一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法，步骤一，将传感光缆定点绑扎在输电基础的钢筋笼外侧面，将绑扎好的钢筋笼放入未浇筑混凝土的基础坑内，在基础部位置预留一定长度的传感光缆；步骤二，检查所有传感光缆线路，往放置好钢筋笼的基础坑内浇筑混凝土；步骤三，将留出一定长度的传感光缆连接到光纤光栅解调仪表；步骤四，通过光纤光栅解调仪表将采集到的数据传输至外部显示设备

【技术实现步骤摘要】
一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法


[0001]本专利技术涉及输电基础监测
，具体涉及一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法
。

技术介绍

[0002]我国的输电线路已遍布国土，若地基设计施工不当，则会因地基不均匀沉降
、
地基整体破坏，导致杆塔倾斜
、
变形
、
甚至倾覆，严重威胁线路安全，而造成直接经济损失上百万元和上亿元的间接经济损失
。
随着输电基础的建成，长期暴露于多变的外界环境中，服役期限越长，基础力学性能和耐久性都会产生不同程度的变化，对输电杆塔的稳定性以及后期运行产生影响
。
为了研究输电基础服役期间运行状态的变化情况，一般人工进行基础不同位置的检测，检测不便且速率低下
。
现有技术中缺少对基础运行过程进行实时监测的方法，因此对得知服役过程中的输电基础的实时运行状态
。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术的目的在于克服现有的不足之处，提供一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法，通过超弱光纤传感技术实现了输电基础的多场监测，能够用于对长期服役过程中的输电铁塔基础施工及运行状态进行长期实时监测
。
[0004]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一，将传感光缆定点绑扎在输电基础的钢筋笼外侧面，将绑扎好的钢筋笼放入未浇筑混凝土的基础坑内，在基础部位置预留一定长度的传感光缆；
[0006]步骤二，检查所有传感光缆线路，往放置好钢筋笼的基础坑内浇筑混凝土；
[0007]步骤三，将留出一定长度的传感光缆连接到光纤光栅解调仪表；
[0008]步骤四，通过光纤光栅解调仪表将采集到的数据传输至外部显示设备
。
[0009]所述传感光缆采用金属铠装光缆，通过在光纤外层包裹一层金属加强筋，并用护套封装
。
[0010]所述传感光缆基于超弱光纤光栅传感技术制成，传感光缆内部光纤上刻写反射率低于
0.1
％的超弱光纤光栅传感器
。
[0011]所述传感光缆中各个超弱光纤光栅传感器通过监测反射光波长变化来反应输电铁塔基础施工及运行过程中多物理场参数变化，多物理场参数同时监测反应输电铁塔基础施工及运行状态；
[0012]所述超弱光纤光栅传感器的波长变化量与监测点应变变化量呈线性关系
。
[0013]所述多物理场参数包括应变
、
温度和振动参数；
[0014]通过监测输电基础桩身的应变值，可得到基础桩身轴力，计算得输电铁塔基础运
行过程中侧摩阻力的变化，分析输电铁塔基础施工及运行过程中是否安全稳定运行
。
[0015]基础桩身的应变值与基础桩身轴力之间的关系式为：
[0016]Q
＝
σ
c
×
A
c
[0017]σ
c
＝
ε
c
×
E
c
[0018]式中，
Q
为基础桩身轴力；
σ
c
为基础桩身应力；
A
c
为基础桩身横截面积；
ε
c
为基础桩身应变；
E
c
为基础桩身弹性模量；
[0019]基础桩身轴力值与基础桩身侧摩阻力之间的关系式为：
[0020]q
si
＝
(Q
i
‑
Q
i+1
)/A
i
[0021]式中，
q
si
为基础所测桩段侧摩阻力值；
Q
i
为测点
i
轴力值；
A
i
为所测桩段的表面积
。
[0022]所述传感光缆采用顶点绑扎的方式固定在钢筋笼对称的两面，采用
U
字形绑扎在钢筋笼上，在基础顶部位置预留一定的长度连接光纤光栅解调仪表
。
[0023]所述光纤光栅解调仪表采用便携式超弱光纤光栅解调仪，能够采集分析传感光缆反射回来的波长信息
。
[0024]所述光纤光栅解调仪表将分析好的数据传输到外部显示设备，可实时监测显示输电铁塔基础施工及运行过程中的状态信息
。
[0025]基于超弱光纤光栅技术制成的传感光缆可同时感知被测输电基础上的各个深度桩身应变
、
温度和振动的多物理场参数变化，光纤光栅解调仪表实时监测分析变化信号，准确获取并输出输电基础运行状态变化信息，评估输电基础是否正常安全运行，判断输电基础的稳定性和安全性
。
[0026]本专利技术有如下有益效果：
[0027]本专利技术监测方法能持续性长期监测，实时监测输电基础的施工及运行状态
。
通过超弱光纤光栅传感器可智能定位和感知被测对象上的应变
、
温度
、
振动等多个参数，且检测过程不影响输电基础的运行，而且系统原理简单，操作简单，试验结果直观可靠
。
附图说明
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明
。
[0029]图1为本专利技术的结构示意图
。
[0030]图中，传感光缆
1、
光纤光栅解调仪表
2、
外部显示设备
3。
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本专利技术的实施方式做进一步的说明
。
[0032]实施例1：
[0033]参见图1，一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法，包括以下步骤：
[0034]步骤一，将传感光缆1定点绑扎在输电基础的钢筋笼外侧面，将绑扎好的钢筋笼放入未浇筑混凝土的基础坑内，在基础部位置预留一定长度的传感光缆；
[0035]步骤二，检查所有传感光缆线路，往放置好钢筋笼的基础坑内浇筑混凝土；
[0036]步骤三，将留出一定长度的传感光缆1连接到光纤光栅解调仪表2；
[0037]步骤四，通过光纤光栅解调仪表2将采集到的数据传输至外部显示设备
3。
[0038]通过采用上述的具体施工及运行状态监测方法，能够通过超弱光纤光栅传感器可智能定位和感知被测对象上的应变
、
温度
、
振动等多个参数，且检测过程不影响输电基础的运行，而且系统原理简单，操作简单，试验结果直观可靠
。
[0039]进一步的，所述传感光缆1采用金属铠装光缆，通过在光纤外层包裹一层金属加强筋，并用护套封装
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将传感光缆
(1)
定点绑扎在输电基础的钢筋笼外侧面，将绑扎好的钢筋笼放入未浇筑混凝土的基础坑内，在基础部位置预留一定长度的传感光缆；步骤二，检查所有传感光缆线路，往放置好钢筋笼的基础坑内浇筑混凝土；步骤三，将留出一定长度的传感光缆
(1)
连接到光纤光栅解调仪表
(2)
；步骤四，通过光纤光栅解调仪表
(2)
将采集到的数据传输至外部显示设备
(3)。2.
根据权利要求1所述一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法，其特征在于，所述传感光缆
(1)
采用金属铠装光缆，通过在光纤外层包裹一层金属加强筋，并用护套封装
。3.
根据权利要求1所述一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法，其特征在于，所述传感光缆
(1)
基于超弱光纤光栅传感技术制成，传感光缆
(1)
内部光纤上刻写反射率低于
0.1
％的超弱光纤光栅传感器
。4.
根据权利要求3所述一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法，其特征在于，所述传感光缆
(1)
中各个超弱光纤光栅传感器通过监测反射光波长变化来反应输电铁塔基础施工及运行过程中多物理场参数变化，多物理场参数同时监测反应输电铁塔基础施工及运行状态；所述超弱光纤光栅传感器的波长变化量与监测点应变变化量呈线性关系
。5.
根据权利要求4所述一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法，其特征在于，所述多物理场参数包括应变
、
温度和振动参数；通过监测输电基础桩身的应变值，可得到基础桩身轴力，计算得输电铁塔基础运行过程中侧摩阻力的变化，分析输电铁塔基础施工及运行过程中是否安全稳定运行
。6.
根据权利要求5所述一种基于超弱光纤光栅传感技术的输电铁塔基础施工及运行状态监测方法，其特征在于，基础桩身的应变值与基础桩身轴力之间的关系式为：
Q
＝
σ
c
×
A
c
σ
c
＝
ε

【专利技术属性】
技术研发人员：段国勇，马如梦，许耀博，罗文庆，徐广超，魏寅平，邹英杰，芮焘，韩亮，吕军旗，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：