一、背景闡述

        由于地下水的長期超量開采，中國成為世界上超采地下水嚴重的國家之一，地面沉降面積大、類型復雜、危害多樣。地面沉降對環(huán)境、居民生活、工程建設的危害愈演愈烈，嚴重制約著社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

       另一方面城鎮(zhèn)馬路上載重車輛的輾壓，會引起地下管道管線受力變形，導致管體或者焊縫開裂而發(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；各種無序甚至非法施工，是導致地下空間結構受損、路面塌陷沉降的次要原因。同時，由于地面塌陷，又會反過來加劇事故，導致管道斷裂、爆管、爆炸，人防工程、地鐵、隧道等地下空間結構受損，造成財產(chǎn)損失和人員傷亡，并引發(fā)次生災害和環(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)測直接相關，而預防路面（地面）沉降必須有完善的監(jiān)測設施，配套的監(jiān)測方法。

      杭州邁煌科技有限公司提供的基于分布式光纖傳感技術的路面沉降監(jiān)測預警系統(tǒng)可以實時監(jiān)測馬路下面的管道泄漏、地下建筑物、地下水的長期超量開采引起的變形和沉降，提前預警路面塌陷。*實現(xiàn)了自動數(shù)據(jù)采集、有線或無線數(shù)據(jù)傳輸、自動數(shù)據(jù)處理及AI分析計算功能，在全國處于先進水平。該系統(tǒng)符合《DZT0283-2015地面沉降調查與監(jiān)測規(guī)范》。

三、針對管道泄漏和地下空間沉降監(jiān)測預警解決方案

3.1、老舊管道泄漏的解決方案

采用準分布式光纖聲波偵聽系統(tǒng)實現(xiàn)泄漏監(jiān)測和爆管預警。光纖水聽器一般采用Michelson干涉儀結構，由光纖耦合器、傳感臂光纖、參考臂光纖、反射鏡組成。光纖水聽器探測管道泄露次聲信號的精度較高。

1）系統(tǒng)優(yōu)勢

靈活機動：適用于既有在線運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)測和開挖破壞預警；

安裝便捷：無需全線開挖，在待監(jiān)測區(qū)域每隔500～1000米（根據(jù)管線材質、管徑、輸送介質、運行壓力確定），在管道上方開挖lm*lm的土坑，在管道表面粘貼 （不破壞管道外防腐層、不開焊、不動火）光纖水聽器；

組網(wǎng)方便：可采用既有／新建光纜、也可用無線4G/5G網(wǎng)絡傳輸信號；

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

2）性能指標：

水聽器工作頻率：10Hz-2.5kHz;

水聽器典型布置間距：≧300～1000m；

聲壓傳感器靈敏度：≧ -150dB;

動態(tài)范圍：100dB；

報警準確率：≧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)測距離：> 100Km。

3.2、針對新建管道泄漏的解決方案

在新建管道時同步建設分布式光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)，是管道安全健康狀態(tài)監(jiān)測的zuijia選擇之一。在管道安裝過程中，同步在管道外壁敷設微振動傳感光纜，單端連接分布式光纖振動信號解調主機，即可實現(xiàn)實時分布式管道泄露監(jiān)測和爆管及第三方開挖破壞預警。

1）對于方便施工人員進入的大口徑管道，建議在管道內壁敷設傳感光纜，優(yōu)點如下：

• 高強度的管道本體可以很好的保護脆弱的傳感光纜；

• 管道內環(huán)境噪聲相對較小，光纜采集的信號更準確；

• 管道內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；

• 管道的壽命遠遠大于25年，管道內敷設光纜便于全線更換到期老化的光纜;

2）主要性能指標：

測量距離：單向≧50km , 雙向≧100Km;

定位精度：<10米；

響應時間：<3秒；

誤報率：<5%;

漏報率：≦1.0%

故障報警：光纜斷裂后系統(tǒng)自動報警并定位故障點位置。

數(shù)據(jù)存儲：報警數(shù)據(jù)記錄、查詢功能

報警信號輸出：通過RS232、RJ45接口以及繼電器輸出、網(wǎng)絡傳輸；

3.3、針對地下空間結構的安全狀態(tài)監(jiān)測預警解決方案

無序甚至非法的施工，如開挖、打樁、定向鉆、盾構，會嚴重危及人防工程、地鐵、隧道、管廊等地下結構安全。采用以上分布式光纖振動傳感技術，在地下結構物內壁敷設振動傳感光纜，實現(xiàn)對第三方施工引發(fā)的振動信號的實時分布式監(jiān)測，并發(fā)出及時預警和定位。

3.4、針對地下空間結構的健康狀態(tài)監(jiān)測預警解決方案

路面車輛輾壓、地面建筑物占壓、設計、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，會導致地下空間結構發(fā)生沉降和變形塌陷。采用分布式光纖應變傳感技術通過對地鐵、隧道、管廊的沉降和變形監(jiān)測可實現(xiàn)地面塌陷預警。