[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

说明书

本发明公开了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，包括3道以不同高度平行布置的分布式温度光纤，光纤解调仪及计算机终端；分布式温度光纤可将光信号传送给光纤解调仪，利用滤波器差分方程滤掉解调仪数据中的高频波动部分，处理后的数据生成光纤温度曲线，根据3道光纤的温度差异变化可判别渗水涌水位置和水位高度；通过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，通过对异常区域进行一次线性拟合可计算出渗水涌水水流速度。本发明提供了更加科学的隧道渗水涌水预警指标体系，为隧道突发渗水涌水事件提供实时监测和预警。

技术领域

本发明涉及隧道渗漏水监测领域和分布式光纤传感的温度解调技术领域，尤其涉及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。

背景技术

我国交通隧道建设蓬勃发展，但隧道渗漏水一直是隧道安全和健康面临的重要问题。渗漏水是运营隧道主要病害之一，也是引起隧道其他病害的根源。在空间相对封闭的长隧道中，一旦发生渗漏水灾害，可能会造成人员和隧道设施的重大损失。隧道渗漏水会使得衬砌侵蚀、隧底下沉、电力电器设备锈蚀，也会破坏隧道衬砌混凝土及围岩内部结构，改变隧道结构应力体系，从而严重影响隧道的安全运营，缩短隧道的使用寿命。隧道长期带病运营极有可能带来致命性破坏，严重时会给人民生命财产和国家经济带来巨大损失。

当隧道某一区域发生渗漏水时，会导致其周围的温度场发生明显的温度变化，因此可以利用温度变化信息来定位隧道的渗漏水点及区域。

传统的光学式传感器、机械式传感器、液压式传感器、气压式传感器、电测式传感器等在实际应用中具有一定弊端，单位数据采集成本高，数据采集频次低，数据采集选点离散，容易发生采集漏检、盲区；数据采集稳定性低，传感器读数易受干扰，数据精度和耐久性不足，隧道状态评估缺少数据支撑；人力要求高，地铁运营决定了监测时段有限，地下工作环境差长期监测对员工身体有害，单个项目的经济性较差。

分布式光纤温度传感系统可针对隧道内的漏水点进行较精确地监测，并且光纤可以进行长距离的铺设，可适应隧道的实际监测需求。但是在现有技术中，分布式光纤温度传感系统多为针对漏水点的位置进行简单的判别，并不能对漏水水量及漏水速度进行精确监测。

因此在现实应用中需要对隧道的漏水涌水点进行水量及水流速度的精确监测，更加科学准确的提供灾难预警。

发明内容

本发明公开了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，利用分布式温度光纤可以对隧道漏水涌水位置、水位高度及水流速度进行精确监测，本发明为隧道维护提供了更加科学的灾难预警，为及时排除隐患提供准确及时帮助。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

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，光纤解调仪，计算机终端；

3道所述分布式温度光纤以不同高度平行分别布置于隧道内部并相互串联后与所述光纤解调仪相连，所述光纤解调仪可对隧道内温度变化进行实时监测；所述光纤解调仪与所述计算机终端相连；所述光纤解调仪对光信号进行解调，并利用滤波器差分方程滤掉解调仪数据中的高频波动部分，处理后的数据生成光纤温度曲线；根据3道分布式温度光纤的温度差异变化可判别渗水涌水位置和水位高度；利用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，通过对异常区域进行一次线性拟合可计算出渗水涌水温度水流速度；所述计算机终端为数据图形信息显示终端。