[發明專利]復雜環境下堤壩浸潤線分布式光纖感知系統及運行方法

有效

• 申請號: 201610094448.3
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105716686B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 蘇懷智;楊孟;顧沖時
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01F23/292
• 分類號: G01F23/292
• 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

技術領域

本發明涉及一種復雜環境下堤壩浸潤線分布式光纖感知系統及運行方法，屬于水工程安全感知系統。

背景技術

實現水工程滲流性態的實時高效監測，對保障其安全服役具有極為重大的意義，特別對于土石壩、堤防等土石散粒結構物，滲流問題及其影響更加突出，尤其需要加強滲流性態的高效感知以及時發現安全隱患。光纖傳感技術作為一種多學科交叉的新型技術，由于其良好的力學性能及低廉的生產成本，在水工安全監測領域獲得了極大的關注。隨著分布式光纖傳感技術的發展，借助其獲取結構性態信息、感知結構健康狀況，已成為水利、土木等工程安全領域重要的研究方向，但在水工程滲流性態的分布式光纖感知實際工程應用中，由于工作環境、結構特點等的特殊性，許多技術問題尚待解決和改進。

對于堤壩浸潤線的感知，傳統技術普遍存在精度不高、抗電磁干擾能力差、無法實現分布式監測、使用壽命短、體積大、引線多、親和性差等眾多不足。對于較為新穎的光纖傳感技術而言，目前尚未建立成熟的浸潤線分布式光纖感知理論，在實際應用推廣方面更是缺少必要的監測手段及技術，急切需要從水工程滲流監測特點和特殊工作環境出發，研制一種理論簡單、實用化強、便于長久使用的浸潤線光纖感知系統及方法。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種復雜環境下堤壩浸潤線分布式光纖感知系統及運行方法，具有工作效率高、可遠程大范圍感知、引線少、親和性好等特點，可實現不同高程向土體的原地含水量監測，感知該區域的浸潤線。

技術方案：為實現上述目的，本發明的復雜環境下堤壩浸潤線分布式光纖感知系統，包括載入端導連裝置、內框體裝置、輸出端導連裝置和外配體裝置，所述載入端導連裝置通過第一端口臺與內框體裝置進行連接，內框體裝置與輸出端導連裝置通過第二端口臺連接，內框體裝置與外配體裝置通過橫向導桿進行連接；

所述載入端導連裝置包含氣壓鎖連模塊及載纖連通模塊，所述氣壓鎖連模塊包含中弧形壓頭和導氣柱，所述中弧形壓頭通過壓頭過渡端與導氣柱密閉形成凹形容氣槽，外部氣體通過導氣柱外面的導氣口進入，導氣柱的末端為錐形氣道，錐形氣道與儲氣槽連通，儲氣槽中設有貫穿儲氣道的第一導纖橫道，第一導纖橫道中穿過傳感光纖的輸入端，通過外部氣體的壓力將錐形氣道推開，將外部氣體導入到儲氣槽中，儲氣槽通過內充氣體將第一導纖橫道進行壓緊，通過手柄與排氣道對壓緊的程度進行調節；所述載纖連通模塊包含外硬護層，外硬護層內接內軟連層，內軟連層內向緊貼第二導纖橫道，傳感光纖的輸入端穿過第二導纖橫道進入內框體中；

所述內框體裝置包含豎承載臺、中連柱、載纖軸、外圓載壁與傳感光纖，在豎承載臺和中連柱上設有若干個載纖軸，傳感光纖通過分布于豎承載臺與中連柱上的載纖軸進行“S”型布設，所述載纖軸為雙螺旋通道，可平行布設兩條傳感光纖，中連柱位于外圓載壁內；

所述輸出端導連裝置包括了槽壓鎖緊模塊與載纖固定模塊，所述槽壓鎖緊模塊包含旋動柄和旋動桿，旋動柄與旋動桿連接，旋動柄的轉動可帶動旋動桿的轉動，旋動桿穿過圓球軸與連接椎體相連接，旋動桿與連接椎體螺紋連接，圓球軸與固定在第二端口臺的框定桿連接，第二端口臺固定在豎承載臺上，連接椎體與T型橫軌連接，連接椎體的上下移動帶動T型橫軌的上下運行；所述載纖固定模塊包含導纖凹槽，導纖凹槽與T型橫軌平行布設，通過載纖軸的牽引將傳感光纖過渡至導纖凹槽中；

所述外配體裝置包括外框體模塊與機電組配模塊，所述外框體模塊包含導桿螺頭、導桿螺栓和橫向導桿，所述導桿螺頭和導桿螺栓安裝在橫向導桿上，橫向導桿位于豎承載臺上，導桿螺頭與導桿螺栓將開展梁固定于橫向導桿上，所述橫向導桿的下底面上配備有載纖箱，載纖箱中放置有可承載傳感光纖輸入端和輸出端的載纖盤，且在橫向導桿開設有纜線通過的通道，所述機電組配模塊包含電機箱，纜線與電機箱連接，電機箱帶動旋轉滾軸高速旋轉，進而帶動與旋轉滾軸連接的半圓轉盤的轉動。

作為優選，所述豎承載臺的外側布設有多個圓孔，載入端導連裝置和輸出端導連裝置通過端口耳柄固定在圓孔中。

作為優選，所述豎承載臺平行于中連柱且與外圓載壁相切布設。

作為優選，以中連柱為對稱軸布設有相同的載入端導連裝置、內框體裝置、輸出端導連裝置與外配體裝置。

一種上述的復雜環境下堤壩浸潤線分布式光纖感知系統的運行方法，包括以下步驟：