[发明专利]基于OFDR分布式光纤的排水管道在线监测系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于OFDR分布式光纤的排水管道在线监测系统及方法，该系统包括依次连接的分布式光纤组件、光源发生装置、数据采集装置以及数据处理中心，所述分布式光纤组件包括设置于排水管道内部不同充满度位置的多个监测组，每个监测组至少包括一条分布式监测光纤，所述分布式监测光纤设置于排水管道内壁且沿排水管道轴向设置。本发明分布式光纤既是信号感应装置，又是信号传输装置，可实现排水管道的分布式在线监测，且该监测系统空间分辨率高，对于监测系统沿程的任何一点，能实时获取该位置的流体特征及管道健康状况，有助于对整个排水系统进行宏观调控。

技术领域

本发明涉及排水系统在线监测领域，尤其涉及一种基于OFDR分布式光纤的排水管道在线监测系统及方法。

背景技术

排水管道深埋地下，在外界荷载及地面不均匀沉降等作用下，管道会出现局部断裂、承插口脱节等现象，影响排水系统的正常运行。此外，由于水中含有一定量的悬浮性固体杂志，管道长期运行后会出现不同程度的堵塞、腐蚀现象，该现象在管道局部不利点尤为严重，深埋地下的排水管道难以确定具体的损伤位置，这为后期管道清淤带来了很大的不便。对于大口径排水管，尤其是排水深隧，其内部水流流量较大，流体多以湍流形式存在，且湍动能较大。过大的湍动能会对深隧结构造成破坏，甚至是流体沿竖井喷出地面，对地面人员及建筑物造成损害。对于雨水系统，满流状态下深隧内部闸门的开闭或水泵的突然启停会产生局部瞬变流，影响深隧结构安全。

在当前“智慧城市”的建设背景下，“智慧排水系统”将是未来城市排水建设的主流趋势，对排水系统进行智能管理与控制的前提是能实时掌握排水管网中各管段的流速、流态、充满度、管道健康状况等信息。现有的排水系统监测主要针对部分污水监测点的水质监测或部分关键节点的流量监测，监测功能单一，监测点分布零散，而地下排水管网错综复杂，管道内流体流态千变万化，仅凭少量离散的监测点难以反映排水系统的整体特征（流速、流态、充满度、管道结构健康状况等）。近年来出现的“CCTV”监测技术、智能球、声呐监测法等新型管道监测方法一方面仍然属于点式监测，难以实时反映管道内流体及管道的特征，另一方面监测效率低下，监测成本较高。

随着计算机与自动控制技术的发展，各种具有自动调节功能的阀门、水泵等在排水系统中逐步得到应用，但目前排水系统的自动调控还局限于小范围内的微调，要想实现对整个城市排水网络干管的宏观调控，其前提是能实时掌握排水干管的各种信息。城市大规模埋地排水管道急需一种沿程在线实时监测装置，以实现排水系统的智能管控，智慧调度功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于OFDR分布式光纤的排水管道在线监测系统及方法，旨在用于解决现有的排水管道在线监测系统监测点分布零散、监测效率低下以及监测成本高的问题。

本发明是这样实现的：

一方面，本发明提供一种基于OFDR分布式光纤的排水管道在线监测系统，包括依次连接的分布式光纤组件、光源发生装置、数据采集装置以及数据处理中心，所述分布式光纤组件包括设置于排水管道内部不同充满度位置的多个监测组，每个监测组至少包括一条分布式监测光纤，所述分布式监测光纤设置于排水管道内壁且沿排水管道轴向设置。

进一步地，所述分布式监测光纤包括由内向外依次设置的光纤纤芯、涂覆层、包覆层以及柔性护套。

进一步地，所述分布式监测光纤采用环氧树脂粘贴于排水管道内壁。

进一步地，每个监测组还包括一条分布式应变补偿光纤，所述分布式应变补偿光纤与对应的所述分布式监测光纤并排设置。

进一步地，所述分布式应变补偿光纤包括由内向外依次设置的光纤纤芯、涂覆层、包覆层、柔性护套和刚性护套。

进一步地，所述分布式光纤组件还包括设于排水管道内壁顶端的分布式温度补偿光纤。