光纤无源隧道安全与健康监测

一、系统介绍
1、简介
将无源分布式/准分布式光纤传感器安装到隧道关键位置，实现其火灾、结构健康、积水等无源、分布式/准分布式实时在线监测。
2、目的
对隧道的火灾事故进行预警和报警，保障交通安全；对隧道结构状况、环境、工作状况的监测，为运营期结构状况的评估、运营现状以及工程服务寿命的预测提供大量监测数据。
3、监测内容
 （1）隧道分布式温度监测与火灾预警；
（2）隧道结构侵蚀监测，如：局部位移监测；
 （3）隧道结构监测，包括：变形、收敛、内力、接缝位移；
 （4）地层监测，包括：土压力、水压力；
  （5）隧道积水监测。
 4、作用       
   （1）可以合理的进行交通管理，保证人民生命财产安全，在出现火灾、地质灾害事故隐患的情况下，及时采取降低车流、疏散人员等措施；
    （2）建立预警制度，实现实时或准实时的整体结构检测，及时发现隧道监测断面乃至整体可能存在的损伤和质量退化，保证结构安全；
   （3）认识不同工况下，隧道结构、地层及相邻环境的变化及发展规律，以便有针对性的改进施工工艺、调整施工参数，为研究岩土性质、地下水条件、施工方法与隧道变形、水土压力及地表沉降的关系积累数据，为改进设计提供依据；
   （4）预测隧道未来的工作状态，对发现的隧道异常进行初步分析，并提供经济合理的维护建议。
   5、系统功能：
   （1）实时监控、实时数据采集、存储、处理；
   （2）远程系统管理和控制；
   （3）自动生成报表、隧道状态变化曲线图等；
   （4）通过多项数据分析技术对结构变化进行初步分析和多级预警；
   （5）远程数据访问及主动信息发布；
   （6）辅助决策与应急预案管理发布系统；
   （7）系统设备故障自诊断功能；
   （8）自由设定报警规则和阈值；
6、系统优势：
（1）网络结构简单可靠，布线简单，单光纤可以串接多个传感器；
（2）全分布、无缝式、大范围温度监测；
（3）系统可以在地图上精确显示出所测线路内每一点的温度变化， 进行精确的温度数值输出与空间定位；
（4）传感器无需供电，抗电磁干扰能力强，寿命长；
（5）定位精确，监测距离远，可靠性高；
（6）全天候实时在线监测，统一监测平台和界面、监测参数全面。   

二、监测方案
  监测总体方案如下图所示。
（1）隧道火灾预警：全隧道完全覆盖，采用分布式光纤测温实现火灾预警，布置在关键电器和隧道顶。
  （2）沿隧道拱顶、拱腰：监测局部变形。拱底：监测积水。沿隧道轮廓：监测变形、收敛裂缝。
首先需在独立断面中现场埋设的长期监光纤光缆及传感器，将各断面上埋设用于隧道分布式温度和结构健康监测光纤传感器的光缆线均引至弱电缆槽一侧的预留集线箱中与光纤传感解调仪和数据服务器连接，数据服务器通过弱电缆槽中预留的光纤接口形成隧道监控的局域网络，最终组成隧道火灾预警与结构健康监测系统。再通过传输系统接至位于隧道机电控制室的主控室，形成隧道结构健康监测系统的远程传输网络，通过网络将信息实时传至管理中心。

三、系统配置
2、温度监测与火灾预警主机指标：
 

参数	最小值	典型	最大值
测温范围		-40℃-150℃	0℃-700℃
系统报警响应时间	/	由光缆种类决定	/
监测距离	/	>6km	/
空间分辨率	/	1m	2m
空间定位误差	/	±1m	/
温度监测精度	±1℃
分辨率	0.5℃
温度响应时间	由光缆种类决定
光缆种类	可定制
设备工作温度	10℃		40℃
设备工作环境湿度	40%		70%
设备工作大气环境	80kPa		106kPa
光接口类型	FC/APC
井下防爆级别	本质无源
操作系统	Win7
采集仪机箱尺寸	4U （可根据用户要求定制）
服务器外形尺寸	4U（可根据用户要求定制）
网络接口	RJ45以太网
电源	AC220V/10A

2、光纤隧道健康监测系统

参数	最小值	典型	最大值
波长范围	/	40nm（C波段）
通道数		16
波长重复精度		优于±2pm
兼容性	兼容相位型和波长型光纤传感器
波长分辨率	优于1pm
数据监测速度		>1Hz
设备工作温度	10℃		40℃
设备工作环境湿度	40%		70%
设备工作大气环境	80kPa		106kPa
光接口类型	FC/APC
工作距离	取决于传感器
操作系统	Windows
服务器外形尺寸	4U（可根据用户要求定制）
网络接口	RJ45或RS232

3、传感器：

项目	规格	作用
分布式光纤测温缆	阻燃光缆，3mm光缆	分布式测温传感器
光纤位移计	50mm、300mm量程，精度1%	裂缝、隧道结构位移
光纤应变计	±2500µƐ量程，精度1%	隧道结构应变监测
光纤水压计	0.35MPa量程，精度1%	地层水压
光纤水位计	1m量程，精度1%	积水监测

（责任编辑：管理员）