技术领域本发明涉及一种渗流性态监测用传感光缆及使用方法，属于水工程结构健康监测领域。
背景技术：
我国筑坝历史悠久，各型水工结构物建设遍及全国，水工程是一项规模庞大、结构复杂、外部荷载多变的系统工程，干扰及影响水工程安全的因素众多，且水工程的安全运行对保障人们和社会安全具有重要作用，实现水工程动态安全动态预判与实时监控，对保障水工程的安全运行，提升科学管理，减少灾后损失有着十分重要的意义。为能及时掌控水工结构物的安全性态，需要在结构物内布置各种类型的传感元件，而对于传统的传感装置而言，其经常会出现抗电磁干扰能力差、易受到潮湿环境影响、使用寿命短、单点单物理量监测、引线过多、极其容易出现测值漂移等影响监测效果的问题，为此，需要研发先进、实用的监测技术及设备，而对于传感光纤而言，其抗电磁干扰能力强、不易受到外部环境影响、使用寿命长、可实现分布式多参量监测、不容易出现测值漂移、价格低廉、布设方便等优点，因此，基于传感光纤技术在水工程的应用研究意义极为重大。对于水工程中的渗流性态的监测问题更是困扰水工程安全的重要影响因素，常规的监测手段极少，且面临着很多难于解决的问题，对于基于光纤传感技术的渗流性态监测更是工程实用化方面上的空白，其次，当前还很难找到一款专门针对渗流性态监测用的传感光缆，常规的传感光缆由于宽泛的使用对象和范围，很难在渗流性态监测上呈现出较好的监测效果，为此，需要研发一种专门针对水工程的渗流监测的传感光纤。
技术实现要素：
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种渗流性态监测用传感光缆及使用方法，融合构建了内嵌隔渗增强段和增渗加强段和配套渗流监测的三芯光纤和标定用的单芯光纤相融合的新型的渗流性态监测用传感光缆，其具有智能化、数字化、集成化和小型化优势。技术方案：为实现上述目的，本发明的渗流性态监测用传感光缆，包括外圆模块、中层模块和内芯模块，中层模块位于外圆模块与内芯模块之间；所述内芯模块包含第四传感光纤和三角内支架，所述第四传感光纤外包裹有硬质保护层，硬质保护层外设有隔热保护层，在隔热保护层外设有三角内支架，第四传感光纤位于三角内支架的中心位置；所述中层模块包含第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤和外圆弧填充层，所述第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤位于三角内支架与外圆模块之间，在三角内支架与外圆模块之间填充有外圆弧填充层用于固定第一传感光纤、第二传感光纤和第三传感光纤；所述外圆模块为圆环状，包含不少于两组的隔渗增强段和增渗加强段，所述隔渗增强段和增渗加强段交替分布，隔渗增强段和增渗加强段包裹第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤。作为优选，所述硬质保护层为三个内硬质四边层，内硬质四边层为一个内角为60°的平行四边形，第四传感光纤位于三个内硬质四边层交界处的中心位置，三角内支架为等边三角形。作为优选，所述隔热保护层包含三组防渗三角层和隔热三角层，每组防渗三角层和隔热三角层位于三角内支架的一个角，每组防渗三角层和隔热三角层关于三角内支架的角平分线对称分布，防渗三角层和隔热三角层与内硬质四边层无缝衔接。作为优选，所述外圆模块包含三组的隔渗增强段和增渗加强段，隔渗增强段和增渗加强段均为扇形状，隔渗增强段和增渗加强段均圆周均匀分布，三个隔渗增强段的渗透系数各不相同，三个增渗加强段的渗透系数也各不相同。作为优选，三个隔渗增强段的渗透系数顺时针递减，三个增渗加强段的渗透系数逆时针递增，防渗最好的隔渗增强段与渗透最好的增渗加强段相邻分布。为了增加增渗加强段渗流水体的渗透性，且与隔渗增强段形成对比，增渗加强段不能太长，且在隔渗增强段中间位置处：隔渗增强段弧长要比增渗加强段弧长要长，至少是2倍。一种如上述的渗流性态监测用传感光缆的使用方法，包括以下步骤：第一步，按照实际工程布设需要，配备长度与出厂参数相同而紧套护层颜色不同的四根普通传感光纤，依次构建外圆模块、中层模块和内芯模块，然后按照由内到外的顺序依次将内芯模块、中层模块和外圆模块进行装配；第二步，在将渗流性态监测用传感光缆装配完毕之后，首先对渗流性态监测用传感光缆进行测试标定，然后将渗流性态监测用传感光缆铺设到待监测渗流的结构物中，并且记录不同方向上的普通传感光纤外的紧套护层颜色与其对应的方向；第三步，在布设到待监测渗流的结构物初期，通过对三角内支架进行加热，待渗流性态监测用传感光缆被加热到一定程度，待渗流性态监测用传感光缆温度达到一定数值后，停止对三角内支架进行加热，等一段时间后，观测第一传感光纤、第二传感光纤和第三传感光纤温度降低程度，进而确定不同方向上监测精度，根据不同方向上不同监测精度的传感光纤进而实现对需要监测渗流的结构物的多层级校正和监测；第四步，当渗流水体穿过待监测渗流的结构物孔隙后，不均匀分布的渗流水体会从不同方向将到达渗流性态监测用传感光缆周围，此时通过隔渗增强段和增渗加强段作用，第一传感光纤、第二传感光纤和第三传感光纤将从不同方向上感受到渗流水体所带来的温度的变化，通过获取渗流性态监测用传感光缆时间与空间上光信息变化曲线，进而绘制不同位置处不同时间刻度上光信息时程曲线，通过光信息时程曲线变化来辨识待测结构体的渗流性态。有益效果：本发明的渗流性态监测用传感光缆，其结构完整，流程化和自动化强，融合构建了内嵌隔渗增强段和增渗加强段和配套渗流监测的三芯光纤和标定用的单芯光纤相融合的新型的渗流性态监测用传感光缆，具有智能化、数字化、集成化和小型化优势，基于材料的特殊属性，创新性地提出隔渗增强段与增渗加强段的交错融合，有效增加了增渗加强段渗流性态的监测，可实现多方向多精度梯度渗流特性辨识，极大的提高了结构体渗流性态监测的精度，为能从静动态层面时间与空间上实现渗流性态定量与定性评估，为水工安全运行提供重要的保障。附图说明图1为本发明的结构图；其中：200-第一隔渗增强段、201-第一传感光纤、202-第三增渗加强段、203-内硬质四边层、204-第四传感光纤、205-防渗三角层、206-第三隔渗增强段、207-隔热三角层、208-第二增渗加强段、209-外圆弧填充层、210-第三传感光纤、211-第二隔渗增强段、212-第二传感光纤、213-第一增渗加强段、214-三角内支架。具体实施方式下面结合附图对本发明作更进一步的说明。如图1所示，本发明的一种渗流性态监测用传感光缆，包括外圆模块、中层模块、内芯模块；外圆模块包括外弧长为2π/15、渗透系数最高的高密度聚乙烯材质的第一隔渗增强段200、外弧长为π/15、渗透系数最高的掺有机溶剂的氯化丁基橡胶材质的第一增渗加强段213、外弧长为2π/15、渗透系数中等的高密度聚乙烯防渗材质的第二隔渗增强段211、外弧长为π/15、渗透系数中等的掺有机溶剂的氯化丁基橡胶材质的第二增渗加强段208、外弧长为2π/15、渗透系数最低的高密度聚乙烯材质的第三隔渗增强段206、外弧长π/15、渗透系数最低的掺有机溶剂的氯化丁基橡胶材质的第三增渗加强段202；第一隔渗增强段200、第二隔渗增强段211和第三隔渗增强段206相互之间的夹角为120°，第一隔渗增强段200处于第一增渗加强段213和第三增渗加强段202中间位置，第二隔渗增强段211处于第一增渗加强段213和第二增渗加强段208中间位置，第三隔渗增强段206处于第二增渗加强段208和第三增渗加强段202中间位置，为了更好地区别不同方向上渗流性态监测精度的差别，第一增渗加强段213、第二增渗加强段208和第三增渗加强段202的渗透系数不断降低。第一增渗加强段213、第二增渗加强段208和第三增渗加强段202相互之间的夹角为120°，第一隔渗增强段200通过第一增渗加强段213与第二隔渗增强段211相连接，第二隔渗增强段211与第三隔渗增强段206之间通过第二增渗加强段208相连接，第三隔渗增强段206通过第三增渗加强段202与第一隔渗增强段200相连接，第一隔渗增强段200具有较强的防渗性能，而第一增渗加强段213具有较强的渗透性能，通过构建第一隔渗增强段200和第一增渗加强段213的交互匹配，可以防止第一隔渗增强段200处水体的渗流和增强第一增渗加强段213水体的渗流，提高渗流性态监测用传感光缆中局部区域对渗流水体的监灵敏度，增加监测精度。中层模块包括GYTA53+33型第一传感光纤201、材质为超高分子量聚乙烯纤维的外圆弧填充层209、GYTA53+33型第二传感光纤212和GYTA53+33型第三传感光纤210，其中，中层模块与外圆模块通过外圆弧填充层209相连接，GYTA53+33型第一传感光纤201、GYTA53+33型第二传感光纤212和GYTA53+33型第三传感光纤210通过外圆弧填充层209实现彼此之间的衔接，中层模块与内芯模块通过外圆弧填充层209相连接。第一传感光纤201、第二传感光纤212和第三传感光纤210之间的夹角为120°，通过外圆弧填充层209对第一传感光纤201、第二传感光纤212和第三传感光纤210进行固定和保护，且三角内支架214将渗流性态监测用传感光纤的内部均分为三个区域，三角内支架214为金属结构，在对三角内支架214进行加热过程中，第一传感光纤201、第二传感光纤212和第三传感光纤210分别达到各自的温度数值之后，然后停止对三角内支架214加热，在相同的时间内让第一传感光纤201、第二传感光纤212和第三传感光纤210自动降温，由于第一隔渗增强段200、第二隔渗增强段211和第三隔渗增强段206之间的渗透系数数值不同，第一增渗加强段213、第二增渗加强段208和第三增渗加强段202相互之间的夹角为120°，且分别处于第二传感光纤212、第三传感光纤210和第一传感光纤201上端，则第一传感光纤201、第二传感光纤212和第三传感光纤210温度降低数值会存在一个较为明显的差别，进而可以确定不同方向上监测渗流水体的渗透特性精度的差别，进而实现多方向上渗流特性变多精度的研究，满足不同工程的需要。内芯模块包括顶角为30°的防渗三角层205、顶角为60°的三角内支架214、顶角为30°的隔热三角层207、顶角分别为60°和120°的内硬质四边层203、GYTA53+33型第四传感光纤204，其中，顶角为60°的三角内支架214内缘接顶角为30°的防渗三角层205，顶角为30°的防渗三角层205紧接顶角为30°的隔热三角层207，顶角为30°的防渗三角层205和顶角为30°的隔热三角层207共用一条公共边，且顶角为30°的防渗三角层205和顶角为30°的隔热三角层207内缘与顶角分别为60°和120°的内硬质四边层203相接触，在顶角分别为60°和120°的内硬质四边层203所包围的中心位置处安装有GYTA53+33型第四传感光纤204，顶角为30°的防渗三角层205与顶角为30°的隔热三角层207交互使用，主要是起到对GYTA53+33型第四传感光纤204的防渗与阻热作用，且顶角分别为60°和120°的内硬质四边层203为最靠近GYTA53+33型第四传感光纤204的内部结构，其主要是起到缓冲外部荷载，且可以将GYTA53+33型第四传感光纤204充分固定到渗流性态监测用传感光纤的中心位置处，使得GYTA53+33型第四传感光纤204尽量避免外界荷载及温度的影响；一种如上述的一种渗流性态监测用传感光缆制备及监测方法，包括以下步骤：(1)构建及配备外圆模块、中层模块、内芯模块，配置四根等长度的紧套护层颜色为红、蓝、白、黄的GYTA53+33型普通传感光纤，依次构建外圆模块、中层模块和内芯模块，将紧套护层颜色为蓝、白、黄三种颜色的GYTA53+33型普通传感光纤作为第一传感光纤201、第二传感光纤212、第三传感光纤210，以紧套护层颜色为红色的GYTA53+33型普通传感光纤为处于中心位置的第四传感光纤204，通过材质为超高分子量聚乙烯纤维的内硬质四边层203，将第一传感光纤201、第二传感光纤212、第三传感光纤210夹角为120°形式布置在第四传感光纤204的周围，后装配防渗三角层205和隔热三角层207，进而，在防渗三角层205和隔热三角层207外缘配置三角内支架214，后将外弧长为π/5、内弧长为π4/15的第一隔渗增强段200、外弧长为π2/15、内弧长为π/15第一增渗加强段213、外弧长为π/5、内弧长为π4/15的第二隔渗增强段211、外弧长为π2/15、内弧长为π/15第二增渗加强段208、外弧长为π/5、内弧长为π4/15的第三隔渗增强段206、π2/15、内弧长为π/15第三增渗加强段202配置成外圆模块；(2)确定待测区域为黄河某堤防工程，确定需要铺设的区域、路线及方案，后确定渗流性态监测用传感光缆的长度为100m，将渗流性态监测用传感光缆布设到待测区域内，在布设到待监测渗流的结构物初期，使用交流电连接金属材质的三角内支架214，并对三角内支架214进行加热，待渗流性态监测用传感光缆被加热到一定程度后，渗流性态监测用传感光缆温度从5°升到20°，停止对三角内支架214进行加热，然后等待半个小时后，观测第一传感光纤201、第二传感光纤212和第三传感光纤210温度降低程度，分别降低了2°、5°和8°，则第一传感光纤201、第二传感光纤212和第三传感光纤210灵敏度可以表示为即为4/15°/h、2/3°/h、16/15°/h，即第三传感光纤210灵敏度最高，进而确定不同方向上监测精度梯度，当渗流水体穿过待监测渗流的结构物孔隙后，不均匀分布的渗流水体会从不同方向将到达渗流性态监测用传感光缆周围，第一传感光纤201、第二传感光纤212和第三传感光纤210将从不同方向上感受到渗流水体所带来的温度的变化，通过比对第一传感光纤201、第二传感光纤212和第三传感光纤210与第四传感光纤204对比分析，可以获取渗流性态监测用传感光缆时间与空间上光信息变化曲线，进而绘制不同位置处不同时间刻度上光信息时程曲线，通过光信息时程曲线变化来辨识待测结构体的渗流性态。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。