[發(fā)明專利]基于BOTDA溫度技術(shù)的航電樞紐防滲墻滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010043572.3
• 申請(qǐng)日: 2020-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN111157178A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋超群;鄧清祿;蘇維偉;鄧康慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G01M3/00
• 分類號(hào): G01M3/00;G01M3/02
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 易濱

本發(fā)明提供了一種基于BOTDA溫度技術(shù)的航電樞紐防滲墻滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，包括若干片防滲墻、加熱測(cè)溫光纖、BOTDA光納儀和控電裝置；加熱測(cè)溫光纖包括傳感光纖和導(dǎo)電防水線；控電裝置包括UPS不間斷移動(dòng)電源、變壓器和穩(wěn)壓器。本發(fā)明采用可以通電的加熱測(cè)溫光纖，并將其呈豎向的U型布設(shè)在航電樞紐的防滲墻內(nèi)，利用通電后的加熱測(cè)溫光纖對(duì)溫度變化的高靈敏度，在一定范圍內(nèi)對(duì)防滲墻進(jìn)行滲漏監(jiān)測(cè)，以及分析某一區(qū)域內(nèi)的滲流速度，該系統(tǒng)及方法大大提高了防滲墻滲漏監(jiān)測(cè)及分析的效率，避免了傳統(tǒng)點(diǎn)式監(jiān)測(cè)方法中漏檢的可能性，且具有分布式、精度高、準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖溫度技術(shù)及防滲墻的滲漏監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于BOTDA溫度技術(shù)的航電樞紐防滲墻滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

我國是名副其實(shí)的航運(yùn)航電樞紐工程大國，據(jù)水利部《第一次全國水利普查公報(bào)》顯示截至2011年12月31日我國現(xiàn)有水庫98002座，水電站46758座，過閘流量1立方米每秒及以上水閘268476座。航電樞紐工程在我國現(xiàn)代化建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益中發(fā)揮著重要的作用，其中防滲墻的墻體質(zhì)量及滲漏情況監(jiān)測(cè)是重中之重，其安全狀況對(duì)于保證航電樞紐的運(yùn)營以及人民財(cái)產(chǎn)安全和國家穩(wěn)定更是至關(guān)重要的。隨著現(xiàn)代化施工、設(shè)計(jì)、機(jī)械應(yīng)用等各條件的提升，防滲墻的質(zhì)量控制有了長足的進(jìn)步，但隨著其運(yùn)營及諸多環(huán)境因素影響，不可避免的會(huì)出現(xiàn)裂縫等問題，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)合理處置，持續(xù)的帶病運(yùn)行，勢(shì)必會(huì)存在嚴(yán)重的安全隱患和失事風(fēng)險(xiǎn)。

從監(jiān)測(cè)方法的選擇上來說，以往監(jiān)測(cè)基本上都是采用點(diǎn)式的測(cè)量工具，獲取的都是離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，一般監(jiān)測(cè)也是受限于成本和監(jiān)測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)效應(yīng)等，只能選取一些典型剖面進(jìn)行，對(duì)于防滲墻整體信息的了解也只能通過數(shù)學(xué)方法進(jìn)行差值處理，這在一定程度上會(huì)漏掉重要信息，尤其對(duì)于防滲墻混凝土的開裂，局部小點(diǎn)滲漏等會(huì)存在較大的盲區(qū)。而光纖傳感技術(shù)的發(fā)展在一定程度上為上述問題提供了一個(gè)解決途經(jīng)，其分布式、高精度、長距離、低成本、高效率、不易受電磁干擾、能適應(yīng)高溫、高壓等優(yōu)點(diǎn)可以為防滲墻的安全監(jiān)測(cè)提供保障。其中BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis)技術(shù)在分布式光纖傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)中具有更突出的優(yōu)勢(shì)，其空間分別率可達(dá)厘米級(jí)，溫度監(jiān)測(cè)精度可達(dá)0.35℃，50米的測(cè)量范圍最短用時(shí)為5秒等。

采用BOTDA溫度技術(shù)監(jiān)測(cè)防滲墻混凝土溫度的方法可以方便的獲得混凝土內(nèi)更加密集的溫度點(diǎn)信息，進(jìn)而表征出防滲墻整體混凝土的溫度場(chǎng)變化信息，可以預(yù)見這種溫度場(chǎng)的變化嚴(yán)格遵循某種熱力學(xué)方程，其一定存在相應(yīng)的解析解。通過這種更加精細(xì)化的監(jiān)測(cè)手段結(jié)合混凝土的熱力學(xué)參數(shù)，設(shè)定相應(yīng)的邊界條件，可以建立求解防滲墻溫度場(chǎng)的方程。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于BOTDA溫度技術(shù)的航電樞紐防滲墻滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，用于監(jiān)測(cè)其墻體質(zhì)量及滲漏情況。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于BOTDA溫度技術(shù)的航電樞紐防滲墻滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：若干片防滲墻、加熱測(cè)溫光纖、BOTDA光納儀和控電裝置，所述若干片防滲墻相鄰設(shè)置，所述加熱測(cè)溫光纖豎向布設(shè)在所述防滲墻內(nèi)，所述加熱測(cè)溫光纖包括傳感光纖和導(dǎo)電防水線，所述傳感光纖與所述BOTDA光納儀連接，所述導(dǎo)電防水線與所述控電裝置電連接。

進(jìn)一步地，所述控電裝置包括UPS不間斷移動(dòng)電源、變壓器和穩(wěn)壓器，所述變壓器分別和UPS不間斷移動(dòng)電源、穩(wěn)壓器電連接，所述UPS不間斷移動(dòng)電源用于給所述導(dǎo)電防水線提供持續(xù)的電源，所述變壓器用于將所述UPS不間斷移動(dòng)電源的電壓變?yōu)榘踩墓ぷ麟妷?，所述穩(wěn)壓器用于保持變壓器輸出的電壓穩(wěn)定。

進(jìn)一步地，所述傳感光纖用于接收和傳遞所述BOTDA光納儀產(chǎn)生的光信號(hào)，所述導(dǎo)電防水線的接頭涂抹防水膠并通過插頭與所述控電裝置電連接。

上述基于BOTDA溫度技術(shù)的航電樞紐防滲墻滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下實(shí)施步驟：