[发明专利]水工结构体渗流流速分布式光纤监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种水工结构体渗流流速分布式光纤监测系统，其特征在于：包括传感光缆、主构架和位于主构架两侧的第一构架和第二构架，第一构架与主构架之间和第二构架与主构架之间分别交替填充有混凝土和第一介质，在混凝土和第一介质的下方设有流速信号前置放大器，流速信号前置放大器下方依次设有光纤载台网和流速感应杆，流速感应杆通过导流细管与渗水暂容池连接，渗水暂容池通过溢水通管与外界连通，传感光缆沿着第一构架内壁进入到光纤载台网绕过主构架再一次进入到光纤载台网中，从第二构架的内壁穿出。

2.根据权利要求1所述的水工结构体渗流流速分布式光纤监测系统，其特征在于：所述主构架、第一构架和第二构架下方均设有水工结构体渗流构架模块，水工结构体渗流构架模块包含上椎体和内尖锥钢体，所述上椎体上设有底缘螺杆，底缘螺杆通过螺纹与主构架、第一构架和第二构架上的框柱底缘连接。

3.根据权利要求2所述的水工结构体渗流流速分布式光纤监测系统，其特征在于：所述上椎体内安装有电机，电机与电转杆连接，电转杆与转轴圆饼连接，转轴圆饼带动旋转连轴转动，旋转连轴与内尖锥钢体固定连接，转轴圆饼与锥台状的外削切护体连接，外削切护体位于内尖锥钢体外。

4.根据权利要求3所述的水工结构体渗流流速分布式光纤监测系统，其特征在于：第一构架和第二构架的顶端均设有轴接，轴接通过连杆轴安装在第一构架和第二构架上，轴接上安装有传感光缆通过的圆形接端，主构架的顶端为弧形接端。

5.一种如权利要求4所述的水工结构体渗流流速分布式光纤监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，控制上椎体的方向，打开电机，带动电转杆的高速转动，进而旋转连轴带动了内尖锥钢体的高速转动，与此同时，处于内尖锥钢体周向的外削切护体利用其较高刚度的外缘将内尖锥钢体周向上的土体剥离，内尖锥钢体沿着竖直走向上不断的向下运动；

第二步，依据规定的距离，按照第一步的方法，将水工结构体渗流构架模块安置于第一构架、主构架和第二构架所对应处的地下部分，通过第一构架、主构架和第二构架各自下端面的框柱底缘，将第一构架、主构架和第二构架固定于对应的底缘螺杆上；

第三步，按照从低到高依次顺序配备溢水通管、渗水暂容池、导流细管、流速感应杆、光纤载台网、流速信号前置放大器，将传感光缆沿着光纤载台网进行布置，在轴接上焊接圆形接端，将引出的传感光缆通过圆形接端上的轴接引至外侧，在流速信号前置放大器上端面，且在第一构架与主构架之间交替循环备制混凝土介质与第一介质；

第四步，将传感光缆通过弧形接端引至到光纤载台网中，按照与前一步骤同样的方法，将另一侧的溢水通管、渗水暂容池、导流细管、流速感应杆、光纤载台网、流速信号前置放大器进行布置；

第五步，连接传感光缆，打开信息收集系统，标定传感光缆，进行通水渗流测试，监测流速信号前置放大器和流速感应杆的信号变化，时时记录整个系统信息采集系统的变化情况，基于热源测风速原理，通过半理论半经验的方法，利用流速与加热功率所对应的试验数据，绘出不同介质下对应温升关系图，后建立分布式光纤监测渗流流速半经验半理论的数学模型lgk＝-nlgu+lgA，其中，lgu为x轴，lgk为y轴，-n为直线斜率，lgA为截距，A_a为光纤和水流间的交热面积，D为比热容、导热系数、光缆外径、运动粘滞系数、导温系数所确定的一个常数值n为流体外掠单管的常数，u为流速感应杆所测得的渗流流速，ΔT为光纤表面的温度与水流温度的差值，q为传感光缆的功率值，最终实现对水工结构体渗流流速的监测与监控。