一種滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)，包括滲流性狀時空監(jiān)控裝置和傳感光纖測滲增敏裝置，所述滲流性狀時空監(jiān)控裝置包括豎承力載纖柱、外緣通管和傳感光纖，所述豎承力載纖柱兩邊分別設(shè)有左承力橫梁和右承力橫梁，所述外緣通管套在豎承力載纖柱上，第二過渡圓端上方設(shè)有集纖盒，集纖盒內(nèi)的傳感光纖穿過外緣通管與含有測溫裝置的元件承載體連接，然后依次繞過第二過渡圓端、第一過渡圓端后穿過彈性裝置，從第三過渡圓端引出。本實用新型提供具有布設(shè)便捷、分布式監(jiān)測、高效性特點，其成本低廉、操作簡單、效果極佳，一體化的監(jiān)測技術(shù)在降低監(jiān)測成本、提高監(jiān)測精度及提升工程實用化能力等方面具有突出優(yōu)勢。
【專利說明】
一種滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)，屬于水工程健康監(jiān)測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水工程是一項規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復雜、外部荷載多變的系統(tǒng)工程，傳統(tǒng)的研究多基于經(jīng)典的數(shù)學和力學理論發(fā)展得到，多以定性、靜態(tài)的角度分析堤防結(jié)構(gòu)的安全特性，忽視了內(nèi)部參數(shù)的變異性及動態(tài)性對工程結(jié)構(gòu)本身的長效性影響，滲透破壞是影響水工建筑物安全的極為重要的因素之一，為能及時掌控水工結(jié)構(gòu)物的滲流性態(tài)，需要在結(jié)構(gòu)物內(nèi)布置各種類型的傳感器件。
[0003]而對于傳統(tǒng)的傳感裝置而言，其經(jīng)常會出現(xiàn)抗電磁干擾能力差、易受到潮濕環(huán)境影響、使用壽命短、單點單物理量監(jiān)測、引線過多、極其容易出現(xiàn)測值漂移等影響監(jiān)測效果的問題，因此，需要研發(fā)先進、實用的監(jiān)測技術(shù)及設(shè)備，隨著當前人們安全意識及監(jiān)測技術(shù)的不斷提升，衍生了一批有代表性的方法:超聲波檢測法、聲學方法、磁粉法、探地雷達、示蹤劑法等多種技術(shù)，但是該類新方法對水工程的滲流監(jiān)測效果不大，需要對舊技術(shù)進行改進并探索新技術(shù)，分布式光纖監(jiān)測技術(shù)是當前較為成熟的監(jiān)測手段，具有抗電磁干擾能力強、不易受到外部環(huán)境影響、使用壽命長、可實現(xiàn)分布式多參量監(jiān)測、不容易出現(xiàn)測值漂移、價格低廉、布設(shè)方便等優(yōu)點，因此，基于傳感光纖技術(shù)在水工程的應(yīng)用研究意義極為重大，但是分布式光纖監(jiān)測技術(shù)在水工程滲流監(jiān)測方面的實用性較差，不能直接將其應(yīng)用到水工程滲流監(jiān)測領(lǐng)域中，需要對其進行改進與創(chuàng)新，提出與構(gòu)建出一種可以真正實用化的基于分布式光纖技術(shù)的滲流監(jiān)測用傳感系統(tǒng)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]實用新型目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)，具有布設(shè)便捷、分布式監(jiān)測、同步運行、流程化、高效性特點，其成本低廉、操作簡單、效果極佳，可以實現(xiàn)全時域待測結(jié)構(gòu)體的自動化信息采集，成系列化、一體化的監(jiān)測技術(shù)在降低監(jiān)測成本、提高監(jiān)測精度及提升工程實用化能力等方面具有突出優(yōu)勢。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的一種滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)，包括滲流性狀時空監(jiān)控裝置和傳感光纖測滲增敏裝置，先通過傳感光纖測滲增敏裝置對傳感光纖進行增敏處理，然后將傳感光纖布設(shè)到滲流性狀時空監(jiān)控裝置中進行監(jiān)測；
[0006]所述滲流性狀時空監(jiān)控裝置包括豎承力載纖柱、外緣通管和傳感光纖，所述豎承力載纖柱兩邊分別設(shè)有左承力橫梁和右承力橫梁，所述外緣通管套在豎承力載纖柱上，豎承力載纖柱頂端設(shè)有第二過渡圓端，底端設(shè)有元件承載體，左承力橫梁和右承力橫梁兩端分布設(shè)有第一過渡圓端和第三過渡圓端，在左承力橫梁和右承力橫梁下方均設(shè)有載纖圓環(huán)，載纖圓環(huán)通過轉(zhuǎn)軸固定在連接柱上，連接柱安裝在左承力橫梁和右承力橫梁上，第二過渡圓端上方設(shè)有集纖盒，集纖盒內(nèi)的傳感光纖穿過外緣通管與含有測溫裝置的元件承載體連接，然后以S型布設(shè)在豎承力載纖柱內(nèi)，然后依次繞過第二過渡圓端、第一過渡圓端后穿過左承力橫梁和右承力橫梁下方的載纖圓環(huán)，從第三過渡圓端引出；
[0007]所述傳感光纖測滲增敏裝置包括PET材質(zhì)制成的內(nèi)隔熱層，所述內(nèi)隔熱層的兩側(cè)依次設(shè)有PBT導熱材料材質(zhì)制成的內(nèi)導熱增強層和PET材質(zhì)制成的外隔溫增強層，所述內(nèi)隔熱層外包裹有超高分子量聚乙烯纖維制成的內(nèi)超硬層，所述內(nèi)導熱增強層外包裹有PET材質(zhì)制成的外傳熱層，所述外隔溫增強層外包裹有聚甲基丙烯酸甲酯材質(zhì)制成的外硬質(zhì)層，傳感光纖依次穿過外隔熱增強層、內(nèi)導熱增強層、內(nèi)隔熱層、內(nèi)導熱增強層和外隔熱增強層。
[0008]作為優(yōu)選，所述左承力橫梁和右承力橫梁沿豎承力載纖柱的中心對稱分布，左承力橫梁和右承力橫梁與豎承力載纖柱垂直銜接。
[0009]作為優(yōu)選，所述外緣通管底端為尖角形，外緣通管底端的縱截面為梯形狀，外緣通管底端的底面厚度大于其它側(cè)面的厚度。
[0010]作為優(yōu)選，所述外硬質(zhì)層均通過支架安裝有過渡輪，傳感光纖一端分別穿過過渡輪后與增重垂直拉塊連接。
[0011]作為優(yōu)選，所述外隔熱增強層、內(nèi)導熱增強層、內(nèi)隔熱層均為圓柱形，所述外硬質(zhì)層、外傳熱層和內(nèi)超硬層均為圓環(huán)形。
[0012]有益效果:本實用新型的滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)完整，流程化和自動化強，融合構(gòu)建了內(nèi)嵌滲流性狀時空監(jiān)控裝置、傳感光纖測滲增敏裝置和滲流性態(tài)監(jiān)測用傳感光纜三大裝置的滲流監(jiān)測系統(tǒng)，從基礎(chǔ)傳感光纖的研發(fā)到普通傳感光纖的二次加工再到傳感光纖載體的研制等系列化的產(chǎn)品與技術(shù)被提出，可實現(xiàn)時間與空間上橫向與縱向的定量與定性評估，具有智能化、數(shù)字化、集成化和小型化優(yōu)勢，可實現(xiàn)多方向多精度梯度滲流特性辨識，極大地保證了該技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用和推廣能力。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的組成圖。
[0014]圖2為圖1中滲流性狀時空監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為圖1中傳感光纖測滲增敏裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4為圖3中1-1剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1至圖4所示，本實施例選擇水工程中黃河某堤防段作為滲流待監(jiān)測區(qū)域，通過監(jiān)測布設(shè)要求，該區(qū)域一共需要堤壩滲流性狀時空監(jiān)控裝置的個數(shù)為5個，需要鋪設(shè)GYTA53+33型傳感光纖大約為200m，需要鋪設(shè)滲流性態(tài)監(jiān)測用傳感光纜大約需要210m，將滲流性態(tài)監(jiān)測用傳感光纜布設(shè)在滲流性狀時空監(jiān)控裝置中，且連同傳感光纖測滲增敏裝置一起布設(shè)在該堤防待監(jiān)測區(qū)域中。
[0018]本實施例中，堤壩滲流性狀時空監(jiān)控裝置，包括豎承力載纖柱120、外緣通管117和傳感光纖116，所述豎承力載纖柱120兩邊分別設(shè)有左承力橫梁102和右承力橫梁121，所述外緣通管117套在豎承力載纖柱120上，豎承力載纖柱120頂端設(shè)有第二過渡圓端114，底端設(shè)有元件承載體119，左承力橫梁102和右承力橫梁121兩端分布設(shè)有第一過渡圓端111和第三過渡圓端122，在左承力橫梁102和右承力橫梁121下方均設(shè)有載纖圓環(huán)106，載纖圓環(huán)106通過轉(zhuǎn)軸105固定在連接柱104上，連接柱104安裝在左承力橫梁102和右承力橫梁121上，第二過渡圓端114上方設(shè)有集纖盒115，集纖盒115內(nèi)的傳感光纖116穿過外緣通管117與含有測溫裝置的元件承載體119連接，然后以S型布設(shè)在豎承力載纖柱120內(nèi)，然后依次繞過第二過渡圓端114、第一過渡圓端111后穿過左承力橫梁102和右承力橫梁121下方的載纖圓環(huán)106，從第三過渡圓端122引出。
[0019]在本實用新型中，所述左承力橫梁102和右承力橫梁121沿豎承力載纖柱120的中心對稱分布，左承力橫梁102和右承力橫梁121與豎承力載纖柱120垂直銜接。所述外緣通管117底端為尖角形，外緣通管117底端的縱截面為梯形狀，外緣通管117底端的底面厚度大于其它側(cè)面的厚度。
[0020]傳感光纖測滲增敏裝置包括直徑為8cm、長度為15cm、材質(zhì)為超高分子量聚乙烯纖維的內(nèi)超硬層312，直徑為8cm、長度為15cm、PET材質(zhì)的內(nèi)隔熱層311，直徑為8cm、長度為50cm、PET材質(zhì)的外傳熱層308，直徑為8cm、長度為50cm、PBT導熱材料材質(zhì)的內(nèi)導熱增強層309，直徑為8cm、長度為15cm、聚甲基丙稀酸甲酯材質(zhì)的外硬質(zhì)層306，直徑為8cm、長度為15cm、玻纖增強30%PET材質(zhì)的外隔溫增強層307;其中，材質(zhì)為超高分子量聚乙烯纖維的內(nèi)超硬層312的內(nèi)側(cè)與PET材質(zhì)的內(nèi)隔熱層311的外側(cè)相連，材質(zhì)為超高分子量聚乙烯纖維的內(nèi)超硬層312緊鄰PBT導熱材料材質(zhì)的內(nèi)導熱增強層309，PBT導熱材料材質(zhì)的內(nèi)導熱增強層309的外側(cè)與外傳熱層308的內(nèi)層相連接，PBT導熱材料材質(zhì)的內(nèi)導熱增強層309緊鄰玻纖增強30%PET材質(zhì)的外隔溫增強層307，外隔溫增強層307的外側(cè)與外硬質(zhì)層306的內(nèi)側(cè)相連接，通過內(nèi)超硬層312將內(nèi)隔熱層311壓制于GYTA53+33型傳感光纖310的外周，通過直徑為8cm、長度為15cm、PET材質(zhì)的內(nèi)隔熱層311將外界的熱量阻擋在內(nèi)隔熱層311外側(cè)，材質(zhì)為超高分子量聚乙烯纖維的內(nèi)超硬層312可以起到保護PET材質(zhì)的內(nèi)隔熱層311免受外界不利荷載的損壞，直徑為8cm、長度為15cm、PET材質(zhì)的外傳熱層308將PBT材質(zhì)的內(nèi)導熱增強層309壓制到GYTA53+33型傳感光纖310的外周且起到保護I3BT材質(zhì)的內(nèi)導熱增強層309作用，直徑為8cm、長度為15cm、PET材質(zhì)的外傳熱層308可以更加快速有效地保證PBT材質(zhì)的內(nèi)導熱增強層309將外界增加或者減少的熱量有效地傳遞到GYTA53+33型傳感光纖310上，PET材質(zhì)的外隔溫增強層307主要是隔絕最外端的GYTA53+33型傳感光纖310與外界的熱量交換，且聚甲基丙烯酸甲酯材質(zhì)的外硬質(zhì)層306主要是起到保護PET材質(zhì)的外隔溫增強層307免受外界破壞，由于外硬質(zhì)層306和外隔溫增強層307處于GYTA53+33型傳感光纖310的外側(cè)，外硬質(zhì)層306的材料強度和外隔溫增強層307的防滲能力都遠大于內(nèi)超硬層312和內(nèi)隔熱層311。
[0021]在本實用新型中，外形為長方體、重量為0.5kg的第一增重垂拉塊300與直徑為
0.5cm的過渡輪301配套使用，外形為長方體、重量為0.5kg的第二增重垂拉塊322與直徑為
0.5cm的首端過渡輪321配合使用，通過直徑為0.5cm的首端過渡輪321將傳感光纖310從外隔溫增強層307內(nèi)穿入，經(jīng)過另一個外隔溫增強層307穿出，在經(jīng)過外形為長方體、重量為
0.5kg的第二增重垂拉塊322將首端處的GYTA53+33型傳感光纖310拉直，后通過重量為
0.5kg的第一增重垂拉塊300將整個GYTA53+33型傳感光纖310拉直，使得具有一定的預應(yīng)力。
[0022]—種滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)的具體的運行步驟如下:
[0023]第一步，備制一根GYTA53+33型傳感光纖，依據(jù)需要布設(shè)的長度為200m及5個區(qū)域需要進行增敏處理，將第一個需要增敏的區(qū)段的首端通過直徑為0.5cm的首端過渡輪321、直徑為0.5cm的末端過渡輪301，在GYTA53+33型傳感光纖310的兩端固定重量為0.5kg的第二增重垂拉塊322和重量為0.5kg的第一增重垂拉塊300，可以實現(xiàn)單端口 5KN的荷載預拉伸力，封裝內(nèi)隔熱層311、內(nèi)導熱增強層309、外隔溫增強層307處的傳感光纖310，靜置一段時間之后，再對剩余的4段需要增敏處進行同樣的上述處理；
[0024]第二步，配置四根等長度的緊套護層顏色為藍、白、黃、紅的普通傳感光纖，依次對應(yīng)第四傳感光纖201、第二傳感光纖212、第三傳感光纖210、第一傳感光纖204，使用交流電連接金屬材質(zhì)的三角內(nèi)支架214，并對三角內(nèi)支架214進行加熱，待滲流性態(tài)監(jiān)測用傳感光纜被加熱到一定程度后，停止對三角內(nèi)支架214進行加熱，然后等待半個小時后，觀測第一傳感光纖201、第二傳感光纖212和第三傳感光纖210溫度降低程度，確定不同方向上監(jiān)測精度梯度，最終完成滲流性態(tài)監(jiān)測用傳感光纜的裝配與調(diào)試；
[0025]第三步，將滲流性態(tài)監(jiān)測用傳感光纜以S形布設(shè)在右承力橫梁121上的載纖圓環(huán)106上，并通過左承力橫梁102和右承力橫梁121將堤壩滲流性狀時空監(jiān)控裝置固定到該堤壩的待測區(qū)的A點處，通過右承力橫梁121側(cè)的第一過渡圓端111將傳感光纖串聯(lián)到下一個堤壩滲流性狀時空監(jiān)控裝置中，直到待監(jiān)測區(qū)域的A、B、C、D和E點布置了滿足要求的五個堤壩滲流性狀時空監(jiān)控裝置；
[0026]第四步，按照待監(jiān)測區(qū)域的布設(shè)設(shè)計，將經(jīng)過增敏處理的GYTA53+33型傳感光纖沿著五個堤壩滲流性狀時空監(jiān)控裝置經(jīng)過的路線進行并行布設(shè)，從而實現(xiàn)同步監(jiān)測，同步進行監(jiān)測與比對分析；
[0027]第五步，待以上步驟完成之后，進行初期調(diào)試，并對初始結(jié)果進行記錄，當不均勻分布的滲流水體會從不同方向?qū)⒌竭_滲流性態(tài)監(jiān)測用傳感光纜周圍，增敏處理后的傳感光纖的光信息將會發(fā)生不斷地變化，與此同時，通過第一隔滲增強段200和第一增滲加強段213、第二隔滲增強段211和第二增滲加強段208、第三隔滲增強段206和第三增滲加強段202聯(lián)合協(xié)同作用，第四傳感光纖201、第二傳感光纖212和第三傳感光纖210將從不同方向上快速地監(jiān)測到滲流水體所帶來的溫度變化，將滲流性狀時空監(jiān)控裝置中經(jīng)過增敏處理的傳感光纖與滲流性態(tài)監(jiān)測用傳感光纜的光信息變化按照布設(shè)路線進行繪制，通過與初始監(jiān)測進行去初值處理及與第一傳感光纖204進行比對分析后，繪制不同時刻的曲線，通過比對各曲線，進行滲流性態(tài)綜合辨識與分析。
[0028]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括滲流性狀時空監(jiān)控裝置和傳感光纖測滲增敏裝置，先通過傳感光纖測滲增敏裝置對傳感光纖進行增敏處理，然后將傳感光纖布設(shè)到滲流性狀時空監(jiān)控裝置中進行監(jiān)測； 所述滲流性狀時空監(jiān)控裝置包括豎承力載纖柱、外緣通管和傳感光纖，所述豎承力載纖柱兩邊分別設(shè)有左承力橫梁和右承力橫梁，所述外緣通管套在豎承力載纖柱上，豎承力載纖柱頂端設(shè)有第二過渡圓端，底端設(shè)有元件承載體，左承力橫梁和右承力橫梁兩端分布設(shè)有第一過渡圓端和第三過渡圓端，在左承力橫梁和右承力橫梁下方均設(shè)有載纖圓環(huán)，載纖圓環(huán)通過轉(zhuǎn)軸固定在連接柱上，連接柱安裝在左承力橫梁和右承力橫梁上，第二過渡圓端上方設(shè)有集纖盒，集纖盒內(nèi)的傳感光纖穿過外緣通管與含有測溫裝置的元件承載體連接，然后以S型布設(shè)在豎承力載纖柱內(nèi)，然后依次繞過第二過渡圓端、第一過渡圓端后穿過左承力橫梁和右承力橫梁下方的載纖圓環(huán)，從第三過渡圓端引出； 所述傳感光纖測滲增敏裝置包括PET材質(zhì)制成的內(nèi)隔熱層，所述內(nèi)隔熱層的兩側(cè)依次設(shè)有PBT導熱材料材質(zhì)制成的內(nèi)導熱增強層和PET材質(zhì)制成的外隔溫增強層，所述內(nèi)隔熱層外包裹有超高分子量聚乙烯纖維制成的內(nèi)超硬層，所述內(nèi)導熱增強層外包裹有PET材質(zhì)制成的外傳熱層，所述外隔溫增強層外包裹有聚甲基丙烯酸甲酯材質(zhì)制成的外硬質(zhì)層，傳感光纖依次穿過外隔熱增強層、內(nèi)導熱增強層、內(nèi)隔熱層、內(nèi)導熱增強層和外隔熱增強層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述左承力橫梁和右承力橫梁沿豎承力載纖柱的中心對稱分布，左承力橫梁和右承力橫梁與豎承力載纖柱垂直銜接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述外緣通管底端為尖角形，外緣通管底端的縱截面為梯形狀，外緣通管底端的底面厚度大于其它側(cè)面的厚度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述外硬質(zhì)層均通過支架安裝有過渡輪，傳感光纖一端分別穿過過渡輪后與增重垂直拉塊連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲流監(jiān)測用傳感監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述外隔熱增強層、內(nèi)導熱增強層、內(nèi)隔熱層均為圓柱形，所述外硬質(zhì)層、外傳熱層和內(nèi)超硬層均為圓環(huán)形。
【文檔編號】G01L5/00GK205642691SQ201620414155
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】蘇懷智, 顧沖時, 楊孟
【申請人】河海大學