[发明专利]一种基于BOTDA传感光纤技术的混凝土监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种基于BOTDA传感光纤技术的混凝土监测系统，包括混凝土结构(1)和BOTDA光纤解调仪(3)，其特征在于：

所述混凝土结构(1)包括若干个传感光纤布置单元体(2)，若干个所述传感光纤布置单元体(2)内均设置有传感光纤(4)；

位于一个所述传感光纤布置单元体(2)内的所述传感光纤(4)设置有第一光纤端头(40)和第二光纤端头(41)；

所述传感光纤(4)与所述BOTDA光纤解调仪(3)电连接，通过所述BOTDA光纤解调仪(3)采集温度及应力数据，对混凝土构筑物的温度及应力变化情况进行监测。

2.根据权利要求1所述的一种基于BOTDA传感光纤技术的混凝土监测系统，其特征在于：

所述传感光纤布置单元体(2)分为若干检测层(20)，若干所述检测层(20)中均布置有所述传感光纤(4)，所述传感光纤(4)在所述检测层(20)中呈“S”型分布，相邻两个所述检测层(20)中的所述传感光纤(4)相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于BOTDA传感光纤技术的混凝土监测系统，其特征在于：

一个所述传感光纤(4)的所述第一光纤端头(40)和所述第二光纤端头(41)熔接并形成单链接头，所述单链接头与所述BOTDA光纤解调仪(3)电连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于BOTDA传感光纤技术的混凝土监测系统，其特征在于：

位于不同所述传感光纤布置单元体(2)内的第一光纤端头(40)和第二光纤端头(41)熔接并形成串联接头，所述串联接头与所述BOTDA光纤解调仪(3)电连接，所述串联接头的数量可设置有若干个。

5.根据权利要求1所述的一种基于BOTDA传感光纤技术的混凝土监测系统，其特征在于：

若干个所述传感光纤布置单元体(2)的形状与所述混凝土结构(1)的形状相匹配。

6.一种基于权利要求1-5所述的一种基于BOTDA传感光纤技术的混凝土监测系统的监测方法，其特征在于：包括以下步骤；

S1：在监测构筑物的混凝土灌注之前，设计若干个传感光纤单元体，将其布置在工程构筑物中并依次编号，随后熔接各个传感光纤单元体的光纤接头；

S2：设置BOTDA光纤解调仪参数，用于温度及应力数据测采集；

S3：将各个传感光纤单元体的光纤接头或整体串联或部分串联或单独接至BOTDA光纤解调仪上，在混凝土灌注施工过程中按照一定的时间间隔进行温度和应力数据的采集；

S4：在工程构筑物运营期间，将各个传感光纤单元体的光纤接头或整体串联或部分串联或单独接至BOTDA光纤解调仪上，按照一定时间周期进行温度/应力数据采集；

S5：对S3采集的数据进行分析，研究混凝土灌注过程中的温度/应力变化。根据温度数据判断混凝土浇筑进度及速度；同时结合应力数据曲线，分析混凝土浇筑期间的受力状态，判断混凝土工程在施工期间的整体稳定性，由此控制混凝土构筑物施工速度，保证工程处于安全稳定状态；

S7：对S4采集的数据进行分析，研究工程构筑物在运营期间的温度/应力变化；根据温度数据判断混凝土构筑物内部的温度分布及内外温差情况；结合应力数据，分析混凝土工程在运营期间受外力作用而发生的应力状态变化，以及由于内外温度差异大而产生的裂缝。

7.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于：

实施S3和S4的过程中，利用BOTDA光纤解调仪显示器观察温度及应力数据曲线，若发现信号微弱或不通畅，则放弃该传感光纤单元体的数据采集，对其他传感光纤单元体进行单独或以串联的形式进行数据的采集。

8.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于：

实施S7时，严格监控混凝土构筑物的内外温差及应力状态。

9.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于：

实施S3和S4的过程中，利用MATLAB语言程序，建立图形模型及公式模型，导入各期采集的温度和应力数据并制成相关数据图表。