CN115950461B - 基于光纤传感技术建筑安全监测系统及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光纤传感技术建筑安全监测系统，包括一根复合传感光缆，复合传感光缆沿其长度方向若干次往复弯折后密布设置在一层所有户主的所有房屋的墙体内、地板内和天花板内，复合传感光缆与楼宇控制室中的分布式光纤传感系统相连；复合传感光缆包括三根光纤，三根光纤分别与分布式光纤传感系统的振动模块、温度模块、应变模块相连；振动模块、温度模块、应变模块均包括激光器、耦合器、光电探测与解调模块与信号处理与数据分析模块。本发明创造发明了一种建筑领域全新的密集型光纤传感系统，将长达30年以上寿命的普通光纤与建筑结合在一起。为未来建筑安全监测，提供一种内嵌式的方案，是一种全新的建筑安全综合监测系统。

Description

基于光纤传感技术建筑安全监测系统及其监测方法

技术领域

本发明涉及一种基于光纤传感技术建筑安全监测系统及其监测方法。

背景技术

以光纤为传递信息主要媒质的光纤通信技术和以光纤中的导波原理为理论基础的光纤传感技术在人类过去几十年的生活和许多其他领域中得到了越来越广泛的应用和重视，吸引了人们极大的研究兴趣。光纤传感器应用于对磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的测量。其应用范围十分广泛，几乎涉及国民经济和国防上所有重要领域和人们的日常生活，尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用，解决了许多行业多年来一直存在的技术难题。

研究和工程应用表明光纤传感器具有如下特点：

⑴高灵敏度，抗电磁干扰。由于光纤传感器检测系统很难受到外界场的干扰，且光信号在传输中不会与电磁波发生作用，也不受任何电噪声的影响，由于这一特征，光纤传感器在电力系统的检测中得到了广泛应用。

⑵光纤具有很好的柔性和韧性，所以传感器可以根据现场检测需要做成不同的形状。

⑶测量的频带宽、动态响应范围大。

⑷可移植性强，可以制成不同的物理量的传感器，包括声场、磁场、压力、温度、加速度、位移、液位、流量、电流、辐射等。

⑸可嵌入性强，便于与计算机和光纤系统相连，易于实现系统的遥测和控制。

光纤传感在大型工业建筑有很广泛的应用。比如光纤传感技术在结构工程检测中的应用钢筋混凝土是目前非常广泛应用的材料，将光纤材料直接埋入混凝土结构内或粘贴在表面，是光纤的主要应用形式，可以检测热应力和固化、扰度、弯曲以及应力和应变等。混凝土在凝固时由于水化作用会在内部产生一个温度梯度，如果其冷却过程不均匀。热应力会使结构产生裂缝，采用光纤传感器埋入混凝土可以监测其内部温度变化，从而控制冷却速度。建筑对于绿色节能环保和安全监测，有着越来越高的要求，建筑领域一直缺少永久性大批量传感植入方法。目前光纤传感技术受限于技术更新、成本高、技术方案不成熟等原因。未能在建筑领域发挥应有的作用。公开号为CN108931262A的专利：一种用于监测建筑结构安全的光纤传感系统，所述系统包括光源、光隔离器、光纤环形器、多个光纤传感器、温度传感器、解调仪和信号处理器。光源将光信号经过光隔离器和光纤环形器后通过光纤发送给光纤传感器，光纤传感器将符合预定波长的光信号进行反射形成反射光反向传输至解调仪，解调仪将所述反射光进行解调转换为应变量，并传送给信号处理器进行存储和后续数据分析。其仅能监测应变，而且对于一户多个房屋的监测问题未给予解决。公开号为CN113218364B的专利：一种基于光纤传感技术的房屋建筑安全监测系统，系统包括设置于房屋建筑框架的光纤光栅传感器模块以及用于进行光信号处理的信号解调与数据分析模块，其中光纤光栅传感器模块包括多个光纤光栅静力水准仪、光纤光栅双向倾角传感器以及多个光纤光栅位移传感器，分别用于检测房屋建筑结构的不均匀沉降、倾斜角度以及结构性裂缝的拓展情况；信号解调与数据分析模块包括用于解调光纤光栅传感器模块输出光信号的光纤光栅解调模块、用于对解调信号进行温度自补偿和平滑处理的数据处理模块、进行无线数据传输的4GDTU数据传输模块以及云服务端和电源模块。其采用光纤光栅传感器模块的方式，并且仅能监测应变，对于一户多个房屋的监测问题也未给予解决。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种基于光纤传感技术建筑安全监测系统，创造发明了一种建筑领域全新的密集型光纤传感系统，将长达30年以上寿命的普通光纤与建筑结合在一起。为未来建筑安全监测，提供一种内嵌式的方案，是一种全新的建筑安全综合监测系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种基于光纤传感技术建筑安全监测系统，包括一根复合传感光缆，复合传感光缆沿其长度方向若干次往复弯折后密布设置在一层所有户主的所有房屋的墙体内、地板内和天花板内，复合传感光缆与楼宇控制室中的分布式光纤传感系统相连；

复合传感光缆包括三根光纤，三根光纤分别与分布式光纤传感系统的振动模块、温度模块、应变模块相连；振动模块、温度模块、应变模块均包括激光器、耦合器、光电探测与解调模块与信号处理与数据分析模块。通过复合传感光缆内设置三根用于分别检测温度、振动和应变的光纤，实现一根复合传感光缆却多维度地对房屋整体进行监测。将多套房屋内的复合光缆，连接在一起，一层楼安装一套解调仪系统。分担，降低解调仪的成本。温度模块为高空间分辨率分布式光纤传感解调仪。高空间分辨率分布式光纤传感解调仪，是采用集成了光时域解调与光频域解调的统一方案，其主体结构在申请人的另一同日申请一种基于拉曼光频域与光时域技术的光纤传感扫描雷达系统中具体描述：其包括光源、第一1X2光开关、第二1X2光开关、脉冲扫描模块、网络分析及数据采集单元、波形调制器、电光调制器、分光器、第一光电倍增管、第二光电倍增管、第三光电倍增管、耦合器、拉曼滤波器以及传感光纤；光源与脉冲扫描模块光信号连接，脉冲扫描模块与网络分析及数据采集单元相连，网络分析及数据采集单元用于对光源进行脉冲调制，并将脉冲调制后的光输入第一1X2光开关；网络分析及数据采集单元还与第一1X2光开关的输入端相连；第一1X2光开关的一个输出端与耦合器的输入端相连，另一个输出端与电光调制器的光输入端相连；电光调制器的光输出端连接分光器，波形调制器的输出端与电光调制器的控制输入端相连，网络分析及数据采集单元还与波形调制器的输入端相连；分光器分别与耦合器和第一光电倍增管相连，第一光电倍增管的输出端与网络分析与数据采集单元的数据采集端相连，耦合器的两个输出端口分别与拉曼滤波器和第二1X2光开关相连，拉曼滤波器的两个输出端口分别与第二光电倍增管、第三光电倍增管相连，第二光电倍增管与第三光电倍增管的输出端均与网络分析与数据采集单元的数据采集端相连；第二1X2光开关的两个输出端分别与环状传感光纤的两个输入端相连；其解调原理如下：当使用光时域解调方式的时候，该系统光源，连接ps精度的脉冲扫描模块，可通过网络分析及数据采集单元对光源进行脉冲调制，将脉冲光源通过1X2光开关来选择直接进入耦合器，在耦合器端通过另外一只光开关，决定进入端口1或者端口2的光纤，将ps精度的上升沿窄脉冲，送入到1m-20000m的传感光纤中去，再将散射回来，携带了温度信息的拉曼散射光送入到拉曼光滤波器中，分离成斯托克斯sotk es的参考光和带有温度信息的反斯托克斯anti-stokes光，分别送入到光电倍增管(APD2，APD3)中去，通过网络分析与数据采集单元的高速数据采集，形成数字信号，再将数字信息进行处理，解析出温度信息。利用斯托克斯拉曼散射光作为参考信道，通过反斯托克斯拉曼散射信号光与其作比较，从而有效地消除光源的不稳定性以及光纤传输过程中的耦合损耗、光纤接头损耗、光纤弯曲损耗和光纤传输损耗等所带来的影响。采用光频域解调方式时，将1X2光开关切换至电光调制器，网络分析及数据采集单元将通过波形调制器，直接控制电光调制器，通过99：1的分光器，将1％的调制后本征光信号送入到光电倍增管APD1中去，另外99％的调制后的光信号，在耦合器端通过另外一只光开关，决定进入端口1或者端口2的传感光纤中，同时，携带了温度信息的拉曼散射光，将通过耦合器，进入到拉曼光滤波器中，分离成斯托克斯sotkes的参考光和带有温度信息的反斯托克斯anti-sto kes光，分别送入到光电倍增管(APD2，APD3)中去，通过网络分析与数据采集单元将通过APD1的本征光和通过了APD2斯托克斯sot kes以及通过了APD3的反斯托克斯anti-stokes光进行解调处理，通过傅里叶变换与反傅里叶变换，形成数字信号，再将数字信息进行处理，解析出温度信息。拉曼光频域温度解调的主要原理是，频率为f0的激光在电光调制器中被频率为fm的正弦信号调制，然后在z＝0处耦合进光纤，f m是一组离散的等距调制频率，由信号发生器产生S tokes和反Stokes光功率用雪崩光二极管检测，作为参考的输入激光(也即Stokes光)的功率用雪崩光二极管检测。检测得到的功率，通过一个数据处理系统，最后得到温度的空间分布。

进一步的技术方案是，相邻户主的房屋的复合传感光缆通过光纤熔接的方式相连；或者相邻户主的房屋的复合传感光缆通过连接器相连。

进一步的技术方案是，振动模块为DAS振动模块；温度模块为R OFDR&ROTDR分布式温度模块；应变模块为BOTDR分布式应变模块；

用于检测温度的光纤为多模光纤，用于检测振动和应变的两根光纤均为单模光纤。

进一步的技术方案为，复合传感光缆包括用于装修结束后管线查找的部分，前述部分为与电线或管道仿形的复合传感光缆部分；

所述振动模块还包括报警模块及无线连接模块；手机通过无线连接模块与分布式光纤传感系统的振动模块相连，报警模块具有两种工作模式，分别为报警开启或报警关闭模式，手机通过无线连接模块选择不同的工作模式。复合传感光缆为一缆三芯，一缆三芯之中的一芯是用于测振动的，是通过测量振动，用于安防，通过各个位置的光纤振动来实现。当人在家活动时，在哪个房间活动，哪个房间就会有持续的振动，当外出时，设置安防状态，家里如果有人活动类的振动，就会给予提示。也可以通过这个，明确家里宠物的活动情况，从哪个房间，活动到哪个房间。通过模式识别的振动识别算法，宠物与人的活动是不一样的。

进一步的技术方案为，振动模块还包括存储人的运动特征振动数据与宠物的运行特征振动数据的数据库；信号处理与数据分析模块用于将光纤采集到的振动信号与数据库中存储的数据比对分析后发送信号给报警模块，报警模块根据当前的工作模式选择报警或不报警。

进一步的技术方案为，复合传感光缆与地暖管通过扎带固定相连；位于厨房位置的复合传感光缆卷曲成若干个环设置。智能复合光缆为2mm左右直径的柔性结构，与地暖管，通过扎带简单绑定，尽可能放置于地暖管5点钟或者7点钟(指地暖管圆形截面的5点钟或者7点钟方向)一侧。每隔1米，加固一根扎带。

进一步的技术方案为，位于厨房位置的复合传感光缆上设有破缆口，测温的光纤的长度大于复合传感光缆的长度，测温的光纤一部分位于破缆口外，位于破缆口外的光纤卷绕成环状。为避免光缆卷绕太多而损伤光缆，在光缆上设置若干个破缆口，通过多段光纤在破缆口熔接的方式，实现光缆外部设有环状的光纤，增加重点位置温度监测的监测密度，提高安全性及火灾的响应速度。

进一步的技术方案为，复合传感光缆包括由外至内依次设置的聚乙烯护套、涂塑铝带及缆芯填充物，缆芯填充物内设有所述三根光纤，缆芯填充物中心位置还设有中心加强芯；

聚乙烯护套上设置两根色条，两根色条的位置分别与检测温度的光纤和检测振动的光纤的位置对应。色条的设置可以起到提示安装人员相应位置的光纤接哪个解调仪，便于安装。

本发明还提供的技术方案为，基于光纤传感技术建筑安全监测方法，包括振动监测、形变监测及温度监测；

其中，振动监测方法包括：先向振动模块中的数据库录入人的运动特征振动数据与宠物的运行特征振动数据，用于监测振动的单模光纤检测到各房间的振动后，将采集到的振动信号发送给信号处理与数据分析模块，经与数据库中存储的数据比对分析后发送信号给报警模块，手机通过无线连接模块选择报警模块的工作模式，外出时，选择报警模式，居家时选择不报警模式；

形变监测方法包括：检测应变的单模光纤将检测到的应变信息发送到应变模块中的信号处理与数据分析模块，信号处理与数据分析模块将形变数据发送至应变模块中的数据库存储，通过长年累月的形变变化数据，指示此房屋的结构健康状况，给房屋整体作应变监测，实时分析房屋沉降变形，如果沉降变形超过设置的阈值，信号处理与数据分析模块发送信号给应变模块中的报警模块，报警模块通过以太网或RS485或无线连接模块将实时预警信号送到监控室；

温度监测方法包括：先向温度模块中的数据库录入房屋内多个不同位置的温度数据，检测温度的多模光纤将检测到的温度信息发送到温度模块中的信号处理与数据分析模块，经与数据库中存储的数据比对分析后发送信号给报警模块，报警模块通过以太网或RS485或无线连接模块将实时预警信号送到监控室。

进一步的技术方案为，房屋内多个不同位置包括大功率家庭用电插座位置、电线集中的位置、厨房及其它有火源的位置、卫生间位置、厨房底部位置、淋浴房位置、阀门位置、厨房下水位置；

温度检测方法还包括隐蔽管线的查找与定位方法：通过电吹风对着墙体或者地面加热，根据多模光纤检测到的温度变化情况，通过R OFDR&ROTDR分布式温度模块，可实时定位管线的准确位置。厨房及其它有火源的位置，集中放置增加光纤环，作为火灾预警传感器(根据检测的温度变化情况)。卫生间及厨房底部密集放置传感光缆，根据检测的温度情况，实时检测是否有渗水及防水破坏的情况；特别是在淋浴房内，阀门，厨房下水位置，防止漏水或者忘关水龙头。

温度定位原理如下：拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的，具体地说，如果一部分光能转换成为热振动，那么将发出一个比光源波长更长的光，称为斯托克斯光(Stokes光)，如果一部分热振动转换成为光能，那么将发出一个比光源波长更短的光，称为反斯托克斯光(Anti-Stokes光)。其中Stokes光强度受温度的影响很小，可忽略不计，而Anti-Stokes光的强度随温度的变化而变化。Anti-Stokes光与Stokes光的强度之比提供了一个关于温度的函数关系式。光在光纤中传输时一部分拉曼散射光(背向拉曼散射光)沿光纤原路返回，被光纤探测单元接收。高空间分辨率分布式光纤测温主机通过测量背向拉曼散射光中Anti-Stokes光与Stokes光的强度比值的变化实现对外部温度变化的监测。在时域中，利用OTDR技术，根据光在光纤中的传输速率和入射光与后向拉曼散射光之间的时间差，可以对不同的温度点进行定位，这样就可以得到整根光纤沿线上的温度并精确定位。

将传感光缆与房屋的内部坐标位置一一对应，形成3维热力图，在发生火灾等情况，及时避开着火点，找到逃生路线，同时准确定位起火点及时将数据上传给消防单位，可以针对性灭火。

本发明的优点和有益效果在于：

一、智能复合光缆为2mm左右直径的柔性结构，与地暖管，通过扎带简单绑定，尽可能放置于地暖管5点钟或者7点钟(指地暖管圆形截面的5点钟或者7点钟方向)一侧。每隔1米，加固一根扎带。

二、智能复合光缆，在每个房间需要网络的地方，比如86网络盒内部留有20cm左右光缆，用于未来万兆光纤通信作预留。

三、可在重点大功率家庭用电插座位置，留有复合传感光缆，用于重点安全监测，在电线集中的位置放置复合传感光缆。

四、窗户位置放置传感光纤，用于周界安全防护，可以设置防区，在外出时，设置安防状态，在家时，可以设置为撤防状态。

五、在厨房及其它有火源的位置，集中放置增加光纤环，作为火灾预警传感器。

六、在卫生间及厨房底部密集放置传感光缆，实时检测是否有渗水及防水破坏的情况。特别是在淋浴房内，阀门，厨房下水等位置，防止漏水或者忘关水龙头。

七、通过连接分布式光纤振动系统，实时检测房屋震颤等安全隐患。

八、在布置了电线或者管道的地方，全部附带布置一根光纤，可用于，装修工程结束以后，线路查找，通过电吹风对着墙体或者地面，加热，即可实时定位线路的准确位置。

九、通过连接分布式光纤应变传感器，可以给房屋整体作应变监测，实时分析房屋沉降变形等。

十、由于解调仪部分成本较高，可以将，多套房屋内的复合光缆，连接在一起，一层楼安装一套解调仪系统。分担，降低成本。

十一、实时在线，每一秒给房子做一次深度安全体检，安全监测。

十二、将传感光缆与房屋的内部坐标位置一一对应，形成3维热力图，在发生火灾等情况，在浓烟滚滚的现场条件下，及时避开着火点，找到逃生路线，同时准确定位起火点及时将数据上传给消防单位，消防员可以根据起火点的位置及业主单位共同判断，着火点，此刻放置的货物类型，有无爆炸物，有无危化品，消防员可以通过以上信息，针对性灭火，及时到达火源。同时指导相关人员逃生方案。

附图说明

图1是本发明一种基于光纤传感技术建筑安全监测系统的实施示意图；

图2是本发明中光缆的截图示意图；

图3是图2的侧视图的透视图；

图4是本发明中温度模块、振动模块及应变模块的原理示意图；

图5是本发明中应变模块的微波外差检测的BOTDR系统原理图。

图中：1、房屋；2、光缆；3、多模；4、单模；5、光纤环；6、破缆口；7、聚乙烯护套；8、涂塑铝带；9、缆芯填充物；10、中心加强芯；11、色条。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图3所示(为便于图示，图2未示出破缆口及破缆口处的光纤环)，本发明是一种基于光纤传感技术建筑安全监测系统，用普通光纤作为传感器，永久性的植入到各类建筑中去，成了建筑材料的一部分的解决方案。提出将光纤作为建筑智能材料的一部分，配合自主开发的光纤传感解调仪，形成一个永久性的，且深入到建筑内部的实时监测方法。在建筑物装修过程中，埋入光缆2，一根多模3+两根单模4，组成一根光缆。光缆遍布分布于一户所有房屋1。每一秒给房子做一次深度体检，安全监测，每个房间火灾监测，重点位置比如厨房火灾监测，在厨房及其它有火源的位置，集中放置增加光纤环5，作为火灾预警传感器。位于厨房位置的复合传感光缆上设有破缆口6，测温的光纤的长度大于复合传感光缆的长度，测温的光纤(即多模3)一部分位于破缆口外，位于破缆口6外的光纤卷绕成环状(即光纤环5)。如图3所示。复合传感光缆包括由外至内依次设置的聚乙烯护套7、涂塑铝带8及缆芯填充物9，缆芯填充物内设有所述三根光纤，缆芯填充物中心位置还设有中心加强芯10。聚乙烯护套上设置两根色条11，两根色条的位置分别与检测温度的光纤和检测振动的光纤的位置对应。通过温度来检测，准确定位位置。连接图，如图4所示。

一个分布式光纤传感系统内部有三个模块，分别是温度模块，振动模块，应变模块。

复合光缆中的一芯单模与光纤DAS振动模块相连接，另外一芯单模光纤与BOTDR分布式应变模块相连接，还有一芯多模光纤与ROF DR&ROTDR分布式温度模块相连接。

其中振动DAS主机可以通过手机软件设置对外报警或者不对外报警，但是振动测量是1秒一次，一天24小时监测的。不用切断光纤连接。只是软件不对外报警而已。

单模光纤与BOTDR分布式应变模块相连接，用于房屋内部结构的形变，沉降，并提供对外预警，通过长年累月的形变变化数据，指示此房屋的结构健康状况。如结构变化超过设置的阈值，就需要检修，增加支撑等。

多模光纤与ROFDR&ROTDR分布式温度模块相连接，测量沿线分布式的温度，与建筑内的水管，气管，电线管等一同布置。即可监测所有的水管，气管，电线管的温度能起到以下作用：1、用于监测水暖管、气管、电线管的实时温度指示当前运行状况等；2.各种管线泄漏可以在第一时间发现，并且准确定位位置；3.建筑内如发生火灾，在浓烟滚滚的环境下，及时将起火点的位置以及各个空间的温度全部发送给消防单位，用于判断从哪个方向灭火，指导准确的灭火方案。对整个房屋的各个墙面、地板及天花板进行三维坐标标定，在复合传感光缆布置时记录每个位置的坐标，将传感光缆与房屋的内部坐标位置一一对应，形成3维热力图，在发生火灾等情况，及时避开着火点，找到逃生路线，同时准确定位起火点及时将数据上传给消防单位，可以针对性灭火。

这个主机内部集成了三种模块，每种模块有各自的作用。其中振动这一块，人的走路步调与宠物完全不同，振动图谱也不同。通过录入人的运动特征与宠物的运行特征，入库以后。实际发生了振动数据以后，与库里的特征进行对比，判断是何种振动引起的。

其中，应变模块的原理也即形变-布里渊散射BOTDR原理为：

布里渊散射光频移会随着温度和光纤应变的上升而线性增加；

布里渊散射光功率会随温度的上升而线性增加,随应变增加而线性下降；通过测量布里渊散射光频移和光功率，就可以求得被测点的温度和应变大小；原理示意图如图5所示，从光源发出的频率为ν0的光被分成探测光和参考光，其中参考光作为光学本振光。

对探测光采用声光调制器进行脉冲调制，然后采用光纤放大器EDFA将该信号功率放大到合适值。

当光在光纤中发生布里渊散射时，后向的布里渊散射光相对于原来的入射光产生一个布里渊频移。

该后向布里渊散射光和参考光由宽带光电二极管进行外差检测。此后，该信号被进一步放大，

并通过滤波去除直流成分和高次谐波。此时，输出信号只有差频项νB，将其和微波本振产生的信号再次混频，得到基带信号。通过连续改变微波本振的频率，可构建布里渊频谱，对频谱进行洛仑兹曲线拟合可计算得到νB。

振动模块的工作原理如下：DAS可分布式检测到光缆沿线各个位置的振动信号，由于光缆全面铺设，所以覆盖整个房间以及窗户等重点防区。DAS可以获得振动事件的时间、地点、事件趋势等信息，通过对振动波形分析和特征信号提取，并结合专家数据库和神经网络识别算法，可确定振动事件类型

分布式声音传感器DAS是基于相干瑞利散射的分布式光纤传感器。它利用光纤对声音(振动)敏感的特性，当外界振动作用于传感光纤上时，由于弹光效应，光纤的折射率、长度将产生微小变化，从而导致光纤内传输信号的相位变化，使得光强发生变化。

声波导致的相位变化很小，因此DAS系统通常采用高相干的脉冲光源，脉冲宽度区域内瑞利散射信号之间会发生干涉，当外界振动导致相位发生变化时会使得该点的相干瑞利散射信号强度发生变化，通过检测振动前后的瑞利散射光信号的强度变化(差分信号)，即可实现振动事件的探测，并精确定位。与Mach-Zehnder、Sagnac干涉仪相比，DAS系统仅需一芯单模光纤，最大测量距离可达50公里，定位精度±20米以内，并且可实现多事件同时探测与定位。

虽然以上，我们设计与使用了，传感光纤植入的方式，在多根传感光纤的前提下，我们仍然可以选择，只测温度，或者只测形谈，或者只测振动，以及三种技术任何搭配。以满足各个应用场景的需求的情况下，还能节约成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于光纤传感技术建筑安全监测方法，其特征在于，包括振动监测、形变监测及温度监测；

其中，振动监测方法包括：先向振动模块中的数据库录入人的运动特征振动数据与宠物的运行特征振动数据，用于监测振动的单模光纤检测到各房间的振动后，将采集到的振动信号发送给信号处理与数据分析模块，经与数据库中存储的数据比对分析后发送信号给报警模块，手机通过无线连接模块选择报警模块的工作模式，外出时，选择报警模式，居家时选择不报警模式；

形变监测方法包括：检测应变的单模光纤将检测到的应变信息发送到应变模块中的信号处理与数据分析模块，信号处理与数据分析模块将形变数据发送至应变模块中的数据库存储，通过长年累月的形变变化数据，指示此房屋的结构健康状况，给房屋整体作应变监测，实时分析房屋沉降变形，如果沉降变形超过设置的阈值，信号处理与数据分析模块发送信号给应变模块中的报警模块，报警模块通过RS485或无线连接模块将实时预警信号送到监控室；

温度监测方法包括：先向温度模块中的数据库录入房屋内多个不同位置的温度数据，检测温度的多模光纤将检测到的温度信息发送到温度模块中的信号处理与数据分析模块，经与数据库中存储的数据比对分析后发送信号给报警模块，报警模块通过RS485或无线连接模块将实时预警信号送到监控室；

房屋内多个不同位置包括大功率家庭用电插座位置、电线集中的位置、厨房及其它有火源的位置、卫生间位置、厨房底部位置、淋浴房位置、阀门位置和厨房下水位置；

温度检测方法还包括隐蔽管线的查找与定位方法：通过电吹风对着墙体或者地面加热，根据多模光纤检测到的温度变化情况，通过ROFDR或ROTDR分布式温度模块，实时定位管线的准确位置；

一根复合传感光缆，复合传感光缆沿其长度方向若干次往复弯折后密布设置在一层所有户主的所有房屋的墙体内、地板内和天花板内，复合传感光缆与楼宇控制室中的分布式光纤传感系统相连；

复合传感光缆包括三根光纤，三根光纤分别与分布式光纤传感系统的振动模块、温度模块、应变模块相连；在复合传感光缆上设置若干个破缆口，通过多段光纤在破缆口熔接的方式，实现复合传感光缆外部设有环状的光纤，增加重点位置温度监测的监测密度，提高安全性及火灾的响应速度；

厨房及其它有火源的位置，集中放置增加光纤环，作为火灾预警传感器；卫生间及厨房底部密集放置复合传感光缆，根据检测的温度情况，实时检测是否有渗水及防水破坏的情况；复合传感光缆设置在淋浴房内，阀门，厨房下水位置，防止漏水或者忘关水龙头；

在重点大功率家庭用电插座位置，设置有复合传感光缆以用于重点安全监测，在电线集中的位置设置复合传感光缆；在窗户位置处设置复合传感光缆以用于周界安全防护：在外出时，设置安防状态；在家时，设置为撤防状态；

在布置了电线或者管道的地方，全部设置复合传感光缆以用于装修工程结束以后的线路查找：通过电吹风对着墙体或者地面加热，即可实时定位线路的准确位置；

振动DAS主机通过手机软件设置对外报警或者不对外报警，但是振动测量是1秒一次，一天24小时监测；

检测应变的单模光纤与BOTDR分布式应变模块相连接，用于房屋内部结构的形变，沉降，并提供对外预警，通过长年累月的形变变化数据，指示此房屋的结构健康状况：如结构变化超过设置的阈值，就需要检修，增加支撑；多模光纤与ROFDR或ROTDR分布式温度模块相连接，测量沿线分布式的温度，与建筑内的水管，气管，电线管等一同布置以用于监测所有的水管，气管，电线管的温度以用于监测水暖管、气管、电线管的实时温度指示当前运行状况；以实现各种管线泄漏可以在第一时间发现，并且准确定位位置；建筑内如发生火灾，在浓烟滚滚的环境下，及时将起火点的位置以及各个空间的温度全部发送给消防单位，用于判断从哪个方向灭火，指导准确的灭火方案；

录入人的运动特征与宠物的运行特征入库；发生振动数据后，与库里的特征进行对比，根据人的走路步调与宠物步调的振动图谱的不同来判断是何种振动引起的；

DAS可以获得振动事件的时间、地点、事件趋势信息，通过对振动波形分析和特征信号提取，并结合专家数据库和神经网络识别算法，可确定振动事件类型。

2.根据权利要求1所述的基于光纤传感技术建筑安全监测方法，其特征在于，振动模块、温度模块、应变模块均包括激光器、耦合器、光电探测与解调模块与信号处理与数据分析模块。

3.根据权利要求2所述的基于光纤传感技术建筑安全监测方法，其特征在于，相邻户主的房屋的复合传感光缆通过光纤熔接的方式相连；或者相邻户主的房屋的复合传感光缆通过连接器相连。

4.根据权利要求3所述的基于光纤传感技术建筑安全监测方法，其特征在于，所述复合传感光缆与地暖管通过扎带固定相连。

5.根据权利要求4所述的基于光纤传感技术建筑安全监测方法，其特征在于，测温的光纤的长度大于复合传感光缆的长度。

6.根据权利要求1或5所述的基于光纤传感技术建筑安全监测方法，其特征在于，复合传感光缆包括由外至内依次设置的聚乙烯护套、涂塑铝带及缆芯填充物，缆芯填充物内设有所述三根光纤，缆芯填充物中心位置还设有中心加强芯；

聚乙烯护套上设置两根色条，两根色条的位置分别与检测温度的光纤和检测振动的光纤的位置对应。