CN214372290U - 一种灌注桩光纤监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种灌注桩光纤监测系统,每个灌注桩监测点内均设置有光纤传感器,所述光纤传感器通过保护扣件安装在灌注桩的主筋上,所述光纤传感器还连接有光纤引出线,所述光纤引出线连通至检测模块;所述保护扣件包括活动套管和扣具,所述活动套管由转轴、半月内盖和半月外盖组合而成,所述半月外盖能绕转轴向外打开;所述扣具一端与半月内盖固定连接,所述扣具另一端能通过螺丝扣合固定在主筋上,所述光纤传感器通过环氧树脂层粘接在半月内盖和半月外盖内。同时本系统一台光纤解调仪实现了对各个施工现场的基坑监测,解决了光纤解调仪数量少且价格昂贵的问题,且无需增派现场技术人员进行监测,管理方便,监测效率大大提高,监测成本大大降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及安全检测设备领域,具体涉及一种灌注桩光纤监测系统。
背景技术
在基坑监测和预警过程中,由于很多待测点环境复杂多变,同时这类检测需要长期、在线进行,因此需要抗干扰性强、抗腐蚀的传感器,同时需要派人值守监测,进行测量数据的读取与记录,耗时耗力。目前已有光纤传感器用于基坑灌注桩监测预警。但是在光纤传感器的埋设中,光纤传感器受到器械、人为因素的干扰,存在光纤传感器受损严重的问题,光纤传感器的成活率过低,导致在测量时采集数据失败,采集失败后又难以再次安装光纤传感器,导致基坑监测测点降低,监测数据大大减少,导致基坑施工存在较大的安全隐患。
由于基坑监测中光纤传感器供电和信号传输困难,目前这些传感器都是单体工作的,使用的时候只能是工作人员到监测点,用专用的手持设备逐个去读取各个传感器的数据,收集相关状态信息,获得的信息拿回实验室进行分析,然后得出结果,这种方法无法实现联网和在线监控预警的功能,且监测的范围较小。此外,光纤解调系统价格昂贵,如每个施工现场都要运用此设备读取数据,光纤解调系统老化速度会加快,影响使用寿命,从而导致整体监测成本的大幅上升。
实用新型内容
针对上述问题,本实用新型旨在提供一种能化、能适用于大范围的灌注桩光纤监测系统。
为实现该技术目的,本实用新型的方案是:一种灌注桩光纤监测系统,每个灌注桩监测点内均设置有光纤传感器,所述光纤传感器通过保护扣件安装在灌注桩的主筋上,所述光纤传感器还连接有光纤引出线,所述光纤引出线连通至检测模块;
所述保护扣件包括活动套管和扣具,所述活动套管由转轴、半月内盖和半月外盖组合而成,所述半月外盖能绕转轴向外打开;
所述扣具一端与半月内盖固定连接,所述扣具另一端能通过螺丝扣合固定在主筋上,所述光纤传感器通过环氧树脂层粘接在半月内盖和半月外盖内。
作为优选,所述半月内盖和半月外盖边沿上分别设置有极性相反的磁铁,半月内盖和半月外盖靠近时自动磁吸附闭合。
本实用新型的有益效果,本系统实现了基坑变形自动监测功能,具有测量方便、测量效率高、受测量环境影响小、可实时预警等优点,实现了智能测量的功能,使测量信息化;本申请的保护扣件能有效地保护了光纤传感器,防止施工对光纤传感器的破坏,实用性强。同时本系统一台光纤解调仪实现了对各个施工现场的基坑监测,解决了光纤解调仪数量少且价格昂贵的问题,且无需增派现场技术人员进行监测,管理方便,监测效率大大提高,监测成本大大降低。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为本实用新型的剖视图;
图3为本实用新型的局部结构示意图;
图4为本实用新型的局部剖视图;
图5为本实用新型的结构框图;
图6为本实用新型的采集卡数据采集的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
如图1-6所示,本实用新型所述的具体实施例为一种灌注桩光纤监测系统,每个灌注桩监测点1内均设置有光纤传感器2,所述光纤传感器2通过保护扣件3安装在灌注桩4的主筋5上,所述光纤传感器2还连接有光纤引出线6,所述光纤引出线6连通至检测模块7。该光纤传感器为光纤光栅。
所述保护扣件3包括活动套管301和扣具302,所述活动套管301 由转轴303、半月内盖304和半月外盖305组合而成,所述半月外盖 305能绕转轴303向外打开;
所述扣具302一端与半月内盖304固定连接,所述扣具302另一端能通过螺丝扣合固定在主筋5上,所述光纤传感器2通过环氧树脂层8粘接在半月内盖304和半月外盖305内。
所述半月内盖304和半月外盖305边沿上分别设置有极性相反的磁铁306,半月内盖304和半月外盖305靠近时自动磁吸附闭合。
检测模块7包括:可调谐激光器,用于发出指定波长的调谐光;
耦合器,用于将调谐光分为第一调谐光信号和第二调谐光信号;
干涉仪,包括信号臂和参考臂,信号臂连接光纤传感器,第一调谐光信号进入光纤传感器,信号臂接收背向瑞利散射信号;背向瑞利散射信号与第二谐调光信号发声拍频获得拍频光信号,参考臂用于将拍频光信号分成偏振方向正交的P光、S光;
偏振分束器,用于将偏振方向正交的P光、S光分成两束光;
光电转换器,用于把P光信号、S光信号转换成对应的电信号数据;
采集卡,用于通过数据传输线采集每个灌注桩监测点的电信号数据,并将电信号数据储存在本地;
终端服务器,用于接收存储电信号数据;
无线传输器,用于将采集的电信号数据传出存储在终端服务器;
光纤解调仪,用于解析电信号数据获得布里渊频移量,通过布里渊散射原理求出分布式光纤相应位置处的应变值。
为了进一步降低成本,如图5,每个灌注桩监测点内只设置光电信号转换系统,相邻的灌注桩监测点1通过数据传输线8电连接,相邻的灌注桩监测点1共用一套采集卡9和无线传输器10。
一种监测方法,根据灌注桩光纤监测系统,具体步骤如下:
S1、转换,每个灌注桩监测点内调谐光通过耦合器、干涉仪、偏振分束器和光电缓转换器后生成对应的电信号数据;
S2、采集传输,采集卡采集每个灌注桩监测点发出的电信号数据,并通过无线传输器将电信号数据传输给终端服务器;
采集卡向指定的灌注桩监测点发出指定脉冲信号,该灌注桩监测点收到脉冲信号后,发出电信号给采集卡,采集卡收到传入的电信号,当电信号的时间间隔符合预设要求时,采集卡继续发出脉冲信号,该灌注桩监测点收到脉冲信号后进行数据检监测,当采集卡采集到预设的组数时发出脉冲信号,该灌注桩监测点收到后暂停监测;
不同灌注桩监测点的用于触发的脉冲信号不同;
S3、解析,光纤解调仪从终端服务器获得电信号数据,其解析电信号数据获得布里渊频移量,通过布里渊散射原理能计算出光纤传感器相应位置处的弯矩与挠度;
灌注桩弯矩分布的计算公式如下:
式中,M(x)为某截面处桩身弯矩;I为桩身截面惯性矩;E为桩身材料弹性模量;Δε为桩身的应变变化量;
桩的挠度分布的计算公式如下:
IEyd(x)=-∫[∫M(x)d(x)]d(x)+Cx+D
式中,yd(x)为某截面处的挠度;C和D是由边界条件决定的参数。
本系统使用时,1.灌注桩应力变形的自动化与实时监测,实现基坑预警功能;2.测量装置的安装保护光纤,测量精度高。3.通过无线传输装置可实现室内监测,可实现大范围的快速监测功能,大大提高了监测效率。4.一台光纤解调仪实现了对各个施工现场的基坑监测,解决了光纤解调仪数量少且价格昂贵的问题,监测效率高,监测成本低。
本申请采用光纤传感器具有抗电磁干扰、稳定性好、耐腐蚀、高灵敏度、高分辨率等优点,适用于工地复杂的环境,可以串接使用,实现了远程传输。本系统实现了基坑变形自动监测功能,具有测量方便、测量效率高、受测量环境影响小、可实时预警等优点,实现了智能测量的功能,使测量信息化。本申请的保护扣件能有效地保护了光纤传感器,防止施工对光纤传感器的破坏,实用性强。同时本系统一台光纤解调仪实现了对各个施工现场的基坑监测,解决了光纤解调仪数量少且价格昂贵的问题,且无需增派现场技术人员进行监测,管理方便,监测效率大大提高,监测成本大大降低。
以上所述,仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进,均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种灌注桩光纤监测系统,其特征在于:每个灌注桩监测点内均设置有光纤传感器,所述光纤传感器通过保护扣件安装在灌注桩的主筋上,所述光纤传感器还连接有光纤引出线,所述光纤引出线连通至检测模块;
所述保护扣件包括活动套管和扣具,所述活动套管由转轴、半月内盖和半月外盖组合而成,所述半月外盖能绕转轴向外打开;
所述扣具一端与半月内盖固定连接,所述扣具另一端能通过螺丝扣合固定在主筋上,所述光纤传感器通过环氧树脂层粘接在半月内盖和半月外盖内。
2.根据权利要求1所述的灌注桩光纤监测系统,其特征在于:所述半月内盖和半月外盖边沿上分别设置有极性相反的磁铁,半月内盖和半月外盖靠近时自动磁吸附闭合。
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