[發明專利]基于OFDR分布式光纖的排水管道監測補償系統及方法

在審

• 申請號: 201810969263.1
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN108759936A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 徐劍喬;蔣金輝;王松林;張志斌;史義雄
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 程殿軍

本發明提供了一種基于OFDR分布式光纖的排水管道監測補償系統及方法，該系統包括依次連接的分布式光纖組件、光源發生裝置、數據采集裝置以及數據處理中心，所述分布式光纖組件包括設置于排水管道內部的至少一個監測組，每個監測組包括一條分布式監測光纖和一條分布式應變補償光纖，所述分布式監測光纖和所述分布式應變補償光纖并排設置于排水管道內壁且沿排水管道軸向設置。本發明分布式光纖既是信號感應裝置，又是信號傳輸裝置，可實現排水管道的分布式在線監測，且該監測系統空間分辨率高，對于監測系統沿程的任何一點，能實時獲取該位置的流體特征及管道健康狀況，且能實現對玩家干擾的補償，監測精度較高。

技術領域

本發明涉及排水系統在線監測領域，尤其涉及一種基于OFDR分布式光纖的排水管道監測補償系統及方法。

背景技術

排水管道深埋地下，在外界荷載及地面不均勻沉降等作用下，管道會出現局部斷裂、承插口脫節等現象，影響排水系統的正常運行。此外，由于水中含有一定量的懸浮性固體雜志，管道長期運行后會出現不同程度的堵塞、腐蝕現象，該現象在管道局部不利點尤為嚴重，深埋地下的排水管道難以確定具體的損傷位置，這為后期管道清淤帶來了很大的不便。對于大口徑排水管，尤其是排水深隧，其內部水流流量較大，流體多以湍流形式存在，且湍動能較大。過大的湍動能會對深隧結構造成破壞，甚至是流體沿豎井噴出地面，對地面人員及建筑物造成損害。對于雨水系統，滿流狀態下深隧內部閘門的開閉或水泵的突然啟停會產生局部瞬變流，影響深隧結構安全。

在當前“智慧城市”的建設背景下，“智慧排水系統”將是未來城市排水建設的主流趨勢，對排水系統進行智能管理與控制的前提是能實時掌握排水管網中各管段的流速、流態、充滿度、管道健康狀況等信息?，F有的排水系統監測主要針對部分污水監測點的水質監測或部分關鍵節點的流量監測，監測功能單一，監測點分布零散，而地下排水管網錯綜復雜，管道內流體流態千變萬化，僅憑少量離散的監測點難以反映排水系統的整體特征（流速、流態、充滿度、管道結構健康狀況等）。近年來出現的“CCTV”監測技術、智能球、聲吶監測法等新型管道監測方法一方面仍然屬于點式監測，難以實時反映管道內流體及管道的特征，另一方面監測效率低下，監測成本較高。

隨著計算機與自動控制技術的發展，各種具有自動調節功能的閥門、水泵等在排水系統中逐步得到應用，但目前排水系統的自動調控還局限于小范圍內的微調，要想實現對整個城市排水網絡干管的宏觀調控，其前提是能實時掌握排水干管的各種信息。城市大規模埋地排水管道急需一種沿程在線實時監測裝置，以實現排水系統的智能管控，智慧調度功能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于OFDR分布式光纖的排水管道監測補償系統及方法，旨在用于解決現有的排水管道監測系統監測點分布零散、監測效率低下以及監測成本高的問題。

本發明是這樣實現的：

一方面，本發明提供一種基于OFDR分布式光纖的排水管道監測補償系統，包括依次連接的分布式光纖組件、光源發生裝置、數據采集裝置以及數據處理中心，所述分布式光纖組件包括設置于排水管道內部的至少一個監測組，每個監測組包括一條分布式監測光纖和一條分布式應變補償光纖，所述分布式監測光纖和所述分布式應變補償光纖并排設置于排水管道內壁且沿排水管道軸向設置。

進一步地，所述分布式監測光纖包括由內向外依次設置的光纖纖芯、涂覆層、包覆層以及柔性護套。

進一步地，所述分布式應變補償光纖包括由內向外依次設置的光纖纖芯、涂覆層、包覆層、柔性護套和剛性護套。

進一步地，所述分布式監測光纖和所述分布式應變補償光纖均采用環氧樹脂粘貼于排水管道內壁。

進一步地，所述監測組具有多個且分別設置于排水管道內部不同充滿度位置。

進一步地，所述分布式光纖組件還包括設于排水管道內壁頂端的分布式溫度補償光纖。