CN109445399B - 一种水电站水工工作闸门在线监测装置及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水电站水工工作闸门在线监测装置及监测方法，所述装置包括光耦合器、光环形器、SLED光源模块、光纤光栅解调模块、电源模块、以太网通信模块、控制器模块以及焊接在水工闸门金属结构设备上的FBG应变传感器、FBG加速度传感器、FBG倾角传感器；FBG传感器与光环形器连接；SLED光源模块与光耦合器连接；控制器模块与SLED光源模块、光纤光栅解调模块、电源模块、以太网通信模块连接；电源模块为其他模块提供所需要的稳定电源电压。本发明利用光纤光栅抗传感器干扰能力强的特点，可以准确获取闸门的应力、振动、倾角信息，通过光纤网络传送至监控终端，智能化记录和分析闸门的受力和振动特点，提高了闸门状态监控的自动化水平。
Description
技术领域
本发明涉及水工金属结构设备在线监测技术，具体地说涉及一种水电站水工工作闸门在线监测装置及监测方法。
背景技术
我国水力资源丰富，建成和在建的水利水电工程众多，水利水电工程中水工闸门的数量巨大，特别是深孔、动水启闭的工作闸门很多，这对于闸门本身的寿命是不利的。闸门的工作环境往往是在水中、曝晒或者湿热交替等恶劣环境中，其中的金属结构很容易被腐蚀，影响到闸门和水利工程的使用寿命。
闸门的安全对水利工程安全的影响非常大，但目前大部分情况下，我国水利水电工程工作闸门运行管理自动化程度不高，主要维护方法是通过定期组织人力巡查，通过外目测和有无异响来人为判断，无法进行定量指标的标定和检查，该方法依赖于检查人员的工作经验，效率和质量均都比较低下，存在误判的风险。同时水工闸门存在维护滞后、智能化程度低、安全风险大等特点，随着运行年限的增长，发生故障的可能性也越来越大，造成的潜在经济损失和安全风险也越来越大。
为了克服以上缺陷，现有技术的方法是在闸门金属结构上敷设应变片来测量闸门的应力。但该种方法需要在闸门敷设比较长的电缆，从而将应变片的测量数据传递至数据采集终端，这种方式抗干扰能力差，并且每个应变片都需要敷设电缆，布线比较复杂。
因此有必要建立一套闸门在线监测系统及监测方法，通过对实时采集的闸门等水工金属结构数据进行实时分析，对出现的风险进行预警，同时为水工闸门提供合理的检修维护周期，以实现水工金属结构的安全运行。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的不足，而提供一种实时、高效、测量结果准确的水工工作闸门可视化在线监测系统，较好的解决了目前人工巡检监测方法落后，效率低下，可靠性不高的问题。
本发明公开了一种水电站水工工作闸门在线监测装置，应用于水工闸门金属结构上，包括：若干FBG应变传感器、若干FBG加速度传感器、若干FBG倾角传感器、SLED光源模块、光耦合器、光环形器、光纤光栅解调模块、控制器模块、电源模块、以太网通信模块、监控终端，
所述FBG应变传感器、FBG加速度传感器、FBG倾角传感器设于所述水工闸门金属结构上，所述FBG应变传感器通过同一根光纤线连接，所述FBG加速度传感器和FBG倾角传感器通过同一根光纤线连接；
所述SLED光源模块与所述光耦合器耦合连接，使得光耦合器将所述SLED光源模块发射的光源分成两路；
所述光环形器分别与所述光耦合器、FBG应变传感器、FBG加速度传感器、FBG倾角传感器、光纤光栅解调模块连接，用于接收所述光耦合器的两路光并将其中一路传递至所述FBG应变传感器、另一路传递至所述FBG加速度传感器和FBG倾角传感器，以及接收所述FBG应变传感器、FBG加速度传感器和FBG倾角传感器反射的光并将其传递至光纤光栅解调模块；
控制器模块，与所述SLED光源模块、光纤光栅解调模块、监控终端连接，用于控制所述SLED光源模块发射光源、读取所述光纤光栅解调模块中的波长信息并将FBG应变传感器的波长信息进行处理得到应力数据、对FBG加速度传感器的波长信息进行处理得到振动频率和幅值、对FBG倾角传感器的波长信息进行处理得到倾角数据，并将所述数据传递至监控终端，
监控终端通过以太网通信模块与所述控制器模块连接，用于接收控制模块发送来的应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据，
所述电源模块，分别与所述SLED光源模块、光纤光栅解调模块、控制器模块连接，为其供电。
进一步地，所述监测装置还包括风速风向测量模块、水流速测量模块，
所述风速风向测量模块，用于探测所述水工闸门金属结构受到的风速风向信息；
所述水流速测量模块，用于探测所述水工闸门金属结构受到的水流速信息；
所述风速风向测量模块和水流速测量模块通过485通信模块与所述控制器模块连接，从而将测得的数据传递至所述控制模块以及接收所述控制器模块的控制指令，
所述电源模块还被布置成为所述风速风向测量模块和水流速测量模块供电。
进一步地，所述监控终端包括上位机，所述控制器模块通过交换机与所述上位机通信连接。
进一步地，所述的FBG应变传感器、FBG加速度传感、FBG倾角传感器的中心波长范围在1530nm-1565nm之间，且同一根光纤上每个传感器的中心波长不同，中心波长间隔不低于0.5nm，所述光纤光栅解调模块有若干个，其波长范围为530nm-1565nm，所述的SLED光源的为1550nm宽带光源,-3dB的光谱带宽为35nm。
进一步地，所述水工闸门金属结构包括门叶、左上支臂、左下支臂、右上支臂、右下支臂、上主梁、下主梁，所述FBG应变传感器有14个，FBG加速度传感器有7个，FBG倾角传感器有2个，其中第一FBG应变传感器、第二FBG应变传感器、第三FBG应变传感器、第一FBG加速度传感器、第一FBG倾角传感器安装在右上支臂上，第四FBG应变传感器、第五FBG应变传感器、第六FBG应变传感器、第二FBG加速度传感器、第二FBG倾角传感器安装在左上支臂上；第七FBG应变传感器、 第三FBG加速度传感器安装在左下支臂上，第八FBG应变传感器、第四FBG加速度传感器安装在右下支臂上；第九FBG应变传感器、第十FBG应变传感器、 第五FBG加速度传感器安装在下主梁上；第十一FBG应变传感器、第十二FBG应变传感器、 第六FBG加速度传感器安装在上主梁上；第十三FBG应变传感器、第十四FBG应变传感器、 第七FBG加速度传感器安装在门叶上，所述风速风向传感器、水流速传感器安装在门槽处，通过膨胀螺栓以及安装支架固定在墙体上。
进一步地，所述装置还包括数据存储模块，所述控制器模块将获取到的风速风向信息、水流速信息、应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据写入所述数据存储模块。
进一步地，所述监测装置还包括时钟模块，用于记录风速风向信息、水流速信息、应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据采集的时间。
本发明还公开了一种水电站水工工作闸门在线监测方法，包括如下步骤：
S1：系统初始化及自检；
S2：控制器模块判断自检是否通过，若通过，则进入步骤S2，否则，向监控终端发送故障信息后结束；
S3：控制器模块控制SLED光源模块开启，待光源稳定；
S4：控制器模块启动定时器，计时1S；
S5：控制器模块读取光纤光栅解调模块中1S内的光波长数据；
S6：控制器模块判断是否到达计时时间，若是，进入步骤S7，否则，返回步骤S5；
S7：计时时间到，控制器模块调用中断服务程序，计算波长偏移并根据波长偏移计算工作闸门应力、振动、倾角信息；
S8：将闸门应力、振动、倾角信息发送至监控中心。
进一步地，在步骤S7之后还包括采集风速、水流速信息的步骤。
进一步地，在步骤S8之前还包括如下步骤：所述控制器模块将采集到的风速风向信息、水流速信息、应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据写入所述数据存储模块。
技术效果：
1.本发明利用FBG应变传感器、FBG加速度传感器来测量闸门所受的应力和振动，与传统应变片检测方式相比，具有抗干扰能力强的特点。传统应变片检测方式需要在闸门敷设比较长的电缆至数据采集终端，抗干扰能力差，并且每个应变片都需要敷设电缆，布线比较复杂，而利用光纤传输，光信号抗干扰能力强，只需要一根光纤就能解决所有应力、加速度传感器的线缆敷设问题。
2.本发明除光纤光栅传感器利用光纤布线方式外，其他传感器利用485总线来传递信息和指令，简化了现场多传感器布线复杂的问题。
3.本发明可以实现高效率的监测、自动化程度高、通过光纤将数据传送至监控中心，能实现远距离的监测。
4.本发明除采集闸门直接所受的应力、振动、倾角之外，还采集水流速、风速风向等信息，为计算闸门的安全状况提供了更多的数据支撑，使计算结果更加准确。
附图说明
图1为本发明一种结构框图。
图2为本发明中的系统原理图。
图3为本发明中控制器模块电路原理图。
图4为本发明中的485通信模块的电路原理图。
图5为本发明中的数据存储模块的电路原理图。
图6为本发明中的实时时钟模块的电路原理图。
图7为本发明中的以太网通信模块的电路原理图。
图8为本发明中电源模块的电路原理图。
图9为本发明实施例的工作流程图。
图10为本发明中FBG传感器的安装示意图1。
图11为本发明中FBG传感器的安装示意图2。
图12为本发明中FBG传感器的安装示意图3。
图13为本发明中风速风向测量模块、水流速测量模块的安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种水电站工作闸门在线监测装置作详细具体的说明。
实施例1：本发明提供一种水电站水工工作闸门在线监测装置，应用于水工闸门金属结构上，如图1、图2所示，包括：若干FBG应变传感器、若干FBG加速度传感器、若干FBG倾角传感器、SLED光源模块、光耦合器、光环形器、光纤光栅解调模块、控制器模块、电源模块、以太网通信模块、监控终端，
所述FBG应变传感器、FBG加速度传感器、FBG倾角传感器设于所述水工闸门金属结构上，所述FBG应变传感器通过同一根光纤线连接，所述FBG加速度传感器和FBG倾角传感器通过同一根光纤线连接；
所述SLED光源模块与所述光耦合器耦合连接，使得光耦合器将所述SLED光源模块发射的光源分成两路；
所述光环形器分别与所述光耦合器、FBG应变传感器、FBG加速度传感器、FBG倾角传感器、光纤光栅解调模块连接，用于接收所述光耦合器的两路光并将其中一路传递至所述FBG应变传感器、另一路传递至所述FBG加速度传感器和FBG倾角传感器，以及接收所述FBG应变传感器、FBG加速度传感器和FBG倾角传感器反射的光并将其传递至光纤光栅解调模块；
控制器模块，与所述SLED光源模块、光纤光栅解调模块、监控终端连接，用于控制所述SLED光源模块发射光源、读取所述光纤光栅解调模块中的波长信息并将FBG应变传感器的波长信息进行处理得到应力数据、对FBG加速度传感器的波长信息进行处理得到振动频率和幅值、对FBG倾角传感器的波长信息进行处理得到倾角数据，并将所述数据传递至监控终端，
监控终端用于接收控制模块发送来的应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据，
所述电源模块，分别与所述SLED光源模块、光纤光栅解调模块、控制器模块连接，为其供电。
本发明中，FBG应变传感器，安装于水工闸门金属结构上，可根据水工闸门金属结构的应变变化来改变反射的光波的波长来探测所述水工闸门金属结构的应力；
FBG加速度传感器，安装于水工闸门金属结构上，可根据水工闸门金属结构受到的振动情况来改变反射的光波的波长来探测所述水工闸门金属结构的振动的频率和振动幅度；
FBG倾角传感器，安装于水工闸门金属结构上，可根据水工闸门金属结构的倾斜角度来改变反射的光波的波长来探测所述水工闸门金属结构的倾角，同时，本发明利用光纤光栅抗传感器干扰能力强的特点，可以准确获取闸门的应力、振动、倾角信息，通过光纤网络传送至监控终端，智能化记录和分析闸门的受力和振动特点，提高了闸门状态监控的自动化水平。
为了为计算闸门的安全状况提供更多的数据支撑，使计算结果更加准确，本发明所述的在线监测装置还包括风速风向测量模块、水流速测量模块，
所述风速风向测量模块，用于探测所述水工闸门金属结构受到的风速风向信息；
所述水流速测量模块，用于探测所述水工闸门金属结构受到的水流速信息；
所述风速风向测量模块和水流速测量模块通过485通信模块与所述控制器模块连接，从而将测得的数据传递至所述控制模块以及接收所述控制器模块的控制指令，
所述电源模块还被布置成为所述风速风向测量模块和水流速测量模块供电。
所述监控终端为监控中心的上位机，所述控制器模块通过带光口的交换机与所述上位机通信连接。
所述的FBG应变传感器、FBG加速度传感、FBG倾角传感器的中心波长范围在1530nm-1565nm之间，且同一根光纤上每个传感器的中心波长不同，中心波长间隔不低于0.5nm，所述光纤光栅解调模块有若干个，其波长范围为1530nm-1565nm，所述的SLED光源的为1550nm宽带光源,-3dB的光谱带宽为35nm。
所述监测装置还包括时钟模块，用于记录数据采集的时间。所述时钟模块用来标定所述风速风向信息、水流速信息、应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据采集的时间，从而将某时刻的状态数据与水工闸门金属结构的实际情况对应起来。
以下为本发明中各单元模块的工作方式：
本实施例中的控制器模块、风速风向测量模块、水流速测量模块、SLED光源模块、光纤光栅解调模块、数据存储模块、实时时钟模块、485通信模块的连接如图3至图7所示。
其中U401为控制器模块，采用STM32F4系列单片机，型号为STM32F407，STM32F407芯片是一款高性能处理器，有512KB至1MB字节FLASH，192KBRAM，包括基本时钟、定时器、串行通信、以太网控制器等模块。STM32F407芯片具有高性能高集成度、低电压供电、抗干扰力强等特点，其运行环境温度范围为-40～+85℃，适合于工业环境运用。同时该型号单片机，外围模块丰富，功能强大，方便实现功能的升级。图3中电阻R402、复位按键RESET K0、电容C409组成片外复位电路。Y402为8M高速晶振，Y401为32768低速晶振，二者共同构成单片机的片外晶振电路。
图4中U204为485通信模块，本发明实施例中采用型号为ISL3178EIBZ的芯片。本实施例中的485通信模块的原理图如图4所示。U204为ISL3178EIBZ485通信芯片，芯片的3、4引脚与控制器模块的串行接口连接，6、7引脚与485总线连接，风速风向测量模块、水流速测量模块接线于485总线上。
本发明实施例中，所述数据存储模块为SD卡，图5 中R201~R205为SD卡上拉电阻。本发明实施例中配备现场数据存储模块，作为数据的备份存储，即使在网络断掉的情况下，设备仍然能够工作记录下数据，方便后期查询历史数据。
图6中U402为时钟模块，采用PCF8563T。
图7中U2010为以太网通信模块，采用HLK-RM04。
本发明实施例中的SLED光源模块采用北京中讯光普科技有限公司的SLEDxM 系列功率可调SLED 光源，是广泛用于分布式光纤光栅传感系统、光无源器件测试、光谱分析设计的SLED 光源，具有输出光功率动态范围大，高波长稳定、高光功率稳定等特点。SLED光源控制接口与STM32F407芯片通过串行控制接口连接，控制器通过串行接口直接下达指令，控制SLED光源的发光。
本发明实施例中FBG应力传感器采用北京通为科技有限公司的压力计OSC5660（定制型），量程为5至350MPa ；FBG加速度传感器采用北京通为科技有限公司的加速度计OSC7104，低频响应良好，高频有较好的灵敏度一致性，量程±2g，频率响应能力0.5～160Hz；FBG倾角传感器采用北京通为科技有限公司的光纤光栅倾角仪OSC5900，测量精度高，长期可靠性高，可多个或同其他类型的光纤光栅传感器串接使用，标准量程为±10°，分辨率为0.02°。
本实施例中的光纤光栅解调模块采用丹麦Ibsen公司提供的I-MON 512 OEM型体光栅解调模块，单通道测量频率最大可达17KHz，能实现高精度、高重复性测量，性能稳定。该模块可应用于温度、应变、振动、加速度等物理量的实时监测与分析，光纤光栅解调模块接收光环形器中FBG传感器反射回来的光，并解析出中心波长，同时将波长数据传送给控制器模块。
本实施例中的水流速测量模块采用武汉德希科技有限公司的非接触式雷达流速仪。水流速测量模块采用多普勒雷达测速原理，对水流的表面流速进行探测，不受温度梯度、压力、空气密度、风或其他气象环境条件的影响，可全天候全天时稳定工作。水流速测量模块通过485总线、485通信芯片与控制器模块连接，测量结果及控制指令通过485通信芯片、485总线传递，有效探测距离为0-40m，其测量范围为0.10-40m/s，防护等级：IP67，由12V电源模块供电。
本实施例中的风速风向测量模块采用北京飞超风速控制仪器有限责任公司的FC-10G-02超声波风速风向传感器。该传感器集风速、风向气象要素为一体，具有结构紧凑、无任何移动部件、坚固耐用、安装方便、免维护的特点，可全天候工作，不受暴雨、冰雪、霜冻天气的影响，产品应用在水利综合监测、风力发电、气象在线监测等领域。风速测量范围为0m/s~60m/s，分辨率0.1m/s,风向测量范围为0°~360°，分辨率0.1°，控制器模块通过485总线、485通信芯片与风速风向测量模块连接，测量结果与控制指令均通过485总线、485通信芯片传输。
本实施例中的电源模块的电气原理图如图8所示。UA1为MC34063电源芯片，为系统提供正12V电源，UA2为LM1085IT-5.0电源芯片，为系统提供正5伏电源，UA3为LM1117MPX-3.3电源芯片，为系统提供正3.3伏电源，电源模块为系统中所有模块提供稳定可靠电源。
实施例2：本发明所述的在线监测装置具体应用于所述水工闸门金属结构的情况，如图10-13所示，所述水工闸门金属结构包括门叶21、左上支臂4、左下支臂3、右上支臂2、右下支臂1、上主梁 26、下主梁27，所述FBG应变传感器有14个，FBG加速度传感器有7个，FBG倾角传感器有2个，其中第一FBG应变传感器5、第二FBG应变传感器7 、第三FBG应变传感器8 、第一FBG加速度传感器6 、第一FBG倾角传感器22安装在右上支臂2 上，第四FBG应变传感器11、第五FBG应变传感器13 、第六FBG应变传感器30、第二FBG加速度传感器12、第二FBG倾角传感器14安装在左上支臂4上；第七FBG应变传感器29、第三FBG加速度传感器28安装在左下支臂3上，第八FBG应变传感器10 、第四FBG加速度传感器9安装在右下支臂1上；第九FBG应变传感器15、第十FBG应变传感器16、 第五FBG加速度传感器17安装在下主梁27 上；第十一FBG应变传感器18、第十二FBG应变传感器19、 第六FBG加速度传感器20安装在上主梁26上；第十三FBG应变传感器23、第十四FBG应变传感器25、 第七FBG加速度传感器24安装在门叶21上，所述风速风向传感器43、水流速传感器44安装在门槽处，通过膨胀螺栓41以及安装支架42固定在墙体上。多个传感器分布在不同的位置，提高对水工闸门金属结构状态的测量精确度。通过一根光纤上布设多个传感器的方式，简化了布线。
实施例3： 本发明一种水电站水工工作闸门在线监测方法，如图9所示，包括如下步骤：
S1：系统初始化及自检；
S2：控制器模块判断自检是否通过，若通过，则进入步骤S2，否则，向监控终端发送故障信息后结束；
S3：控制器模块控制SLED光源模块开启，待光源稳定；
S4：控制器模块启动定时器，计时1S。本发明实施例中计时1S，不对本发明构成限定，也可以是2秒；优选1秒，是因为1秒时间内采集的数据变化一般不会太大，控制器模块也有足够的处理时间。
S5：控制器模块读取光纤光栅解调模块中1S内的光波长数据；
S6：控制器模块判断是否到达计时时间，若是，进入步骤S7，否则，返回步骤S5；
S7：计时时间到，控制器模块调用中断服务程序，计算波长偏移并根据波长偏移计算工作闸门应力、振动、倾角信息；
S8：将闸门应力、振动、倾角信息发送至监控终端。
进一步地，在步骤S7之后还包括如下步骤：控制器模块采集风速、水流速信息，并将获取到的风速风向信息、水流速信息、应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据发送至所述监控终端。
进一步地，在步骤S8之前还包括如下步骤：所述控制器模块将采集到的风速风向信息、水流速信息、应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据写入所述数据存储模块，控制器模块监测所述数据存储模块是否还有存储空间，若有，则继续写入；否则，清除之前的数据，将当前的数据写入。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改，等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种水电站水工工作闸门在线监测装置，应用于水工闸门金属结构上，其特征在于包括：若干FBG应变传感器、若干FBG加速度传感器、若干FBG倾角传感器、SLED光源模块、光耦合器、光环形器、光纤光栅解调模块、控制器模块、电源模块、以太网通信模块、监控终端，
所述FBG应变传感器、FBG加速度传感器、FBG倾角传感器设于所述水工闸门金属结构上，所述FBG应变传感器通过同一根光纤线连接，所述FBG加速度传感器和FBG倾角传感器通过同一根光纤线连接；
所述SLED光源模块与所述光耦合器耦合连接，使得光耦合器将所述SLED光源模块发射的光源分成两路；
所述光环形器分别与所述光耦合器、FBG应变传感器、FBG加速度传感器、FBG倾角传感器、光纤光栅解调模块连接，用于接收所述光耦合器的两路光并将其中一路传递至所述FBG应变传感器、另一路传递至所述FBG加速度传感器和FBG倾角传感器，以及接收所述FBG应变传感器、FBG加速度传感器和FBG倾角传感器反射的光并将其传递至光纤光栅解调模块；
控制器模块，与所述SLED光源模块、光纤光栅解调模块、监控终端连接，用于控制所述SLED光源模块发射光源、读取所述光纤光栅解调模块中的波长信息并将FBG应变传感器的波长信息进行处理得到应力数据、对FBG加速度传感器的波长信息进行处理得到振动频率和幅值、对FBG倾角传感器的波长信息进行处理得到倾角数据，并将所述数据传递至监控终端，
监控终端通过以太网通信模块与所述控制器模块连接，用于接收控制模块发送来的应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据，
所述电源模块，分别与所述SLED光源模块、光纤光栅解调模块、控制器模块连接，为其供电。
2.根据权利要求1所述的一种水电站水工工作闸门在线监测装置，其特征在于：所述监测装置还包括风速风向测量模块、水流速测量模块，
所述风速风向测量模块，用于探测所述水工闸门金属结构受到的风速风向信息；
所述水流速测量模块，用于探测所述水工闸门金属结构受到的水流速信息；
所述风速风向测量模块和水流速测量模块通过485通信模块与所述控制器模块连接，从而将测得的数据传递至所述控制模块以及接收所述控制器模块的控制指令，
所述电源模块还被布置成为所述风速风向测量模块和水流速测量模块供电。
3.根据权利要求1或2所述的一种水电站水工工作闸门在线监测装置，其特征在于：所述监控终端包括上位机，所述控制器模块通过交换机与所述上位机通信连接。
4.根据权利要求3所述的一种水电站水工工作闸门在线监测装置，其特征在于：所述的FBG应变传感器、FBG加速度传感、FBG倾角传感器的中心波长范围在1530nm-1565nm之间，且同一根光纤上每个传感器的中心波长不同，中心波长间隔不低于0.5nm，所述光纤光栅解调模块有若干个，其波长范围为1530nm-1565nm，所述的SLED光源的为1550nm宽带光源,-3dB的光谱带宽为35nm。
5. 根据权利要求4所述的一种水电站水工工作闸门在线监测装置，其特征在于：所述水工闸门金属结构包括门叶（21）、左上支臂（4）、左下支臂(3)、右上支臂(2)、右下支臂(1)、上主梁 (26)、下主梁(27)，所述FBG应变传感器有14个，FBG加速度传感器有7个，FBG倾角传感器有2个，其中第一FBG应变传感器(5)、第二FBG应变传感器(7) 、第三FBG应变传感器(8)、第一FBG加速度传感器(6) 、第一FBG倾角传感器(22)安装在右上支臂(2) 上，第四FBG应变传感器(11)、第五FBG应变传感器(13) 、第六FBG应变传感器(30)、第二FBG加速度传感器(12) 、第二FBG倾角传感器(14)安装在左上支臂(4) 上；第七FBG应变传感器(29)、 第三FBG加速度传感器(28)安装在左下支臂(3)上，第八FBG应变传感器(10) 、第四FBG加速度传感器(9)安装在右下支臂(1) 上；第九FBG应变传感器(15)、第十FBG应变传感器(16)、 第五FBG加速度传感器(17)安装在下主梁(27) 上；第十一FBG应变传感器(18)、第十二FBG应变传感器(19)、 第六FBG加速度传感器(20)安装在上主梁(26) 上；第十三FBG应变传感器(23)、第十四FBG应变传感器(25)、 第七FBG加速度传感器(24)安装在门叶(21)上，风速风向传感器（43）、水流速传感器（44）安装在门槽处，通过膨胀螺栓（41）以及安装支架（42）固定在墙体上。
6.根据权利要求5所述的一种水电站水工工作闸门在线监测装置，其特征在于：所述装置还包括数据存储模块，所述控制器模块将获取到的风速风向信息、水流速信息、应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据写入所述数据存储模块。
7.根据权利要求6所述的一种水电站水工工作闸门在线监测装置，其特征在于：所述监测装置还包括时钟模块，用于记录风速风向信息、水流速信息、应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据采集的时间。
8.一种水电站水工工作闸门在线监测方法，其特征在于该方法采用权利要求1所述的一种水电站水工工作闸门在线监测装置，监测方法包括如下步骤：
S1：系统初始化及自检；
S2：控制器模块判断自检是否通过，若通过，则进入步骤S2，否则，向监控终端发送故障信息后结束；
S3：控制器模块控制SLED光源模块开启，待光源稳定；
S4：控制器模块启动定时器，计时1s；
S5：控制器模块读取光纤光栅解调模块中1s内的光波长数据；
S6：控制器模块判断是否到达计时时间，若是，进入步骤S7，否则，返回步骤S5；
S7：计时时间到，控制器模块调用中断服务程序，计算波长偏移并根据波长偏移计算工作闸门应力、振动、倾角信息；
S8：将闸门应力、振动、倾角信息发送至监控终端。
9.根据权利要求8所述的一种水电站水工工作闸门在线监测方法，其特征在于，在步骤S7之后还包括如下步骤：控制器模块采集风速、水流速信息，并将获取到的风速风向信息、水流速信息、应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据发送至所述监控终端。
10.根据权利要求8或9所述的一种水电站水工工作闸门在线监测方法，其特征在于，在步骤S8之前还包括如下步骤：所述控制器模块将采集到的风速风向信息、水流速信息、应力数据、振动频率和幅值以及倾角数据写入所述数据存储模块。
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