[发明专利]一种基于长标距光纤传感技术的隧道变形监测系统及方法

说明书

本发明公布了一种基于长标距光纤传感技术的隧道变形监测系统及方法，包括，光纤传感器系统，数据处理系统，变形计算系统和预警系统；所述光纤传感器系统用于布置传感器并采集传感器数据；所述数据处理系统用于根据所述传感器数据获取单向应变数据；所述变形计算系统用于根据所述单向应变数据获取变形数据；所述预警系统用于基于所述变形数据发出变形预警。本发明能够远程、实时、长期、稳定、全面、精确的对隧道变形进行监测，为隧道的维护管理提供决策依据。

技术领域

本发明属于隧道变形监测技术领域，尤其涉及一种基于长标距光纤传感技术的隧道变形监测系统及方法。

背景技术

由于隧道是条带状结构，在运营期间受到地质条件、水文条件、车辆荷载和地面超载等多种复杂因素的共同作用下，隧道结构将不可避免会发生变形(包括竖向变形、横向变形和轴向变形)，从而导致隧道环缝和纵缝张开、接缝渗漏水等危害，对盾构隧道的承载能力和使用功能产生不良影响,可能导致承载力下降并最终破坏，因此隧道结构的变形(包括竖向变形、横向变形和轴向变形)是隧道运营期问安全控制的核心指标，可用于评估结构是否稳定，是否有不均匀沉降，沉降值及沉降速率是否合理，同时为养护维修和病害处置提供依据。

传统的隧道变形监测方法包括人工目视检测法，使用全站仪、拉线式位移计等监测设备的直接测量法。由于隧道工作环境恶劣，人工目视检测法强度大且效率低，容易发生漏检的情况；而直接测量法会受到隧道内光线微弱，场地狭窄等情况的限制，同时监测精度和灵敏度不高，占用时间长，影响交通正常运行，难以实现远程长期监测。

近年来发展的自动监测技术，如摄影测量技术，激光测量技术等测量技术虽能在一定程度克服人工目视检测法和直接测量法的缺点，但是也存在自身的局限性。如摄影测量技术的设备体积大，现场安装不便，容易受到如灰尘、雾气等环境因素的影响，且设备价格昂贵；激光测量技术易受到外界环境(如灰尘等)的影响，当发生多个方向的变形时，会出现采集不到信号的情况，另外，激光测量技术要求激光器和接收器之间具有良好的通视性，这样对于弯曲段隧道的变形监测难以应用。

发明内容

本发明目的是在于提供一种基于长标距光纤传感技术的隧道变形监测方法和系统，能够远程、实时、长期、稳定、全面、精确的对隧道变形进行监测，为隧道的维护管理提供决策依据。

一方面为实现上述目的，本发明提供了一种基于长标距光纤传感技术的隧道变形监测系统，包括：

依次连接的光纤传感器系统，数据处理系统，变形计算系统和预警系统；

所述光纤传感器系统用于布置传感器并采集传感器数据；

所述数据处理系统用于根据所述传感器数据获取单向应变数据；

所述变形计算系统用于根据所述单向应变数据获取变形数据；

所述预警系统用于基于所述变形数据发出变形预警。

可选地，所述光纤传感器系统包括传感器布置模块、光纤传导模块与光纤解调仪模块；

所述传感器布置模块用于按照预设方式在隧道内布置光纤传感器；

所述光纤传导模块用于利用光纤导线将传感器数据传输到所述光纤解调仪模块；

所述光纤解调仪模块用于将所述传感器数据进行解调得到传感器波长数据。

可选地，所述光纤传感器采用长标距光纤传感器；

所述预设方式为，在隧道截面中，检修通道顶板和两侧分别设有一个所述长标距光纤传感器，所述隧道截面中的三个所述长标距光纤传感器的位置组成三角形状，沿隧道纵向布置，其中，将所述隧道截面中的所述检修通道顶板上的所述长标距光纤传感器的位置命名为1点、所述两侧上的所述长标距光纤传感器的位置分别命名为2点、3点。

可选地，所述数据处理系统包括波长处理模块与应变分离模块；