[发明专利]一种用于线性工程变形场监测的感测系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于线性工程变形场监测的感测系统及方法，所述系统沿线性工程轴线布设，包括：柔性液体导管，以及一组或多组沿导管轴向设于导管表面的光纤传感器阵列；所述柔性液体导管中填充液体。本发明的所述感测系统以液体导管为主体，沿导管轴向布设光纤传感器阵列，并基于获取的曲率数据进行三维重建，基于柔性导管的变形预测线性工程的变形，能够直观且全方位地监测到线性工程的健康情况。

技术领域

本发明属于工程结构健康监测领域，涉及到的是一种用于线性工程变形场监测的感测系统和方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

铁路工程，公路工程，管道以及边坡工程等线性工程的建设位置往往存在地质复杂的特点，使得施工或运营期容易发生事故，造成严重的人员伤亡和经济损失，因而线性工程的安全性备受关注。

其中，不均匀沉降是线性工程比较突出的问题，工程在内因的驱动下逐渐发生纵向沉降、水平位移，当这种变形积累到一定程度时，在降雨、人工开挖等外因的诱发下，会出现整体崩塌。目前检测工程变形主要通过人工巡检法，安装静力水准仪，全站仪，三维激光扫描仪等仪器，需要人工进行多次测量，工作量大，不易实现长距离和自动化监测。

郭永兴在论文《Developmentandoperationofafiber Bragggratingbasedonlinemonitoringstrategyforslope deformation》中提出了一种“梁单元”的方法，利用嵌在钢筋中的光纤光栅传感器进行边坡变形监测，此方法只能监测边坡的水平位移，无法获取纵向沉降信息，且没有自修正功能。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于线性工程变形场监测的感测系统和方法，所述感测系统以液体导管为主体，沿导管轴向布设光纤传感器阵列，并基于获取的曲率数据进行三维重建，基于柔性导管的变形预测线性工程的变形，能够直观且全方位地监测到线性工程的健康情况。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种用于线性工程变形场监测的感测系统，沿线性工程轴线布设，包括：柔性液体导管，以及一组或多组沿导管轴向设于导管表面的光纤传感器阵列；所述柔性液体导管中填充液体。

一个或多个实施例还提供了一种基于所述感测系统的线性工程变形场感测方法，包括以下步骤：

接收各组光纤传感器阵列采集的曲率数据，将获得曲率数据的位置记为控制点；基于各控制点的曲率，进行空间曲线三维重建，用以衡量感测系统在三维空间上的形状，从而得到线性工程变形场。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明的感测系统将传感器阵列布设于柔性液体导管上，测算柔性液体导管的变形场来近似线性工程的变形场，能够重构出长距离的线性工程的变形场，全方位的获取线性工程的变形情况，直观的把握线性工程的健康信息，相较于现有感测方法，监测的准确度更高。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一个或多个实施例中用于隧道线性工程变形场监测的感测系统整体结构图；

图2为本发明一个或多个实施例中感测系统局部放大图；

图3为本发明一个或多个实施例中传感器阵列沿柔性液体导管周向的布设示意图；

图4为本发明一个或多个实施例中各传感器阵列采用切比雪夫布设的示意图；

图5为本发明一个或多个实施例中运动坐标系原理图；