[發明專利]一種隧道積水深度分布式監測系統及監測方法

在審

• 申請號: 201910620286.6
• 申請日: 2019-07-10
• 公開（公告）號: CN110207787A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 周正康;羅志成;張礫華;徐昱;張瑜
• 申請（專利權）人: 南京城建隧橋經營管理有限責任公司
• 主分類號: G01F23/22
• 分類號: G01F23/22
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙) 32251
• 代理人: 姜微微

一種鐵路隧道內軌道積水深度分布式監測系統及監測方法，所述監測系統包括銅網內加熱光纜、加熱電源、DTS解調設備、具有數據處理系統的計算機；所述監測方法包括如下步驟：將銅網內加熱光纜安裝在隧道排水通道側壁，通電加熱，利用DTS解調設備解調、記錄光纜通電加熱過程中的溫度值，根據測量出的不同的溫度梯度或不同介質界面形成的溫度差值，判斷水位高低。本發明可以對隧道排水通道內水位深度進行分布式測量，具有分布式測量、測量距離長、安裝簡單、測量精度和穩定性高等優點。

技術領域

本發明屬于監測技術領域，涉及一種隧道積水深度分布式監測系統及監測方法。

背景技術

近年來我國城市化進程飛躍發展，城市人口越來越多，地面道路的交通壓力日益增大，已無法滿足城市化進程發展的需求。相反，地下運行的地鐵、交通隧道、各種市政地下隧道等城市地下交通工程，可以有效緩解交通擁堵、提高城市效率，已成為各大城市公共交通的一個重要組成部分。據統計數據表明，我國已成為世界隧道及地下工程建設規模和建設速度第一大國。

然而在強降雨來臨時，尤其是在夏季，由于道路排水系統不暢，雨水時常倒灌到地下隧道，極易導致隧道內產生大量積水的現象。當排水通道中的水超過一定的高度溢出至行駛的軌道上時，會對地鐵行車安全造成影響，嚴重時，甚至會威脅市民的財產安全與生命安全。

目前，對隧道軌道積水的監測方式主要有兩種：1、由工作人員進入隧道進行巡查，此方法往往耗費大量人力物力，且存在發現不及時、單點測量的水位數據難以反映整個區域的積水情況等問題；2、利用軌道上的軌道電路對積水進行監測，但當軌道上積水達到一定程度時，軌道電路會被短路，此方法誤檢率高，且無法定位積水位置。因此，國內大多數城市安裝的隧道積水監測系統并沒有達到實時、準確且方便的目標，更不用說尚未安裝隧道積水監測系統的城市，建立一個準確、及時且方便的隧道積水監測系統刻不容緩。

光纖感測技術是近二十年來最新興起的新型傳感技術，該技術具有抗電磁干擾、動態響應快、靈敏度和測試精度高、耐久性強及可實現分布式、遠距離實時監測等優點，適用于各類結構健康監測。其中，基于先進的拉曼時域反射測量技術（ROTDR）的分布式光纖測溫系統（DTS），在土體含水率測量、地質體滲流監測中已被推廣應用，而在隧道積水監測方面至今未有應用。

因此，如何解決上述問題，是本領域技術人員著重要研究的內容。

發明內容

為克服上述現有技術中的不足，本發明目的在于提供一種隧道積水深度分布式監測系統及監測方法。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種隧道積水深度分布式監測系統，包括銅網內加熱光纜、加熱電源、分布式光纖溫度傳感器解調設備及具有數據處理系統的計算機；所述銅網內加熱光纜為具有內加熱功能的銅網內加熱溫度感測光纜，所述銅網內加熱光纜的截面結構上，由內到外依次為光纖、凱管、銅網編織網、鋼絲加強件及護套；所述分布式光纖溫度傳感器解調設備基于拉曼光時域反射測量技術進行分布式溫度測量，感溫元件為所述銅網內加熱光纜；所述銅網內加熱光纜分別與加熱電源、分布式光纖溫度傳感器解調設備連接，分布式光纖溫度傳感器解調設備連接具有數據處理系統的計算機。

上述方案中，有關內容解釋如下：

1、上述方案中，分布式光纖溫度傳感器（Distributed Temperature Sensor，DTS），可以檢測一根長達幾千米到幾十千米的光纖的溫度分布，空間采樣間隔僅1m，檢測周期可達秒級。光纖本身由石英制成，具有極佳的電磁惰性。因此，DTS是一種前所未有的“超級溫度傳感器”，它正被迅速應用在火災探測、電力、石油石化等領域。光纖在系統中同時作為傳輸載體和傳感器，背向拉曼散射光的強度受整段光纖各處空間上的溫度場調制后，被DTS光纖溫度傳感系統檢測并進行解調，得到整段光纖上的溫度場分布。

本發明還提供一種根據上述方案的隧道積水深度分布式監測方法，包括如下步驟：