CN109931981B - 一种用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法,光纤光栅传感器包括光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器，包括：确定光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器的布设位置，分别将光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器进行布设前预处理，将预处理完毕后的所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器按照确定的布设位置进行安装布设，并将每个光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器与光纤光栅采集分析仪电连接。光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器可以监测出通道内水流的信息和引黄闸的闸门的状态信息，进而在水流通道出现水流堵塞或引黄闸的闸门出现问题的初期进行人工排障，保证了引黄闸闸口流水通道的畅通。
Description
技术领域
本申请涉及黄河引黄闸技术领域，具体涉及一种用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法。
背景技术
黄河引黄闸是人工引流黄河水中间的关键部分，引黄闸安全监测数据是多种多样的，引黄闸监测获取的数据量也是特别大,处理并且分析的工作量很大。引黄闸的工程的施工期间会因为各种各样的条件的限制，使得水电站、水库管理的单位以及施工单位的技术人员，很难及时地处理大量的数据以及资料，也就是有关于引黄闸的大量的安全监测数据以及资料,这样就使得工作人员把这些任务委托其他单位进行整理并且分析，从而使得引黄闸的工作人员未能及时将监测及分析的成果应用于引黄闸的安全监测和运行管理，这样就不会及时地发现安全隐患，不能进行及时的预警并处理。
在工程的运行期间，为了能够进行对引黄闸安全的定期检查，引黄闸管理单位就得需要花费很大的人力、财力、物力以及大量的时间，整理并且得分析监测的数据资料，只有进行了监测数据的分析，才能够评价引黄闸的安全以及工作的性能状态。
但是传统技术中对引黄闸的监控一般是出现水流堵塞或水闸下沉等问题时，才会组织检查和排除障碍，这样就导致了水闸在维修过程中是无法正常工作的。例如初期的水路阻塞和水闸部分轻微下沉，如果没有及时处理则会使得引黄闸工作故障。
发明内容
本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供了一种用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法,所述光纤光栅传感器包括光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器，所述方法包括：确定所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器的布设位置，其中所述光纤光栅渗压传感器布设位置在引黄闸闸口流水通道内，所述光纤沉降传感器布设位置在所述引黄闸的闸门上；分别将所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器进行布设前预处理，其中所述光纤光栅渗压传感器进行砂石防阻塞处理，所述光纤光栅沉降传感器进行找平处理，以使得安装后的每个所述光纤光栅沉降传感器处于同一水平面；将预处理完毕后的所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器按照确定的布设位置进行安装布设，并将每个所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器与光纤光栅采集分析仪电连接。
采用上述实现方式，分别在引黄闸闸口流水通道内和引黄闸的闸门上分别布设光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器，进而可以监测出通道内水流的信息和引黄闸的闸门的状态信息，进而可以在水流通道出现水流堵塞或引黄闸的闸门出现问题的初期进行人工排障，保证了引黄闸闸口流水通道的畅通，进而实现了黄河引黄工程的顺利进行。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述确定光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器的布设位置包括：在多个引黄闸闸口流水通道内随机选取多个渗压观测点，其中多个渗压观测点均匀分布在多个引黄闸闸口流水通道内；确定所述引黄闸的闸门位置，在每个闸门上确定安装点，所述安装点用于安装所述光纤光栅沉降传感器。
结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述光纤光栅渗压传感器进行砂石防阻塞处理，包括：设置一水箱用于放置所述光纤光栅渗压传感器，在所述水箱内放置一镀锌管，使得所述镀锌管的一端伸出所述水箱；将所述水箱四周粘上不锈钢制的过滤网，所述过滤网得过滤空小孔直径为0.5mm；将所述水箱底部铺设10cm厚度细沙，再放入第一方形隔板，所述第一方形隔板内侧铺设10cm厚度的粗沙，外侧继续填入细沙；粗沙高度为10cm之后，再放入第二方形隔板，所述第二方形隔板内侧放入10cm厚度的碎石，外侧到所述第一方形隔板的区域继续填粗沙，等粗沙与碎石平齐后抽掉第二方形隔板；继续向一号隔板内填入10cm的粗沙，粗沙装填完毕后抽出所述第一方形隔板，将所述水箱的箱盖与箱体之间进行无缝焊接。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述述光纤光栅沉降传感器进行找平处理包括：在所述引黄闸的闸门上进行激光找平，在每个闸门上确定出处于同一水平线上的布置点；在所述布置点上安装固定底座，所述固定底座用于安装所述光纤光栅沉降传感器。
结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述在所述引黄闸的闸门上进行激光找平，在每个闸门上确定出处于同一水平线上的布置点包括：通过激光仪进行初步测量，确定出初始布置点，包括：利用全站仪对每个所述初始布置点进行3-5次测量标记，如果大于或等于3次标记位置重合，则确定所述初始布置点；在所述初始布置点上安装静力水准仪，然后进行多次水平校正，确定出光纤光栅沉降传感器的安装位置。
结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述在所述布置点上安装固定底座，包括：沿着标记水平线路用膨胀螺丝安装所述固定底座，其中：膨胀螺丝的螺丝孔的开孔方式是每次取中心点，由细钻到粗钻的撑孔方法，用电钻垂直器确保孔的垂直。
结合第一方面第五种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，安装所述光纤光栅沉降传感器包括对所述光纤光栅沉降传感器中的静力水准仪与贮液罐的安装，包括：利用仪器上的水平泡调节螺杆上的螺母使所述静力水准仪保持水平，每四小时检查一次，共检查八次，取长效水平点；确定储液罐接口处，将所有的所述静力水准仪与所述储液罐进行连接。
结合第一方面第六种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，还包括：设置主通液管和副通液管，各测点光纤光栅沉降传感器通过副通液管与主通液管连通，主通液管用线槽分段保护，所述主通液管和副通液管的安装应使用全站仪，为确保通液管的水平，循环流畅度在安装前进行打气测压检测，检查所述主通液管和副通液管的水平以及流畅度。
结合第一方面第七种可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，还包括系统充液，包括：完全排除所述主通液管和副通液管内的空气并清除气泡；低温环境采用防冻液，充液完成后，在贮液罐内加少量甘油，防止挥发。
结合第一方面第八种可能的实现方式，在第一方面第九种可能的实现方式中，还包括连接通气管，通过通气管将各个静力水准仪进行相互连通，并且仅使得一端与大气相通，测试方法为堵住所述通气管与大气相通的管口，对通气管另一孔进行施压，压力应不大于通气管所能承受自然力，确定是否有漏气漏液等现象发生；其中，检查周期为每天四次检查所有气液接口，共监测五天。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种布设完成的光纤光栅渗压传感器的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种在引黄闸闸门上布设完成的光纤光栅沉降传感器的示意图；
图1-3中，符号表示为：
1-水箱，2-光纤光栅渗压传感器，3-镀锌管，4-细沙，5-粗砂，6-碎石，7-铜丝网，8-光缆，9-储液罐，10-气路，11-水路，12-静力水准仪，13-闸门。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。
图1为本申请实施例提供的一种用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法，参见图1所述方法包括：
S101，确定所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器的布设位置。
本申请实施例中，所述光纤光栅传感器包括光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器，所述光纤光栅渗压传感器布设位置在引黄闸闸口流水通道内，所述光纤沉降传感器布设位置在所述引黄闸的闸门上。
具体地，在多个引黄闸闸口流水通道内随机选取多个渗压观测点，其中多个渗压观测点均匀分布在多个引黄闸闸口流水通道内。确定所述引黄闸的闸门位置，在每个闸门上确定安装点，所述安装点用于安装所述光纤光栅沉降传感器。
S102，分别将所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器进行布设前预处理。
其中所述光纤光栅渗压传感器进行砂石防阻塞处理，所述光纤光栅沉降传感器进行找平处理，以使得安装后的每个所述光纤光栅沉降传感器处于同一水平面。
其中，本实施例中所述光纤光栅渗压传感器进行砂石防阻塞处理，包括：
设置一水箱用于放置所述光纤光栅渗压传感器，在所述水箱内放置一镀锌管，使得所述镀锌管的一端伸出所述水箱。将所述水箱四周粘上不锈钢制的过滤网，所述过滤网得过滤空小孔直径为0.5mm。将所述水箱底部铺设10cm厚度细沙，再放入第一方形隔板，所述第一方形隔板内侧铺设10cm厚度的粗沙，外侧继续填入细沙。粗沙高度为10cm之后，再放入第二方形隔板，所述第二方形隔板内侧放入10cm厚度的碎石，外侧到所述第一方形隔板的区域继续填粗沙，等粗沙与碎石平齐后抽掉第二方形隔板。继续向一号隔板内填入10cm的粗沙，粗沙装填完毕后抽出所述第一方形隔板，将所述水箱的箱盖与箱体之间进行无缝焊接。在所述引黄闸的闸门上进行激光找平，在每个闸门上确定出处于同一水平线上的布置点。在所述布置点上安装固定底座，所述固定底座用于安装所述光纤光栅沉降传感器。
本申请实施例中，在引黄闸的闸门上进行激光找平，在每个闸门上确定出处于同一水平线上的布置点包括：通过激光仪进行初步测量，确定出初始布置点，包括：利用全站仪对每个所述初始布置点进行3-5次测量标记，如果大于或等于3次标记位置重合，则确定所述初始布置点。在所述初始布置点上安装静力水准仪，然后进行多次水平校正，确定出光纤光栅沉降传感器的安装位置。
具体地，沿着标记水平线路用膨胀螺丝安装所述固定底座，其中：膨胀螺丝的螺丝孔的开孔方式是每次取中心点，由细钻到粗钻的撑孔方法，用电钻垂直器确保孔的垂直。
利用仪器上的水平泡调节螺杆上的螺母使所述静力水准仪保持水平，每四小时检查一次，共检查八次，取长效水平点。确定储液罐接口处，将所有的所述静力水准仪与所述储液罐进行连接。
本申请实施例提供的布设方法为了布设光纤光栅沉降传感器，还包括：设置主通液管和副通液管、系统充液和连接通气管。
具体地，各测点光纤光栅沉降传感器通过副通液管与主通液管连通，主通液管用线槽分段保护，所述主通液管和副通液管的安装应使用全站仪，为确保通液管的水平，循环流畅度在安装前进行打气测压检测，检查所述主通液管和副通液管的水平以及流畅度。
完全排除所述主通液管和副通液管内的空气并清除气泡，低温环境采用防冻液，充液完成后，在贮液罐内加少量甘油，防止挥发。
通过通气管将各个静力水准仪进行相互连通，并且仅使得一端与大气相通，测试方法为堵住所述通气管与大气相通的管口，对通气管另一孔进行施压，压力应不大于通气管所能承受自然力，确定是否有漏气漏液等现象发生；其中，检查周期为每天四次检查所有气液接口，共监测五天。
S103，将预处理完毕后的所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器按照确定的布设位置进行安装布设，并将每个所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器与光纤光栅采集分析仪电连接。
参见图2和图3，光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器布设完成后的示意图，图2中光纤光栅渗压传感器2连接有光缆8，设置在镀锌管3中，其中光缆8一端连接光纤光栅渗压传感器2另一端设置在镀锌管3外，用于连接光纤光栅采集分析仪。
镀锌管3中间位置设置有铜丝网7，并且由水箱1内向外依次布设碎石6、粗砂5细沙4，进而避免了光纤光栅渗压传感器的阻塞。
图3中，储液罐9设置在引黄闸闸门13的一侧，静力水准仪12依次设置在闸门13上，其中静力水准仪12均通过气路10和水路11与储液罐9相连通。如果闸门出现倾斜，则静力水准仪12中的液位出现偏差。此时光纤光栅采集分析仪就会收到光纤光栅沉降传感器发来的信号。
由上述实施例可知，本实施例提供了一种用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法,所述光纤光栅传感器包括光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器，所述方法包括：确定所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器的布设位置，其中所述光纤光栅渗压传感器布设位置在引黄闸闸口流水通道内，所述光纤沉降传感器布设位置在所述引黄闸的闸门上；分别将所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器进行布设前预处理，其中所述光纤光栅渗压传感器进行砂石防阻塞处理，所述光纤光栅沉降传感器进行找平处理，以使得安装后的每个所述光纤光栅沉降传感器处于同一水平面；将预处理完毕后的所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器按照确定的布设位置进行安装布设，并将每个所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器与光纤光栅采集分析仪电连接。分别在引黄闸闸口流水通道内和引黄闸的闸门上分别布设光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器，进而可以监测出通道内水流的信息和引黄闸的闸门的状态信息，进而可以在水流通道出现水流堵塞或引黄闸的闸门出现问题的初期进行人工排障，保证了引黄闸闸口流水通道的畅通，进而实现了黄河引黄工程的顺利进行。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。
Claims (8)
1.一种用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法,所述光纤光栅传感器包括光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器，其特征在于，所述方法包括：
确定所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器的布设位置，其中所述光纤光栅渗压传感器布设位置在引黄闸闸口流水通道内，所述光纤沉降传感器布设位置在所述引黄闸的闸门上；
确定光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器的布设位置包括：在多个引黄闸闸口流水通道内随机选取多个渗压观测点，其中多个渗压观测点均匀分布在多个引黄闸闸口流水通道内；确定所述引黄闸的闸门位置，在每个闸门上确定安装点，所述安装点用于安装所述光纤光栅沉降传感器；
分别将所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器进行布设前预处理，其中所述光纤光栅渗压传感器进行砂石防阻塞处理，所述光纤光栅沉降传感器进行找平处理，以使得安装后的每个所述光纤光栅沉降传感器处于同一水平面；
所述光纤光栅渗压传感器进行砂石防阻塞处理，包括：设置一水箱用于放置所述光纤光栅渗压传感器，在所述水箱内放置一镀锌管，使得所述镀锌管的一端伸出所述水箱；将所述水箱四周粘上不锈钢制的过滤网，所述过滤网得过滤空小孔直径为0.5mm；将所述水箱底部铺设10cm厚度细沙，再放入第一方形隔板，所述第一方形隔板内侧铺设10cm厚度的粗沙，外侧继续填入细沙；粗沙高度为10cm之后，再放入第二方形隔板，所述第二方形隔板内侧放入10cm厚度的碎石，外侧到所述第一方形隔板的区域继续填粗沙，等粗沙与碎石平齐后抽掉第二方形隔板；继续向一号隔板内填入10cm的粗沙，粗沙装填完毕后抽出所述第一方形隔板，将所述水箱的箱盖与箱体之间进行无缝焊接；
将预处理完毕后的所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器按照确定的布设位置进行安装布设，并将每个所述光纤光栅渗压传感器和光纤光栅沉降传感器与光纤光栅采集分析仪电连接。
2.根据权利要求1所述的用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法，其特征在于，所述光纤光栅沉降传感器进行找平处理包括：
在所述引黄闸的闸门上进行激光找平，在每个闸门上确定出处于同一水平线上的布置点；
在所述布置点上安装固定底座，所述固定底座用于安装所述光纤光栅沉降传感器。
3.根据权利要求2所述的用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法，其特征在于，所述在所述引黄闸的闸门上进行激光找平，在每个闸门上确定出处于同一水平线上的布置点包括：
通过激光仪进行初步测量，确定出初始布置点，包括：利用全站仪对每个所述初始布置点进行3-5次测量标记，如果大于或等于3次标记位置重合，则确定所述初始布置点；
在所述初始布置点上安装静力水准仪，然后进行多次水平校正，确定出光纤光栅沉降传感器的安装位置。
4.根据权利要求3所述的用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法，其特征在于，所述在所述布置点上安装固定底座，包括：
沿着标记水平线路用膨胀螺丝安装所述固定底座，其中：膨胀螺丝的螺丝孔的开孔方式是每次取中心点，由细钻到粗钻的撑孔方法，用电钻垂直器确保孔的垂直。
5.根据权利要求4所述的用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法，其特征在于，安装所述光纤光栅沉降传感器包括对所述光纤光栅沉降传感器中的静力水准仪与贮液罐的安装，包括：
利用仪器上的水平泡调节螺杆上的螺母使所述静力水准仪保持水平，每四小时检查一次，共检查八次，取长效水平点；
确定储液罐接口处，将所有的所述静力水准仪与所述储液罐进行连接。
6.根据权利要求5所述的用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法，其特征在于，还包括：设置主通液管和副通液管，各测点光纤光栅沉降传感器通过副通液管与主通液管连通，主通液管用线槽分段保护，所述主通液管和副通液管的安装应使用全站仪，为确保通液管的水平，循环流畅度在安装前进行打气测压检测，检查所述主通液管和副通液管的水平以及流畅度。
7.根据权利要求6所述的用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法，其特征在于，还包括系统充液，包括：完全排除所述主通液管和副通液管内的空气并清除气泡；
低温环境采用防冻液，充液完成后，在贮液罐内加少量甘油，防止挥发。
8.根据权利要求7所述的用于黄河引黄闸的光纤光栅传感器布设方法，其特征在于，还包括连接通气管，通过通气管将各个静力水准仪进行相互连通，并且仅使得一端与大气相通，测试方法为堵住所述通气管与大气相通的管口，对通气管另一孔进行施压，压力应不大于通气管所能承受自然力，确定是否有漏气漏液现象发生；其中，检查周期为每天四次检查所有气液接口，共监测五天。
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Legal Events
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Granted publication date: 20210430 |