光纤传感探测道路空洞会议汇报终稿(2).pdf

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1、分布式光纤传感技术探测道路空洞江苏东印智慧工程技术研究院执行院长 吴栋目录一、背景介绍二、技术路线三、实验验证四、智慧系统平台五、拓展应用江苏东印智慧工程技术研究院2一、背景介绍江苏东印智慧工程技术研究院3江苏东印智慧工程技术研究院4一、背景介绍道路塌陷随着城市化快速发展，近年来城市道路塌陷灾害进入集中爆发期，给人民生命财产带来重大损失。经不完全统计，2018年4月至2019年5月一年时间内共发生244起城市道路塌陷事故。特点l 分布广l 成因复杂l 突发性强l 隐蔽性强成因l 工程施工l 交通荷载l 地质条件l 地下水影响等江苏东印智慧工程技术研究院5一、背景介绍道路塌陷主要由道路地下空洞引

2、起。当前对地下空洞的探测手段主要由以下6种：道路塌陷的探测手段序号探测方法精度效率实施条件抗干扰性1探地雷达法高高接触式无损周边金属干扰2高密度电阻率法一般低插地式破损地下电流干扰3瞬态面波法较高低接触式无损振动干扰4微动探测法一般高接触式无损振动干扰5地震映像法较高高接触式无损振动干扰6瞬变电磁法一般较高接触式无损电磁干扰其中探地雷达法目前应用较为广泛，是道路空洞探测主要方法，具备高精度，易开展，无损探测的优点。江苏东印智慧工程技术研究院6一、背景介绍当前探测手段存在不足探地雷达法是道路地下空洞探测的主要手段，能够精确探知地下空洞的位置、深度和尺寸。但是实际使用过程中，也存在实施上的困难，难

3、以大面积推广：成本高三维探地雷达采购费用和服务费用均较高，大规模推广困难。速度慢常规探测速度为1km/天，城市道路路网密集，探测量过大。判读难探地雷达数据必须专业人员精确判读，且同样耗时较长。地下水影响大对于地下水水位高区域，地下水影响地下空洞判读。江苏东印智慧工程技术研究院7一、背景介绍大多数城市针对道路基础设施，主要采用人工日常巡检方法对道路状况进行监测，对部分重点路段补充定期探地雷达检测。传统的视频监控、人工巡检等方式无法全方位覆盖道路基础设施的实时监测需求，目前道路监测领域缺少全域、全时段的实时监测手段。当前探测手段存在不足人工巡检重点路段探地雷达道路全域全时段实时监测分布式光纤声波传

4、感系统（DAS）利用既有通信光纤作为传感器，实现道路全域实时探测。二、技术路线江苏东印智慧工程技术研究院8江苏东印智慧工程技术研究院9二、技术路线分布式光纤传感系统（DAS）光在光纤中传输时，由于光纤材料的密度、折射率等光学性质存在微观不均匀性，入射光会产生散射现象。当环境温度变化或光纤产生形变时，光纤中的散射光相位会随之变化，且其变化与光纤周围的温度和轴向应变成线性关系。可通过提取位置该不同时刻的信号并解调，实现外界物理量的数据测量和采集。基本原理每10米的光纤段都是一个采样点位散射光的相位变化江苏东印智慧工程技术研究院10二、技术路线分布式光纤传感系统（DAS）探测道路空洞的基本原理运营商

5、既有通信光纤一般沿道路埋设于一侧。当车辆通过道路时，光纤每个采样点将采集到车辆通过的振动信号。地下空洞附近点位的信号将与非空洞点位信号存在差异。既有通信光纤车辆行驶振动信号被光纤接收地下空洞不同测点采集到振动信号会存在差异江苏东印智慧工程技术研究院11二、技术路线分布式光纤传感系统（DAS）探测道路空洞的优势DAS具有无源、全天候、连续测量等鲜明特点，在各种大型设备、施工过程、轨道交通等均具有一定的可用性优势，是未来智慧城市建设的重要基础技术手段之一。分布式声传感技术利用光纤作为传感载体，“传”“感”合一，具有耐久性高、免维护、寿命长、低成本等天然优势。优势方面优势介绍长距离 数十公里连续的信

6、息获取，例如火情、通风状态等，空间分辨率在米级全尺度实时测量所有通道的幅度、频率、相位等全方面的信息低成本单模光纤，成本较低，高性价比，可使用现有已安装的普通光纤广应用为各应用领域提供声音或振动信息小尺寸组网能力强江苏东印智慧工程技术研究院12二、技术路线分布式光纤传感系统（DAS）的系统架构系统平台光纤可视化展示顶层：应用层中层：数据层底层：物理层算法分析与预警数据采集与解调高风险点位预警风险统计信息振动特征库江苏东印智慧工程技术研究院13二、技术路线分布式光纤传感系统（DAS）的系统架构本系统主要由光纤数据采集、传输、存储、识别及显示等模块组成，实现了在监测范围内的目标信息的采集、传输及识