[发明专利]一种基于分布式光纤监测的隧道渗水涌水监测方法与监测系统

权利要求书

1.一种基于分布式光纤监测的隧道渗水涌水监测系统，包括3道分布式温度光纤(1)，光纤解调仪(2)，计算机终端(3)，其特征在于：3道所述分布式温度光纤(1)以不同高度平行布置于隧道侧壁并相互串联后与所述光纤解调仪(2)相连，所述光纤解调仪(2)可对隧道内温度变化进行实时监测；所述光纤解调仪(2)与所述计算机终端(3)相连；所述光纤解调仪(2)可对光信号进行解调得到温度数据，经过初步数据处理生成光纤温度曲线，根据所述光纤温度曲线可以判断隧道渗水涌水位置和水位高度；所述光纤解调仪(2)将输出数据通过基于分布式光纤监测数据的数据分析方法进行分析并生成光纤温度云图，根据所述光纤温度云图可以计算渗水涌水水流速度；所述计算机终端(3)为数据图形信息显示终端。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤监测的隧道渗水涌水监测系统，其特征在于：3道所述分布式温度光纤(1)其中第一道分布式温度光纤(11)铺设于隧道排水沟底部，贯穿整条隧道，第二道分布式温度光纤(12)铺设于隧道侧壁排水沟顶部，铺设在离隧道出入口100米范围内，第三道分布式温度光纤(13)铺设于隧道侧壁轨道道床平面，铺设在离隧道出入口100米范围内。

3.一种基于分布式光纤监测的隧道渗水涌水监测方法，基于权利要求1-2所述的任意一种基于分布式光纤监测的隧道渗水涌水监测系统实现，其特征在于，包括以下步骤：

S1、所述分布式温度光纤(1)对隧道内温度进行监测，并将光信号传输给所述光纤解调仪(2)；

S2、所述光纤解调仪(2)将光信号进行解调，并利用滤波器差分方程滤掉所述光纤解调仪(2)数据中的高频波动部分，处理后的数据生成所述光纤温度曲线，根据3道所述分布式温度光纤(1)温度变化可判别渗水涌水位置和水位高度；

S3、所述光纤解调仪(2)生成的所述光纤温度曲线通过所述基于分布式光纤监测数据的数据分析方法生成光纤温度云图，识别所述光纤温度云图中具有一定时间和空间分布规律的温度异常区域，通过对所述温度异常区域进行一次线性拟合可计算出渗水涌水水流速度。

4.根据权利要求3所述的一种基于分布式光纤监测的隧道渗水涌水监测方法，其特征在于，所述基于分布式光纤监测数据的数据分析方法包括：生成经过初步处理的隧道分布式温度数据；选取每48小时的温度数据；以里程为横轴，以时间为纵轴，不同颜色代表不同温度，生成每48小时的所述光纤温度云图；识别所述光纤温度云图中具有一定时间和空间分布规律的温度异常区域；对所述温度异常区域进行一次线性拟合，线性的斜率可以作为该段隧道的渗水涌水速度。

5.根据权利要求3所述的一种基于分布式光纤监测的隧道渗水涌水监测方法，其特征在于：

渗水涌水位置和水位高度判定方法：

1)以所述第三道分布式温度光纤(13)温度测量值为参考值，如果所述第一道分布式温度光纤(11)在0.2m局部范围内温度变化值0.5℃，系统判定隧道发生局部渗水；

2)以所述第三道分布式温度光纤(13)温度测量值为参考值，如果所述第一道分布式温度光纤(11)在0.2m-2m小范围内温度变化值0.5℃，系统判定隧道发生局部滴漏；

3)以所述第三道分布式温度光纤(13)温度测量值为参考值，如果所述第一道分布式温度光纤(11)在2m-10m大范围内温度变化值0.5℃，系统判定隧道发生局部漏水；

4)以所述第三道分布式温度光纤(13)温度测量值为参考值，如果所述第一道和第二道分布式温度光纤(11、12)在10m大范围内温度变化值0.5℃，系统判定隧道发生小规模涌水；

5)以隧道背景温度为参考值，如果所有3道所述分布式温度光纤(1)在10m大范围内温度变化值0.5℃，系统判定隧道发生大规模喷涌或洪水。