本实用新型涉及岩土工程过水建筑物混凝土磨蚀监测技术领域,特别是一种混凝土磨蚀预警系统。
背景技术：
岩土工程过水建筑物主要包括输水建筑物和泄水建筑物，其衬砌材料一般选择混凝土。在上述建筑物的过水过程，水流会对混凝土结构产生磨蚀，包括磨损和空蚀，严重时会影响建筑物安全。
为了及时发现混凝土的磨蚀程度，目前一般采用人工观察混凝土表面磨蚀情况或使用磨蚀计进行观测。
人工观察只能在建筑物放空来水后开展，无法随时掌握混凝土磨蚀情况，由于监测的时效性较差，往往造成混凝土结构破坏的扩大，甚至造成工程失事。
现有磨蚀计能够实时监测混凝土磨蚀程度，但均为点式传感器，其原理为预先在混凝土内部沿深度方向埋设导线或电阻，混凝土发生磨蚀后，磨蚀掉传感器的某一组导线或电阻，即可测得相应深度的混凝土已被磨蚀。由于点式传感器的监测范围有限，在传感器布置时只能选择预计会发生磨蚀的部位进行监测，而受到有关混凝土磨蚀理论尚未完备以及混凝土浇筑质量的不确定性等不利因素影响，容易出现实际发生磨蚀的部位未布置传感器的情况，造成磨蚀监控范围的遗漏。
另一方面，传统点式磨蚀计依靠磨坏仪器本身的一部分进行测量，而传感器的材料与混凝土不同，这就造成传感器测点布置部位局部混凝土的强度因为传感器的埋设而被加强或削弱的现象，造成磨蚀监测成果的代表性下降，甚至出现混凝土磨蚀仅发生在磨蚀计布置的位置，造成混凝土结构的附加伤害。
其次，依靠磨坏仪器本身的一部分进行测量，在磨蚀部位的混凝土修复后，因为磨蚀计线路的一部分已经被磨坏，无法进行二次测量，需要进行更换新的传感器才能正常测量，不但增加了维护成本，而且原有传感器的拆除有时也比较麻烦，甚至出现无法更换传感器的情况。
为了改进混凝土磨蚀监测，需要一种能够随时反馈建筑物各个部位混凝土的磨蚀情况，同时对混凝土材料的特性影响较小的监测系统。
技术实现要素：
本实用新型旨在提供一种混凝土磨蚀预警系统，解决现有磨蚀监测手段在监测时效性、监测范围以及监测代表性等方面不能兼顾的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是： 一种混凝土磨蚀预警系统，包括依次电连接的测量触发装置、沿程信号测量转置、对比报警装置；所述沿程信号测量装置与传感模块连接；所述传感模块沿腐蚀面埋设于混凝土内。
所述传感模块为传感光缆或电缆；所述传感光缆或电缆沿所述磨蚀面布置于表层钢筋下方。
所述传感模块包括第一路接力传感光缆、第二路接力传感光缆；所述第一路接力传感光缆、第二路接力传感光缆沿所述磨蚀面交错布置于表层钢筋的上方和下方。
所述第一路接力传感光缆第一段设置于所述表层钢筋上方；所述第一路接力传感光缆第一段通过一倾斜段与第二段连接，且该第二段设置于所述表层钢筋下方……依此类推。
所述第二路接力传感光缆第一段设置于所述表层钢筋下方；所述第二路接力传感光缆第一段通过一倾斜段与第二段连接，且该第二段设置于所述表层钢筋上方……依此类推。
所述第一路接力传感光缆、第二路接力传感光缆均通过多个设置于所述混凝土内的支撑架支撑定位。
所述传感模块为环形传感光缆或电缆；所述环形传感光缆或电缆中段沿所述磨蚀面布置；所述环形传感光缆或电缆的两个端头均接入所述沿程信号测量装置。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：
1.本发明增加了利用混凝土磨蚀过程中的发热效应和振动效应来探测磨蚀现象的手段，可以在混凝土内部感知混凝土磨蚀情况，不但对测量区域的混凝土材料特性影响较小，提高了测量的代表性。同时在上述感应原理下，传感器自身不存在磨损，可多次反复利用，降低了维护成本。
2.本发明利用电缆或光缆内的电或光脉冲在遇到断点会产生显著反射的原理，通过测量分布式传感线缆，可以连续测量线缆布置沿程的状态，进而获得线缆沿程任意位置的混凝土磨蚀情况，改变了传统测量手段仅能观测个别点的磨蚀情况，在监测范围上得到了极大的扩展。
3.本发明在兼顾测量代表性和测量范围的基础上，保证了测量的时效性，可以在建筑物过水过程中及时反映混凝土的磨蚀情况，有助于及时发现问题。由于混凝土磨蚀过程存在逐步加剧的特点，因此尽早发现磨蚀现象对限制磨蚀造成的破坏规模，减少工程损失意义重大。通过磨蚀预警系统的使用，配合建筑物过水水流的合理调度，能够降低工程维护成本，保障建筑物安全。
附图说明
图1为传统的磨蚀计组成示意图；
图2为本发明的组成示意图；
图3为本发明以间接监测磨蚀为主的实施例示意图；
图4为本发明以直接监测磨蚀为主的第一个实施例示意图；
图5为本发明以直接监测磨蚀为主的第二个实施例示意图；
以上附图中的标记分别为：
1—测量触发装置，2—沿程信号测量装置，3—对比报警装置，4—分布式传感线缆，5—磨蚀面，6—混凝土，7—表层钢筋，21—磨蚀计读数仪，22—磨蚀计，31—传感光缆，41-第一路接力传感光缆，42-第二路接力传感光缆，43-支撑架，51-环形传感光缆。
具体实施方式
如图3所示，本发明第一种实施例包括传感光缆31，传感光缆31沿磨蚀面5布置在表层钢筋7下方，传感光缆31接入沿程信号测量装置2，沿程信号测量装置2受测量触发装置1控制，沿程信号测量装置2的测量结果输出至对比报警装置3。
图3所示的实施例实际应用过程如下：
1）建筑物过水时，测量触发装置1控制沿程信号测量装置2开始测量；
2）沿程信号测量装置2测量传感光缆2的沿程温度或者振动噪声，其中温度测量可利用光时域反射法实现，振动噪声可通过干涉法实现；
3）当混凝土受磨蚀速度加快，或是混凝土磨蚀后传感光缆更加接近磨蚀面，使得传感光缆附近的温度变化，同时产生更加剧烈的振动噪声；
4）通过将不同时段的同一部位温度或振动噪声测值输出至对比报警装置3进行比对，通过发现温度或振动噪声的变化，来确定磨蚀现象明显的部位，并给出提示信息。
5）混凝土磨蚀情况加重后，钢筋破坏后会造成钢筋下方的光缆断路，沿程信号测量装置2通过光时域反射法确定光缆断路的位置，即可确定发生混凝土严重磨蚀的部位，由对比报警装置3输出报警信息。
本实施例在光缆断路后，第一个断路点的后端传感光缆均无法测量，因此为了保证能够持续观测，传感光缆埋设在混凝土钢筋下方，只有混凝土发生严重破坏时才会造成光缆断路，发出报警，在其他时段一般利用测温和振动测量功能进行间接性的磨蚀测量，用于发现早期的混凝土磨蚀。
分布式传感线缆可以采用光缆，也可以采用电缆。
沿程信号测量装置可通过接入光缆，测量传感光缆沿程是否存在断点，相应对比报警装置判断是否为新的断点，进而给出光缆埋设处的混凝土是否被磨蚀的信息。
沿程信号测量装置可通过接入光缆，测量传感光缆沿程的温度，相应对比报警装置判断建筑物过水前后光缆沿程是否有明显的温度变化，进而给出光缆附近的混凝土是否被磨蚀的信息。
沿程信号测量装置可通过接入光缆，测量传感光缆沿程的振动噪声，相应对比报警装置判断建筑物过水过程中是否有明显的振动噪声变化，进而给出光缆附近的混凝土是否被磨蚀的信息。
沿程信号测量装置可通过接入电缆，测量传感电缆沿程是否存在断点，相应对比报警装置判断是否为新的断点，进而给出电缆埋设处的混凝土是否被磨蚀的信息。
如图4所示，本发明第二种实施例包括第一路接力传感光缆41，第二路接力传感光缆42，第一路接力传感光缆41和第二路接力传感光缆42沿磨蚀面5交替布置在表层钢筋7上方和下方，并由支撑架43定位，第一路接力传感光缆41和第二路接力传感光缆42接入沿程信号测量装置2，沿程信号测量装置2受测量触发装置1控制，沿程信号测量装置2的测量结果输出至对比报警装置3。
图4所示的实施例实际应用过程与图3相似，区别在于，当某一路传感光缆被磨蚀断路后，另一路传感光缆的测量不受影响。
该实施例在钢筋7上方布置时在混凝土内埋深较浅，且深度确定，因此可以测量出确定深度下的早期混凝土磨蚀。
该实施例可以进一步增加更多路的光缆，使得光缆断路的影响进一步降低。
如图5所示，本发明第三种实施例包括环形传感光缆51，环形传感光缆51的进程和回程沿磨蚀面5布置，环形传感光缆51的两个端头分别接入沿程信号测量装置2，沿程信号测量装置2受测量触发装置1控制，沿程信号测量装置2的测量结果输出至对比报警装置3。
图5所示的实施例实际应用过程与图3相似，区别在于，当某部位的传感光缆被磨蚀断路后，沿程信号测量装置2仍可利用另一端的光缆进行测量。
该实施例还适用于需要环形测量回路的光纤振动噪声测量方法，当需要较高振动噪声测量精度时，目前一般仍需要光缆构成环形测量回路。
该实施例可以和图4所示的实施例结合，即对图4中各路光缆增加回程，以进一步减小光缆断路对测量的影响。