[發明專利]復雜環境下水工程滲流性態一體化監測系統及監測方法

有效

• 申請號: 201610305522.1
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN105738268B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 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: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 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水工程滲流性態一體化監測系統及監測方法，屬于水工程健康監測領域。

背景技術

水工程是一項規模龐大，結構復雜、外部荷載多變的系統工程，傳統的研究多基于經典的數學和力學理論發展得到，多以定性、靜態的角度分析堤防結構的安全特性，忽視了內部參數的變異性及動態性對工程結構本身的長效性影響，滲透破壞是影響水工建筑物安全的極為重要的因素之一，為能及時掌控水工結構物的滲流性態，需要在結構物內布置各種類型的傳感器件。

而對于傳統的傳感裝置而言，其經常會出現抗電磁干擾能力差、易受到潮濕環境影響、使用壽命短、單點單物理量監測、引線過多、極其容易出現測值漂移等影響監測效果的問題，因此，需要研發先進、實用的監測技術及設備，隨著當前人們安全意識及監測技術的不斷提升，衍生了一批有代表性的方法：超聲波檢測法、聲學方法、磁粉法、探地雷達、示蹤劑法等多種技術，但是該類新方法對水工程的滲流監測效果不大，需要對舊技術進行改進并探索新技術，分布式光纖監測技術是當前較為成熟的監測手段，具有抗電磁干擾能力強、不易受到外部環境影響、使用壽命長、可實現分布式多參量監測、不容易出現測值漂移、價格低廉、布設方便等優點，因此，基于傳感光纖技術在水工程的應用研究意義極為重大，但是分布式光纖監測技術在水工程滲流監測方面的實用性較差，不能直接將其應用到水工程滲流監測領域中，需要對其進行改進與創新，提出與構建出一種可以真正實用化的基于分布式光纖技術的滲流監測用傳感系統。

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水工程滲流性態一體化監測系統及監測方法，具有布設便捷、分布式監測、同步運行、流程化、高效性特點，其成本低廉、操作簡單、效果極佳，可以實現全時域待測結構體的自動化信息采集，成系列化、一體化的監測技術在降低監測成本、提高監測精度及提升工程實用化能力等方面具有突出優勢。

技術方案：為實現上述目的，本發明的復雜環境下水工程滲流性態一體化監測系統，包括滲流性狀時空監控裝置和傳感光纖測滲增敏裝置；

所述滲流性狀時空監控裝置包括豎承力載纖柱、外緣通管和傳感光纖，所述豎承力載纖柱兩邊分別設有左承力橫梁和右承力橫梁，所述外緣通管套在豎承力載纖柱上，豎承力載纖柱頂端設有第二過渡圓端，底端設有元件承載體，左承力橫梁和右承力橫梁兩端分布設有第一過渡圓端和第三過渡圓端，在左承力橫梁和右承力橫梁下方均設有彈性裝置，第二過渡圓端上方設有集纖盒，集纖盒內的傳感光纖穿過外緣通管與含有測溫裝置的元件承載體連接，然后以S型布設在豎承力載纖柱內，然后依次繞過第二過渡圓端、第一過渡圓端后穿過左承力橫梁和右承力橫梁下方的彈性裝置，從第三過渡圓端引出；

所述傳感光纖測滲增敏裝置包括中控模塊、外層模塊、端口模塊，所述中控模塊兩側均設有外層模塊和端口模塊，外層模塊位于中控模塊和端口模塊之間；

所述中控模塊包括通管把柄、上貫通管、注膠通管和下貫通管，所述通管把柄的一端與注膠通管相連接，注膠通管嵌入在上貫通管和下貫通管中，傳感光纖位于上貫通管和下貫通管之間；

所述外層模塊包括內超硬層、內隔熱層、外傳熱層、內導熱增強層、外硬質層、外隔溫增強層，所述內超硬層的內側與內隔熱層的外側相連，所述內超硬層緊鄰內導熱增強層，所述內導熱增強層的外側與外傳熱層的內層相連接，內導熱增強層緊鄰外隔溫增強層，所述外隔溫增強層的外側與外硬質層的內側相連接，外隔溫增強層緊鄰固纖端，傳感光纖依次穿過內隔熱層、內導熱增強層和外隔溫增強層；

所述端口模塊包括上注膠管、圓球形的固纖端、容固管、下注膠管；所述固纖端上端側固定有上注膠管，固纖端的中間位置固定有容固管，固纖端的下端側固定有下注膠管，傳感光纖穿過容固管。

作為優選，所述傳感光纖為滲流性態監測用傳感光纜，包括外圓模塊、中層模塊和內芯模塊，中層模塊位于外圓模塊與內芯模塊之間；

所述內芯模塊包含第四傳感光纖和三角內支架，所述第四傳感光纖外包裹有硬質保護層，硬質保護層外設有隔熱保護層，在隔熱保護層外設有三角內支架，第四傳感光纖位于三角內支架的中心位置；

所述中層模塊包含第一傳感光纖、第二傳感光纖、第三傳感光纖和外圓弧填充層，所述第一傳感光纖、第二傳感光纖、第三傳感光纖位于三角內支架與外圓模塊之間，在三角內支架與外圓模塊之間填充有外圓弧填充層用于固定第一傳感光纖、第二傳感光纖和第三傳感光纖；