土的深度为4m，在竖承载台104到达最终取土深度时，通过YJV22型号的缆线107控制电机箱400暂停运行，进而控制半圆转盘402和旋转滚轴401的停止运行，此时，将输出端106与传感光纤输入端105处的传感光纤的解调温度记录为θ。^与0int，本实施例中，该时刻t下的解调温度值分别为15°C和16.2°C，该时刻t下的温度数值记录为θ\= (0。^+0^)/2，其数值为θ\= (15°C+16.2°C)/2= 15.6°C，在时刻t下，经过温度解调程序，将位于内框体装置中的传感光纤的温度进行解调，得到Θ \数值，在t时刻下，Θ \ = 13.8 °C，则t时刻下，输出端106与传感光纤输入端1 5与内框体装置中处的传感光纤112的温度差值为0d= I，该数值*0d =(000^+9^)/2-0\| = I (15°C+16.2°C)/2-13.8°C I =1.8°C ;经过T时间之后再次进行同样的监测，则输出端与传感光纤输入端解调温度值为θττ = (Θ outT+0inT )/2=(18.4 °C+ 17.8 °C )/2= 18.TC，经过(T-t)时间之后得出的输出端与传感光纤输入端与内框体装置中处的传感光纤的温度差值为:Gd= |θτ?-(θ_τ+θ?ητ)/2| = |12.6°C_(18.4°C+17.8°C)/2|=5.5°C。
[0044]重复上述步骤4，完成该位置处含水量的监测，获取0d与土体含水率b之间的关系，通过一系列数值统计，构建出本堤坝工程Gd与b之间的关系式为In0d = ln2.2+3.1b，b通过常规一起测得，进而可以确定该处浸润线所通过的位置，通过重复上述步骤I?4，将浸润线所通过的位置点连接成线即可完成该堤坝断面的浸润线感知。
[0045]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.复杂环境下堤坝浸润线分布式光纤感知系统，其特征在于:包括载入端导连装置、内框体装置、输出端导连装置和外配体装置，所述载入端导连装置通过第一端口台与内框体装置进行连接，内框体装置与输出端导连装置通过第二端口台连接，内框体装置与外配体装置通过横向导杆进行连接； 所述载入端导连装置包含气压锁连模块及载纤连通模块，所述气压锁连模块包含中弧形压头和导气柱，所述中弧形压头通过压头过渡端与导气柱密闭形成凹形容气槽，外部气体通过导气柱外面的导气口进入，导气柱的末端为锥形气道，锥形气道与储气槽连通，储气槽中设有贯穿储气道的第一导纤横道，第一导纤横道中穿过传感光纤的输入端，通过外部气体的压力将锥形气道推开，将外部气体导入到储气槽中，储气槽通过内充气体将第一导纤横道进行压紧，通过手柄与排气道对压紧的程度进行调节;所述载纤连通模块包含外硬护层，外硬护层内接内软连层，内软连层内向紧贴第二导纤横道，传感光纤的输入端穿过第二导纤横道进入内框体中； 所述内框体装置包含竖承载台、中连柱、载纤轴、外圆载壁与传感光纤，在竖承载台和中连柱上设有若干个载纤轴，传感光纤通过分布于竖承载台与中连柱上的载纤轴进行“S”型布设，所述载纤轴为双螺旋通道，可平行布设两条传感光纤，中连柱位于外圆载壁内； 所述输出端导连装置包括了槽压锁紧模块与载纤固定模块，所述槽压锁紧模块包含旋动柄和旋动杆，旋动柄与旋动杆连接，旋动柄的转动可带动旋动杆的转动，旋动杆穿过圆球轴与连接椎体相连接，旋动杆与连接椎体螺纹连接，圆球轴与固定在第二端口台的框定杆连接，第二端口台固定在竖承载台上，连接椎体与T型横轨连接，连接椎体的上下移动带动T型横轨的上下运行;所述载纤固定模块包含导纤凹槽，导纤凹槽与T型横轨平行布设，通过载纤轴的牵引将传感光纤过渡至导纤凹槽中； 所述外配体装置包括外框体模块与机电组配模块，所述外框体模块包含导杆螺头、导杆螺栓和横向导杆，所述导杆螺头和导杆螺栓安装在横向导杆上，横向导杆位于竖承载台上，导杆螺头与导杆螺栓将开展梁固定于横向导杆上，所述横向导杆的下底面上配备有载纤箱，载纤箱中放置有可承载传感光纤输入端和输出端的载纤盘，且在横向导杆开设有缆线通过的通道，所述机电组配模块包含电机箱，缆线与电机箱连接，电机箱带动旋转滚轴高速旋转，进而带动与旋转滚轴连接的半圆转盘的转动。2.根据权利要求1所述的复杂环境下堤坝浸润线分布式光纤感知系统，其特征在于:所述竖承载台的外侧布设有多个圆孔，载入端导连装置和输出端导连装置通过端口耳柄固定在圆孔中。3.根据权利要求2所述的复杂环境下堤坝浸润线分布式光纤感知系统，其特征在于:所述竖承载台平行于中连柱且与外圆载壁相切布设。4.根据权利要求3所述的复杂环境下堤坝浸润线分布式光纤感知系统，其特征在于:以中连柱为对称轴布设有相同的载入端导连装置、内框体装置、输出端导连装置与外配体装置。5.—种权利要求4所述的复杂环境下堤坝浸润线分布式光纤感知系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步，确定传感光纤需要布设的位置，将载入端导连装置与输出端导连装置固定于竖承载台上，同时，将载纤轴分别安装到第一端口台与第二端口台上，且在第一端口台与第二端口台中间位置处需再安装一个载纤轴，在中连柱上同样安装两个载纤轴； 第二步，打开弧形压头及压头过渡端，将传感光纤的输入端通过第一导纤横道与第二导纤横道引至内框体装置中，通过第一端口台上的载纤轴将传感光纤引至中连柱中，后将传感光纤以“S”型布置于竖承载台与中连柱之间，在输出端导连装置处通过第二端口台上的载纤轴将传感光纤的输出端布设到导纤凹槽中； 第三步，将框定杆固定于第二端口台中，且通过框定杆将第二端口台与连接椎体连接，通过转动旋动柄进而带动旋动杆的上下运动，旋动杆的上下运动带动了 T型横轨的上下运行，T型横轨会压紧到传感光纤的输出端所通过的导纤凹槽中； 第四步，将传感光纤的输出端与输入端分别引至载纤盘中，且通过缆线来控制电机箱的启动，后控制旋转滚轴的速度来控制半圆转盘的转速，进而控制取样速度，实现原样体取样； 第五步，除了初始应力之外，传感光纤的输出端与输入端均处于无外界应力的干扰状态，通过解调分析将传感光纤的输出端与输入端的温度数值分别记录为θ。^与0lnt，后将该时刻t下传感光纤的输出端与输入端的平均温度数值记录为θ\=(θ-4θιη”/2，在t时刻下，通过温度解调，内框体装置中传感光纤的温度数值记录为θ\，在t时刻下，传感光纤的输出端与输入端的平均温度与内框体装置中传感光纤的温度差值表示为Qd= I (000^+0^)/2-θ\I;后经过τ时间之后再次进行同样的监测，则传感光纤的输出端与输入端处的传感光纤的解调温度值为0\=(0。1^+011/)/2，经过(1'-0时间之后得出的传感光纤的输出端与输入端与内框体装置中传感光纤的温度差值为士二^^-^^吨”/^’重复的进行监测廉取9d与土体含水率b之间的关系，通过拟合分析构建出不同土体下9d = f(b)函数关系式，进而确定该处浸润线所通过的位置，最后获取断面浸润线及堤坝浸润面。
【专利摘要】本发明公开了一种复杂环境下堤坝浸润线分布式光纤感知系统及运行方法，该系统包括载入端导连装置、内框体装置、输出端导连装置和外配体装置，所述载入端导连装置通过第一端口台与内框体装置进行连接，内框体装置与输出端导连装置通过第二端口台连接，内框体装置与外配体装置通过横向导杆进行连接。本发明利用载入端导连装置、内框体装置、输出端导连装置、外配体装置的组合结构，实现了变高程向的待测堤坝原地含水量监测，通过构建传感光纤输出端、传感光纤输入端和内框体装置中传感光纤的温度差值与原地含水量之间的经验模型，实现了堤坝浸润线的实时感知，较好解决了依靠分布式光纤传感技术实现堤坝浸润线监测的技术难题。
【IPC分类】G01F23/292
【公开号】CN105716686
【申请号】CN201610094448
【发明人】苏怀智, 杨孟, 顾冲时
【申请人】河海大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年2月19日