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杭州邁煌科技有限公司
初級(jí)會(huì)員 | 第6年

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基于分布式光纖傳感技術(shù)的路面沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警解決方案

時(shí)間:2021/3/12閱讀:9157
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一、背景闡述

        由于地下水的長(zhǎng)期超量開(kāi)采,中國(guó)成為世界上超采地下水嚴(yán)重的國(guó)家之一,地面沉降面積大、類型復(fù)雜、危害多樣。地面沉降對(duì)環(huán)境、居民生活、工程建設(shè)的危害愈演愈烈,嚴(yán)重制約著社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

       另一方面城鎮(zhèn)馬路上載重車輛的輾壓,會(huì)引起地下管道管線受力變形,導(dǎo)致管體或者焊縫開(kāi)裂而發(fā)生泄漏。管道泄漏帶走泥沙淘空地基,是引發(fā)路面沉降塌陷的主要原因;各種無(wú)序甚至非法施工,是導(dǎo)致地下空間結(jié)構(gòu)受損、路面塌陷沉降的次要原因。同時(shí),由于地面塌陷,又會(huì)反過(guò)來(lái)加劇事故,導(dǎo)致管道斷裂、爆管、爆炸,人防工程、地鐵、隧道等地下空間結(jié)構(gòu)受損,造成財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡,并引發(fā)次生災(zāi)害和環(huán)境污染,尤其是在城市和人口密集的城鎮(zhèn)地區(qū)。

二、系統(tǒng)概述

       無(wú)論何種原因引起的地面沉降,在某種意義上,控沉也就是防沉,防沉是否有效與監(jiān)測(cè)直接相關(guān),而預(yù)防路面(地面)沉降必須有完善的監(jiān)測(cè)設(shè)施,配套的監(jiān)測(cè)方法。

      杭州邁煌科技有限公司提供的基于分布式光纖傳感技術(shù)的路面沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)馬路下面的管道泄漏、地下建筑物、地下水的長(zhǎng)期超量開(kāi)采引起的變形和沉降,提前預(yù)警路面塌陷。*實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、有線或無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理及AI分析計(jì)算功能,在全國(guó)處于先進(jìn)水平。該系統(tǒng)符合《DZT0283-2015地面沉降調(diào)查與監(jiān)測(cè)規(guī)范》。

三、針對(duì)管道泄漏和地下空間沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警解決方案

3.1、老舊管道泄漏的解決方案

采用準(zhǔn)分布式光纖聲波偵聽(tīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)泄漏監(jiān)測(cè)和爆管預(yù)警。光纖水聽(tīng)器一般采用Michelson干涉儀結(jié)構(gòu),由光纖耦合器、傳感臂光纖、參考臂光纖、反射鏡組成。光纖水聽(tīng)器探測(cè)管道泄露次聲信號(hào)的精度較高。

1)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

靈活機(jī)動(dòng):適用于既有在線運(yùn)行的管線全線或者高后果區(qū)(局部區(qū)域)的泄漏、爆管監(jiān)測(cè)和開(kāi)挖破壞預(yù)警;

安裝便捷:無(wú)需全線開(kāi)挖,在待監(jiān)測(cè)區(qū)域每隔500~1000米(根據(jù)管線材質(zhì)、管徑、輸送介質(zhì)、運(yùn)行壓力確定),在管道上方開(kāi)挖lm*lm的土坑,在管道表面粘貼 (不破壞管道外防腐層、不開(kāi)焊、不動(dòng)火)光纖水聽(tīng)器;

組網(wǎng)方便:可采用既有/新建光纜、也可用無(wú)線4G/5G網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào);

節(jié)約投資:系統(tǒng)可根據(jù)需要局部監(jiān)測(cè);還可以更換地點(diǎn)重復(fù)使用;

2)性能指標(biāo):

水聽(tīng)器工作頻率:10Hz-2.5kHz;

水聽(tīng)器典型布置間距:≧300~1000m;

聲壓傳感器靈敏度:≧ -150dB;

動(dòng)態(tài)范圍:100dB;

報(bào)警準(zhǔn)確率:≧97%;

定位精度:小于50m(或兩只相鄰傳感器之間距離的7%) ;

單套理論可監(jiān)測(cè)距離:> 100Km。

3.2、針對(duì)新建管道泄漏的解決方案

在新建管道時(shí)同步建設(shè)分布式光纖傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng),是管道安全健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)的zuijia選擇之一。在管道安裝過(guò)程中,同步在管道外壁敷設(shè)微振動(dòng)傳感光纜,單端連接分布式光纖振動(dòng)信號(hào)解調(diào)主機(jī),即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分布式管道泄露監(jiān)測(cè)和爆管及第三方開(kāi)挖破壞預(yù)警。

1)對(duì)于方便施工人員進(jìn)入的大口徑管道,建議在管道內(nèi)壁敷設(shè)傳感光纜,優(yōu)點(diǎn)如下:

• 高強(qiáng)度的管道本體可以很好的保護(hù)脆弱的傳感光纜;

• 管道內(nèi)環(huán)境噪聲相對(duì)較小,光纜采集的信號(hào)更準(zhǔn)確;

• 管道內(nèi)施工光纜可以排除交叉、跳躍施工、惡劣天氣和環(huán)境因素的干擾,施工方便、快捷;

• 管道的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于25年,管道內(nèi)敷設(shè)光纜便于全線更換到期老化的光纜;

2)主要性能指標(biāo):

測(cè)量距離:?jiǎn)蜗颞R50km , 雙向≧100Km;

定位精度:<10米;

響應(yīng)時(shí)間:<3秒;

誤報(bào)率:<5%;

漏報(bào)率:≦1.0%

故障報(bào)警:光纜斷裂后系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并定位故障點(diǎn)位置。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ):報(bào)警數(shù)據(jù)記錄、查詢功能

報(bào)警信號(hào)輸出:通過(guò)RS232、RJ45接口以及繼電器輸出、網(wǎng)絡(luò)傳輸;

3.3、針對(duì)地下空間結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警解決方案

無(wú)序甚至非法的施工,如開(kāi)挖、打樁、定向鉆、盾構(gòu),會(huì)嚴(yán)重危及人防工程、地鐵、隧道、管廊等地下結(jié)構(gòu)安全。采用以上分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù),在地下結(jié)構(gòu)物內(nèi)壁敷設(shè)振動(dòng)傳感光纜,實(shí)現(xiàn)對(duì)第三方施工引發(fā)的振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)分布式監(jiān)測(cè),并發(fā)出及時(shí)預(yù)警和定位。

3.4、針對(duì)地下空間結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警解決方案

路面車輛輾壓、地面建筑物占?jí)骸⒃O(shè)計(jì)、施工及材料存在的瑕疵、地下水的影響、地展、采空區(qū)沉降等諸多因素,會(huì)導(dǎo)致地下空間結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降和變形塌陷。采用分布式光纖應(yīng)變傳感技術(shù)通過(guò)對(duì)地鐵、隧道、管廊的沉降和變形監(jiān)測(cè)可實(shí)現(xiàn)地面塌陷預(yù)警。

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