[發(fā)明專利]一種基于光纖光柵的綜合管廊健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811235343.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN109253759A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚煒;戚琛琛;唐曉俊;孫迎卿;朱禛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司;上海電器科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;吳小麗

本發(fā)明提供了一種基于光纖光柵的綜合管廊健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括分布式多類傳感器同步采集設(shè)備，上位機(jī)連接分布式多類傳感器同步采集設(shè)備；在綜合管廊內(nèi)分別設(shè)置用于混凝土管廊拼接縫部位裂縫監(jiān)測(cè)的傳感器、用于混凝土管廊沉降監(jiān)測(cè)的傳感器、用于混凝土管廊水平位移監(jiān)測(cè)的傳感器、用于自來水管道法蘭裂縫監(jiān)測(cè)的傳感器，所述傳感器均為光纖光柵傳感器；分布式多類傳感器同步采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集各傳感器的數(shù)據(jù)，并發(fā)送至上位機(jī)，同時(shí)接收上位機(jī)的命令進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)綜合管廊的健康監(jiān)測(cè)。本發(fā)明集傳感器、計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)于一體，功能強(qiáng)大，能真正長(zhǎng)期用于地下綜合管廊結(jié)構(gòu)損傷和狀態(tài)評(píng)估，滿足地下綜合管廊運(yùn)維管理的需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于光纖光柵的智能地下綜合管廊健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于城市地下管道綜合走廊的監(jiān)控管理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

城市地下管道綜合走廊，簡(jiǎn)稱為“綜合管廊”或“共同溝”，是指將設(shè)置在地面、地下或架空的各類公用類管線集中容納于一體，并留有供檢修人員行走通道的隧道結(jié)構(gòu)。即在城市地下建造一個(gè)隧道空間，將市政、電力、通訊、燃?xì)狻⒔o排水等各種管線集于一體，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理，徹底改變以往各個(gè)管道各自建設(shè)、各自管理的零亂局面。各管線需要開通時(shí)，只需通知有關(guān)負(fù)責(zé)部門，接通接口即可，既便于修理，又節(jié)省了國(guó)家的資源。

由于共同溝將各類管線均集中設(shè)置在一條隧道內(nèi)，消除了通訊、電力等系統(tǒng)在城市上空布下的道道蛛網(wǎng)及地面上豎立的電線桿、高壓塔等，避免了路面的反復(fù)開挖、降低了路面的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用、確保了道路交通功能的充分發(fā)揮。同時(shí)道路的附屬設(shè)施集中設(shè)置于共同溝內(nèi)，使得道路的地下空間得到綜合利用，騰出了大量寶貴的城市地面空間，增強(qiáng)道路空間的有效利用，并且可以美化城市環(huán)境，創(chuàng)造良好的市民生活環(huán)境。綜合管廊的標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖1所示。

由于綜合管廊通常長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在具體建設(shè)過程中往往需要設(shè)置伸縮縫、沉降縫，甚至采用預(yù)制拼接方法進(jìn)行施工。管廊拼接處通常為薄弱位置，在環(huán)境荷載作用下可能會(huì)出現(xiàn)混凝土開裂、不均勻沉降、水平錯(cuò)動(dòng)等諸多問題。這些問題不僅會(huì)嚴(yán)重削弱混凝土管廊的適用性和耐久性，還會(huì)對(duì)管廊內(nèi)附屬的各類管道造成不良影響。因此，有必要對(duì)混凝土管廊及附屬管道進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，確保其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何對(duì)綜合管廊進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，確保其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種基于光纖光柵的綜合管廊健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括分布式多類傳感器同步采集設(shè)備，上位機(jī)連接分布式多類傳感器同步采集設(shè)備；在綜合管廊內(nèi)相應(yīng)位置分別設(shè)置用于混凝土管廊拼接縫部位裂縫監(jiān)測(cè)的傳感器、用于混凝土管廊沉降監(jiān)測(cè)的傳感器、用于混凝土管廊水平位移監(jiān)測(cè)的傳感器、用于自來水管道法蘭裂縫監(jiān)測(cè)的傳感器，所述傳感器均為光纖光柵傳感器；

分布式多類傳感器同步采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集各傳感器的數(shù)據(jù)，并發(fā)送至上位機(jī)，同時(shí)接收上位機(jī)的命令進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)綜合管廊的混凝土管廊拼接縫部位裂縫監(jiān)測(cè)、混凝土管廊沉降監(jiān)測(cè)、混凝土管廊水平位移監(jiān)測(cè)、自來水管道法蘭裂縫監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選地，所述分布式多類傳感器同步采集設(shè)備包括可編程邏輯門陣列FPGA，F(xiàn)PGA連接加速度模塊、電壓模塊、電流模塊、數(shù)字I/O模塊、RS485通信模塊，實(shí)時(shí)控制器連接FPGA和上位機(jī)；

FPGA分別采集各傳感器輸出的加速度、電壓、電流和數(shù)字I/O信號(hào)，進(jìn)行分析處理，將采集或分析處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)寫入FIFO數(shù)據(jù)緩沖器中；實(shí)時(shí)控制器通過FIFO讀取FPGA傳輸來的數(shù)據(jù)，讀取并實(shí)時(shí)處理時(shí)鐘同步信號(hào)和絕對(duì)時(shí)間戳以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間同步采集，按照數(shù)據(jù)類型在內(nèi)存中建立緩存池，實(shí)時(shí)的以“先入先出”機(jī)制將采集或分析處理后的數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議發(fā)送至上位機(jī)，接收上位機(jī)命令并通過FPGA控制數(shù)據(jù)采集參數(shù)；上位機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的交互，顯示并存儲(chǔ)實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)，通過邏輯命令控制設(shè)備的數(shù)據(jù)采集參數(shù)。