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01#

大壩作為水利工程的核心設(shè)施，其安全關(guān)乎千萬(wàn)人的生命與財(cái)產(chǎn)。近年來(lái)，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(cè)提供了全新的解決方案。

傳統(tǒng)的光纖主要用于通信傳輸，DFOS技術(shù)賦予光纖更強(qiáng)大的功能——實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(guò)分析瑞利散射、拉曼散射或布里淵散射等光學(xué)現(xiàn)象，實(shí)時(shí)感知溫度、應(yīng)變、振動(dòng)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(shì)包括：

• 實(shí)時(shí)預(yù)警：毫秒級(jí)響應(yīng)，隱患無(wú)處遁形；

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

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

以光時(shí)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(shí)，激光的散射信號(hào)會(huì)發(fā)生變化，系統(tǒng)可通過(guò)分析激光信號(hào)的衰減和時(shí)間差，判斷異常位置及程度。高精度監(jiān)測(cè)能力，使得大壩的潛在風(fēng)險(xiǎn)能夠被提前預(yù)警，避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。

02#

通過(guò)捕捉微弱聲波，DAS技術(shù)能敏銳識(shí)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(dòng)，都會(huì)被DAS精準(zhǔn)捕捉。例如，某水電站曾通過(guò)DAS提前48小時(shí)預(yù)警壩體裂縫擴(kuò)展，避免了重大險(xiǎn)情。

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

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

03#

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(jì)：

• 快速響應(yīng)：10秒完成全鏈路溫度掃描；

• 超長(zhǎng)距離：單根光纖覆蓋30公里，空間分辨率1米；

• 硬核防護(hù)：耐高溫、防爆、抗腐蝕，安全等級(jí)達(dá)SIL2。

為應(yīng)對(duì)復(fù)雜監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)溫度與應(yīng)變“雙維感知”。

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

• 智能融合分析：雙數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)，精準(zhǔn)識(shí)別大壩熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)變的耦合效應(yīng)；

• 靈活部署：支持最長(zhǎng)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(cè)（DTS）與應(yīng)變監(jiān)測(cè)（DSS），適應(yīng)不同場(chǎng)景需求。
  

  
  

DiAS 光纖分布式聲學(xué)分析儀

為滿足多樣化監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)變和振動(dòng)的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。

• 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(cè)模式：在聲學(xué)監(jiān)測(cè)與振動(dòng)監(jiān)測(cè)間自由切換，靈活應(yīng)對(duì)各場(chǎng)景；

• 智能定位分析：結(jié)合高空間分辨率與動(dòng)態(tài)帶寬，精準(zhǔn)識(shí)別聲學(xué)信號(hào)源，快速定位異常。

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

04#

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

• 預(yù)測(cè)性維護(hù)：AI算法能提前3-6個(gè)月預(yù)警潛在風(fēng)險(xiǎn)；

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

• 數(shù)字孿生：通過(guò)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(dòng)檢測(cè)”到如今的“實(shí)時(shí)感知+智能預(yù)警”，DFOS為基礎(chǔ)設(shè)施的長(zhǎng)期安全運(yùn)行提供了可靠保障。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，這項(xiàng)“隱形守護(hù)者”將在更多領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。