[發明專利]一種監測水工結構體滲漏的裝置及方法

有效

• 申請號: 201410836922.6
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104515653A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 蘇懷智;顧沖時;楊孟
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01M3/04
• 分類號: G01M3/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

1.一種監測水工結構體滲漏的裝置，其特征在于：包括若干個分布于水工結構體內的滲流監測模塊，所述滲流監測模塊包含下上分布的第一滲流監測單元、左右分布的第二滲流監測單元以及同時與第一滲流監測單元和第二滲流監測單元連接的伸縮支架；

所述第一滲流監測單元包含固定監測光纖單元的第一載纖凹道，第一載纖凹道外設有載纖護層，第一載纖凹道兩端分別設有左載纖端和右載纖端，左載纖端通過左連柄與左連球連接，右載纖端通過右連柄與右連球連接，左連球和右連球鉸接在橫梁支架兩端，監測光纖單元與信息收集裝置連接；

所述第二滲流監測單元包含固定監測光纖單元的第二載纖凹道，第二載纖凹道的兩端分別設有上載纖弧端和下載纖弧端，上載纖弧端通過上弧形連柄與上連軸球連接，下載纖弧端通過下弧形連柄與下連軸球連接，上連軸球和下連軸球鉸接在山形端梁的兩端；

所述伸縮支架包含支撐桿、與支撐桿連接的第一伸縮桿和第二伸縮桿，所述第一伸縮桿和第二伸縮桿分別包含固定桿、一端套在固定桿內的移動桿，另一端安裝有法蘭，法蘭分別與橫梁支架或山形端梁連接，移動桿通過固定桿上設有的固定螺栓固定，第一伸縮桿和第二伸縮桿下方安裝有卡箍定位。

2.根據權利要求1所述的監測水工結構體滲漏的裝置，其特征在于：所述監測光纖單元包含一根滲流測量光纖和兩根標定光纖，兩根標定光纖位于滲流測量光纖的兩側，滲流測量光纖外套有硬質鋼圈，標定光纖從內到外依次套有絕熱隔層和硬質護層，滲流測量光纖外設有依次連接的上凹邊內層、左凸邊內層、下凹邊內層和右凸邊內層，上凹邊內層外依次設有上凹邊中層和上凹邊外層，左凸邊內層外依次設有左凸邊中層和左凸邊外層，下凹邊內層外依次設有下凹邊中層和下凹邊外層，右凸邊內層外依次設有右凸邊中層和右凸邊外層。

3.根據權利要求2所述的監測水工結構體滲漏的裝置，其特征在于：所述滲流測量光纖兩邊分別與上滲析棒和下滲析棒連接，上滲析棒依次穿過硬質鋼圈、上凹邊內層、上凹邊中層和上凹邊外層與外界滲漏水流相接觸，下滲析棒依次穿過硬質鋼圈、下凹邊內層、下凹邊中層和下凹邊外層與外界滲漏水流相接觸。

4.根據權利要求3所述的監測水工結構體滲漏的裝置，其特征在于：所述監測光纖單元外安裝有外圓護壁，所述外圓護壁包含左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁，左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁形成了凹凸型載纖腔，監測光纖單元位于凹凸型載纖腔內，左上外圓護壁和右上外圓護壁之間通過上載纖扣鎖緊，左下外圓護壁和右下外圓護壁通過下載纖扣鎖緊，左上外圓護壁和左下外圓護壁分別繞左圓轉環轉動，右上外圓護壁和右下外圓護壁分別繞右圓轉環轉動。

5.根據權利要求1所述的監測水工結構體滲漏的裝置，其特征在于：所述第二載纖凹道內表面安裝有滲漏網篩，滲漏網篩的表面為蜂窩狀。

6.根據權利要求1所述的監測水工結構體滲漏的裝置，其特征在于：所述第一伸縮桿和第二伸縮桿套在支撐桿上，第一伸縮桿和第二伸縮桿安裝有鎖緊螺栓，通過鎖緊螺栓的頭部頂住支撐桿鎖緊第一伸縮桿和第二伸縮桿。

7.一種監測水工結構體滲漏的裝置的監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，準備普通單模裸光纖數根，基于第一滲流監測單元和第二滲流監測單元結構，配備制作成數根定長度的監測光纖單元；

第二步，繞著左圓轉環和右圓轉環將左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁打開，將監測光纖單元安置到凹凸型載纖腔內，然后旋動左圓轉環和右圓轉環將左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁合攏，利用上載纖扣和下載纖扣將兩端分布的左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁扣合，后將監測光纖單元纏繞到監測光纖單元滾輪上，運輸至滲流待監測部位；

第三步，待將監測光纖單元運輸至待測區域之后，旋開上載纖扣及下載纖扣，打開左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁將監測光纖單元從凹凸型載纖腔中取出，將一定長度的監測光纖單元放置到內壁設有滲漏網篩的第二載纖凹道中，將另一段定長度的監測光纖單元放置到內壁設有滲漏網篩的第一載纖凹道內；通過左側的下連軸球和上連軸球將配置有下弧形連柄、下載纖弧端和上弧形連柄、上載纖弧端的第二載纖凹道鉸接于山形端梁的兩端，同樣步驟，通過右側的連軸球和上連軸球將配置有下弧形連柄、下載纖弧端和上弧形連柄、上載纖弧端的第二載纖凹道鉸接于山形端梁的兩端；

第四步，通過上端的左連球和右連球，將連接有左載纖端、左連柄和右載纖端、右連柄的第一載纖凹道鉸接到橫梁支架，同樣，通過下端的左連球和右連球，將連接有左載纖端、左連柄和右載纖端、右連柄的第一載纖凹道鉸接到橫梁支架上，到此，各個滲流監測模塊布置結束，將所有滲流監測模塊中的標定光纖和滲流測量光纖與信息收集裝置連接；

第五步，打開信息收集裝置，首先將標定光纖的信息進行收集，去除其中與均值差別較大的光纖，且保留其溫度變化較小的幾根，將互校正處理之后的標定光纖作為最終的標定光纖；

第六步，待滲流水體經過該區域時，通過上滲析棒和下滲析棒將滲流水體的熱量直接傳遞到滲流測量光纖處，實時記錄其變化情況，與第五步的標定光纖進行比對分析，辨識該處滲流狀態，當水工結構物的滲流水體流過滲流監測模塊時，第一監測光纖單元和第二監測光纖單元內的第一載纖凹道和第二載纖凹道將流過的水體匯集，實時記錄信息采集裝置采集到的數據，且將數據值與標定光纖值進行差值，將差值結果繪制成時程曲線，若時程曲線變化較大，則該處即存在滲流水體，實現定位；通過上述同樣方法，分析滲流監測模塊中不同方向布置的監測光纖單元的時程曲線，若某一方向上監測光纖的時程曲線波動較大，則判定該方向上存在滲流水體，實現定向；進而，最終實現對水工結構物滲漏定位與定向監測。