO2 ) mit amorpher Festkörperstruktur. Durch Wärmeeinwirkung werden Gitterschwingungen im Festkörper induziert. Fällt Licht auf diese thermisch angeregten Gitterschwingungen, kommt es zu einer Wechselwirkung zwischen den Lichtteilchen (Photonen) und den Elektronen des Moleküls. Im LWL entsteht eine Lichtstreuung, die sogenannte Raman-Streuung. Dieses Streulicht ist gegenüber dem einfallenden Licht spektral um den Betrag der Resonanzfrequenz der Gitterschwingung verschoben. Das aus dem LWL zurück gestreute Licht enthält daher drei verschiedene spektrale Anteile: – die Rayleigh-Streuung mit der Wellenlänge der benutzten Laserquelle, – die Stokes-Komponente mit der höheren Wellenlänge, bei der Photonen erzeugt werden, sowie – die Antistokes-Komponente mit einer niedrigeren Wellenlänge als die RayleighStreuung, bei der Photonen vernichtet werden. Die folgende Abbildung zeigt die spektrale Lage der neu entstehenden RamanBänder. Die Intensität des sogenannten Anti-Stokes-Bandes ist temperaturabhängig, das sogenannte Stokes-Band ist jedoch von der Temperatur nahezu unabhängig. Aus dem Verhältnis der Intensitäten von Anti-Stokes- und StokesLicht resultiert die lokale Temperatur des LWL. Fig. 20 Raman-Streuung 23 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Anhang Mess- und Auswertungsmethode Beim FibroLaser wird die Methode der Optical Frequenz Domain Reflection (OFDR) eingesetzt. Beim OFDR- Verfahren erhält man eine Aussage über den örtlichen Verlauf erst, wenn das während der gesamten Messzeit detektierte Rückstreusignal als Funktion der Frequenz komplex gemessen und anschliessend fouriertransformiert wird. Die wesentlichen Vorzüge der OFDR- Technik sind der quasi Dauerstrich-Betrieb des Lasers und die schmalbandige Detektion des optischen Rückstreusignals, wodurch ein deutlich höheres Signal-Rauschverhältnis als bei der herkömmlichen Pulstechnik (OTDR) erreicht wird. Dieser technische Vorzug ermöglicht den Einsatz von preiswerten Halbleiterlaserdioden und elektronischen Baugruppen für die Signalmittelung. Dem gegenüber steht die technisch schwierige Messung des Raman- Streulichtes und eine durch die FFT-Berechnung aufwendige Signalverarbeitung mit höheren Linearitätsanforderungen der elektronischen Baugruppen. Die optische Frequenzbereichs-Reflektiometrie wurde als hochauflösendes Messverfahren zur Charakterisierung von optischen Wellenleitern mit Längsabmessungen von wenigen Millimeter entwickelt. Die nachfolgende Abbildung zeigt den schematischen Aufbau des OFDR-RamanTemperaturmesssystems. OTS Controller Laser light source Sensor cabel Optical module Spect ral f ilter Driver stage Receiver Stokes fo Antistokes Ref erence fo + f Frequency generator Heat sources HF mixer Microprocessor Signal averaging Interface Fig. 21 OFDR- Raman- Temperaturmesssystem Das Temperaturmesssystem besteht aus einem Kontroller (Frequenzgenerator, Laserquelle, optisches Modul, HF-Mischer, Empfänger- und Mikroprozessoreinheit) und einer Quarzglasfaser als linienförmigen Temperatursensor. 24 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Anhang Der Aufbau erfolgt dreikanalig, da neben den beiden Messkanälen (Antistokes und Stokes) ein zusätzlicher Referenzkanal benötigt wird. Entsprechend dem OFDRVerfahren wird die Ausgangsleistung des Lasers innerhalb eines Messzyklus mit Hilfe des HF-Modulators in der Frequenz sinusförmig von einer Startfrequenz im Kilohertzbereich bis zur Endfrequenz im hohen Megahertzbereich durchfahren. Dabei ist der resultierende Frequenzhub ein direktes Mass für die örtliche Auflösung des Reflektometers. Das frequenzmodulierte Laserlicht wird über das optische Modul in den LWL-Sensor eingekoppelt. Das aus der Faser kontinuierlich rückgestreute Raman-Licht wird im optischen Modul spektral gefiltert und mittels Photodetektoren in elektrische Signale gewandelt. Anschliessend werden die Messsignale verstärkt und in den niederfrequenten Spektralbereich (NF-Bereich) gemischt. Die Fouriertransformation der gemittelten NF-Signale ergibt die beiden Raman-Rückstreukurven. Die Amplituden dieser Rückstreukurven sind proportional zur Intensität der RamanStreuung des betrachteten Ortes. Aus dem Amplitudenverhältnis der beiden Messkanäle wird die die Fasertemperatur entlang des Sensorkabels errechnet. 2 Intensity (arb. units) Anti Stokes Stokes 1 Temperature Dependency -20 0 20 40 60 Temperature / °C 80 100 0 Backscattering (arb. units) 1.5 A 3.0 Intensity of Stokes line and Anti Stokes line 4.5 Anti Stokes 500 Fig. 22 Stokes B 1000 1500 2000 Position / m 2500 3000 3500 Raman-Rückstreukurven Das obere Diagramm in der Grafik zeigt die Temperaturabhängigkeiten der Raman-Bänder. Dabei ist klar ersichtlich, dass das Anti-Stoke Signal eine klare Temperaturabhängigkeit aufweist, während das Stoke Signal nur geringfügig durch die Temperatur beeinflusst wird. Das untere Diagramm zeigt die Situation der beiden Signale bei einer deutlichen Temperaturerhöhung in den Bereichen A (bei ca. 2100 m) und B (bei ca. 3200 m). 25 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Anhang 6.2 Glossar Anti-Stokes Durch den Raman-Effekt erzeugtes Licht einer neu entstandenen Wellenlänge. Das Anti-Stokes-Band ist im Gegensatz zum Stokes-Band temperaturabhängig. Dieses Signal enthält die ortsabhängige Temperaturinformation der Sensorstrecke. FFT Abkürzung für Fast Fourier Transformation. Diese mathematische Transformation findet ihre Anwendung in der Signalverarbeitung zur Übertragung von Zeitbereichsignalen in Frequenzbereichsignale, sowie in umgekehrter Richtung. FRNC Abkürzung für Flame Retardant Non Corrosive Eigenschaft der Kabelisolation – flammhemmend und erzeugt im Brandfall keine korrosiven Gase. HF Abkürzung für Hochfrequenz. LWL Abkürzung für Lichtwellenleiter, Glasfaser. MFLT4FRNC Metallfreies Sensorkabel mit einem Aussendurchmesser von 4mm und einer FRNC Isolierung. NF Abkürzung für Niederfrequenz. OFDR Abkürzung für Optical Frequency Domain Reflectometry (optische Frequenzbereichs- Reflektometrie). Dieses Prinzip wird bei dem optischen Temperaturmesssystem OTS eingesetzt. Das Messverfahren arbeitet nicht wie bei OTDR im Zeitbereich, sondern im Frequenzbereich. Das Rückstreusignal einer sinusförmig modulierten Frequenzrampe wird als komplexes Frequenzspektrum detektiert. Die vom OTDR-Verfahren direkt aufgenommene Rückstreukurve erhält man bei OFDR nach einer Fouriertransformation des Spektrums in den Zeit-/Ortsbereich. OTDR Abkürzung für Optical Time Domain Reflectometry (optische Zeitbereichs- Reflektometrie) In der optischen Nachrichtentechnik weit verbreitetes Messverfahren zur Prüfung von Lichtwellenleiter-Strecken. Hauptsächlich in Zusammenhang mit der Detektion von Rayleigh-Streuung benutztes Rückstreumessverfahren zur Beurteilung der lokalen Faserdämpfung. Das Messverfahren arbeitet nach dem Puls-Echo-Prinzip. Neben dem Streupegel wird aus der Laufzeitdifferenz zwischen Aussenden und Detektion der Lichtimpulse der Ort der Streuung bestimmt. 26 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Anhang OTS Abkürzung für Optical Temperature Sensing (Lineares Wärmemeldersystem) Raman-Effekt Physikalischer Effekt, auf dem die faseroptische Temperaturmesstechnik des OTS basiert. Fällt in die Glasfaser eingekoppeltes Licht auf thermisch angeregte Molekülverbände, kommt es zu einer Wechselwirkung zwischen den Lichtteilchen (Photonen) und den Elektronen des Moleküls. Daraufhin kommt es zu einer Emission von Licht neuer Wellenlängen. Durch den Raman-Effekt entstehen die sogenannten Stokes- und Anti-Stokes-Bänder, die sich im Vergleich zum einfallenden Licht durch eine verschobene optische Wellenlänge auszeichnen. Rückstreumessverfahren/ Streuung In Flüssigkeiten schwankt die Materialdichte aufgrund der thermischen Unordnung. Da Quarzglas (das Material der Glasfasern) eine unterkühlte Flüssigkeit darstellt, bleiben die Unregelmässigkeiten nach dem Erstarren aus der Schmelze erhalten. An diesen mikroskopischen Dichte-Schwankungen wird ein Teil des übertragenen Lichtes gestreut, d.h. aus der ursprünglichen Ausbreitungsrichtung abgelenkt. Licht, welches in einer Glasfaser geführt wird, erfährt an jedem Ort in der Faser Dämpfung durch Streuung (Rayleigh-Streuung). Das an einem Ort entstehende Streulicht wird in alle Richtungen gesendet, ein Teil also auch in Rückrichtung. Dieses in Rückrichtung gestreute Streulicht wird von der Glasfaser wieder bis zur Einkopplungsstelle zurücktransportiert und von der Auswerteeinheit empfangen. Licht von einem weit entfernten Ort benötigt längere Zeit zurück zur Auswerteeinheit als Licht, welches von einem Ort dicht an der Einkoppelstelle zurückgestreut wird. Über die bekannte Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes in der Faser lässt sich somit der Ort der Rückstreusignale bestimmen. Neben den in der optischen Nachrichtentechnik genutzten Rayleigh- Rückstreumessverfahren zur Beurteilung von Glasfaserstrecken und Lokalisierung von Störstellen, wird bei der optischen Temperaturmesstechnik die gleichzeitig entstehende Raman- Streuung detektiert. Spleissen Verbindungstechnik für Lichtwellenleiter. Nach geeigneter Vorbereitung der Glasfaserendflächen werden diese exakt in einem Spezialgerät aufeinander ausgerichtet. Durch einen dann zündenden Lichtbogen können die beiden Faserendflächen fast verlustfrei verschweisst werden. Nach der Spleissung erhält die Spleissstelle einen mechanischen Schutz. Stokes Durch den Raman-Effekt erzeugtes Licht einer neu entstandenen Wellenlänge. Das Stokes-Band ist im Gegensatz zum Anti-Stokes-Band nicht temperaturabhängig. Es wird beim optischen Temperaturmesssystem als Streckenreferenz zur Verwirklichung der Streckenneutralität genutzt, d.h. auf der Sensorstrecke auftretende Spleissstellen, die eine lokale Dämpfungs-Erhöhung zur Folge haben, beeinflussen nicht das Temperaturprofil. SWLT4FRNC Draht verseiltes Sensorkabel mit einem Aussendurchmesser von 4mm und einer FRNC Isolierung. 27 Building Technologies CPS Fire Safety FL-III Systemeinführung und Projektierung 03.2012 Siemens Schweiz AG Sektor Infrastructures & Cities Building Technologies Division International Headquarters CPS Fire Safety Gubelstrasse 22 CH-6301 Zug Tel. +41 41 724 24 24 www.siemens.com/buildingtechnologies Dokument Nr. A6V10338424_b_de_-- Ausgabe 03.2012 Handbuch FibroLaser Register 2
