[發明專利]一種基于分布式光纖監測的隧道滲水涌水監測方法與監測系統

在審

• 申請號: 202111287039.2
• 申請日: 2021-11-02
• 公開（公告）號: CN114001865A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 芮易;尹玫;陳建榮
• 申請（專利權）人: 無錫亞冠微電子有限公司
• 主分類號: G01M3/00
• 分類號: G01M3/00;G01F23/22;G01P5/10;G01K11/32
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 侯茜茜

本發明公開了一種基于分布式光纖監測的隧道滲水涌水監測方法與監測系統，包括3道以不同高度平行布置的分布式溫度光纖，光纖解調儀及計算機終端；分布式溫度光纖可將光信號傳送給光纖解調儀，利用濾波器差分方程濾掉解調儀數據中的高頻波動部分，處理后的數據生成光纖溫度曲線，根據3道光纖的溫度差異變化可判別滲水涌水位置和水位高度；通過基于分布式光纖監測數據的數據分析方法生成光纖溫度云圖，識別光纖溫度云圖中具有一定時間和空間分布規律的溫度異常區域，通過對異常區域進行一次線性擬合可計算出滲水涌水水流速度。本發明提供了更加科學的隧道滲水涌水預警指標體系，為隧道突發滲水涌水事件提供實時監測和預警。

技術領域

本發明涉及隧道滲漏水監測領域和分布式光纖傳感的溫度解調技術領域，尤其涉及一種基于分布式光纖監測的隧道滲水涌水監測方法與監測系統。

背景技術

我國交通隧道建設蓬勃發展，但隧道滲漏水一直是隧道安全和健康面臨的重要問題。滲漏水是運營隧道主要病害之一，也是引起隧道其他病害的根源。在空間相對封閉的長隧道中，一旦發生滲漏水災害，可能會造成人員和隧道設施的重大損失。隧道滲漏水會使得襯砌侵蝕、隧底下沉、電力電器設備銹蝕，也會破壞隧道襯砌混凝土及圍巖內部結構，改變隧道結構應力體系，從而嚴重影響隧道的安全運營，縮短隧道的使用壽命。隧道長期帶病運營極有可能帶來致命性破壞，嚴重時會給人民生命財產和國家經濟帶來巨大損失。

當隧道某一區域發生滲漏水時，會導致其周圍的溫度場發生明顯的溫度變化，因此可以利用溫度變化信息來定位隧道的滲漏水點及區域。

傳統的光學式傳感器、機械式傳感器、液壓式傳感器、氣壓式傳感器、電測式傳感器等在實際應用中具有一定弊端，單位數據采集成本高，數據采集頻次低，數據采集選點離散，容易發生采集漏檢、盲區；數據采集穩定性低，傳感器讀數易受干擾，數據精度和耐久性不足，隧道狀態評估缺少數據支撐；人力要求高，地鐵運營決定了監測時段有限，地下工作環境差長期監測對員工身體有害，單個項目的經濟性較差。

分布式光纖溫度傳感系統可針對隧道內的漏水點進行較精確地監測，并且光纖可以進行長距離的鋪設，可適應隧道的實際監測需求。但是在現有技術中，分布式光纖溫度傳感系統多為針對漏水點的位置進行簡單的判別，并不能對漏水水量及漏水速度進行精確監測。

因此在現實應用中需要對隧道的漏水涌水點進行水量及水流速度的精確監測，更加科學準確的提供災難預警。

發明內容

本發明公開了一種基于分布式光纖監測的隧道滲水涌水監測方法與監測系統，利用分布式溫度光纖可以對隧道漏水涌水位置、水位高度及水流速度進行精確監測，本發明為隧道維護提供了更加科學的災難預警，為及時排除隱患提供準確及時幫助。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于分布式光纖監測的隧道滲水涌水監測系統，包括3道分布式溫度光纖，光纖解調儀，計算機終端；

3道所述分布式溫度光纖以不同高度平行分別布置于隧道內部并相互串聯后與所述光纖解調儀相連，所述光纖解調儀可對隧道內溫度變化進行實時監測；所述光纖解調儀與所述計算機終端相連；所述光纖解調儀對光信號進行解調，并利用濾波器差分方程濾掉解調儀數據中的高頻波動部分，處理后的數據生成光纖溫度曲線；根據3道分布式溫度光纖的溫度差異變化可判別滲水涌水位置和水位高度；利用基于分布式光纖監測數據的數據分析方法生成光纖溫度云圖，識別光纖溫度云圖中具有一定時間和空間分布規律的溫度異常區域，通過對異常區域進行一次線性擬合可計算出滲水涌水溫度水流速度；所述計算機終端為數據圖形信息顯示終端。