地质灾害和大型基础设施的感知神经网络--分布式光纤传感

发布时间:2020-07-24 10:40   查看次数:


我国大型基础设施体量排在世界前列,例如:公路桥梁78万座,铁路桥梁7万座,均为世界第一;高速公路总里程超过13万公里,为世界第一;油气管道超过12万公里。

然而,大型基础设施在长期服役过程中长期受到外力和环境侵蚀,极有可能发生灾害,从而造成严重的安全事故和经济损失。同时,我国是世界上地质灾害多发国家之一,地质灾害种类多、面积广、活动频次高、危害程度大。例如,2015年12月20日,深圳市发生渣土堆山滑坡事故,导致74人死亡,直接经济损失近10亿元人民币。

为避免人员伤亡、减小经济损失,需要对大型基础设施和各种地质灾害进行监测。然而,大型基础设施如公路、隧道、大型桥梁、油气管线、电力线等,空间尺寸长,地质灾害分布面积广。

以电阻式应变片和光纤光栅为主的点式传感器只能测量有限的离散点,无法实现待测物的全空间测量(如图1)。分布式布里渊光纤传感可以实现在空间上的连续测量,具有测量距离长、定位精度高等特点,测量物理量包括温度和应变(如图2)。(分布式光纤测温,定位型光纤周界安防系统)

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图1 点式传感示意图

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图2 分布式传感示意图

与传统传感技术相比,分布式光纤传感器具有重量轻、抗恶劣环境、抗电磁干扰、在传感点无需用电这些光纤传感器所共有的优点,此外,它可实现多达百万个监测测点和长达上百公里的超长距离分布式测量。

应用领域包括:石油天然气管道和存储罐的温度和变形监测,海底或陆地高压电缆/光缆的温度和应变监测,地质灾害(比如山体滑坡、泥石流等)的分布式监测,桥梁、大坝和隧道等大型建筑物的结构健康监测,飞行器和航天器的飞行状态监测以及火灾报警等。

 


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