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分布式光纖傳感技術(shù),大壩安全監(jiān)測的革新力量
發(fā)布時間:2025-04-27 瀏覽次數(shù):81 來源:歐美大地

分布式光纖傳感技術(shù)

大壩安全監(jiān)測的革新力量

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分布式光纖傳感技術(shù)(DFOS)

大壩作為水利工程的核心設(shè)施,其安全關(guān)乎千萬人的生命與財產(chǎn)。近年來,分布式光纖傳感技術(shù)(DFOS)的廣泛應(yīng)用,為大壩安全監(jiān)測提供了全新的解決方案。

什么是分布式光纖傳感?

傳統(tǒng)的光纖主要用于通信傳輸,DFOS技術(shù)賦予光纖更強大的功能——實時監(jiān)測大壩的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。其基本原理是利用激光在光纖中的傳播特性,通過分析瑞利散射、拉曼散射或布里淵散射等光學(xué)現(xiàn)象,實時感知溫度、應(yīng)變、振動等參數(shù)的變化,精準(zhǔn)定位異常位置。該技術(shù)的核心優(yōu)勢包括:

  • 實時預(yù)警:毫秒級響應(yīng),隱患無處遁形;

  • 全分布監(jiān)測:一根光纖覆蓋數(shù)公里,全面監(jiān)控;

  • 抗干擾性強:耐腐蝕、抗電磁干擾,適應(yīng)極端環(huán)境。



    技術(shù)原理

    以光時域反射技術(shù)(OTDR)為例,當(dāng)光纖因外力或溫度變化發(fā)生微小形變時,激光的散射信號會發(fā)生變化,系統(tǒng)可通過分析激光信號的衰減和時間差,判斷異常位置及程度。高精度監(jiān)測能力,使得大壩的潛在風(fēng)險能夠被提前預(yù)警,避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。

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    DFOS技術(shù)在大壩監(jiān)測中的三大應(yīng)用

    1. 聽聲辨位:分布式聲學(xué)傳感(DAS)

    通過捕捉微弱聲波,DAS技術(shù)能敏銳識別大壩內(nèi)部的微小裂縫或滲漏,大壩內(nèi)部的水流沖擊、巖石微震、甚至侵蝕引起的振動,都會被DAS精準(zhǔn)捕捉。例如,某水電站曾通過DAS提前48小時預(yù)警壩體裂縫擴展,避免了重大險情。

    察“顏”觀色:分布式溫度傳感(DTS)

    混凝土大壩最怕“冷熱不均”。DTS技術(shù)能繪制壩體溫度場,實時追蹤熱應(yīng)力變化。新疆石門子拱壩便依靠DTS系統(tǒng),動態(tài)調(diào)整冷卻措施,將溫差裂縫風(fēng)險降低70%。

    見微知著:分布式應(yīng)變傳感(DSS)

    大壩變形往往從毫米級開始。DSS技術(shù)可監(jiān)測壩體應(yīng)力分布,結(jié)合AI算法預(yù)測結(jié)構(gòu)疲勞壽命。例如某省水電站通過DSS發(fā)現(xiàn)隱蔽滲流路徑,及時加固后避免了億元級損失。

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    產(chǎn)品介紹

    DiTemp Harsh

    +感溫光纜讀數(shù)儀

    在DFOS領(lǐng)域,DiTemp Harsh+系列堪稱行業(yè)標(biāo)桿,其采用拉曼散射技術(shù),專為極端環(huán)境設(shè)計:

    • 快速響應(yīng):10秒完成全鏈路溫度掃描;

    • 超長距離:單根光纖覆蓋30公里,空間分辨率1米;

    • 硬核防護:耐高溫、防爆、抗腐蝕,安全等級達SIL2。


    DiTeSt 雙模式讀數(shù)儀


    DiTeSt-Dual-Reading-Unit(1).png


    為應(yīng)對復(fù)雜監(jiān)測需求,DiTeSt 雙模式讀數(shù)儀能將拉曼散射(ROTDR)與布里淵散射(BOTDR)技術(shù)集成于一體,集單端(BOTDR)和環(huán)路(BOTDA)功能于一身,實現(xiàn)溫度與應(yīng)變“雙維感知”。

    • 超高精度:應(yīng)變分辨率達±2με,溫度精度0.1°C,滿足毫米級變形監(jiān)測;

    • 智能融合分析:雙數(shù)據(jù)流實時關(guān)聯(lián),精準(zhǔn)識別大壩熱應(yīng)力與機械應(yīng)變的耦合效應(yīng);

    • 靈活部署:支持最長20公里光纖,空間分辨率0.5米,適用于拱壩、重力壩等復(fù)雜結(jié)構(gòu);

    • 模式自由切換:一鍵切換溫度監(jiān)測(DTS)與應(yīng)變監(jiān)測(DSS),適應(yīng)不同場景需求。



    DiAS 光纖分布式聲學(xué)分析儀


    為滿足多樣化監(jiān)測需求,DiAS 光纖分布式聲學(xué)分析儀融合瑞利散射傳感與定位分析技術(shù),實現(xiàn)對動態(tài)應(yīng)變和振動的精準(zhǔn)監(jiān)測。

    • 超高靈敏度:應(yīng)變和溫度靈敏度優(yōu)于1nε,精準(zhǔn)捕捉微小變化;

    • 一鍵切換監(jiān)測模式:在聲學(xué)監(jiān)測與振動監(jiān)測間自由切換,靈活應(yīng)對各場景;

    • 智能定位分析:結(jié)合高空間分辨率與動態(tài)帶寬,精準(zhǔn)識別聲學(xué)信號源,快速定位異常。

    • 廣泛適用性:測量范圍達 50 公里,適用于長距離管道、大型橋梁及復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)監(jiān)測。

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    未來趨勢:智能監(jiān)測與主動防控

    隨著5G、AI的發(fā)展,DFOS系統(tǒng)正朝著智能化、預(yù)測性維護方向演進:

    • 預(yù)測性維護:AI算法能提前3-6個月預(yù)警潛在風(fēng)險;

    • 地域組網(wǎng):跨地區(qū)水利工程可共享監(jiān)測數(shù)據(jù),共建防災(zāi)平臺;

    • 數(shù)字孿生:通過光纖數(shù)據(jù)構(gòu)建大壩三維模型,模擬極端工況下的安全閾值;

    從傳統(tǒng)的“被動檢測”到如今的“實時感知+智能預(yù)警”,DFOS為基礎(chǔ)設(shè)施的長期安全運行提供了可靠保障。隨著技術(shù)的進一步成熟,這項“隱形守護者”將在更多領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。


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