分布式光纖光柵傳感器長距離自動測量監(jiān)控預警系統(tǒng)

1、項目名稱：分布式光纖光柵傳感器長距離自動測量監(jiān)控預警系統(tǒng) 專利轉讓項目價值： 1 目前，國內外尚無實用的該系統(tǒng)，詳下面的監(jiān)控系統(tǒng)介紹。 2 估算，全國地鐵建設規(guī)模，不久將達到5000公里，上海已經(jīng)達到500公里，該系統(tǒng)市場投資額在系統(tǒng)設計施工150億200億，長期服務費在每年1050億，取決于是否甲方投資、或雙方投資。每公里造價50萬（產(chǎn)品直接費）400萬（按70%利潤報價），取決于監(jiān)測標的、光纖保護要求等。該系統(tǒng)，具有絕對競爭優(yōu)勢。3 系統(tǒng)研發(fā)及實驗段設計施工（包括軟件開發(fā)），6個月內可以完成。先期投入啟動費用50200萬元。4 專利轉讓2000萬元（基本在系統(tǒng)推廣后逐步支付），及49%股權

2、。5 實驗段，在落實中。6 實驗段，如果是自費，可做100200米，估算材料、施工費用1020萬元；100萬的光纖光柵調制解調儀，由設備合作方提供；其它投入，軟件設計：初期簡易10萬（基本完成），后期完善10萬。7 有意向，提供具體監(jiān)控方案供論證。有效期3個月，電話隧道施工事故，自20042008年的統(tǒng)計，呈下降趨勢。但后來，仍然重大事故不斷。隧道的變形及事故，以施工階段最為突出，因此，施工階段自動化監(jiān)控、預警，是該系統(tǒng)的另一個發(fā)展方向。該系統(tǒng)既可以用于施工監(jiān)控，也可以施工、運營共用，降低重復成本?？梢酝ㄟ^自投資系統(tǒng)開發(fā)：自投資系統(tǒng)設計、地面測試，產(chǎn)品完善后，首先進行公路隧道的施工、運營監(jiān)測項

3、目投標或尋求推廣系統(tǒng)使用。系統(tǒng)經(jīng)驗證、完善后，再參與地鐵隧道的施工監(jiān)測、運營監(jiān)測投標。 1）光纖確定、標定；光纖力學物理參數(shù)實驗測定。 2）方案的工藝設計：封裝盒、夾具、零件、專用施工工具等設計。 3）地面模擬系統(tǒng)測試、完善?？偼顿Y，50萬元可完成系統(tǒng)的地面、或公路隧道的系統(tǒng)開發(fā)、測試、完善、及驗證。但，較短的隧道，不適合于本系統(tǒng)，一臺調解儀，價值超過100萬。 分布式光纖光柵傳感器自動測量監(jiān)控預警系統(tǒng) 代替人工測量已經(jīng)達到實用程度一 前言 實用化分布式光纖光柵傳感器長距離自動測量監(jiān)控預警系統(tǒng)（以下簡稱該系統(tǒng)），與人工測量及目前的現(xiàn)有分布式光纖光柵傳感器系統(tǒng)（以下簡稱現(xiàn)有系統(tǒng)）相比，具有如下優(yōu)

4、勢先進性 與人工測量相比：可實現(xiàn)24小時不間斷自動化測量、監(jiān)控、預警。高于人工測量精度，避免人為誤差及疏忽。測量、監(jiān)控內容全面（沿隧道縱向設置測量回路，或稱作測量帶）可以測量、監(jiān)控測量帶上、沿縱向的所有管片。 精確計算各測點的三維坐標，從而計算測量所需的每個管片段的水平、豎向位移、軸向（縱向）位移，并推算出隧道的收斂、開度等。 該系統(tǒng)，是根據(jù)宋啟寬等發(fā)明專利：分布式光纖光柵傳感器長距離自動測量監(jiān)控預警系統(tǒng)，用于地鐵隧道的實用技術和方法，進行的實例化方案。解決了單纖的裸纖脆弱問題；解決了傳感器定位誤差問題；提供了測點三維絕對坐標定位的技術方案及計算方法等，為分布式光纖光柵傳感器系統(tǒng)的應用開創(chuàng)新的

5、一頁。 先進性 與現(xiàn)有系統(tǒng)相比：現(xiàn)有分布式光纖光柵傳感器系統(tǒng)，由于沒有研究透和充分發(fā)掘系統(tǒng)的作用只能測量傳感器兩端點間的應力、應變、溫度。不能給出各端點的三維坐標，因此不能取代人工測量。目前，應用較多的，除了廣泛用于溫度的監(jiān)控，大都利用光纖光柵可以精確測定傳感器的應變，用于計算感器兩端點的，沿傳感器方向的一維坐標相對位移，并且不能計算出端點的一維絕對或相對坐標值?，F(xiàn)有系統(tǒng)，一般采用裸纖作為傳感器，極容易斷裂，使得系統(tǒng)達不到實用程度。在申通的某段地鐵隧道的試驗中，改用了將裸纖貼于鋼管上，其缺陷：制作工藝復雜，提高造價，過多的光纖斷頭及材質差異，降低測量精度（溫度補償?shù)纫蛩兀?。自動化監(jiān)控預警，代替

6、人工測量，杜絕人為疏忽，是必然趨勢，即使不具經(jīng)濟性。經(jīng)濟性及系統(tǒng)簡介該系統(tǒng)，是最可能經(jīng)濟的對全部沿縱向管片進行監(jiān)控、測量的系統(tǒng)。該系統(tǒng)，由一臺主機（激光發(fā)生解調接收器）少于150萬元人民幣，可服務20公里以內的范圍；以及沿隧道縱向全程布置的條狀測量帶組成。測量帶，由多條毛細鋼管封裝單纖組成，每間隔約1.2米（每段管片）設測點23個，全部光纖采用C型不銹鋼管套保護（這是最主要成本）。總投資，估算每公里不超過300400萬元人民幣。該系統(tǒng)是做到精確測量，測點最多（覆蓋全部縱向管片，每公里超過5000測點），投資最省，測量內容最齊全的自動化測量監(jiān)控系統(tǒng)。隨著先進技術的開發(fā)使用，避免人工頻繁進入隧道，

7、上海地鐵運營監(jiān)測，已經(jīng)逐步過度到自動化檢測。目前的其它自動監(jiān)測系統(tǒng)，投資大，或測量內容不全面，往往需要人工輔助測量。如果希望達到較齊全的測量（水平、豎向、縱向位移、收斂、開度）數(shù)據(jù)，估計每公里超過12001500萬元人民幣。目前，應用較多的是智能型全站儀，一般精度為±（5mm+5ppm），這種速測儀出現(xiàn)較早，并且進行了不斷的改進，可將光學角度讀數(shù)通過鍵盤輸入到測距儀，對斜距進行化算，最后得出平距、高差、方向角和坐標差，這些結果都可自動地傳輸?shù)酵獠看鎯ζ髦小Ｈ拘碗娮铀贉y儀則是由電子測角、電子測距、電子計算和數(shù)據(jù)存儲單元等組成的三維坐標測量系統(tǒng)，測量結果能自動顯示，并能與外圍設備交換信

8、息的多功能測量儀器。由于全站型電子速測儀較完善地實現(xiàn)了測量和處理過程的電子化和一體化，所以人們也通常稱之為全站型電子速測儀或簡稱全站儀。其經(jīng)典代表為徠卡公司的TC系列全站儀。其計算模型，建立在兩測點間，已知某測量項，根據(jù)三角關系，推算其它測量項。但實際上，隧道的所有不同管片上的測點，都是有相對變位的，存在測不準原理。雖然可以使用校準方法補償，但由于精度不夠，系統(tǒng)誤差過大。全站儀的最大問題是通過光學瞄準識別精度不高，誤差大，不能準確測距，存在測不準原理。 最近，傾角儀的性價比已經(jīng)達到實用程度，非常實用于隧道施工的自動化實時監(jiān)控。但不實用于隧道的運營監(jiān)控，除其投資成本極高之外，關鍵在于測點太少，需

9、要對隧道的各種變形計算，進行剛性假設及曲線擬合等粗算，不能對測點進行精確三維坐標定位?？煽啃栽撓到y(tǒng)，采用多路光纖測量回路，超冗余度測量。即使多根光纖出現(xiàn)故障，也不影響正常使用，便于集中定期維護，提高系統(tǒng)測量精度及降低累計誤差。所有螺栓，為特制螺栓，采用結構膠封閉，并且，大多螺栓封閉于封裝盒內，可保障無異物脫落。該系統(tǒng)，采用毛細鋼管封裝光纖，解決了光纖自身的脆弱缺陷，全程采用不銹鋼套管保護，大為降低維護次數(shù)。地鐵隧道原設計，沒有考慮加裝該系統(tǒng)的位置，這是最大的困難。但，加裝自動化監(jiān)控系統(tǒng)，是必然趨勢，該方案，找到了合適位置，但需專家論證：加裝該系統(tǒng)，并不影響隧道的正常使用功能。二 該系統(tǒng)方案及工

10、藝簡述DTS分布式光纖自動測量、監(jiān)測系統(tǒng)，由一臺主機（光纖光柵調制解調器）及多條單纖回路組成。下面，僅僅就光纖回路系統(tǒng)的布置，具體介紹布置方案。該系統(tǒng)，由兩部分組成，第一部分，為測量回路，為主要系統(tǒng)；第二部分，為可選回路系統(tǒng)，可做多組，一般，只需要最兩組，就可滿足全部隧道每個管片段的收斂、開度等的計算。系統(tǒng)布置，詳見圖-1。根據(jù)管片環(huán)向兩端簡支、半剛性假定，為簡化施工及降低造價，最佳實施方案，見圖-2。從略。專利摘要：20450本發(fā)明分布式光纖光柵傳感器長距離自動測量監(jiān)控預警系統(tǒng)，包括由一個或多個測量回路組成；其中每個測量回路是由傳感器組成空間結構體所形成的空間體測量回路，或由傳感器按平面幾何布置形成平面測量回路；傳感器相互連接形成超靜定或靜定結構體