Karayolu tünelleri Fiber Optik Doğrusal Yangın Algılama Teknolojisi kullanımı

FireLaser (DTS) teknolojisi, karayolu tüneli altyapısındaki uygulamalarda yangın güvenliği alanında başarılı bir geçmişi bulunmaktadır. Düşük bakım maliyeti, düşük işletme maliyeti, yüksek güvenilirlik ve etkili yangın algılama unsurlarından dolayı, FireLaser DTS teknolojisi karayolu tünel ve tünelin elektrik odaları ile tünel kontrol merkezi binalarındaki uygulamalar için son derece uygundur.

Karayollarının yeraltı bağlantı bölgelerinde yüksek derece güvenilirlik, aşağıdaki risklerden dolayı son derece önemlidir:

• Yolcu ve personel güvenliği
• Tünel ve platform bölgelerinin sürekli kullanımı
• Operasyonun sorunsuz işlemesi
• Bakım işlerinin asgariye indirilmesi

Yangınlar ve saha testleri göstermektedir ki, tünel içi yanan malzemeler sonucunda oluşan sıcaklık yükselmesi, normal bir yangın durumundakine kıyasla çok daha hızlıdır. Tünel içinde yükselen sıcaklığa bağlı olarak oluşan duman ve gazların yayılım hızı ve yönünü belirleyen faktörler şunlardır:

• yangının boyutu, mertebesi
• havalandırma sistemi
• doğal hava akışları
• duman tahliye sistemleri
• tünel yapısı ve eğimi

Tünellerde, sistemin erken algılama sağlaması, hasarın asgariye indirilmesi açısından son derece önemlidir. Yangın anında erken müdahale, yangının tek bir bölgede izole edilmesini sağlar. Yangının yayılmasına müsaade edilmesi, yapıya ciddi zararlar vermekle birlikte, insan hayatını da risk altına sokmaktadır.

Akıllı Alarmlar ve Tam Kapsama
Fiber optik doğrusal yangın algılama teknolojisinin en önemli avantajlarından iki tanesi, akıllı alarm fonksiyonları ve ölçümün kablo boyunca yayılmış olması özelliğidir. DTS temelli fiber optik (F/o) doğrusal yangın algılama sistemlerinde, üç değişik tipte alarmlar programlanabilir.

Ölçüm teknolojisinin tünel içindeki homojen yayılmış yapısından ötürü, LHD sistemlerinde bütün kablo boyunca, her 0.5m’de bir sıcaklık profili izlenebilir. Geleneksel algılama sistemlerinde, yangının noktasal bir dedektörün hemen altında meydana gelmemesi durumunda, yangın lokasyonunun belirlenmesindeki kesinlik, dedektörler arası boşluktan dolayı söz konusu olamaz. FireLaser DTS F/o sensör kablolu yangın algılama sisteminde, ortamda yayılan ısının bütünleşik kablo (doğrusal) tarafından algılanması ve sistemde gösterilmesi sebebiyle, bu şekilde boşluklar oluşmaz.

Yukarıdaki diyagram, tünel yangınlarında oluşan ısı profilini göstermektedir. Sistemin tünel geneline yayılmış yapısı ve akıllı alarm özelliği sayesinde, sistem yangını çok erken algılayabilmekte, 10m/s’ye kadar hızlı rüzgarın bulunduğu ortamlarda bile doğru konum bilgisi verebilmektedir.

Sistem Entegrasyonu
FireLaser DTS sistemini içinde barındıran yangın algılama sistemi, yangını algıladığı anda ilgili, önceden programlanmış koruyucu tedbirleri uygular (alarm sinyalleri, havalandırma kontrolü, yangın söndürme vs.) Yangın alarm sisteminin gerekli kurtarma ve söndürme mekanizmaları sistematik olarak hayata geçirebilmesi için, yangın başladığı lokasyon bilgisini kesin olarak verebilmesi gerekir. FireLaser DTS Ünitesi, kendisine direk bağlı olan F/o sensör kablo boyunca, tünel içindeki herhangi bir noktadaki sıcaklığı tespit edebilen merkezi bir sensör kontrol ünitesidir. F/o sensör kablo tünel boyunca tünelin tavanı, zemin altı boşluk, elektrik odaları gibi bölgeler boyunca işlenebilir. F/o sensör kablo, yazılım vasıtasıyla FireLaser DTS Ünitesinin menziliyle orantılı çoklu yangın algılama bölgesine ayrılır ve her bir bölge için ayrı alarm karakteristikleri tanımlanabilir. Bu sayede sistem İşletmenin istek ve şartlarına uygun son derece esnek bir yapıda olur.

Akıllı Bölge Konfigürasyonu
FireLaser LHD sistemi, akıllı bölge ve akıllı alarm oluşturmada eşsiz bir yeteneğe sahiptir. Bu durum, her bölgenin kendi özel koşuluna göre konfigürasyonunu ve sistemdeki diğer unsurlarla entegrasyonunu sağlar. Farklı bölge konfigürasyonlarıyla ilgili örnek olarak, acil çıkışlar, havalandırma bölgeleri ve yangın söndürme gösterilebilir. Aşağıdaki tablo, akıllı bölgelerin sisteme nasıl entegre olabileceğini göstermektedir. Fiber optik LHD sistemi her olayın adres ve sıcaklık değerini kesin olarak belirleyerek İşletmeye bildirir. Böylelikle İşletme operatörü, olası yangın durumunda tünel için hazırlanan yangın senaryosu üzerinden sistemin nasıl tepki vereceğini kolaylıkla programlayabilir. Bazı durumlarda, bütün bir bölge bir röle kontağı üzerinden haberleştirilebilir (yangın paneline direk kontak) ve bölgedeki yangın söndürmeyi aktifleştirebilir. Bazı durumlarda ise, aksiyon alacak olan başka bir 3. Parti sisteme Modbus TCP/IP (veya başka bir protokol) ile gerçek veri aktarılabilir. Aşağıdaki diyagram, diğer alt sistemlerin entegrasyonuyla tünel içinde yangın senaryosunun nasıl işleyeceğini göstermektedir.

Fiber Optik Sensör Kablo
F/o sensör kablo tamamıyla pasiftir ve standart fiber optik telekomünikasyon fiberi temellidir. Yangın endüstrisinde standart fiber konfigürasyonu olarak, 10km’ye kadar olan mesafelerde üstün performans sağladığı için 62.5/125 MM (Multi Mode) fiber optik kullanılmaktadır. F/o sensör kablonda, fiber kıllar ve tamamen pasif olması sebebiyle aşağıdaki avantajlar bulunmaktadır:

• Tam kapsam: Ayrık olmayan, sürekli doğrusal ölçüm. F/o sensör kablo boyunca 50cm’de bir ölçüm noktası.
• Elektromanyetik parazitlere karşı duyarsızlık: Yüksek elektromanyetizma bulunan ortamlarda rahatlıkla sorunsuz kullanılabilir ve diğer ekipmanları etkilemez.
• Aşınma ve titreşime karşı dayanım: Sensörün hareket eden bir parçası olmaması ve aşınmaya karşı duyarsız olması sebebiyle, kablo uzun ömürlüdür ve 30 sene boyunca kullanılabilir.

FibeFiber kabloları fiber optik kabloya maksimum koruma sağlarken, sistemin çok hızlı tepki vermesi amacıyla güçlü termal iletim özelliğine göre tasarlanmıştır. Kablonun ayrıca hafif ve esnek olması, kurulumun kolay olmasını sağlar. (21kg/km)

Kablo Montajı ve Konumlandırma
F/o sensör kablo, tünelin tavanına, çeşitli sabitleme yöntemleri kullanılarak asılabilir. Eğer F/o sensör kablo düz bir çizgi boyunca (tünel doğrultusunda) konumlandırılmışsa, sabitlemeler belirli aralıklarda yapılabilir. F/o sensör kablo düz bir çizgi boyunca konumlandırılmamışsa, ilave sabitleme yöntemlerinin kullanılması gerekebilir. Kablo bağları, F/o sensör kablonun sabitleme noktasına bağlanması için gereklidir. Tünelin uzunluğu ve boyutları göz önüne alındığında, bir veya iki kablo gereksinimi ortaya çıkabilir.

Asgari koruma seviyesi, F/o sensör kablonun, tünel yapısına bağlı olarak tavana montajıyla sağlanır. Düz bir tavan yapısında, F/o sensör kablo tavanın orta bölgesinde, tavan yüzeyinden 25-150mm alçaklıkla konumlandırılabilir. Tavsiye edilen kablo sabitleme mesafelerine göre (genelde max.1.5m) uygun bir sabitleme yöntemi uygulanmalıdır. Kablo sabitleme alternatifleri için Şekil 8’e bakınız.

FireLaser DTS kontrol ünitelerinin konumları, sahanın yapısına göre belirlenir. Uygulamaya bağlı olarak, her bir kanala ait kablo mesafeleri dikkate alınır ve tasarım aşamasında bu mesafelere göre hesaplar yapılarak kontrol ünite bölgeleri belirlenmelidir. Birçok yeni uygulama, ikiz tünelli yapıdadır ve bir tünelden öbürüne geçiş mümkün olduğundan, uygulanan fiber optik kablo bir tünelden öbür tünele geçiş yapabilir ve bu sayede kablo döngüsü formu oluşturulabilir.

Sistem Yedekliliği
Müşteri gerekliliklerine göre, değişik seviyelerde yedeklilik zorunlu olabilir. Yine de temel olarak iki tür yedeklilik bulunmaktadır:
Kablo Yedekliliği: Kablonun kopması durumunda, sistem çalışmaya devam edecektir (kablo kopukluğunu belirten sistem arıza alarmı oluşacaktır).
Kontrol Ünitesi Yedekliliği: Kontrol ünitelerinin bir tanesinde arıza oluşması durumunda, sistem diğer kontrol ünitesi üzerinden çalışmaya devam edecektir.
Tünel projelerinde tekli, çift, veya çoklu tünel uygulamaları ve sistemin hem açık uçlu, hem kapalı çevrim (loop) yapı seçenekleri bulunduğundan, uygulama yönteminde birkaç seçenek mevcuttur. Aşağıda, bu seçeneklerden örnekler görülebilir.

Sonuç

1. Sistem sadece 2 ana parçadan oluşur. 1-DTS Ünitesi ve 2-Fiber sensör kablo.
2. Sistem fiber optik kıl içinde hareket eden laser ışığının ortamda oluşan sıcaklık değişikliklerinden dolayı kırılması ve deforme olması prensibi ile çalışır. Bu amaca ulaşmak için OTDR ve Raman Teknolojileri kullanılmaktadır.
3. Tünelde hiçbir elektronik cihaz, bileşik devreler, modül kullanılmaz.
4. Tünelde F/o LHD kullanıldığında Tünel içinde yangının yayılma yönü tespit edilebilmektedir.
5. Sistem fiber sensör kablonun fiber kılı içinde laser ışığını kullanır. Fiber kablo içinden elektrik akımı geçmediği için çevresel Elektromanyetik alanlardan etkilenmez, çalışma performansı düşmez, etrafındaki elektronik devrelere veya cihazlara kesinlikle zarar vermediği gibi sistem yanlış alarma kapalıdır.
6. Fiber sensör kablo IP68 koruma sınıfına sahiptir. Hiçbir çevre şartından (güneş UV, rutubet, toz ve aerosol gazlardan) etkilenmez, öyle ki su içinde bile kesintisiz çalışmaya devam eder. Dahili veya harici ortamlarda kullanılabilir.
7. Fiber sensör kablo üzerinde her 1m’lik aralıklar ile numune bölge veya adres bilgisi tanımlanabilir.
8. Her metre için 0.5ºC sıcaklık ölçüm yanılması ile Tünelin tamamının doğrusal sıcaklık profili verilerini hesaplayarak ortaya çıkarır.
9. Fiber sensör kablonun geçtiği yerlerden yangın zonu (mahal) konfigürasyonu kolaylıkla yapılabilir. DTS cihazından fiber sensör kablonun kullanıldığı güzergah üzerinde, kullanılan DTS cihazının metrajına (2km, 5km ve 10km) bağlı olarak 200, 500 veya 1000 adet sanal yangın zonu tanımlanıp programlanabilir. Tünellerin boyutu ve büyüklüğüne göre kullanılacak fiber sensör kablo projelendirilerek projede çıkacak menzile göre en uygun metrajlı DTS ünitesi seçilebilmektedir.
10. Tek bir DTS cihazı ile fiber sensör kablo üzerinden 40 km’ye kadar izleme imkânı mevcuttur. (4 kanallı ve 10km menzilli DTS cihazı ile)
11. Tipik ölçüm süresi EN54-22 şartlarında 10km’lik menzilde 7-10 saniyedir.
12. Tanımlanan yangın zonlarının alarm eşik seviyeleri esnek bir şekilde programlanabilir.
13. Fiber sensör kablo üzerinde programlanan her bir zonu için; a) Ön Alarm, b) Alarm, c) Sıcaklık artış hızı, d) Komşu yangın zonların ortalama sıcaklıklarında %10 oranında bir değişiklik olması durumunda o yangın zonu için yangın alarmı üretir. Yukarıda belirtilen tüm alarm set değerleri Tünel ile tanımlanır ve isteğe bağlı olarak değiştirilebilir.
14. Programlanan tüm yangın zonların anlık ortalama sıcaklık değerlerini verebilir.
15. Tünelin tamamının sıcaklık profilini çıkarır.
16. Mesela elektrik pano odalarında her bir pano grubunun istenirse ayrı ayrı anlık sıcaklık durumunu adres ve zon belirterek İşletmeye bildirir.
17. DTS ünitesi ile kablo galerisi veya trafo binası arasında kullanılacak fiber sensör kablonun geçtiği mahallerinde sıcaklık bilgisini verir.  Fiber sensör kablo DTS ünitesinin iki kanalını kullanarak loop bağlantı şeklinde çalışabilir. Bu durumda fiber kablonun herhangi bir yerde kopması durumunda sistem çalışmaya devam eder.
18. Her bir DTS cihazında standart olarak 50 programlanabilir kontak çıkışı vardır.
19. DTS ünitesi üzerinde standart olarak Modbus TCP/IP Çıkışı mevcuttur. Böylelikle 3.Parti E&M sistemler ile (Scada veya Fabrika Otomasyon sistemi) entegrasyon kolaylıkla yapılabilir.
20. DTS ünitesi üzerinde standard ethernet bağlantı imkanı mevcuttur.
21.  DTS ünitesi düşük Lazer gücü (10-30mW Enerji-OTDR) ile Patlama riskli alanlarda (Ex) kullanılabilir. Cihaz ATEX Sertifikalıdır.
22. MTBF Ömrü 19 yıldır. Yıpranmaz, bakım gerektirmez ve bozulmaz.
23. Fiber sensör kablonun elektrik tüketimi olmadığı için tam bir çevre dostudur. Diğer algılama dedektörleri için gerekli olan lokal güç kaynaklarına, fiber sensör kablo kullanıldığında gerek yoktur.
24. EN54-22 Standartlarına göre VdS onaylıdır.
25. BİR ÇEŞİT GERÇEK YANGIN DEDEKTÖRÜDÜR