[發(fā)明專利]水工結(jié)構(gòu)體滲流流速分布式光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610299172.2
• 申請(qǐng)日: 2016-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105785068B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇懷智;楊孟;駱鴻;楊勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P5/26
• 分類號(hào): G01P5/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 李曉靜

1.一種水工結(jié)構(gòu)體滲流流速分布式光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括傳感光纜、主構(gòu)架和位于主構(gòu)架兩側(cè)的第一構(gòu)架和第二構(gòu)架，第一構(gòu)架與主構(gòu)架之間和第二構(gòu)架與主構(gòu)架之間分別交替填充有混凝土和第一介質(zhì)，在混凝土和第一介質(zhì)的下方設(shè)有流速信號(hào)前置放大器，流速信號(hào)前置放大器下方依次設(shè)有光纖載臺(tái)網(wǎng)和流速感應(yīng)桿，流速感應(yīng)桿通過(guò)導(dǎo)流細(xì)管與滲水暫容池連接，滲水暫容池通過(guò)溢水通管與外界連通，傳感光纜沿著第一構(gòu)架內(nèi)壁進(jìn)入到光纖載臺(tái)網(wǎng)繞過(guò)主構(gòu)架再一次進(jìn)入到光纖載臺(tái)網(wǎng)中，從第二構(gòu)架的內(nèi)壁穿出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水工結(jié)構(gòu)體滲流流速分布式光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述主構(gòu)架、第一構(gòu)架和第二構(gòu)架下方均設(shè)有水工結(jié)構(gòu)體滲流構(gòu)架模塊，水工結(jié)構(gòu)體滲流構(gòu)架模塊包含上椎體和內(nèi)尖錐鋼體，所述上椎體上設(shè)有底緣螺桿，底緣螺桿通過(guò)螺紋與主構(gòu)架、第一構(gòu)架和第二構(gòu)架上的框柱底緣連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水工結(jié)構(gòu)體滲流流速分布式光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述上椎體內(nèi)安裝有電機(jī)，電機(jī)與電轉(zhuǎn)桿連接，電轉(zhuǎn)桿與轉(zhuǎn)軸圓餅連接，轉(zhuǎn)軸圓餅帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)連軸轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)連軸與內(nèi)尖錐鋼體固定連接，轉(zhuǎn)軸圓餅與錐臺(tái)狀的外削切護(hù)體連接，外削切護(hù)體位于內(nèi)尖錐鋼體外。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水工結(jié)構(gòu)體滲流流速分布式光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：第一構(gòu)架和第二構(gòu)架的頂端均設(shè)有軸接，軸接通過(guò)連桿軸安裝在第一構(gòu)架和第二構(gòu)架上，軸接上安裝有傳感光纜通過(guò)的圓形接端，主構(gòu)架的頂端為弧形接端。

5.一種如權(quán)利要求4所述的水工結(jié)構(gòu)體滲流流速分布式光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，控制上椎體的方向，打開(kāi)電機(jī)，帶動(dòng)電轉(zhuǎn)桿的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而旋轉(zhuǎn)連軸帶動(dòng)了內(nèi)尖錐鋼體的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)，處于內(nèi)尖錐鋼體周向的外削切護(hù)體利用其較高剛度的外緣將內(nèi)尖錐鋼體周向上的土體剝離，內(nèi)尖錐鋼體沿著豎直走向上不斷的向下運(yùn)動(dòng)；

第二步，依據(jù)規(guī)定的距離，按照第一步的方法，將水工結(jié)構(gòu)體滲流構(gòu)架模塊安置于第一構(gòu)架、主構(gòu)架和第二構(gòu)架所對(duì)應(yīng)處的地下部分，通過(guò)第一構(gòu)架、主構(gòu)架和第二構(gòu)架各自下端面的框柱底緣，將第一構(gòu)架、主構(gòu)架和第二構(gòu)架固定于對(duì)應(yīng)的底緣螺桿上；

第三步，按照從低到高依次順序配備溢水通管、滲水暫容池、導(dǎo)流細(xì)管、流速感應(yīng)桿、光纖載臺(tái)網(wǎng)、流速信號(hào)前置放大器，將傳感光纜沿著光纖載臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行布置，在軸接上焊接圓形接端，將引出的傳感光纜通過(guò)圓形接端上的軸接引至外側(cè)，在流速信號(hào)前置放大器上端面，且在第一構(gòu)架與主構(gòu)架之間交替循環(huán)備制混凝土介質(zhì)與第一介質(zhì)；

第四步，將傳感光纜通過(guò)弧形接端引至到光纖載臺(tái)網(wǎng)中，按照與前一步驟同樣的方法，將另一側(cè)的溢水通管、滲水暫容池、導(dǎo)流細(xì)管、流速感應(yīng)桿、光纖載臺(tái)網(wǎng)、流速信號(hào)前置放大器進(jìn)行布置；

第五步，連接傳感光纜，打開(kāi)信息收集系統(tǒng)，標(biāo)定傳感光纜，進(jìn)行通水滲流測(cè)試，監(jiān)測(cè)流速信號(hào)前置放大器和流速感應(yīng)桿的信號(hào)變化，時(shí)時(shí)記錄整個(gè)系統(tǒng)信息采集系統(tǒng)的變化情況，基于熱源測(cè)風(fēng)速原理，通過(guò)半理論半經(jīng)驗(yàn)的方法，利用流速與加熱功率所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪出不同介質(zhì)下對(duì)應(yīng)溫升關(guān)系圖，后建立分布式光纖監(jiān)測(cè)滲流流速半經(jīng)驗(yàn)半理論的數(shù)學(xué)模型lgk＝-nlgu+lgA，其中，lgu為x軸，lgk為y軸，-n為直線斜率，lgA為截距，A_a為光纖和水流間的交熱面積，D為比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)、光纜外徑、運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)所確定的一個(gè)常數(shù)值n為流體外掠單管的常數(shù)，u為流速感應(yīng)桿所測(cè)得的滲流流速，ΔT為光纖表面的溫度與水流溫度的差值，q為傳感光纜的功率值，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)水工結(jié)構(gòu)體滲流流速的監(jiān)測(cè)與監(jiān)控。