Installation d'alarme en cas d'incendie surtout pour un tunnel routier

Abstract

 Installation d'alarme en cas d'incendie surtout pour un tunnel routier comprenant une source de lumière (50), une fibre optique (20) et des moyens de production des micro­courbures (21, 22, 23) dépendant de la température sur la fibre. Les moyens de production des microcourbures sont constitués par une gaine (21) de la fibre optique en une matière synthétique revêtue d'une couche métallique (22) présentant des discontinuités (23) périodiques, la gaine et le revêtement ayant des coefficients de dilatation diffé­rents et réagissant vis à vis d'un changement de tempéra­ture de manière que des microcourbures de même périodicité que celles desdites discontinuités sont induites dans la fibre. Le détecteur (60) couplé à la fibre optique permet la détection de ces discontinuités locales, qui produisent une chute brusque du signal lumineux. Le détecteur est relié à une centrale d'alarme (80) comprenant des moyens d'évaluation agencés de manière qu'ils permettent la localisation de la zone des microcourbures.

Description

[0001] La présente invention concerne une installation d'alarme en cas d'incendie surtout pour un tunnel routier.

[0002] Dans les installations connues destinées à déclencher une alarme en cas de formation d'un foyer d'incendie provoqué, par exemple, par un accident dans un tunnel routier, une tuyauterie est disposeé le long du sommet du tunnel. Une extrémité de chaque tuyau est fermée et l'autre débouche dans un dispositif de surveillance de la pression. Ce der­nier dispositif comprend un contact électrique, qui se ferme ou s'ouvre en fonction de la pression dans le tuyau fonctionnant comme détecteur de température. Ce contact est relié par l'intermédiaire de conducteurs électriques à une centrale d'alarme, de sorte que, si la pression monte d'une façon anormale dans le tuyau, un signal d'alarme est dé clenché. Ce signal indique également l'emplacement dans le tunnel de la cause de l'élévation de pression.

[0003] Ces installations connues présentent plusieurs inconve­nients:
- un calibrage difficile du dispositif de surveillance de la pression.
- nécessité d'un réglage sur place
- réglage difficile du système
- composantes mobiles (soupapes à aimant qui influencent le fonctionnement)
- seuil de réponse statique
- tendance aux fausses alarmes élevée.

[0004] Le but de l'invention est de remplacer le dispositif de surveillance de la pression comprenant un contact élec­trique par un capteur à fibre optique capable de produire des microcourbures dans celle-ci et de permettre ainsi d'éviter les inconvenients mentionnés ci-dessus.

[0005] Ce résultat s'obtient par l'installation d'alarme en cas d'incendie selon l'invention grâce aux particularités énon­cées dans la partie caractéristique de la revendication 1.

[0006] On a représenté, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de la présente invention au dessn annexé dans lequel:

la figure 1 représente schématiquement la première forme d'exécution de l'installation d'alarme;

la figure 2 représente un diagramme illustrant la réponse de la fibre optique à un signal d'activation;

la figure 3 représente schématiquement la second forme d'exécution de l'installation d'alarme utilisant un premier système de détection;

les figures 4 et 5 montrent à une plus grande échelle une partie de la fibre optique utilisée dans la seconde forme d'exécution;

la figure 6 représente schématiquement la second forme d'exécution de l'installation utilisant un deuxième système de détection.

[0007] L'installation d'alarme représentée en fig. 1 comprend une source de lumière modulée par implusions 5, alimentant une fibre optique 2 à l'extrémité de laquelle se trouve un élé­ment terminal 3, qui dirige les rayons lumineux conduits par la fibre 2 de retour vers un détecteur 6 par l'intermé­diaire d'un coupleur 7. Le détecteur est relié à une cen­trale d'alarme 8. La fibre 2 passe entre les mâchoires 4 en nombre voulu aux distances voulues, qui présentent des dents. Les mâchoires 4 sont reliées à des tubes 1 fermés à leurs extrémités, pour la transduction température-pres­sion. Lorsque la pression dans un tube 1 augmente à cause d'une augmentation de la température due à un incendie, une mâchoire 4 engendre des microcourbures dans la fibre opti­que 2. Ce système de détection dit OTDR (Optical Time Do­maine Reflectometry), peu couteux, permet la détection de ces discontinuités locales, qui produisent une chute brusque du signal si des réflexions interviennent. Cette chute est représentée sur la fig. 2, dans laquelle est tracée la courbe de la puissance du signal reçu suite à une perturbation au niveau de la fibre en fonction du temps. Il est donc possible de détecter ladite perturbation. De même on conçoit aisément que connaissant la réponse de la fibre 2 à la température et la vitesse de propagation du signal dans la fibre, on peut également mesurer la variation de cette température et la location de la perturbation. Le signal optique reçu par le détecteur 6 est converti en sig­naux électriques qui sont conduits vers la centrale 8.

[0008] En figure 3 est représentée schématiquement la seconde for­me d'exécution de l'installation d'alarme. Elle comprend de même une source de lumière 50, p.e. un laser, alimentant au moins une fibre optique 20 à l'extrémité de laquelle se trouve un élément terminal 30, qui dirige les rayons lumi­neux conduits par la fibre 20 de retour vers un détecteur 60 par l'intermédiaire d'un coupleur 70. Le détecteur est relié à une centrale d'alarme 80. La fibre optique 20 est munie de sa gaine 21 recouverte d'un revêtement 22 qui pré­sente des discontinuités 23, comme montré en fig. 4 et 5. Ces discontinuités 23 sont telles qu'elles présentent une périodicité "d" selon une direction longitudinale et une asymétrie circulaire selon un plan perpendiculaire. La fibre optique peut être de type multimode, monomode ou bi­mode. La gaine 21 est constituée par une matière synthé­tique, telle le nylon, revêtue d'une couche métallique de quelques dizaines de µm, par exemple de cuivre ou de nickel. Les discontinuités de la couche métallique peuvent être réalisées au moyen d'une attaque chimique, après dépôt d'une résine photosensible et exposition à travers un mas­que convenable. L'élément terminal 30 peut être constitué par l'extrémité polie et métallisée de la fibre 20. Le principe de fonctionnement est le suivant. Sous l'effet d'une variation de température, la différence des coeffi­cients de dilatation de la gaine 21 et du revêtement 22 entraîne une déformation de la gaine et, par suite, de la fibre 20 sous la forme d'une ondulation (microcourbures) de périodicité égale à la périodicité "d" des discontinuités. La périodicité "d" est liée à la constante de propagation du ou des modes guidés par la fibre de manière que, pour ce ou ces modes, l'atténnuation provoquée par les microcour­bures soit maximum.

[0009] Les figures 4 et 5 montrent deux variantes de réalisation des discontinuités 23. La forme de ces discontinuités peut être dépendante de la technologie utilisée, attaque chimi­que ou attaque mécanique.

[0010] Lorsque l'utilisation d'alarme en cas d'incendie est prévue pour un tunnel routier la fibre optique 20 est recouverte d'une gaine 21 et d'une couche métallique 22 sur toute sa longueur, de sorte qu'elle constitue un capteur linéaire. Il est également possible d'avoir plusieur capteurs répar­tis de manière discrète pour d'autres utilisations, p.e. pour la protection d'un local.

[0011] Dans l'exemple selon la fig. 3, on a mis à profilt le fait que les microcourbures, induites au niveau de la fibre par la variation de la température, provoquaient un transfert d'énergie des modes guidés par la fibre vers des modes ra­diés à l'extérieur de la fibre. De manière globale, un tel phénomène se traduit par une perte de l'énergie transmise par la fibre. On peut, cependant, utiliser une autre carac­téristique de ces capteurs à microcourbures, qui est de permettre un transfert d'énergie d'un mode guidé vers un autre mode guidé. Un exemple d'application utilisant une telle caractéristique est montré à la fig. 6. La fibre 20 est du type bimodal et la source de lumière 500 est prévue pour émettre, dans la fibre 20, deux signaux lumineux de modes différents ou de polarisations différentes. Ces deux signaux seront avantageusement modulés à fréquence moyenne (p.e. à fréquence radio). La fibre 20 est du type décrit précédemment en liaison avec la fig. 3 dont la période des discontinuités est adaptée pour permettre le transfert d'energie des deux modes. Le dispositif 700 assure la sépa­ration des modes transmis à déstination soit du détecteur 600 via la fibre 701, soit du détecteur 601, via la fibre 702.

[0012] Une méthode équivalente de détection est OFDR (Optical Fre­quency Domaine Reflectometry).

[0013] L'installation peut être réutilisée après une alerte vraie, soit être réparée facilement par soudure de fibres. La ré­solution spatiale est environ 10 m ou plus et la dynamique de 1 à 10 km. L'installation décrite est de coût raisonable par rapport aux installations connues.

Revendications

1. Installation d'alarme en cas d'incendie surtout pour un tunnel routier, caractérisée en ce qu'elle comprend une source de lumière (5; 50), une fibre optique (2; 20), des moyens de production des microcourbures (1, 4; 21, 22, 23) de la fibre dépendant de la température sur la fibre et un détecteur (6; 60) destiné à mesurer la lumière retrodiffusée par la fibre.

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de production des microcourbures dé­pendant de la température comprenent des tubes (1) fermés à leurs extrémités pour la transduction tempé­rature-pression, en ce que chaque tube est relié à une mâchoire (4) munie des dents et en ce que la fibre optique (2) passe entre les dents de mâchoires (4).

3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en élément terminal (3) situé à l'une des extrémités de la fibre optique (2), en ce que la source de lumière (5) et le détecteur (6) sont situés à l'autre extrémité de la fibre, de sorte que le signal lumineux est conduit par la fibre de la source vers l'élément terminal (3) et de retour vers le détecteur (6) à travers un coupleur (7).

4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le détecteur (6) est relié à une centrale d'a­larme (8) comprenant des moyens d'évaluation agencés de manière qu'ils permettent l'identification et la loca­lisation de la zone des microcourbures dans la fibre optique (2).

5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de production des microcourbures dé­pendant de la température sont constitués par la gaine (21) de la fibre optique et une matière synthétique, revêtue d'une couche métallique (22) présentant des discontinuités (23) périodiques, la gaine et le revê­tement ayant des coefficients de dilatation différents et réagissant vis à vis d'un changement de la tempéra­ture de manière que des microcourbures de même périodi­cité (d) que celles desdites discontinuités sont induites dans la fibre.

6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la gaine (21) est en nylon et la couche métal­lique (22) est en cuivre ou nickel.

7. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément terminal (3) situé à l'une des extrémités de la fibre optique (20), en ce que la source de lumière (50) et le détecteur (60) sont situés à l'autre extrémité de la fibre, de sorte que le signal lumineux est conduit par la fibre de la source vers l'élément terminal et de retour vers le détecteur (60) à travers un coupleur (70).

8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le détecteur (60) est relié à une centrale d'a­larme (80) comprenant des moyens d'évaluation agencés de manière qu'ils permettent l'identification et la localisation de la zone des microcourbures dans la fibre optique (20).

9. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'identification et la localisation d'une élévation de température a lieu au moyen de système OTDR (Optical Time Domaine Reflektometry)

10. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'identification et la localisation d'une éléva­tion de température a lieu au moyen de OFDR (Optical Frequency Domaine Reflectometry).

11. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la périodicité (d) desdites discontinuités (23) est telle que les microcourbures produites en réponse à une variation de la température, entraînent un trans­fert d'énergie d'un ou plusieur modes guidés par la fibre vers un ou plusieurs modes radiés à l'extérieur de ladite fibre.

12. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la périodicité (d) desdites discontinuités (23) est telle que les microcourbures produites en réponse à une variation de la température, entraînent un trans­fert d'énergie d'un ou plusieurs modes guidés vers un ou plusieurs autres modes guidés par la fibre.

13. Installation selon la revendication 5 pour un tunnel routier, caractérisée en ce que la fibre optique (20) est recouverte d'une gaine (21) et d'une couche métal­lique (22) sur toute sa longeur, de sorte qu'elle con­stitue un capteur linéaire.

14. Installation selon la revendication 5 pour un local, caractérisée en ce que la fibre optique (2) est re­couverte d'une gaine (21) sur toute sa longeur et d'une couche métallique (22) répartie de manière discrète sur la gaine de sorte qu'elle constitue plusieurs capteurs répartis.

Dessins