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地質災害和大型基礎設施的感知神經網絡--分布式光纖傳感

發布時間:2020-07-24 10:40   查看次數:


我國大型基礎設施體量排在世界前列,例如:公路橋梁78萬座,鐵路橋梁7萬座,均為世界第一;高速公路總裏程超過13萬公裏,為世界第一;油氣管道超過12萬公裏。

然而,大型基礎設施在長期服役過程中長期受到外力和環境侵蝕,極有可能發生災害,從而造成嚴重的安全事故和經濟損失。同時,我國是世界上地質災害多發國家之一,地質災害種類多、麵積廣、活動頻次高、危害程度大。例如,2015年12月20日,深圳市發生渣土堆山滑坡事故,導致74人死亡,直接經濟損失近10億元人民幣。

為避免人員傷亡、減小經濟損失,需要對大型基礎設施和各種地質災害進行監測。然而,大型基礎設施如公路、隧道、大型橋梁、油氣管線、電力線等,空間尺寸長,地質災害分布麵積廣。

以電阻式應變片和光纖光柵為主的點式傳感器隻能測量有限的離散點,無法實現待測物的全空間測量(如圖1)。分布式布裏淵光纖傳感可以實現在空間上的連續測量,具有測量距離長、定位精度高等特點,測量物理量包括溫度和應變(如圖2)。(分布式光纖測溫,定位型光纖周界安防係統)

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圖1 點式傳感示意圖

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圖2 分布式傳感示意圖

與傳統傳感技術相比,分布式光纖傳感器具有重量輕、抗惡劣環境、抗電磁幹擾、在傳感點無需用電這些光纖傳感器所共有的優點,此外,它可實現多達百萬個監測測點和長達上百公裏的超長距離分布式測量。

應用領域包括:石油天然氣管道和存儲罐的溫度和變形監測,海底或陸地高壓電纜/光纜的溫度和應變監測,地質災害(比如山體滑坡、泥石流等)的分布式監測,橋梁、大壩和隧道等大型建築物的結構健康監測,飛行器和航天器的飛行狀態監測以及火災報警等。

 


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