CN211602089U - 一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及地下排水领域,具体涉及一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,包括分布式测温光纤、测温光纤解调装置和加热电源,所述分布式测温光纤沿盲沟集水管轴向设置于所述盲沟集水管内壁,所述分布式测温光纤包括多个检测单元,每个所述检测单元包括自加热温度传感光纤;所述加热电源用于为所述自加热温度传感光纤提供加热供电电源,并和所述自加热测温光纤构成加热回路;所述测温光纤解调装置向所述分布式测温光纤发射光检测信号,并接收从所述分布式测温光纤返回的光信号,本实用新型可以快速定位渗水盲沟的积水位置,提高施工效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及地下排水领域,特别是一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统。
背景技术
盲沟作为一种地下排水措施,用以排除地下水,降低地下水位,广泛应用于铁路、公路路基排水中。目前广泛采用的传统盲沟是在路基或地基内设置充填碎、砾石等粗粒材料并在其中埋设集水管。渗水盲沟在使用过程中,受外部荷载影响,局部地段盲沟会发生破损,外部填充土体进入集水管,导致渗水盲沟堵塞积水;受地基沉降变形、隆起变形等影响,局部地段排水纵坡也会发生改变,从而形成积水。一旦渗水盲沟发生堵塞积水,将会丧失原设计的排除地下水,降低地下水位的功能,同时在积水点处,积水长期浸泡土体会软化土体引起地基沉降或导致土体含水率上升引起地基隆起,因此需要尽快对积水点处的盲沟进行维护。而渗水盲沟属于地下工程,难以快速确定积水位置,在实际工程中通常需要大面积开挖以确定维修位置。因此需要一种能够快速确定渗水盲沟积水位置的检测系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于:针对渗水盲沟一旦发生堵塞积水,不容易快速确定积水位置的问题,提供一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统。
为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案为:
一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,包括分布式测温光纤、测温光纤解调装置和加热电源,
所述分布式测温光纤沿盲沟集水管轴向设置于所述盲沟集水管内壁,所述分布式测温光纤包括多个检测单元,每个所述检测单元包括自加热温度传感光纤;
所述加热电源用于为所述自加热温度传感光纤提供加热供电电源,并和所述自加热温度传感光纤构成加热回路;
所述测温光纤解调装置向所述分布式测温光纤发射光检测信号,并接收从所述分布式测温光纤返回的光信号。
本实用新型一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统的工作原理如下:当渗水盲沟内未积水时,自加热温度传感光纤周围主要为空气介质;当渗水盲沟内积水时,自加热温度传感光纤周围主要为水介质;自加热温度传感光纤通电后,加热电阻丝产生恒定加热功率,引起周围介质温度升高,由于水的热传导系数大于空气热传导系数,因此有积水处的温度将低于未积水处的温度;通过测温光纤解调装置可以测定光纤长度方向个各点的温度,通过对比各点处的温度情况即可确定渗水盲沟的积水位置和积水程度。
基于上述技术特征的一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,当渗水盲沟中积满水、部分积水以及未积水时,在自加热温度传感光纤中恒定加热功率作用下,升温情况也将不同,通过测温光纤解调装置检测自加热温度传感光纤中的测温光纤各点的温度,通过对比各点的温度,即可确定渗水盲沟的积水程度。
所述测温光纤解调装置和所述加热供电电源仅在检测时与自加热温度传感光纤连接,无需长时间放置于检测现场。
优选的,所述加热电阻丝可采用铁铝合金、镍铬合金等金属材料和碳化硅、二硅化钼等非金属材料。
优选的,所述测温光纤解调装置设置在所述分布式测温光纤的起始端,向所述分布式测温光纤末端发送光检测信号,并接收所述分布式测温光纤返回的光信号。
优选的,所述测温光纤解调装置为光时域反射仪,所述光时域反射仪为采用基于拉曼散射的光时域反射仪或基于布里渊散射的光时域反射仪。
优选的,所述检测单元设置在相邻两个盲沟集水井之间,便于施工人员快速找到测温光纤,检查盲沟积水。
优选的,所述自加热温度传感光纤包括加热电阻丝、测温光纤,所述加热电阻丝的两端分别与所述加热电源相连,构成加热回路,所述测温光纤与所述测温光纤解调装置相连,所述测温光纤包括包层和裸光纤,所述裸光纤在所述包层内能够自由滑动,使光纤能够在不同的温度下产生精确的应变,提高了系统的检测精度。
优选的,所述加热电阻丝和所述测温光纤热成型于硅胶中,所述硅胶还包裹有保护套,硅胶和光纤的成分均为二氧化硅,可以准确地将周边环境温度传递给测温光纤,提高了系统的检测精度。
优选的,还包括接线盒,所述接线盒用于保护所述自加热温度传感光纤,所述接线盒同时用于加热电源与自加热温度传感光纤以及测温光纤解调装置自加热温度传感光纤的连接。
优选的,还包括玻璃钢胶,所述玻璃钢胶用于将所述分布式测温光纤固定于所述盲沟集水管内壁,能够使所述分布式测温光纤与所述盲沟集水管内壁紧密贴合,提高了系统的检测精度。
优选的,所述自加热温度传感光纤外表面设置有米标,所述米标用于确定所述自加热温度传感光纤的长度,便于施工人员准确找到积水位置。
优选的,还包括上位机,所述上位机和所述测温光纤解调装置连接,所述上位机用于接收所述测温光纤解调装置的温度数据,并根据温度数据确定盲沟具体积水位置和积水程度。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果是:
1、本实用新型的自加热温度传感光纤中的加热电阻丝可以产生恒定加热功率,渗水盲沟中积满水、部分积水以及未积水时,在自加热温度传感光纤中加热电阻丝恒定加热功率作用下,升温情况也将不同,通过测温光纤解调装置和自加热温度传感光纤中的测温光纤确定渗水盲沟的积水程度。
2、本实用新型自加热温度传感光纤的导热层为硅胶,硅胶和测温光纤的主要成分均为二氧化硅,可以准确地将周边环境温度传递给测温光纤,提高了系统的检测精度。
3.本实用新型采用多个检测单元,当单个检测单元受损不影响其他检测单元的检测功能,提高了系统的容错率。
4.本实用新型采用的测温光纤解调装置为基于拉曼散射的光时域反射仪或基于布里渊散射的光时域反射仪,灵活度高,便于使用。
5.本实用新型所使用的测温光纤解调装置和加热电源仅在检测时与自加热温度传感光纤连接,无需长时间放置于检测现场,可提高设备使用寿命和利用率。
6.本发明所使用的裸光纤在所述包层内能够自由滑动,光纤能够在不同的温度下产生精确的应变,提高了系统的检测精度。
附图说明
图1是本实用新型检测单个检测单元的结构示意图;
图2是本实用新型的一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统的截面示意图;
图3是本实用新型的图2中A处的局部放大图;
图4是本实用新型实施例的背向瑞散射光功率曲线变化情况图。
图标:1-自加热温度传感光纤,1a-测温光纤,1b-加热电阻丝,1c-硅胶,1aa-裸光纤,1ab-包层,2-接线盒,3-测温光纤解调装置,4-加热电源,5-上位机,6-玻璃钢胶,7-渗水盲沟集水管,8-渗水盲沟集水井。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
实施例
如图1所示,一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,包括分布式测温光纤、测温光纤解调装置3和加热电源4,本实施中所述测温光纤解调装置 3为光时域反射仪,所述光时域反射仪包括采用基于拉曼散射的光时域反射仪或基于布里渊散射的光时域反射仪,如图2所示,所述分布式测温光纤沿轴向设置于盲沟集水管7内壁,在本实施例中,还包括玻璃钢胶6,所述玻璃钢胶6用于将所述分布式测温光纤固定于所述盲沟集水管内壁,所述分布式测温光纤包括多个检测单元,每个所述检测单元包括自加热温度传感光纤1和光纤接头,如图3所示,在本实施例中,所述自加热温度传感光纤包括加热电阻丝1b、测温光纤1a,所述测温光纤1a与所述测温光纤解调装置3相连,所述测温光纤 1a包括包层1ab和裸光纤1aa,所述裸光纤在所述包层内能够自由滑动,测温光纤1a在不同的温度会产生不同的应变,所述裸光纤可以在所述包层内自由滑动,能够使产生的应变精确,保证测量值精度,所述加热电阻丝和所述测温光纤热成型于硅胶1c中,所述硅胶还包裹有保护套。所述自加热温度传感光纤1 两端均设置有所述光纤接头,所述光纤接头设置于渗水盲沟集水井8处,相邻两个检测单元通过所述光纤接头串联,所述加热电源4和所述自加热温度传感光纤1的所述加热电阻丝1b连接形成加热回路,所述加热电源4用于为自加热温度传感光纤1提供加热供电电源,本实施例中,还包括接线盒2,所述接线盒2用于收纳所述自加热温度传感光纤1的线头和保护所述自加热温度传感光纤 1,便于施工人员维护,所述光时域反射仪向所述分布式测温光纤发射光检测信号,并接收从所述分布式测温光纤返回的光信号,所述光时域反射仪设置在所述自加热温度传感光纤1的起始端,向所述自加热温度传感光纤1末端发送光检测信号,并接收所述分布式测温光纤返回的光信号,在本实施例中,还包括上位机,所述上位机用于接收所述测温光纤解调装置的温度数据,并根据温度数据确定盲沟具体积水位置和积水程度。
在一些具体的实施例中,所述自加热温度传感光纤外表面设置有米标,所述米标用于确定所述自加热温度传感光纤的长度,现场施工人员根据米标可以快速定位盲沟积水的位置。
本实施例的施工方法是:根据图纸开挖渗水盲沟的基坑,安装渗水盲沟集水管7,用玻璃钢胶6将自加热温度传感光纤1固定在渗水盲沟集水管7内部;安装时记录自加热温度传感光纤1上米标与实际物理位置的对应关系;回填渗水盲沟基坑;在自加热温度传感光纤1两端设置接线盒2,并将所述接线盒2设置在渗水盲沟集水井8处;将加热电源4和所述自加热温度传感光纤1的所述加热电阻丝1b连接;将光时域反射仪和所述自加热温度传感光纤1的所述测温光纤1a连接。
本实施例的操作方法是:将检测单元和光时域反射仪连接形成检测回路,启动光时域反射仪,测定测温光纤1a各点的温度情况,获取并记录光纤沿轴向的温度分布曲线S1,然后加热电源4通过接线盒2和所述自加热温度传感光纤1 的加热电阻丝1b连接,形成加热回路,加热5-15分钟后,启动光时域反射仪测定加热后光纤沿轴向的温度分布曲线S2,将数据传入上位机5中对比分析曲线S1和S2,确定渗水盲沟是否积水,积水位置和积水程度。图4为对比分析结果示例,有对比曲线可知图中B处(约7m处)和C处(约24m处)对应的渗水盲沟处发生了积水,且C处积水程度高于B处。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,其特征在于,包括分布式测温光纤、测温光纤解调装置和加热电源,
所述分布式测温光纤沿盲沟集水管轴向设置于所述盲沟集水管内壁,所述分布式测温光纤包括多个检测单元,每个所述检测单元包括自加热温度传感光纤;
所述加热电源用于为所述自加热温度传感光纤提供加热供电电源,并和所述自加热温度传感光纤构成加热回路;
所述测温光纤解调装置向所述分布式测温光纤发射光检测信号,并接收从所述分布式测温光纤返回的光信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,其特征在于,所述测温光纤解调装置设置在所述分布式测温光纤的起始端,向所述分布式测温光纤末端发送光检测信号,并接收所述分布式测温光纤返回的光信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,其特征在于,所述测温光纤解调装置为光时域反射仪,所述光时域反射仪包括采用基于拉曼散射的光时域反射仪或基于布里渊散射的光时域反射仪。
4.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,其特征在于,所述检测单元设置在相邻两个盲沟集水井之间。
5.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,其特征在于,所述自加热温度传感光纤包括加热电阻丝、测温光纤,所述加热电阻丝的两端分别与所述加热电源相连,构成加热回路,所述测温光纤与所述测温光纤解调装置相连,所述测温光纤包括包层和裸光纤,所述裸光纤在所述包层内能够自由滑动。
6.根据权利要求5所述的一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,其特征在于,所述加热电阻丝和所述测温光纤热成型于硅胶中,所述硅胶还包裹有保护套。
7.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,其特征在于,还包括接线盒,所述接线盒用于保护所述自加热温度传感光纤。
8.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,其特征在于,还包括玻璃钢胶,所述玻璃钢胶用于将所述分布式测温光纤固定于所述盲沟集水管内壁。
9.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,其特征在于,所述自加热温度传感光纤外表面设置有米标,所述米标用于确定所述自加热温度传感光纤的长度。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种基于分布式光纤的渗水盲沟积水检测系统,其特征在于,还包括上位机,所述上位机和所述测温光纤解调装置连接,用于接收所述测温光纤解调装置的温度数据。
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