一種監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置及方法，包括若干個(gè)分布于水工結(jié)構(gòu)體內(nèi)的滲流監(jiān)測模塊，所述滲流監(jiān)測模塊包含下上分布的第一滲流監(jiān)測單元、左右分布的第二滲流監(jiān)測單元以及同時(shí)與第一滲流監(jiān)測單元和第二滲流監(jiān)測單元連接的伸縮支架，第一滲流監(jiān)測單元和第二滲流監(jiān)測單元內(nèi)分布有滲流測量光纖，通過滲流測量光纖監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體的滲漏狀況。本發(fā)明的一種監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置，具有無需加熱、分布式、同步性特點(diǎn)，在降低監(jiān)測成本、提升監(jiān)測精度及工程實(shí)用化等方面具有突出優(yōu)勢；本發(fā)明的監(jiān)測方法通過在水工結(jié)構(gòu)體內(nèi)靈活的布置滲流監(jiān)測模塊，通過標(biāo)定光纖和滲流測量光纖的比較得出滲水的位置和方向，操作簡單，結(jié)果精確。
【專利說明】一種監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水工結(jié)構(gòu)體安全隱患的定位和定向監(jiān)測，具體涉及一種監(jiān)測水工 結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置及監(jiān)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國堤防潰決90%以上、土石壩工程中超過三分之一破壞緣于滲漏及滲漏衍生 的各種問題所致，滲流是影響水工結(jié)構(gòu)物安全長效服役的重要因素和突出病害，研發(fā)先進(jìn) 實(shí)用的滲漏定位與定向儀器、裝置和辨識方法，可靠探測水工結(jié)構(gòu)物內(nèi)滲漏發(fā)生的位置、范 圍、方向以及大小，及時(shí)采取有效的防滲抗?jié)B措施，對保障工程安全具有極其重要的意義。
[0003] 目前對于水工結(jié)構(gòu)物滲漏定位與定向監(jiān)測，多借助點(diǎn)式滲流傳感器，但由于測點(diǎn) 有限，常出現(xiàn)漏檢情況，且傳統(tǒng)滲流傳感器多存在體積大、引線多、親和性差等不足。隨著分 布式光纖傳感監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)可用于水工結(jié)構(gòu)物滲漏位置和方向的分布式光纖辨識 裝置及方法，日益引起工程界和科技工作者的關(guān)注與投入。但國內(nèi)外已有的分布式光纖測 滲技術(shù)，多需借助外設(shè)熱源對待測光纖給予加熱，若在加熱中發(fā)生外包裝層破損或者漏電 等情況，將對操作人員的人身安全造成威脅，且影響監(jiān)測結(jié)果；另外，在水工結(jié)構(gòu)物服役環(huán) 境中，外設(shè)電流加熱系統(tǒng)常難于保證，極大阻礙了該技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用和推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲 漏的裝置及監(jiān)測方法，具有無需加熱、分布式、多向性、同步性等特點(diǎn)，而且可以通過改變第 一滲流監(jiān)測單元和第二滲流監(jiān)測單元的分布擴(kuò)展?jié)B漏監(jiān)測的范圍，在降低監(jiān)測成本、提升 監(jiān)測精度及工程實(shí)用化等方面具有突出優(yōu)勢。
[0005] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置，包括若干 個(gè)分布于水工結(jié)構(gòu)體內(nèi)的滲流監(jiān)測模塊，所述滲流監(jiān)測模塊包含下上分布的第一滲流監(jiān)測 單元、左右分布的第二滲流監(jiān)測單元以及同時(shí)與第一滲流監(jiān)測單元和第二滲流監(jiān)測單元連 接的伸縮支架；
[0006] 所述第一滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第一載纖凹道，第一載纖凹道外 設(shè)有載纖護(hù)層，第一載纖凹道兩端分別設(shè)有左載纖端和右載纖端，左載纖端通過左連柄與 左連球連接，右載纖端通過右連柄與右連球連接，左連球和右連球鉸接在橫梁支架兩端，監(jiān) 測光纖單元與信息收集裝置連接；
[0007] 所述第二滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第二載纖凹道，第二載纖凹道的 兩端分別設(shè)有上載纖弧端和下載纖弧端，上載纖弧端通過上弧形連柄與上連軸球連接，下 載纖弧端通過下弧形連柄與下連軸球連接，上連軸球和下連軸球鉸接在山形端梁的兩端；
[0008] 所述伸縮支架包含支撐桿、與支撐桿連接的第一伸縮桿和第二伸縮桿，所述第一 伸縮桿和第二伸縮桿分別包含固定桿、一端套在固定桿內(nèi)的移動(dòng)桿，另一端安裝有法蘭，法 蘭分別與橫梁支架或山形端梁連接，移動(dòng)桿通過固定桿上設(shè)有的固定螺栓固定，第一伸縮 桿和第二伸縮桿下方安裝有卡箍定位。
[0009] 作為優(yōu)選，所述監(jiān)測光纖單元包含一根滲流測量光纖和兩根標(biāo)定光纖，兩根標(biāo)定 光纖位于滲流測量光纖的兩側(cè)，滲流測量光纖外套有硬質(zhì)鋼圈，標(biāo)定光纖從內(nèi)到外依次套 有絕熱隔層和硬質(zhì)護(hù)層，滲流測量光纖外設(shè)有依次連接的上凹邊內(nèi)層、左凸邊內(nèi)層、下凹邊 內(nèi)層和右凸邊內(nèi)層，上凹邊內(nèi)層外依次設(shè)有上凹邊中層和上凹邊外層，左凸邊內(nèi)層外依次 設(shè)有左凸邊中層和左凸邊外層，下凹邊內(nèi)層外依次設(shè)有下凹邊中層和下凹邊外層，右凸邊 內(nèi)層外依次設(shè)有右凸邊中層和右凸邊外層。凹形結(jié)構(gòu)的最底端將極容易匯集周邊區(qū)域可能 的滲流水體，放大了小滲流的作用效果，與最底端的滲析棒配套使用，大大提高了對微弱滲 漏或初期滲漏的辨識能力，該弧形截面結(jié)構(gòu)將最大程度地?cái)U(kuò)大滲流區(qū)域滲流水體在滲流測 量光纖上的停留時(shí)間及接觸面積，對于待測區(qū)滲流位置的定位具有較高的精度保證作用； 除此之外，上凹邊外層具有防滲、防腐性能，且設(shè)計(jì)了與其截面形狀類似的上凹邊中層與上 凹邊內(nèi)層緊接，三層凹狀設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)提高了本滲流監(jiān)測專用光纜的強(qiáng)度及韌性，可起到保護(hù) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及延長使用壽命等效果。其中硬質(zhì)護(hù)層在絕熱隔層的外部，絕熱隔層內(nèi)側(cè)與標(biāo)定 光纖接觸，在滲流水體作用到待測區(qū)域時(shí)，在絕熱隔層的作用下標(biāo)定光線處于與外界無任 何熱量接觸的狀態(tài)，其將作為參考標(biāo)定用光纖，對稱分布布置的另一個(gè)標(biāo)定光纖可以對參 考標(biāo)定用光纖的結(jié)果進(jìn)行二次校正，其將最大程度地確保參考標(biāo)準(zhǔn)的客觀準(zhǔn)確性。左凸邊 外層和右凸邊外層與凹邊外層相反的凸邊結(jié)構(gòu)，該相反的對應(yīng)設(shè)計(jì)大大增加了滲流專用光 纜的截面積，提高了監(jiān)測裝置與待測結(jié)構(gòu)體之間更密實(shí)的接觸與連接，增強(qiáng)了監(jiān)測裝置與 待測結(jié)構(gòu)體的協(xié)同性，且將其布置成左右各三層結(jié)構(gòu)，作用之一是為了增加標(biāo)定光纖處的 隔層厚度，且材料強(qiáng)度及韌性由內(nèi)到外不斷增加，不但提高了其內(nèi)部與標(biāo)定光纖的柔性過 渡連接，還增加了抵抗外部的較大滲流水壓力的作用，左凸邊外層和右凸邊外層具有抗腐 蝕性能，提高了其與滲流水體長期共存的能力，在可能摻雜腐蝕性離子的復(fù)雜環(huán)境下，其滲 流監(jiān)測具有較好功效。
[0010] 作為優(yōu)選，所述滲流測量光纖兩邊分別與上滲析棒和下滲析棒連接，上滲析棒依 次穿過硬質(zhì)鋼圈、上凹邊內(nèi)層、上凹邊中層和上凹邊外層與外界滲漏水流相接觸，下滲析棒 依次穿過硬質(zhì)鋼圈、下凹邊內(nèi)層、下凹邊中層和下凹邊外層與外界滲漏水流相接觸。
[0011] 作為優(yōu)選，所述監(jiān)測光纖單元外安裝有外圓護(hù)壁，所述外圓護(hù)壁包含左上外圓護(hù) 壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁，左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓 護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁形成了凹凸型載纖腔，監(jiān)測光纖單元位于凹凸型載纖腔內(nèi)，左上外圓 護(hù)壁和右上外圓護(hù)壁之間通過上載纖扣鎖緊，左下外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁通過下載纖扣 鎖緊，左上外圓護(hù)壁和左下外圓護(hù)壁分別繞左圓轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁 分別繞右圓轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。外圓護(hù)壁的近似圓形截面將凹凸設(shè)計(jì)的監(jiān)測光纖單元中凹處部分進(jìn) 行二次補(bǔ)充，將布置于內(nèi)部的滲流專用光纜組成一個(gè)外截面近似圓形的結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)了其獨(dú) 特結(jié)構(gòu)所帶來的生產(chǎn)、運(yùn)輸及布設(shè)中存在的可能弊端；外圓護(hù)壁可以繞著左圓轉(zhuǎn)環(huán)和右圓 轉(zhuǎn)環(huán)開啟，外圓護(hù)壁內(nèi)部的凹凸型載纖腔可以將本發(fā)明的滲流專用光纜精密地嵌入到凹凸 型載纖腔內(nèi)，外圓護(hù)壁頂部和底端的上載纖扣與下載纖扣將外圓護(hù)壁牢固閉合，防止外圓 護(hù)壁松動(dòng)或者外界人為等其他因素的干擾；且外圓護(hù)壁與凹凸型載纖腔之間是空腔設(shè)計(jì)， 為可能的使用操作預(yù)留了空間。
[0012] 作為優(yōu)選，所述第二載纖凹道內(nèi)表面安裝有滲漏網(wǎng)篩，滲漏網(wǎng)篩的表面為蜂窩狀。
[0013] 作為優(yōu)選，所述第一伸縮桿和第二伸縮桿套在支撐桿上，第一伸縮桿和第二伸縮 桿安裝有鎖緊螺栓，通過鎖緊螺栓的頭部頂住支撐桿鎖緊第一伸縮桿和第二伸縮桿。
[0014] 一種監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置的監(jiān)測方法，包括以下步驟：
[0015] 第一步，準(zhǔn)備普通單模裸光纖數(shù)根，基于第一滲流監(jiān)測單元和第二滲流監(jiān)測單元 結(jié)構(gòu)，配備制作成數(shù)根定長度的監(jiān)測光纖單元；
[0016] 第二步，繞著左圓轉(zhuǎn)環(huán)和右圓轉(zhuǎn)環(huán)將左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁 和右下外圓護(hù)壁打開，將監(jiān)測光纖單元安置到凹凸型載纖腔內(nèi)，然后旋動(dòng)左圓轉(zhuǎn)環(huán)和右圓 轉(zhuǎn)環(huán)將左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁合攏，利用上載纖扣和 下載纖扣將兩端分布的左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁扣合， 后將監(jiān)測光纖單元纏繞到監(jiān)測光纖單元滾輪上，運(yùn)輸至滲流待監(jiān)測部位；
[0017] 第三步，待將監(jiān)測光纖單元運(yùn)輸至待測區(qū)域之后，旋開上載纖扣及下載纖扣，打開 左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁將監(jiān)測光纖單元從凹凸型載 纖腔中取出，將一定長度的監(jiān)測光纖單元放置到內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩的第二載纖凹道中，將 另一段定長度的監(jiān)測光纖單元放置到內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩的第一載纖凹道內(nèi)；通過左側(cè)的下 連軸球和上連軸球?qū)⑴渲糜邢禄⌒芜B柄、下載纖弧端和上弧形連柄、上載纖弧端的第二載 纖凹道鉸接于山形端梁的兩端，同樣步驟，通過右側(cè)的連軸球和上連軸球?qū)⑴渲糜邢禄⌒?連柄、下載纖弧端和上弧形連柄、上載纖弧端的第二載纖凹道鉸接于山形端梁的兩端；
[0018] 第四步，通過上端的左連球和右連球，將連接有左載纖端、左連柄和右載纖端、右 連柄的第一載纖凹道鉸接到橫梁支架，同樣，通過下端的左連球和右連球，將連接有左載纖 端、左連柄和右載纖端、右連柄的第一載纖凹道鉸接到橫梁支架，到此，各個(gè)滲流監(jiān)測模塊 布置結(jié)束，將所有滲流監(jiān)測模塊中的標(biāo)定光纖和滲流測量光纖與信息收集裝置連接；
[0019] 第五步，打開信息收集裝置，首先將標(biāo)定光纖的信息進(jìn)行收集，去除其中與均值差 別較大的光纖，且保留其溫度變化較小的幾根，將互校正處理之后的標(biāo)定光纖作為最終的 標(biāo)定光纖；
[0020] 第六步，待滲流水體經(jīng)過該區(qū)域時(shí)，通過上滲析棒和下滲析棒將滲流水體的熱量 直接傳遞到滲流測量光纖處，實(shí)時(shí)記錄其變化情況，與第七步的標(biāo)定光纖進(jìn)行比對分析，辨 識該處滲流狀態(tài)，當(dāng)水工結(jié)構(gòu)物的滲流水體流過滲流監(jiān)測模塊時(shí)，第一監(jiān)測光纖單元和第 二監(jiān)測光纖單元內(nèi)的第一載纖凹道和第二載纖凹道將流過的水體匯集，實(shí)時(shí)記錄信息采集 裝置采集到的數(shù)據(jù)，且將數(shù)據(jù)值與標(biāo)定光纖值進(jìn)行差值，將差值結(jié)果繪制成時(shí)程曲線，若時(shí) 程曲線變化較大，則該處即存在滲流水體，實(shí)現(xiàn)定位；通過上述同樣方法，分析滲流監(jiān)測模 塊中不同方向布置的監(jiān)測光纖單元的時(shí)程曲線，若某一方向上監(jiān)測光纖的時(shí)程曲線波動(dòng)較 大，則判定該方向上存在滲流水體，實(shí)現(xiàn)定向；進(jìn)而，最終實(shí)現(xiàn)對水工結(jié)構(gòu)物滲漏定位與定 向監(jiān)測。
[0021] 本發(fā)明的監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置，包括水平及豎直方向的四個(gè)監(jiān)測光纖單元 進(jìn)行監(jiān)測，每個(gè)監(jiān)測光纖單元內(nèi)有一根滲流測量光纖、兩根標(biāo)定用光纖，四周環(huán)繞型布置可 最大限度地監(jiān)測來自不同方向的滲流狀況，極大地避免了某些方向上的滲流漏測情況，對 于水工結(jié)構(gòu)物滲漏多維多向的準(zhǔn)確定位和定向具有重要意義；且在只需要單獨(dú)布置某向滲 流監(jiān)測的區(qū)域，其四向的監(jiān)測光纖單元可以單獨(dú)布設(shè)。
[0022] 在本發(fā)明中，光纖信息收集裝置為常見的光功率計(jì)、OTDR光時(shí)域反射儀、 PPP-BOTDA預(yù)泵浦布里淵光時(shí)域分析儀等裝置。
[0023] 有益效果：本發(fā)明的監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置及方法，監(jiān)測光纖單元無需借助 外設(shè)熱源對其加熱即可進(jìn)行監(jiān)測，研發(fā)的滲流監(jiān)測光纖單元系列化的外圓護(hù)壁，其上下對 開的設(shè)計(jì)極大提升了實(shí)際工程中的運(yùn)輸及布設(shè)的能力，滲流監(jiān)測模塊的四向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 了全方位滲流監(jiān)測，而且通過伸縮桿可以調(diào)節(jié)第一滲流監(jiān)測單元和第二滲流監(jiān)測單元的間 距，擴(kuò)展單個(gè)滲流監(jiān)測模塊的監(jiān)測面積，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)及已有分布式光纖監(jiān)測 技術(shù)中的部分不足，具有無需加熱、分布式、多向性、同步性等特點(diǎn)，在降低監(jiān)測成本、提升 監(jiān)測精度及工程實(shí)用化等方面具有突出優(yōu)勢。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖2為圖1中滲漏監(jiān)測光纖單元結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖3為外圓護(hù)壁示意圖；
[0027] 圖4為支撐桿的示意圖；
[0028] 圖5為圖1中第一伸縮桿或者第二伸縮桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖6為圖1中卡箍的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖7為圖1中滲漏網(wǎng)篩結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 其中：100-左凸邊外層；101-左凸邊中層；102-左凸邊內(nèi)層；103-右凸邊外 層；104-右凸邊中層；105-右凸邊內(nèi)層；106-絕熱隔層；107-硬質(zhì)護(hù)層；108-標(biāo)定光纖； 109-上凹邊中層；110-上凹邊外層；111-上凹邊內(nèi)層；112-下凹邊中層；113-下凹邊內(nèi) 層；114-下凹邊外層；115-上滲析棒；116-下滲析棒；117-硬質(zhì)鋼圈；118-滲流測量光 纖；200-上載纖扣；201-左圓轉(zhuǎn)環(huán)；202-右圓轉(zhuǎn)環(huán)；203-外圓護(hù)壁；204-凹凸型載纖腔； 205-下載纖扣；501-下連軸球；502-下弧形連柄；503-下載纖弧端；504-第二載纖凹 道；505-上載纖弧端；506-上弧形連柄；507-上連軸球；509-山形端梁；600-左載纖端； 601-左連柄；602-左連球；603-右載纖端；604-右連柄；605-右連球；608-橫梁支架； 610-載纖護(hù)層；611-第一載纖凹道；618-滲漏網(wǎng)篩；701-支撐桿；702-固定桿；703-固定 螺栓；704-移動(dòng)桿；705-法蘭；706-鎖緊螺栓；707卡箍。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0033] 如圖1至圖6所示，本發(fā)明的一種監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置，包括若干個(gè)分布于 水工結(jié)構(gòu)體內(nèi)的滲流監(jiān)測模塊，滲流監(jiān)測模塊包含下上分布的第一滲流監(jiān)測單元、左右分 布的第二滲流監(jiān)測單元以及同時(shí)與第一滲流監(jiān)測單元和第二滲流監(jiān)測單元連接的伸縮支 架。
[0034] 第一滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第一載纖凹道611，第一載纖凹道 611外設(shè)有載纖護(hù)層610,第一載纖凹道611兩端分別設(shè)有左載纖端600和右載纖端603， 左載纖端600通過左連柄601與左連球602連接，右載纖端603通過右連柄604與右連球 605連接，左連球602和右連球605鉸接在橫梁支架608兩端，監(jiān)測光纖單元與信息收集裝 置連接。
[0035] 第二滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第二載纖凹道504,第二載纖凹道 504的兩端分別設(shè)有上載纖弧端505和下載纖弧端503,上載纖弧端505通過上弧形連柄 506與上連軸球507連接，下載纖弧端503通過下弧形連柄502與下連軸球501連接，上連 軸球507和下連軸球501鉸接在山形端梁509的兩端。
[0036] 伸縮支架包含支撐桿701、與支撐桿701連接的第一伸縮桿和第二伸縮桿，第一伸 縮桿和第二伸縮桿分別包含固定桿702、一端套在固定桿702內(nèi)的移動(dòng)桿704,另一端安裝 有法蘭705,法蘭705分別與橫梁支架608或山形端梁509連接，移動(dòng)桿704通過固定桿702 上設(shè)有的固定螺栓703固定，第一伸縮桿和第二伸縮桿下方安裝有卡箍707定位。
[0037] 在本發(fā)明中，監(jiān)測光纖單元包含一根滲流測量光纖118和兩根標(biāo)定光纖108,兩根 標(biāo)定光纖108位于滲流測量光纖118的兩側(cè)，滲流測量光纖118和兩根標(biāo)定光纖108通過 在凹槽內(nèi)填充填充物固定，滲流測量光纖118外套有硬質(zhì)鋼圈117,標(biāo)定光纖108外從內(nèi)到 外依次套有絕熱隔層106和硬質(zhì)護(hù)層107,滲流測量光纖118外設(shè)有依次連接的上凹邊內(nèi) 層111、左凸邊內(nèi)層102、下凹邊內(nèi)層113和右凸邊內(nèi)層105,上凹邊內(nèi)層111外依次設(shè)有上 凹邊中層109和上凹邊外層110,左凸邊內(nèi)層102外依次設(shè)有左凸邊中層101和左凸邊外層 100,下凹邊內(nèi)層113外依次設(shè)有下凹邊中層112和下凹邊外層114,右凸邊內(nèi)層105外依 次設(shè)有右凸邊中層104和右凸邊外層103。凹形結(jié)構(gòu)的最底端將極容易匯集周邊區(qū)域可能 的滲流水體，放大了小滲流的作用效果，與最底端的滲析棒配套使用，大大提高了對微弱滲 漏或初期滲漏的辨識能力，該弧形截面結(jié)構(gòu)將最大程度地?cái)U(kuò)大滲流區(qū)域滲流水體在滲流測 量光纖118上的停留時(shí)間及接觸面積，對于待測區(qū)滲流位置的定位具有較高的精度保證作 用；除此之外，上凹邊外層110具有防滲、防腐性能，且設(shè)計(jì)了與其截面形狀類似的上凹邊 中層109與上凹邊內(nèi)層111緊接，三層凹狀設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)提高了本滲流監(jiān)測專用光纜的強(qiáng)度及 韌性，可起到保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及延長使用壽命等效果。其中硬質(zhì)護(hù)層107在絕熱隔層106的 外部，絕熱隔層106內(nèi)側(cè)與標(biāo)定光纖108接觸，在滲流水體作用到待測區(qū)域時(shí)，在絕熱隔層 106的作用下標(biāo)定光線處于與外界無任何熱量接觸的狀態(tài)，其將作為參考標(biāo)定用光纖，對稱 分布布置的另一個(gè)標(biāo)定光纖108可以對參考標(biāo)定用光纖的結(jié)果進(jìn)行二次校正，其將最大程 度地確保參考標(biāo)準(zhǔn)的客觀準(zhǔn)確性。左凸邊外層100和右凸邊外層103與凹邊外層相反的凸 邊結(jié)構(gòu)，該相反的對應(yīng)設(shè)計(jì)大大增加了滲流專用光纜的截面積，提高了監(jiān)測裝置與待測結(jié) 構(gòu)體之間更密實(shí)的接觸與連接，增強(qiáng)了監(jiān)測裝置與待測結(jié)構(gòu)體的協(xié)同性，且將其布置成左 右各三層結(jié)構(gòu)，作用之一是為了增加標(biāo)定光纖108處的隔層厚度，且材料強(qiáng)度及韌性由內(nèi) 到外不斷增加，不但提高了其內(nèi)部與標(biāo)定光纖108的柔性過渡連接，還增加了抵抗外部的 較大滲流水壓力的作用，左凸邊外層100和右凸邊外層103具有抗腐蝕性能，提高了其與滲 流水體長期共存的能力，在可能摻雜腐蝕性離子的復(fù)雜環(huán)境下，其滲流監(jiān)測具有較好功效。
[0038] 在本發(fā)明中，滲流測量光纖118兩邊分別與上滲析棒115和下滲析棒116連接，上 滲析棒115依次穿過硬質(zhì)鋼圈117、上凹邊內(nèi)層111、上凹邊中層109和上凹邊外層110與外 界滲漏水流相接觸，下滲析棒116依次穿過硬質(zhì)鋼圈117、下凹邊內(nèi)層113、下凹邊中層112 和下凹邊外層114與外界滲漏水流相接觸。
[0039] 在本發(fā)明中，監(jiān)測光纖單元外安裝有外圓護(hù)壁203,外圓護(hù)壁203包含左上外圓護(hù) 壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁，左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓 護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁形成了凹凸型載纖腔204,監(jiān)測光纖單元位于凹凸型載纖腔204內(nèi)，左 上外圓護(hù)壁和右上外圓護(hù)壁之間通過上載纖扣200鎖緊，左下外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁通 過下載纖扣205鎖緊，左上外圓護(hù)壁和左下外圓護(hù)壁分別繞左圓轉(zhuǎn)環(huán)201轉(zhuǎn)動(dòng)，右上外圓護(hù) 壁和右下外圓護(hù)壁分別繞右圓轉(zhuǎn)環(huán)202轉(zhuǎn)動(dòng)。外圓護(hù)壁203的近似圓形截面將凹凸設(shè)計(jì)的 監(jiān)測光纖單元中凹處部分進(jìn)行二次補(bǔ)充，將布置于內(nèi)部的滲流專用光纜組成一個(gè)外截面近 似圓形的結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)了其獨(dú)特結(jié)構(gòu)所帶來的生產(chǎn)、運(yùn)輸及布設(shè)中存在的可能弊端；外圓護(hù)壁 203可以繞著左圓轉(zhuǎn)環(huán)201和右圓轉(zhuǎn)環(huán)202開啟，外圓護(hù)壁203內(nèi)部的凹凸型載纖腔204可 以將本發(fā)明的滲流專用光纜精密地嵌入到凹凸型載纖腔204內(nèi)，外圓護(hù)壁203頂部和底端 的上載纖扣200與下載纖扣205將外圓護(hù)壁203牢固閉合，防止外圓護(hù)壁203松動(dòng)或者外 界人為等其他因素的干擾；且外圓護(hù)壁203與凹凸型載纖腔204之間是空腔設(shè)計(jì)，為可能的 使用操作預(yù)留了空間。
[0040] 在本發(fā)明中，第二載纖凹道504內(nèi)表面安裝有滲漏網(wǎng)篩618,滲漏網(wǎng)篩618的表面 為蜂窩狀。
[0041] 在本發(fā)明中，第一伸縮桿和第二伸縮桿套在支撐桿701上，第一伸縮桿和第二伸 縮桿安裝有鎖緊螺栓706,通過鎖緊螺栓706的頭部頂住支撐桿701鎖緊第一伸縮桿和第二 伸縮桿。
[0042] 一種監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置的監(jiān)測方法，包括以下步驟：
[0043] 第一步，基于滲流待測區(qū)域的布置需要，確定滲流監(jiān)測模塊的個(gè)數(shù)，基于本滲流待 測區(qū)域初步擬定6個(gè)滲流監(jiān)測模塊，準(zhǔn)備普通單模裸光纖72根，基于滲流測量光纖單元的 基本構(gòu)造，配備制作成24個(gè)定長度的監(jiān)測光纖單元；
[0044] 第二步，繞著左圓轉(zhuǎn)環(huán)201和右圓轉(zhuǎn)環(huán)202將左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上 外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁打開，將監(jiān)測光纖單元安置到凹凸型載纖腔204內(nèi)，然后旋動(dòng)左 圓轉(zhuǎn)環(huán)201和右圓轉(zhuǎn)環(huán)202將左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁 合攏，利用上載纖扣200和下載纖扣205將兩端分布的左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上 外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁扣合，后將監(jiān)測光纖單元纏繞到光纜滾輪上，將24個(gè)監(jiān)測光纖單 元運(yùn)輸至滲流待監(jiān)測部位；
[0045] 第三步，待將監(jiān)測光纖單元運(yùn)輸至待測區(qū)域之后，旋開上載纖扣200及下載纖扣 205,打開左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁將監(jiān)測光纖單元從 凹凸型載纖腔204中取出，將一定長度的監(jiān)測光纖單元放置到內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩618的第 二載纖凹道504中，將另一段定長度的監(jiān)測光纖單元放置到內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩的618的第 一載纖凹道611內(nèi)；通過左側(cè)的下連軸球501和上連軸球507將配置有下弧形連柄502、下 載纖弧端503和上弧形連柄506、上載纖弧端505的第二載纖凹道504鉸接于山形端梁509 的兩端，同樣步驟，通過右側(cè)的下連軸球501和上連軸球507將配置有下弧形連柄502、下 載纖弧端503和上弧形連柄506、上載纖弧端505的第二載纖凹道504鉸接于山形端梁509 的兩端；
[0046] 第四步，通過上端的左連球602和右連球605,將連接有左載纖端600、左連柄601 和右載纖端603、右連柄604的第一載纖凹道611鉸接到左架構(gòu)梁606及右架構(gòu)梁608上， 同樣，通過下端的左連球602和右連球605,將連接有左載纖端600、左連柄601和右載纖端 603、右連柄604的第一載纖凹道611鉸接到橫梁支架608上，到此，各個(gè)滲流監(jiān)測模塊布置 結(jié)束，將所有滲流監(jiān)測模塊中的標(biāo)定光纖和滲流測量光纖與信息收集裝置連接；
[0047] 第五步，按照上述同樣的方法，將處于不同位置處的6個(gè)滲流監(jiān)測模塊固定，使用 DVP-730H型號光纖熔接機(jī)將每個(gè)滲流監(jiān)測模塊中的光纖進(jìn)行熔接，后用塑料外套管進(jìn)行保 護(hù)；
[0048] 第六步，打開光纖光信息收集裝置，首先將標(biāo)定光纖108的信息進(jìn)行收集，使用光 纖解調(diào)設(shè)備解調(diào)各標(biāo)定光纖溫度數(shù)值，該時(shí)刻下各標(biāo)定光纖的溫度數(shù)值見表1，去除與均值 差別較大的光纖1'15、1'16、作7、1^8，保留溫度變化較小的光纖1111、1112、1133、1134，將互校正 處理之后的光纖作為最終的標(biāo)定光纖數(shù)值，其值為10. 59°C;
[0049] 表1各標(biāo)定光纖的溫度數(shù)值表

【權(quán)利要求】
1. 一種監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置，其特征在于：包括若干個(gè)分布于水工結(jié)構(gòu)體內(nèi)的 滲流監(jiān)測模塊，所述滲流監(jiān)測模塊包含下上分布的第一滲流監(jiān)測單元、左右分布的第二滲 流監(jiān)測單元以及同時(shí)與第一滲流監(jiān)測單元和第二滲流監(jiān)測單元連接的伸縮支架； 所述第一滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第一載纖凹道，第一載纖凹道外設(shè)有 載纖護(hù)層，第一載纖凹道兩端分別設(shè)有左載纖端和右載纖端，左載纖端通過左連柄與左連 球連接，右載纖端通過右連柄與右連球連接，左連球和右連球鉸接在橫梁支架兩端，監(jiān)測光 纖單元與信息收集裝置連接； 所述第二滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第二載纖凹道，第二載纖凹道的兩端 分別設(shè)有上載纖弧端和下載纖弧端，上載纖弧端通過上弧形連柄與上連軸球連接，下載纖 弧端通過下弧形連柄與下連軸球連接，上連軸球和下連軸球鉸接在山形端梁的兩端； 所述伸縮支架包含支撐桿、與支撐桿連接的第一伸縮桿和第二伸縮桿，所述第一伸縮 桿和第二伸縮桿分別包含固定桿、一端套在固定桿內(nèi)的移動(dòng)桿，另一端安裝有法蘭，法蘭分 別與橫梁支架或山形端梁連接，移動(dòng)桿通過固定桿上設(shè)有的固定螺栓固定，第一伸縮桿和 第二伸縮桿下方安裝有卡箍定位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置，其特征在于：所述監(jiān)測光纖單 元包含一根滲流測量光纖和兩根標(biāo)定光纖，兩根標(biāo)定光纖位于滲流測量光纖的兩側(cè)，滲流 測量光纖外套有硬質(zhì)鋼圈，標(biāo)定光纖從內(nèi)到外依次套有絕熱隔層和硬質(zhì)護(hù)層，滲流測量光 纖外設(shè)有依次連接的上凹邊內(nèi)層、左凸邊內(nèi)層、下凹邊內(nèi)層和右凸邊內(nèi)層，上凹邊內(nèi)層外依 次設(shè)有上凹邊中層和上凹邊外層，左凸邊內(nèi)層外依次設(shè)有左凸邊中層和左凸邊外層，下凹 邊內(nèi)層外依次設(shè)有下凹邊中層和下凹邊外層，右凸邊內(nèi)層外依次設(shè)有右凸邊中層和右凸邊 外層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置，其特征在于：所述滲流測量光 纖兩邊分別與上滲析棒和下滲析棒連接，上滲析棒依次穿過硬質(zhì)鋼圈、上凹邊內(nèi)層、上凹邊 中層和上凹邊外層與外界滲漏水流相接觸，下滲析棒依次穿過硬質(zhì)鋼圈、下凹邊內(nèi)層、下凹 邊中層和下凹邊外層與外界滲漏水流相接觸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置，其特征在于：所述監(jiān)測光纖單 元外安裝有外圓護(hù)壁，所述外圓護(hù)壁包含左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右 下外圓護(hù)壁，左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁形成了凹凸型載 纖腔，監(jiān)測光纖單元位于凹凸型載纖腔內(nèi)，左上外圓護(hù)壁和右上外圓護(hù)壁之間通過上載纖 扣鎖緊，左下外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁通過下載纖扣鎖緊，左上外圓護(hù)壁和左下外圓護(hù)壁 分別繞左圓轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁分別繞右圓轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置，其特征在于：所述第二載纖凹 道內(nèi)表面安裝有滲漏網(wǎng)篩，滲漏網(wǎng)篩的表面為蜂窩狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置，其特征在于：所述第一伸縮桿 和第二伸縮桿套在支撐桿上，第一伸縮桿和第二伸縮桿安裝有鎖緊螺栓，通過鎖緊螺栓的 頭部頂住支撐桿鎖緊第一伸縮桿和第二伸縮桿。
7. -種監(jiān)測水工結(jié)構(gòu)體滲漏的裝置的監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟： 第一步，準(zhǔn)備普通單模裸光纖數(shù)根，基于第一滲流監(jiān)測單元和第二滲流監(jiān)測單元結(jié)構(gòu)， 配備制作成數(shù)根定長度的監(jiān)測光纖單元； 第二步，繞著左圓轉(zhuǎn)環(huán)和右圓轉(zhuǎn)環(huán)將左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右 下外圓護(hù)壁打開，將監(jiān)測光纖單元安置到凹凸型載纖腔內(nèi)，然后旋動(dòng)左圓轉(zhuǎn)環(huán)和右圓轉(zhuǎn)環(huán) 將左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁合攏，利用上載纖扣和下載 纖扣將兩端分布的左上外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁扣合，后將 監(jiān)測光纖單元纏繞到監(jiān)測光纖單元滾輪上，運(yùn)輸至滲流待監(jiān)測部位； 第三步，待將監(jiān)測光纖單元運(yùn)輸至待測區(qū)域之后，旋開上載纖扣及下載纖扣，打開左上 外圓護(hù)壁、左下外圓護(hù)壁、右上外圓護(hù)壁和右下外圓護(hù)壁將監(jiān)測光纖單元從凹凸型載纖腔 中取出，將一定長度的監(jiān)測光纖單元放置到內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩的第二載纖凹道中，將另一 段定長度的監(jiān)測光纖單元放置到內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩的第一載纖凹道內(nèi)；通過左側(cè)的下連軸 球和上連軸球?qū)⑴渲糜邢禄⌒芜B柄、下載纖弧端和上弧形連柄、上載纖弧端的第二載纖凹 道鉸接于山形端梁的兩端，同樣步驟，通過右側(cè)的連軸球和上連軸球?qū)⑴渲糜邢禄⌒芜B柄、 下載纖弧端和上弧形連柄、上載纖弧端的第二載纖凹道鉸接于山形端梁的兩端； 第四步，通過上端的左連球和右連球，將連接有左載纖端、左連柄和右載纖端、右連柄 的第一載纖凹道鉸接到橫梁支架，同樣，通過下端的左連球和右連球，將連接有左載纖端、 左連柄和右載纖端、右連柄的第一載纖凹道鉸接到橫梁支架上，到此，各個(gè)滲流監(jiān)測模塊布 置結(jié)束，將所有滲流監(jiān)測模塊中的標(biāo)定光纖和滲流測量光纖與信息收集裝置連接； 第五步，打開信息收集裝置，首先將標(biāo)定光纖的信息進(jìn)行收集，去除其中與均值差別較 大的光纖，且保留其溫度變化較小的幾根，將互校正處理之后的標(biāo)定光纖作為最終的標(biāo)定 光纖； 第六步，待滲流水體經(jīng)過該區(qū)域時(shí)，通過上滲析棒和下滲析棒將滲流水體的熱量直接 傳遞到滲流測量光纖處，實(shí)時(shí)記錄其變化情況，與第五步的標(biāo)定光纖進(jìn)行比對分析，辨識該 處滲流狀態(tài)，當(dāng)水工結(jié)構(gòu)物的滲流水體流過滲流監(jiān)測模塊時(shí)，第一監(jiān)測光纖單元和第二監(jiān) 測光纖單元內(nèi)的第一載纖凹道和第二載纖凹道將流過的水體匯集，實(shí)時(shí)記錄信息采集裝置 采集到的數(shù)據(jù)，且將數(shù)據(jù)值與標(biāo)定光纖值進(jìn)行差值，將差值結(jié)果繪制成時(shí)程曲線，若時(shí)程曲 線變化較大，則該處即存在滲流水體，實(shí)現(xiàn)定位；通過上述同樣方法，分析滲流監(jiān)測模塊中 不同方向布置的監(jiān)測光纖單元的時(shí)程曲線，若某一方向上監(jiān)測光纖的時(shí)程曲線波動(dòng)較大， 則判定該方向上存在滲流水體，實(shí)現(xiàn)定向；進(jìn)而，最終實(shí)現(xiàn)對水工結(jié)構(gòu)物滲漏定位與定向監(jiān) 測。
【文檔編號】G01M3/04GK104515653SQ201410836922
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】蘇懷智, 顧沖時(shí), 楊孟 申請人:河海大學(xué)