一种智能电力排管变形监测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土工程防灾减灾领域，尤其是涉及一种智能电力排管变形监测系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着我国城市化的进程的不断深入，城市对电力的需求也在呈几何级数增长。而架空线路存在着种种缺点:输送容量小，占地面积大，有碍市容，抵抗自然灾害能力弱，故障频出，易造成安全事故等。故采用电力排管等方式使输电设施落地，成为了解决城市供电的问题的主要方式。目前，全国各个城市都拥有一张巨大的电力排管输电网络。作为城市生命线工程之一，电力供应牵一发而动全身，如何采取有效的措施对现有电力排管网进行感知以确保其运营安全成为目前亟需解决的问题。
[0003]电力排管一般埋置于道路下方，道路下方及邻近区域往往是基坑开挖、地铁施工或其他隐蔽穿越工程施工等城市建设活动最为频繁的区域。在此过程中，电力排管特别是外包混凝土极易发生损伤开裂，从而丧失保护内部电力电缆的能力并影响其正常安全运营，且上述现象在软土地区尤为严重。然而，电力排管作为浅埋地下工程，其隐蔽性导致传统的监测方式难以施为，而电缆管管径狭小，且高压电缆贯穿其中，因此也难以在电缆管内部布设传感器。由此可见，研究实现排管的自感知，建立智能排管结构，成为实现排管状态实时感知的客观要求。
[0004]智能结构是通过在结构内部埋入各类传感器与控制器或利用材料本身特性等使得结构有且具有人们所希望的一些仿生功能，例如:自感知，自我诊断，自我调节和修复，是近年来防灾减灾的一个新兴分支，也是未来工程结构的发展方向。但无论是对结构性能的诊断，或是结构控制和调节，都依赖于对于结构实时状态的准确测量。
[0005]光纤监测技术是近年来随着光纤通讯技术发展起来，通过感知光纤传输过程中光波的物理特征参量如强度(功率)、波长、频率、相位和偏振态等的变化来进行监测的新型监测技术、具有，高精度，高灵敏度；抗电磁干扰；电绝缘性好；耐久性强，适用于长期监测；几何形状可塑，适应性强；传输损耗小，可实现长距离检测等优点，其中，基于布里渊散射原理的分布式光纤监测技术中的光纤，既是传输介质，又是传感器，故能做到对结构全分布，无缝的监测，但目前该技术未有应用于电力排管结构变形的自感知作业中。要将分布式光纤传感技术应用于电力排管的变形自感知作业中，需要解决以下问题:
[0006]1、电力排管内传感光纤布设方案，高效的布设传感光纤获取足够的数据量用于对排管变形模式的判别，并能够节约光纤的用量。
[0007]2、电力排管结构性能判别方法，如何利用监测到的数据对电力排管变形模式及工作状态进行判别。
[0008]3、电力排管变形自感知系统，该系统的工作流程一般包括，感知，分析，决策，处理，再次感知，从而实现整个感知流程的自动化与系统化。
【发明内容】
[0009]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智能监测、定位精确、节省成本的智能电力排管变形监测系统及方法。
[0010]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0011]一种智能电力排管变形监测系统，用以感知电力排管输电网络中的电力排管的形变，该系统包括:
[0012]分布式传感光纤:设置在两个电力排管工作井之间的电力排管的纵向钢筋上，用以传递和返回感应信号；
[0013]应变采集仪:与分布式传感光纤连接，向分布式传感光纤发送感应信号，并接受回波信号，判断电力排管的变形状态；
[0014]中心服务器:与应变采集仪通信，产生指令控制应变采集仪发送感应信号的频率、范围和精度，并且接收和存储电力排管的变形状态数据；
[0015]现场用户终端:在检修现场通过无线网络与中心服务器通信，获取电力排管的变形状态数据。
[0016]所述的纵向钢筋设有多条且与电力排管一体浇筑成型，分别设置在电力排管横截面的顶角以及相邻顶角之间的中点处。
[0017]所述的分布式传感光纤在同一段电力排管内设有多条，每条分布式传感光纤在拉张状态下平行绑扎在对应的纵向钢筋上。
[0018]所述的电力排管的两端设有开口，每条分布式传感光纤伸出开口与相邻电力排管的传感光纤连接。
[0019]所述的电力排管的开口处至电力排管工作井内的分布式传感光纤的接头通过土工布包裹或波纹管嵌套。
[0020]一种智能电力排管变形监测系统的检测方法，包括以下步骤:
[0021]I)根据不同的电力排管设定不同采样频率、空间分辨率和精度的感应信号；
[0022]2)获取电力排管完工时最初测试的原始感应信号应变值；
[0023]3)实时获取电力排管工作时的测试感应信号应变值；
[0024]4)若原始感应信号应变值与测试感应信号应变值之间存在的差值大于设定的阈值，则判定该段电力排管存在形变或裂缝，并且进行步骤5);
[0025]5)根据测试感应信号的回波的空间分布图，获取该段电力排管发生形变或裂缝的位置和方向，根据差值的大小获取形变或裂缝的大小。
[0026]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0027]本发明是基于分布式光纤传感技术对电力排管结构变形进行自感知的系统，可以准确的对排管结构的变形，损伤，与开裂现象进行定位，并对影响进行评估，形成网络后对整个电力排管网络中各个排管结构的性能都做到实时，准确，高效的监控，实现电力排管变形感知系统的智能化，节约了大量人力物力成本，在对运营期电力排管的变形监测，结构性能诊断，与电力排管网维养工作中具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的电力排管结构及其内部分布式光纤布设位置示意图。
[0029]图2为实施例中电力排管发生变形的典型判别曲线。
[0030]图3为实施例中电力排管缺陷的典型判别曲线，其中，图(3a)为缺陷处顶面应变曲线，图(3b)为缺陷处底面应变曲线。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0032]实施例:
[0033]将分布式传感光纤植入在电力排管混凝土结构特定的位置，当电力排管结构发生变形时，其内部的分布式传感光纤会随之协同变形，从而利用分布式传感光纤对