较大的光纤1'15、1'16、作7、作8，保留其温度变化较小的几根1111、1112、1133、1134，将互 校正处理之后的光纤作为最终的标定光纤数值，其值为10. 59°C;
[0061] 表1各标定光纤的温度数值表
[0062]
【主权项】
1. 一种涉水结构物渗漏无热源光纤定位定向系统，其特征在于：包括若干个通过旋转 支架连接的渗流监测装置，所述渗流监测装置包含前后对称分布的第一渗流监测单元和左 右对称分布的第二渗流监测单元； 所述第一渗流监测单元包含固定监测光纤单元的第一载纤凹道，第一载纤凹道外设有 载纤护层，第一载纤凹道两端分别设有左载纤端和右载纤端，左载纤端通过左连柄与左连 球连接，右载纤端通过右连柄与右连球连接，左连球和右连球铰接在横梁支架两端，横梁支 架向左右两侧延伸有左销轴和右销轴，监测光纤单元与信息收集装置连接； 所述第二渗流监测单元包含固定监测光纤单元的第二载纤凹道，第二载纤凹道的两端 分别设有上载纤弧端和下载纤弧端，上载纤弧端通过上弧形连柄与上连轴球连接，下载纤 弧端通过下弧形连柄与下连轴球连接，上连轴球和下连轴球铰接在山形端梁的两端，山形 端梁上延伸有山形凸柱，山形凸柱内设有与左销轴和右销轴配合的圆锥孔； 所述旋转支架包含第一支撑架构柱和第二支撑架构柱，所述第一支撑架构柱一端与横 梁支架连接，另一端与底圆转台连接，底圆转台上安装有上圆转台，第二支撑架构柱一端与 另一个渗流监测装置的横梁支架连接，另一端插入到上圆转台中，底圆转台和上圆转台中 心安装有通底竖梁，第一支撑架构柱和第二支撑架构柱可分别绕通底竖梁转动，通底竖梁 上下端设有转台圆槽用于将通底竖梁封闭。
2. 根据权利要求1所述的涉水结构物渗漏无热源光纤定位定向系统，其特征在于：所 述横梁支架包含上水平横梁和与上水平横梁连接的下水平横梁，上水平横梁和下水平横梁 的两端分别延伸左架构梁和右架构梁，上水平横梁和下水平横梁的左架构梁和右架构梁分 别与左连球和右连球铰接，上水平横梁和下水平横梁的中部分别设有上端槽和下端槽，上 端槽与第一支撑架构柱连接，下端槽与另一个旋转支架的第一支撑架构柱连接。
3. 根据权利要求2所述的涉水结构物渗漏无热源光纤定位定向系统，其特征在于：所 述上水平横梁设有T型状横梁卡槽，下水平横梁设有沿T型状横梁卡槽运动的横梁凸台。
4. 根据权利要求1所述的涉水结构物渗漏无热源光纤定位定向系统，其特征在于：所 述监测光纤单元包含一根渗流测量光纤和两根标定光纤，两根标定光纤位于渗流测量光纤 的两侧，渗流测量光纤外套有硬质钢圈，标定光纤从内到外依次套有绝热隔层和硬质护层， 渗流测量光纤外设有依次连接的上凹边内层、左凸边内层、下凹边内层和右凸边内层，上凹 边内层外依次设有上凹边中层和上凹边外层，左凸边内层外依次设有左凸边中层和左凸边 外层，下凹边内层外依次设有下凹边中层和下凹边外层，右凸边内层外依次设有右凸边中 层和右凸边外层。
5. 根据权利要求4所述的涉水结构物渗漏无热源光纤定位定向系统，其特征在于：所 述渗流测量光纤两边分别与上渗析棒和下渗析棒连接，上渗析棒依次穿过硬质钢圈、上凹 边内层、上凹边中层和上凹边外层与外界渗漏水流相接触，下渗析棒依次穿过硬质钢圈、下 凹边内层、下凹边中层和下凹边外层与外界渗漏水流相接触。
6. 根据权利要求5所述的涉水结构物渗漏无热源光纤定位定向系统，其特征在于：所 述监测光纤单元外安装有外圆护壁，所述外圆护壁包含左上外圆护壁、左下外圆护壁、右上 外圆护壁和右下外圆护壁，左上外圆护壁、左下外圆护壁、右上外圆护壁和右下外圆护壁形 成了凹凸型载纤腔，监测光纤单元位于凹凸型载纤腔内，左上外圆护壁和右上外圆护壁之 间通过上载纤扣锁紧，左下外圆护壁和右下外圆护壁通过下载纤扣锁紧，左上外圆护壁和 左下外圆护壁分别绕左圆转环转动，右上外圆护壁和右下外圆护壁分别绕右圆转环转动。
7. 根据权利要求1所述的涉水结构物渗漏无热源光纤定位定向系统，其特征在于：所 述第二载纤凹道内表面安装有渗漏网筛，渗漏网筛的表面为蜂窝状。
8. 根据权利要求1所述的涉水结构物渗漏无热源光纤定位定向系统，其特征在于：所 述左销轴和右销轴上均设有一圈圆弧凹槽，山形凸柱上表面上设有销孔，销孔内插入销，通 过销插入圆弧凹槽固定左销轴和右销轴。
9. 一种涉水结构物渗漏无热源光纤定位定向系统的监测方法，其特征在于，包括以下 步骤： 第一步，准备普通单模裸光纤数根，基于第一渗流监测单元和第二渗流监测单元结构， 配备制作成数根定长度的监测光纤单元； 第二步，绕着左圆转环和右圆转环将左上外圆护壁、左下外圆护壁、右上外圆护壁和右 下外圆护壁打开，将监测光纤单元安置到凹凸型载纤腔内，然后旋动左圆转环和右圆转环 将左上外圆护壁、左下外圆护壁、右上外圆护壁和右下外圆护壁合拢，利用上载纤扣和下载 纤扣将两端分布的左上外圆护壁、左下外圆护壁、右上外圆护壁和右下外圆护壁扣合，后将 监测光纤单元缠绕到监测光纤单元滚轮上，运输至渗流待监测部位； 第三步，调节上水平横梁上的横梁卡槽，将下水平横梁中的横梁凸槽沿着横梁卡槽直 线滑动，最后将上水平横梁与下水平横梁旋在一起平行布置，后拧动左侧的上下对称分布 的左销轴，将其插入在左侧山形凸柱中的圆锥孔，然后将销插入销孔中固定左销轴，同样方 法，拧动右侧的上下对称分布的右销轴，将其插入在右侧山形凸柱中的圆锥孔中，然后将销 插入销孔中固定右销轴中； 第四步，待将监测光纤单元运输至待测区域之后，旋开上载纤扣及下载纤扣，打开左上 外圆护壁、左下外圆护壁、右上外圆护壁和右下外圆护壁将监测光纤单元从凹凸型载纤腔 中取出，将一定长度的监测光纤单元放置到两端对称分布的内壁设有渗漏网筛的第二载纤 凹道中，将另一段定长度的监测光纤单元放置到内壁设有渗漏网筛的第一载纤凹道内；通 过左侧的下连轴球和上连轴球将配置有下弧形连柄、下载纤弧端和上弧形连柄、上载纤弧 端的第二载纤凹道铰接于山形端梁的两端，同样步骤，通过右侧的连轴球和上连轴球将配 置有下弧形连柄、下载纤弧端和上弧形连柄、上载纤弧端的第二载纤凹道铰接于山形端梁 的两端； 第五步，通过上端的左连球和右连球，将连接有左载纤端、左连柄和右载纤端、右连柄 的第一载纤凹道铰接到左架构梁及右架构梁上，同样，通过下端的左连球和右连球，将连接 有左载纤端、左连柄和右载纤端、右连柄的第一载纤凹道铰接到左架构梁及右架构梁上，到 此，始端的渗流监测装置布置结束； 第六步，将第一支撑架构柱一端插入到上水平横梁中的上端槽中，第一支撑架构柱的 另一端布置于底转台螺槽中，将第二支撑架构柱一端插入到上转台螺槽中，按下通底竖梁， 且将转台圆槽在通底竖梁的上下端进行布置，以完全封闭通底竖梁，将第二支撑架构柱另 一端连接到另一渗流监测装置的上水平横梁中的横梁卡槽中，绕着通底竖梁旋动上下第一 支撑架构柱和第二支撑架构柱以调整其布置形式，从而与渗流待测区域待测结构有效吻 合，将两个渗流监测装置之间的下水平横梁依照上述同样的步骤通过另一新的旋转支架将 不同的渗流监测装置串联连接，调整支撑架构柱301的转向，进而完成末端的渗流监测装 置布置，将所有渗流监测装置中的标定光纤和渗流测量光纤与信息收集装置连接； 第七步，打开信息收集装置，首先将标定光纤的信息进行收集，去除其中与均值差别较 大的光纤，且保留其温度变化较小的几根，将互校正处理之后的标定光纤作为最终的标定 光纤； 第八步，待渗流水体经过该区域时，通过上渗析棒和下渗析棒将渗流水体的热量直接 传递到渗流测量光纤处，实时记录其变化情况，与第七步的标定光纤进行比对分析，辨识该 处渗流状态，当涉水结构物的渗流水体流过渗流监测装置时，第一监测光纤单元和第二监 测光纤单元内的第一载纤凹道和第二载纤凹道将流过的水体汇集，实时记录信息采集装置 采集到的数据，且将数据值与标定光纤值进行差值，将差值结果绘制成时程曲线，若时程曲 线变化较大，则该处即存在渗流水体，实现定位；通过上述同样方法，分析渗流监测装置中 不同方向布置的监测光纤单元的时程曲线，若某一方向上监测光纤的时程曲线波动较大， 则判定该方向上存在渗流水体，实现定向；进而，最终实现对涉水结构物渗漏定位与定向监 测。
【专利摘要】本发明公开了一种涉水结构物渗漏无热源光纤定位定向系统及监测方法，包括若干个通过旋转支架连接的渗流监测装置，所述渗流监测装置包含前后对称分布的第一渗流监测单元和左右对称分布的第二渗流监测单元，第一渗流监测单元和第二渗流监测单元内分布有渗流测量光纤，通过渗流测量光纤监测涉水结构物的渗漏状况。本发明的一种涉水结构物渗漏无热源光纤定位定向系统，具有无需加热、分布式、多向性、同步性等特点，在降低监测成本、提升监测精度及工程实用化等方面具有突出优势；本发明的监测方法通过在涉水结构物内灵活的布置渗流监测装置，通过标定光纤和渗流测量光纤的比较得出渗水的位置和方向，操作简单，结果精确。
【IPC分类】G01V8-10
【公开号】CN104570148
【申请号】CN201410833964
【发明人】苏怀智, 杨孟, 李皓, 李星, 傅兆庆
【申请人】河海大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日
【公告号】CN104570148B