CN109799047B - 基于光纤的面板堆石坝混凝土面板缝间渗流监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及安全监测领域，公开了一种基于光纤的面板堆石坝混凝土面板缝间渗流监测系统，用以解决目前技术难以有效地捕捉到运行过程中的渗流、渗压以及有效准确判断工程建筑物运行的问题。本发明包括光纤束和计算机，所述光纤束与所述计算机通信；所述光纤束用于设置在面板堆石坝的混凝土面板缝间，所述光纤束由多个用于检测缝间压力、温度和湿度的光纤光栅依次连接而成；当光纤束上有光纤光栅检测到缝间的压力、温度或湿度发生变化并反馈给计算机时，计算机通过光纤头的编号和编号‑位置表定位出发生压力、温度或者湿度变化的位置。本发明适用于面板堆石坝混凝土面板缝间渗流监测。
Description
技术领域
本发明涉及安全监测领域，特别涉及基于光纤的面板堆石坝混凝土面板缝间渗流监测系统。
背景技术
水电工程规模巨大，一般都建设在人烟稀少的偏远山区，工程条件复杂，工程建设难度及技术要求更高。随着我国水电事业的迅速发展及工程规模在不断增大，也对工程和下游人员、财产的安全构成了更大的威胁，从而对工程建筑物的安全运行提出了更高要求。因此，为确保工程的安全，不仅需要工程本身有可行、可靠的方案及其施工，也需要有监视其安全运行的监测手段，获得其运行及其过程中的应力、变形监测信息，获得并确保工程建筑物的正常安全运行，监视工程安全运行，发挥其应有的工程经济效益和社会效益。
这需根据工程监测对象或目标运行的基本要求，按其关运行及相关监测的规程规范，按确保工程建筑物运行安全的原则，从照及工程全面、侧重工程重点、难点、疑点出发，结合同类工程经验(如：)拟定(认为或假设)监测项目及其监测点布设监测仪器。对于面板堆石坝工程，关键及其重点部位之一就是大坝工程的防渗体混凝土面板，面板运行的薄弱及其容易损坏之处是面板周边缝和板间垂直缝，我们作好其监测监视其安全运行的基础和关键，尤其是渗流监测。
目前现有常规监测手段及方法是在混凝土面板与趾板周边缝、面板间垂直缝上，根据现有监测规范和面板堆石坝工程渗流运行特点，按监视其安全运行需要出发，确定在需要监测的部位及其测点布设渗压计进行监测。这种渗流监测及其布设方式和方法是一种不连续、间断的点式监测，具有许多的不确定性，难以完全有效地捕捉到运行过程中的渗流、渗压(运行过程中会发生或出现新渗漏点等)和有效准确判断工程建筑物运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于光纤的面板堆石坝混凝土面板缝间渗流监测系统，用以解决目前技术难以有效地捕捉到运行过程中的渗流、渗压以及有效准确判断工程建筑物运行的问题。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：基于光纤的面板堆石坝混凝土面板缝间渗流监测系统，包括光纤束和计算机，所述光纤束与所述计算机通信；所述光纤束用于设置在面板堆石坝的混凝土面板缝间，且所述光纤束由多个用于检测缝间压力、温度和湿度的光纤光栅依次连接而成。
具体的来说，根据实际检测位置，混凝土面板缝可以包括：混凝土面板与趾板间形成的周边缝，和/或相邻两个混凝土面板之间形成的垂直缝。即所述光纤束可设置在面板堆石坝的混凝土面板与趾板间形成的周边缝中，和/或设置在面板堆石坝的相邻两个混凝土面板之间形成的垂直缝中。
进一步的，为了对缝间的渗流、渗压进行准确定位，所述计算机存储有一张编号-位置表，当光纤束上有光纤光栅检测到缝间的压力、温度或湿度发生变化并反馈给所述计算机时，所述计算机通过光纤光栅的编号和所述编号-位置表定位出发生压力、温度或者湿度变化的位置。
进一步的，为了获取缝间的渗漏程度，本发明在整条光纤束上还捆绑有加热电缆，所述加热电缆与所述计算机通信；当所述计算机定位出发生温度或者湿度变化的位置后，所述计算机还将控制所述加热电缆对定位位置进行加热，并记录将定位位置加热至正常的温度或者湿度所消耗的功耗，根据加热所消耗功耗计算出缝间的渗漏程度。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明将光纤束连续布置于可能发生渗流、渗压的缝中，从平面、空间的角度连续监测，获得并掌握面板缝的全面渗漏、渗压情况，解决目前常规点式布设监测捕捉渗流的局限性。
(2)光纤束除具有传感特性外，还具有传输技术特性，利用其传输自行传输获得的感应信息，同时当安装铺设的光纤束当在中间某处断裂或不通等破坏时，可从其另一端传输其感应信息。因而利用这种新型光纤监测技术，不需另行单独配置(省了)监测仪器电缆，不仅节约了投资，也提高了运行的可靠性。
(3)从光纤组成材料二氧化硅(sio2)可知，具有良好的耐久性和防腐性，解决了常规电测式监测仪容易损坏的缺点，提高了监测的耐久性和运行可靠性。
(4)由于直接利用光纤的传感、传输技术特性，运行及数据测读过程中不需电流、电压，避免了因电流、电压而产生电感应引起雷电而遭到雷击损坏，有效解决监测系统的防雷问题，提高了运行的可靠性，尤其多雷的西南地区。
附图说明
图1为实施例中光纤束的布置示意图。
图中编号：1是趾板，2是混凝土面板，3是光纤束，301是光纤光栅。
具体实施方式
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于光纤的面板堆石坝混凝土面板缝间渗流监测系统，包括光纤束和计算机，所述光纤束与所述计算机通信；所述光纤束用于设置在面板堆石坝的混凝土面板缝间，且所述光纤束由多个用于检测缝间压力、温度和湿度的光纤光栅依次连接而成。
具体的来说，根据实际检测位置，混凝土面板缝可以包括：混凝土面板与趾板间形成的周边缝，和/或相邻两个混凝土面板之间形成的垂直缝。即所述光纤束可设置在面板堆石坝的混凝土面板与趾板间形成的周边缝中，和/或设置在面板堆石坝的相邻两个混凝土面板之间形成的垂直缝中。
进一步的，为了对缝间的渗流、渗压进行准确定位，所述计算机存储有一张编号-位置表，当光纤束上有光纤光栅(可能一个或者多个)检测到缝间的压力、温度或湿度发生变化并反馈给所述计算机时，所述计算机通过光纤光栅的编号和所述编号-位置表定位出发生压力、温度或者湿度变化的位置。
进一步的，为了获取缝间的渗漏程度，本发明在整条光纤束上还捆绑有加热电缆，所述加热电缆与所述计算机通信；当所述计算机定位出发生温度或者湿度变化的位置后，所述计算机还将控制所述加热电缆对定位位置进行加热，并记录将定位位置加热至正常的温度或者湿度所消耗的功耗，根据加热所消耗功耗计算出缝间的渗漏程度。
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例
针对常规的不连续、间断的点式监测，具有许多的不确定性，难以完全有效地捕捉到运行过程中的渗流、渗压(运行过程中会发生或出现新渗漏点等)和有效准确判断工程建筑物运行的问题，实施例提供了一种基于光纤的面板堆石坝混凝土面板缝间渗流监测系统，包括光纤束3和计算机，在整条光纤束3上捆绑有加热电缆，所述加热电缆、所述光纤束3分别与所述计算机通信；如图1所示，所述光纤束3设置在面板堆石坝的混凝土面板2与趾板1间形成的周边缝中，以及设置在面板堆石坝的相邻两个混凝土面板之间形成的垂直缝中；所述光纤束由多个用于检测缝间压力、温度和湿度的光纤光栅依次连接而成。
所述计算机存储有编号-位置表和电量-渗漏程度表，当所述光纤束上有光纤光栅检测到缝间的压力、温度或湿度发生变化并反馈给所述计算机时，所述计算机可通过光纤光栅的编号和编号-位置表定位出发生压力、温度或者湿度变化的位置；当所述计算机定位出发生温度或者湿度变化的位置后，所述计算机还可以控制所述加热电缆对定位位置进行加热，并记录将定位位置加热至正常的温度或者湿度所消耗的功耗，根据加热所消耗功耗和电量-渗漏程度表计算出缝间的渗漏程度。
实施例的一种工作方式如下：
假如图1中的A点发生了渗漏，A点处光纤光栅301检测到缝间的温度和湿度发生变化并反馈给计算机时，计算机首先通过A点处的光纤光栅301的编号和存储的编号-位置表定位出发生温度和者湿度变化的位置A；然后计算机控制加热电缆对A点位置进行加热，并记录将A点位置加热至缝间正常的温度和湿度所消耗的功耗，根据加热所消耗功耗和电量-渗漏程度表计算出缝间的渗漏程度。
通过实施例现场实施观察发现，仅需将沿板间缝铺设安装后监测，这种全天候的观测方式不需观测人员到现场，不仅方便现场人员观测操作，也确保了设施、人员的安全，极大的节约了安装、观测的时间，有效解决了高坝大库大范围渗流观测难题。本发明极有利于提高可靠性、准确性，节约大量的人工和时间成本，具有重要的工程应用意义，为类似工程及其大范围渗流监测提供了非常好的应用实例，可以在类似工程全面推广。
Claims (2)
1.基于光纤的面板堆石坝混凝土面板缝间渗流监测系统，其特征在于，包括光纤束和计算机，所述光纤束与所述计算机通信；所述光纤束用于设置在面板堆石坝的混凝土面板缝间，且所述光纤束由多个用于检测缝间压力、温度和湿度的光纤光栅依次连接而成；
所述计算机存储有一张编号-位置表，当光纤束上有光纤光栅检测到缝间的压力、温度或湿度发生变化并反馈给所述计算机时，所述计算机通过光纤光栅的编号和所述编号-位置表定位出发生压力、温度或者湿度变化的位置；
整条光纤束上还捆绑有加热电缆，所述加热电缆与所述计算机通信；当所述计算机定位出发生温度或者湿度变化的位置后，所述计算机还将控制所述加热电缆对定位位置进行加热，并记录将定位位置加热至正常的温度或者湿度所消耗的功耗，根据加热所消耗功耗计算出缝间的渗漏程度。
2.如权利要求1所述的基于光纤的面板堆石坝混凝土面板缝间渗流监测系统，其特征在于，混凝土面板缝包括：混凝土面板与趾板间形成的周边缝，和/或相邻两个混凝土面板之间形成的垂直缝。
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