[發(fā)明專利]一種水工程滲流性態(tài)融合感知系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN105738147B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇懷智;楊孟;顧沖時
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水工程滲流性態(tài)融合感知系統(tǒng)及方法，屬于水利與水電工程安全監(jiān)測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

滲漏是大壩、堤防、水閘等水工程服役過程中最常見隱患病變之一，其致因復雜、隨機性強、監(jiān)測難度大，特別對于土石堤壩工程，超過三分之一的破壞是由于滲漏及其衍生的各種問題所致，若不能及時發(fā)現(xiàn)并采取相應搶護措施，很有可能引發(fā)工程潰決的嚴重后果。大量工程實踐表明，加強水工程滲漏的監(jiān)測與監(jiān)控，對保障工程的安全可靠運行具有非常重要的意義。但目前滲漏定位用裝置、儀器、技術(shù)等多借助點式傳感器，漏檢現(xiàn)象時有發(fā)生，且傳統(tǒng)滲流傳感器多存在體積大、引線多、親和性差等不足。分布式光纖測滲技術(shù)在避免上述現(xiàn)象方面具有明顯優(yōu)勢，但需借助人工熱、電動力設(shè)備，且對傳感光纖本身具有特殊要求，另受制于監(jiān)測環(huán)境惡劣、布設(shè)條件艱苦等水利工程特點，極大增加了該項技術(shù)的監(jiān)測成本、嚴重影響了其監(jiān)測精度，阻礙和束縛了其工程實用化推廣，為此研制了滲漏隱患光纖定位裝置。

對于河堤、海堤、大壩、水閘等水工程而言，在長期的水荷載作用下，其滲流隱患時有發(fā)生，常規(guī)及直接監(jiān)測手段不能非常可靠地、精確地辨識出滲流水體的總量及滲流流速的性態(tài)，探究先進、實用、可靠的滲流流速性態(tài)辨識裝置與方法一直是工程界和學術(shù)界高度關(guān)注的重要課題，但是水工程體滲流流速監(jiān)測探索仍處于研究階段，在定量監(jiān)測的理論和實際工程布設(shè)應用上還存在許多問題亟待研究和解決，急切需要從水工程滲流監(jiān)測特點和特殊工作環(huán)境出發(fā)，研制一種理論簡單、實用化強、便于長久使用的滲流流速分布式光纖監(jiān)測裝置。

對于堤壩浸潤線的感知，傳統(tǒng)技術(shù)普遍存在精度不高、抗電磁干擾能力差、無法實現(xiàn)分布式監(jiān)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(shù)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(jiān)測手段及技術(shù)，急切需要從水工程滲流監(jiān)測特點和特殊工作環(huán)境出發(fā)，研制一種理論簡單、實用化強、便于長久使用的浸潤線在線診斷裝置。

實現(xiàn)水工程滲流性態(tài)的實時高效監(jiān)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(jié)構(gòu)物，滲流問題及其影響更加突出，尤其需要加強滲流性態(tài)的高效感知以及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，光纖傳感技術(shù)作為一種多學科交叉的新型技術(shù)，由于其良好的力學性能及低廉的生產(chǎn)成本，在水工安全監(jiān)測領(lǐng)域獲得了極大的關(guān)注，但在水工程滲流性態(tài)的分布式光纖感知實際工程應用中，由于工作環(huán)境、結(jié)構(gòu)特點等的特殊性，許多技術(shù)問題尚待解決和改進，為此，研制一種理論簡單、實用化強、便于長久使用的滲流性態(tài)光纖自適應辨識裝置。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種水工程滲流性態(tài)融合感知系統(tǒng)及方法，可完成長距離、高精度、高空間分辨率、高傳感速度地對水工程滲流性態(tài)進行監(jiān)測與感知。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種水工程滲流性態(tài)融合感知系統(tǒng)，包括滲漏隱患光纖定位裝置、滲流流速分布式光纖監(jiān)測裝置、浸潤線在線診斷裝置、滲流性態(tài)光纖自適應辨識裝置利用滲漏隱患光纖定位裝置實現(xiàn)水工程滲漏點定位，后借助滲流流速分布式光纖監(jiān)測裝置對水工程的滲流流速進行監(jiān)測，通過浸潤線在線診斷裝置可以實現(xiàn)整個水工建筑物斷面浸潤線的在線診斷，最后通過滲流性態(tài)光纖自適應辨識裝置對當前的滲流性態(tài)進行整體的監(jiān)測與評估，完成水工程滲流性態(tài)融合感知；

所述滲漏隱患光纖定位裝置包含能量系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，所述能量系統(tǒng)包含移動裝置、位于移動裝置上方的T型連導臺和位于T型連導臺上的若干個載臺，所述載臺上設(shè)有太陽能電池板，太陽能電池板與蓄儲持電器連接，蓄儲持電器與設(shè)置在移動裝置上的多角接口連接；所述監(jiān)測系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)連控調(diào)器、若干個電子測臺和控溫測臺，所述轉(zhuǎn)連控調(diào)器分別與位于待測區(qū)上方的通管硬管和通管軟管連接，通管硬管和通管軟管上均設(shè)有調(diào)控閥，在通管硬管上通過水壓閥與若干個調(diào)水出口連接，調(diào)水出口通過旋轉(zhuǎn)連環(huán)與分散調(diào)水口和集中調(diào)水口連接，所述通管軟管的末端為多自由度端口；在待測區(qū)布設(shè)若干個溫控槽孔，在溫控槽孔中安裝有測臺桶，測臺桶內(nèi)從下向上依次設(shè)有若干個電子測臺，在待測區(qū)表面溫控槽孔的上方設(shè)有與電子測臺連接的控溫測臺；在待測區(qū)內(nèi)布設(shè)有橫縱交錯的傳感光纜，傳感光纜與光纖解調(diào)儀連接。