[发明专利]一种结构裂缝分布式光纤监测方法及装置

说明书

本发明专利涉及光纤传感技术领域，提供了一种结构裂缝分布式光纤监测方法及装置，该装置包括分布式传感光缆、分布式光纤解调仪、监测主机、数据中心；分布式传感光缆安装在结构体表面或内部，分布式光纤解调仪安装在结构体附近，与分布式传感光缆连接，采集结构体表面或内部的特征数据，并传送至监测主机，监测主机对特征数据进行处理后进行指定分发，数据中心管理整个装置，并根据再处理后的数据控制客户终端；解决了现有技术进行裂检测时，无法智能寻缝和控缝、存在检测盲区的问题，进而能够对结构裂缝进行有效识别，克服检测盲区。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，主要是一种结构裂缝分布式光纤监测方法及装置。

背景技术

随着服役年限的增长，桥梁、隧道、边坡等公路结构物表面和内部可能产生裂缝，出现钢筋混凝土保护层脱落、钢筋外露、绞缝破坏。而车辆超限超载加重结构裂缝的生长恶化，造成结构发生应力重分配，形成结构内部的力学间断面，破坏结构的整体性，直接危害结构的稳定，严重时更有可能导致结构失效甚至发生结构整体坍塌，严重影响交通工程的运营安全及人民生命财产安全。

传统裂缝检测技术包括：直接观察法、超声波无损检测法、微波无损检测法、敲击回弹法、超声脉冲法等。但是现有技术中存在如下技术问题：

传统裂缝检测一般通过人工寻缝的方式，裂缝的发现一般采用人工定期巡检，不能实现自动化、智能化、网络化应用，往往是在定检过程中通过人工检查发现裂缝后再对裂缝进行定点检测，无法及时防缝、控缝，很容易造成险情或重要的先兆信息漏检。

此外，传统方法一般采用单点检测：在信息的采集上有相当的局限性，收集的信息在时间、空间上是不连续的，无法实现分布式实时监测。有采用斜交光纤组对结构裂缝进行检测的，但也属于发现裂缝后的控缝措施，无法实现智能寻缝。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构裂缝分布式光纤监测方法及装置，解决现有技术进行裂检测时，无法智能寻缝和控缝、存在检测盲区的问题。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种结构裂缝分布式光纤监测装置，包括分布式传感光缆、分布式光纤解调仪、监测主机和数据中心，分布式传感光缆安装在结构体表面或内部，分布式光纤解调仪安装在结构体附近，与分布式传感光缆连接，采集结构体表面或内部的特征数据，并传送至监测主机，监测主机对特征数据进行处理后进行指定分发，数据中心管理整个装置，并根据再处理后的数据控制客户终端。

进一步地，监测主机包括数据预处理模块、裂缝分析定位模块和人工神经网络缝宽计算模块。

进一步地，信号预处理模块用于接收由分布式光纤传感器采集到的特征数据，并经过归一化、滤波降噪、数据清洗，获得绝对应变分布、相对应变分布等处理结果。

进一步地，特征数据具体为应变数据和环境温度数据。

进一步地，裂缝分析定位模块用于对处理结果进行时域分析和频域分析，根据分析结果获得裂缝位置分布信息。

进一步地，人工神经网络缝宽计算模块用于根据已建立的裂缝伤损数据库对绝对应变分布、相对应变分布进行深度学习，使用人工神经网络获得缝宽分布数据。

进一步地，所述数据中心完成监测主机上传数据的接收和分类存储，管理整个结构裂缝分布式光纤监测装置的业务处理，对客户终端、各报警设备进行数据支持。

进一步地，所述客户终端对裂缝出现事件、裂缝生长恶化事件及时进行报警。

另一方面，本发明还提供了一种结构裂缝分布式光纤监测方法，采用分布式光纤对结构进行长时应变监测，通过区域寻峰算法实现裂缝定位，采用人工神经网络算法实现裂缝缝宽分布数据获取，监测周期内环境温度的变化可引起裂缝处应变的剧烈抖动，从而实现裂缝识别，具体包括如下内容：

(1)、以固定周期为单位，采集固定周期内的特征数据；