[發(fā)明專利]一種用于線性工程變形場監(jiān)測的感測系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910823772.8
• 申請日: 2019-09-02
• 公開（公告）號: CN110657753B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 王正方;董亞楠;王靜;隋青美;田長彬;賈磊
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發(fā)明公開了一種用于線性工程變形場監(jiān)測的感測系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)沿線性工程軸線布設，包括：柔性液體導管，以及一組或多組沿導管軸向設于導管表面的光纖傳感器陣列；所述柔性液體導管中填充液體。本發(fā)明的所述感測系統(tǒng)以液體導管為主體，沿導管軸向布設光纖傳感器陣列，并基于獲取的曲率數(shù)據(jù)進行三維重建，基于柔性導管的變形預測線性工程的變形，能夠直觀且全方位地監(jiān)測到線性工程的健康情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域，涉及到的是一種用于線性工程變形場監(jiān)測的感測系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

鐵路工程，公路工程，管道以及邊坡工程等線性工程的建設位置往往存在地質(zhì)復雜的特點，使得施工或運營期容易發(fā)生事故，造成嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟損失，因而線性工程的安全性備受關(guān)注。

其中，不均勻沉降是線性工程比較突出的問題，工程在內(nèi)因的驅(qū)動下逐漸發(fā)生縱向沉降、水平位移，當這種變形積累到一定程度時，在降雨、人工開挖等外因的誘發(fā)下，會出現(xiàn)整體崩塌。目前檢測工程變形主要通過人工巡檢法，安裝靜力水準儀，全站儀，三維激光掃描儀等儀器，需要人工進行多次測量，工作量大，不易實現(xiàn)長距離和自動化監(jiān)測。

郭永興在論文《Developmentandoperationofafiber?Bragggratingbasedonlinemonitoringstrategyforslope?deformation》中提出了一種“梁單元”的方法，利用嵌在鋼筋中的光纖光柵傳感器進行邊坡變形監(jiān)測，此方法只能監(jiān)測邊坡的水平位移，無法獲取縱向沉降信息，且沒有自修正功能。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于線性工程變形場監(jiān)測的感測系統(tǒng)和方法，所述感測系統(tǒng)以液體導管為主體，沿導管軸向布設光纖傳感器陣列，并基于獲取的曲率數(shù)據(jù)進行三維重建，基于柔性導管的變形預測線性工程的變形，能夠直觀且全方位地監(jiān)測到線性工程的健康情況。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個或多個實施例提供了如下技術(shù)方案：

一種用于線性工程變形場監(jiān)測的感測系統(tǒng)，沿線性工程軸線布設，包括：柔性液體導管，以及一組或多組沿導管軸向設于導管表面的光纖傳感器陣列；所述柔性液體導管中填充液體。

一個或多個實施例還提供了一種基于所述感測系統(tǒng)的線性工程變形場感測方法，包括以下步驟：

接收各組光纖傳感器陣列采集的曲率數(shù)據(jù)，將獲得曲率數(shù)據(jù)的位置記為控制點；基于各控制點的曲率，進行空間曲線三維重建，用以衡量感測系統(tǒng)在三維空間上的形狀，從而得到線性工程變形場。

以上一個或多個技術(shù)方案存在以下有益效果：

本發(fā)明的感測系統(tǒng)將傳感器陣列布設于柔性液體導管上，測算柔性液體導管的變形場來近似線性工程的變形場，能夠重構(gòu)出長距離的線性工程的變形場，全方位的獲取線性工程的變形情況，直觀的把握線性工程的健康信息，相較于現(xiàn)有感測方法，監(jiān)測的準確度更高。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。

圖1為本發(fā)明一個或多個實施例中用于隧道線性工程變形場監(jiān)測的感測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明一個或多個實施例中感測系統(tǒng)局部放大圖；

圖3為本發(fā)明一個或多個實施例中傳感器陣列沿柔性液體導管周向的布設示意圖；

圖4為本發(fā)明一個或多個實施例中各傳感器陣列采用切比雪夫布設的示意圖；

圖5為本發(fā)明一個或多個實施例中運動坐標系原理圖；