Bagaimana untuk memantau penyelesaian asas pencawang menggunakan teknologi pengesan gentian optik teragih

Bagi menyelesaikan masalah penempatan asas beberapa pencawang yang dibina di kawasan rendah, skim pemantauan penempatan asas pencawang dicadangkan menggunakan teknologi pengesan gentian optik teragih. Atas dasar memperkenalkan teknologi pengesan gentian optik yang diedarkan, kabel optik tegasan dengan keupayaan anti-gangguan yang kuat telah dikaji sebagai elemen penderiaan. Kaedah penggunaan kabel optik pemantauan ubah bentuk permukaan, kabel optik pemantauan ubah bentuk dalam, kabel optik pemantauan penyelesaian cerucuk asas, dan kabel optik penyambung diperkenalkan secara berasingan. Akhirnya, dua jenis pencawang telah dipilih sebagai objek aplikasi perintis. Analisis hasil pemantauan menunjukkan bahawa kedudukan puncak dan lembah dalam peta kedudukan pemantauan boleh menentukan tahap kelonggaran kabel gentian optik., dan kemudian tentukan arah dan amplitud terikan. Skim pemantauan yang dicadangkan dapat memenuhi keperluan pemantauan penempatan asas pencawang. Ini boleh memberi rujukan dan bantuan untuk kemajuan teknologi pencegahan dan kawalan penempatan asas di pencawang.

Pencawang ialah hab penting rangkaian kuasa. Dengan perkembangan pesat ekonomi dan masyarakat, sumber tanah semakin berkurangan. Untuk memastikan bekalan kuasa biasa di kawasan beban kuasa neutral berkepekatan tinggi, pencawang kadangkala terpaksa dibina di kawasan geologi khas tertentu. Di kawasan Delta Sungai Mutiara di Wilayah Guangdong, asas geologi mempunyai kandungan air yang tinggi dan lapisan tanah lembut yang dalam. Disebabkan oleh pembangunan dan perubahan bandar, beberapa pencawang yang dibina di atas lapisan tanah lembut dan lapisan tanah aluvium sungai mempunyai masalah petempatan asas. Iklim hujan subtropika selatan telah menguatkan hakisan geologi dan penyusupan pencawang, dan juga terdedah kepada bencana sekunder seperti keretakan dan senget bangunan tanah, menimbulkan potensi ancaman kepada operasi peralatan pencawang.

Untuk mencegah dan merawat masalah penyelesaian asas pencawang, semasa melaksanakan pemilihan tapak, pembinaan, dan penyeliaan pencawang di pelbagai wilayah, pemantauan juga perlu diberi perhatian, amaran awal, dan rawatan masalah penempatan pencawang. Pada masa ini, kaedah utama untuk memantau penenggelaman geologi di pencawang termasuk pemeriksaan manual, pemantauan video, pemantauan anjakan geologi, dll., yang mempunyai prestasi masa nyata yang lemah, ketidakupayaan untuk mengesan dan menghapuskan bahaya tersembunyi tepat pada masanya, atau ketepatan yang tidak mencukupi, dan kesukaran dalam menilai apabila ciri-ciri fenomena tidak jelas. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, gentian optik teragih teknologi penderiaan telah dipromosikan dan digunakan secara meluas kerana kelebihan ekonomi teknikal yang baik, jarak pemantauan yang panjang, dan keupayaan untuk mengukur isyarat pada kedudukan spatial yang luas. Teknologi pengesan gentian optik yang diedarkan adalah berdasarkan kesan seperti hamburan Rayleigh, Raman berselerak, dan penyerakan Brillouin dalam gentian optik. Jarak penderiaan dan ketepatan pengukuran pantulan domain masa optik berdasarkan serakan Rayleigh adalah terhad, dan isyarat pulangan teknologi hamburan Raman adalah lemah. Oleh itu, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terdapat lebih banyak penyelidikan mengenai teknologi penderiaan gentian optik berasaskan taburan Brillouin di China. Memandangkan keperluan mendesak untuk memantau penyelesaian asas pencawang, teknologi penderiaan optik teragih digunakan untuk membangunkan sistem peranti untuk memantau penyelesaian asas pencawang. Sistem peranti ini dapat mengurangkan kesukaran mencegah bencana penempatan di pencawang, memahami kesan penempatan asas geologi ke atas peralatan pencawang, dan menyediakan kaedah bantu membuat keputusan dan penilaian keberkesanan untuk pencegahan pencawang dan kawalan penyelesaian asas.

Teknologi penderiaan optik yang diedarkan, disebabkan oleh ketidakseragaman bahan gentian itu sendiri, apabila cahaya merambat dalam gentian, ia akan merambat ke arah selain daripada arah asal, yang merupakan fenomena serakan perambatan cahaya dalam gentian. Antara pelbagai fenomena serakan, terdapat sejenis taburan Brillouin, yang merupakan hasil daripada kesan gandingan antara gelombang cahaya yang merambat ke dalam gentian dan gelombang bunyi yang wujud di dalam gentian., akhirnya membawa kepada perubahan dalam kekerapan cahaya yang tersebar berbanding dengan cahaya kejadian awal. Faktor-faktor yang mempengaruhi perbezaan antara kedua-duanya termasuk sudut serakan cahaya yang tersebar dan ciri-ciri gelombang bunyi.

Penyelidikan di dalam dan di luar negara telah mendapati bahawa kekerapan berubah (peralihan frekuensi) cahaya penyerakan Brillouin dalam gentian optik mempamerkan hubungan linear dengan ketegangan paksi gentian dan suhu ambien. Di bawah keadaan suhu malar, terikan tegangan yang dialami oleh gentian boleh dicerminkan secara langsung oleh anjakan frekuensi Brillouin.

Dengan menghapuskan pengaruh suhu semasa menetapkan rujukan suhu, hubungan linear tunggal antara nilai anjakan frekuensi Brillouin dan terikan paksi dalam gentian boleh diperolehi. Dengan mengukur nilai anjakan frekuensi pada pelbagai kedudukan dalam keseluruhan gentian menggunakan elemen aruhan, perubahan regangan yang sepadan pada setiap kedudukan boleh dikira, yang kemudiannya boleh digunakan dalam bidang pengukuran tegasan yang berkaitan. Ini ialah teknologi penderiaan gentian optik Brillouin. Proses kerja boleh digambarkan secara ringkas sebagai: menggunakan laser jalur sempit untuk menjana sumber cahaya awal, membahagikannya kepada dua jalan. Satu laluan cahaya dimodulasi menjadi denyutan optik, diperkuatkan, dan dihantar sepanjang gentian penderiaan untuk menjana isyarat cahaya hamburan Brillouin terbalik untuk pengesanan; Laluan cahaya lain yang dihasilkan oleh laser jalur sempit dijadikan cahaya teranjak frekuensi dan koheren dengan cahaya hamburan Brillouin. Isyarat diproses koheren dimasukkan ke dalam komputer untuk dianalisis bagi mendapatkan hasil pengukuran suhu atau terikan. Sistem BOTDA ialah sistem input dwi, dan gentian penderiaan terutamanya menghantar tenaga yang dibawa oleh anjakan frekuensi Brillouin antara lampu pam dan cahaya pengesanan. Jika nilai anjakan frekuensi lampu pam dan lampu pengesan lebih dekat dengan nilai anjakan frekuensi Brillouin, nilai tenaga yang dihantar oleh gentian penderiaan adalah lebih besar. Dalam ukuran sebenar, adalah perlu untuk melaraskan perbezaan frekuensi secara beransur-ansur antara lampu pam dan lampu pengesan mengikut nilai set tertentu. Secara amnya, pengimbasan frekuensi digunakan untuk mendapatkan titik diskret di bawah setiap nilai frekuensi dalam spektrum. Selepas dipasang, spektrum serakan Brillouin lengkap yang mencerminkan nilai anjakan frekuensi pada setiap kedudukan boleh diperolehi. Akhirnya, suhu atau nilai terikan boleh dikira dan ditukar berdasarkan hubungan linear.

Memantau kabel optik

Memandangkan pemantauan penempatan asas di pencawang memerlukan ketepatan yang tinggi dalam kaedah pemantauan, dan unit pemantauan yang dipasang di dalam tanah mesti mempunyai keupayaan anti-gangguan yang kuat, gentian optik tradisional lebih sensitif dan rapuh, dan tidak dapat memenuhi keperluan. Untuk kemudahan pembinaan dan pemantauan, artikel ini mengkaji dan mereka bentuk kabel optik tegasan dengan fungsi titik tetap. Kabel optik ini mempunyai fungsi pengenalan tersegmen. Dalam pemasangan sebenar, kakitangan hanya perlu menggunakan lekapan khas untuk terus menyusun kabel optik dan nod utama objek pemantauan berdasarkan keadaan keretakan rumah di tapak untuk panjang tetap, untuk mencapai gandingan penuh antara kabel optik dan objek pemantauan. Dengan menetapkan kabel optik dalam segmen, pengukuran berkesan bahagian pemantauan boleh dicapai, menyediakan kemudahan untuk kedudukan titik terikan dan analisis data, terutamanya untuk penukaran ubah bentuk. Pada masa yang sama, kabel optik jenis ini boleh diperkukuh dengan bar tetulang mengikut situasi kejuruteraan, memastikan keliatan gentian optik. Oleh itu, ia mempunyai sifat mekanikal yang baik dan sifat tegangan dan mampatan, yang sesuai untuk pembinaan di bawah keadaan khas dan boleh menahan pelbagai keadaan kerja yang keras.

Pelan penggunaan kabel gentian optik

Sebagai unit penderiaan, kabel optik tegasan mempunyai kelebihan pasif, rintangan kakisan, rintangan penuaan, rintangan sinaran, dll. Ia mempunyai keplastikan yang kuat dan sesuai untuk penempatan rupa bumi yang kompleks di lapangan. Pada masa yang sama, kabel optik yang digunakan dalam skema susun atur ini ialah kabel optik penderia dan kabel optik penghantaran, memudahkan penyambungan hos pemantauan di kawasan pemantauan dan bilik mesin pencawang. Mengikut situasi pemasangan dan penyahpepijatan di tapak, instrumen pemantauan BOTDA mengguna pakai selang pensampelan spatial sebanyak 0.5 meter. Untuk mengenal pasti secara berkesan hasil ubah bentuk kecil yang diperoleh daripada pemantauan ubah bentuk permukaan, pemantauan ubah bentuk yang mendalam, dan pemantauan penempatan cerucuk asas, sekurang-kurangnya 2 meter kabel optik dikhaskan apabila kaedah pengukuran berubah semasa pembinaan untuk melengkapkan pengenalpastian resolusi spatial dan penentukuran suhu. Pelan susun atur kabel gentian optik khusus termasuk susun atur kabel gentian optik pemantauan ubah bentuk permukaan, susun atur kabel gentian optik pemantauan ubah bentuk dalam, pemantauan penyelesaian cerucuk asas susun atur kabel gentian optik, dan susun atur kabel gentian optik sambungan.

Pemantauan ubah bentuk permukaan

Penggunaan kabel gentian optik

Kabel optik pemantauan ubah bentuk permukaan boleh memantau ubah bentuk mendatar tanah runtuh, dan kabel optik pemantauan diletakkan menggunakan kabel optik tegasan titik tetap 2m.

Kaedah susun atur kabel optik pemantauan ubah bentuk permukaan

Apabila meletakkan kabel optik, mula-mula menggali parit dengan lebar 17 cm dan kedalaman 10 cm sepanjang arah reka bentuk kabel optik, kemudian letakkan kabel optik tegasan di dalam parit, letakkan kabel optik berperisai di dalam parit, dan pastikan ia dalam keadaan lurus. Gunakan besi sudut dan pengapit logam untuk menggandingkan kabel optik dengan lapisan tanah pada titik tetap kabel optik, dan melalui paip PVC untuk perlindungan antara titik tetap; Isi semula dan padatkan kabel optik dengan tanah yang tidak terganggu, dan ukur terikan kabel optik menggunakan monitor BOTDA semasa pengisian semula. Adalah disyorkan bahawa kabel optik menghasilkan kurang daripada 500 mikrostrain (mikrostrain: satu juta daripada perubahan saiz mekanikal berbanding saiz asal); Catat arah dan tanda sebenar kabel optik, dan selepas kabel diletakkan, mengisi semula parit.

Susun atur kabel optik pemantauan ubah bentuk dalam

Untuk memberikan amaran awal untuk penyelesaian asas secara beransur-ansur dan mengejut, kaedah persampelan di tapak dan pemantauan penyelesaian lubang dalam dalam pelan susun atur ini digunakan untuk mengukur keadaan ubah bentuk dalam zon ubah bentuk terlebih dahulu.

Kaedah susun atur kabel optik pemantauan ubah bentuk dalam

Apabila menggunakan kabel optik pemantauan ubah bentuk dalam, menggerudi lubang kosong dengan diameter 200mm di lokasi terpilih menggunakan pelantar penggerudian; Menggunakan tukul berat dan kaedah tekanan paip keluli, letakkan gentian optik ke bahagian bawah a 15 lubang meter; Untuk meningkatkan julat ukuran, satu kabel optik titik tetap 2m ​​dan satu kabel optik titik tetap 10m telah dipilih untuk digunakan, dan ketegangan kabel optik dipantau menggunakan alat pemantauan BOTDA; Selepas itu, semasa menimbus lubang gergaji, adalah perlu untuk mengira bahawa hanya 20cm bola tanah liat harus diisi pada kedudukan nod kabel gentian optik, dan kedudukan selebihnya hendaklah diisi semula dengan tanah yang tidak terganggu untuk memastikan gandingan yang baik antara nod kabel gentian optik dan lapisan geologi. Pada masa yang sama, kekejangan kabel gentian optik hendaklah dilaraskan secara berterusan untuk memastikan ketegangan yang dihasilkan oleh kabel tidak melebihi 500 mikrostrain.

Pemantauan penempatan cerucuk

Prinsip asas memantau penyelesaian cerucuk asas untuk pemasangan kabel gentian optik adalah dengan terlebih dahulu menggerudi lubang yang sampai ke batuan dasar menggunakan pelantar penggerudian, kemudian buat pemasangan penanda aras, dan letakkan kabel gentian optik pemantauan di antara pemasangan penanda aras dan cerucuk asas yang akan dipantau. Oleh kerana longgokan penanda aras tidak menghasilkan sebarang perubahan penyelesaian, perubahan terikan kabel gentian optik boleh dipantau menggunakan instrumen pemantauan BOTDA untuk menentukan perubahan penyelesaian cerucuk asas. Kaedah pengeluaran cerucuk tanda aras adalah dengan terlebih dahulu menggerudi lubang ke dalam batuan dasar dengan pelantar penggerudian pada jarak selamat 6 meter dari peralatan tekanan tinggi, dengan kedalaman kira-kira 19 meter. Kemudian, mengimpal paip keluli dengan diameter 160 mm dan letakkan di sini. Tuangkan konkrit ke dalam paip keluli, dan ketinggian paip keluli dari permukaan tanah adalah kira-kira 3 meter. Kaedah pemasangan kabel optik pemantauan penyelesaian cerucuk asas adalah untuk mengimpal besi sudut dengan paip keluli cerucuk rujukan semasa pemasangan, gerudi lubang pada besi sudut, dan betulkan takal keluli tahan karat dengan skru; Angkat a 0.5 longgokan simen sepanjang meter dengan satu hujung dawai keluli tahan karat, sambungkan hujung yang satu lagi ke plat keluli, dan sambungkan plat keluli ke cerucuk pemantauan; Betulkan nod kabel optik pemantauan dan plat keluli cerucuk pemantauan dengan pengapit logam; Betulkan nod lain kabel optik pemantauan ke sudut besi cerucuk rujukan melalui lekapan logam; Kabel optik antara pemasangan penanda aras dan cerucuk pemantauan dilindungi dengan paip PVC, yang dipasang pada dawai keluli; Adalah disyorkan untuk melaraskan peranti penegang di bawah pemantauan monitor BOTDA untuk mencapai ketegangan 1/20 daripada julat penuh yang dihasilkan oleh gentian optik; Akhirnya, betulkan kabel optik pemantauan antara yang tinggal 4 cerucuk pemantauan dan cerucuk penanda aras mengikut urutan.

Susun atur penyambung kabel optik

Disebabkan penempatan instrumen pemantauan BOTDA di dalam bilik komputer, terdapat jarak tertentu antara kawasan pemantauan bahaya penempatan dan bilik komputer. Oleh itu, adalah perlu untuk memasang dan meletakkan kabel optik penyambung antara kabel optik pemantauan dan instrumen pemantauan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6. Kabel optik tegasan diletakkan secara mendatar di kawasan pemantauan utama pencawang. Sesetengah gentian optik tidak sesuai untuk pengebumian di bawah tanah, dan adalah perlu untuk memasang wayar pelompat pada permukaan gentian optik dan menambah langkah perlindungan tertentu. Secara amnya, lapisan hos logam atau paip beralun logam berperisai boleh bersarang di luar.

Analisis data aplikasi perintis kaedah peletakan kabel gentian optik untuk sambungan

Pemantauan penyelesaian asas di 110 pencawang kV

The 110 Pencawang kV terletak di sekitar kawasan perindustrian. Atas sebab penyelesaian dan lain-lain, yang 110 Pencawang kV mempunyai rekahan dan rekahan yang jelas pada dinding. Untuk memantau ubah bentuk dinding bangunan, kabel optik pemantauan dipasang pada permukaan dinding bangunan menggunakan lekapan; Untuk memantau penempatan dan ubah bentuk asas menara di luar pencawang, kabel optik pemantauan penyelesaian cerucuk asas dipasang. Melalui pengumpulan data BOTDA, sejumlah 1541 titik persampelan telah dikenalpasti. Selain memantau hujung permulaan dan penghujung kabel optik, peta kedudukan pemantauan dibahagikan kepada tiga bahagian: bahagian pemantauan ubah bentuk asas menara, bahagian pemantauan ubah bentuk tanah stesen, dan bahagian pemantauan ubah bentuk dinding.

Terdapat empat puncak dalam peta kedudukan bahagian pemantauan ubah bentuk pangkalan menara, yang sepadan dengan empat bahagian kabel optik yang dibentangkan. Tiga kedudukan lembah adalah kabel ganti yang dikhaskan dan boleh digunakan sebagai kabel optik rujukan suhu.

Bahagian pemantauan ubah bentuk tanah di dalam stesen semuanya berada dalam tahap ketegangan yang berbeza-beza. Ubah bentuk permukaan boleh menyebabkan perubahan dalam ketegangan kedua-dua kabel optik ini, dan nilai anjakan frekuensi Brillouin akan turut berubah. Arah dan magnitud ubah bentuk permukaan boleh ditentukan oleh hubungan linearnya dengan terikan.

Bahagian pemantauan ubah bentuk dinding terdiri daripada bahagian kabel optik yang ditegangkan dan bahagian kabel optik yang santai. Kabel optik yang ditegangkan ialah kabel optik tetap pada kedua-dua hujung untuk memantau ubah bentuk dinding, dan data dicerminkan dalam kedudukan puncak tempatan dalam peta kedudukan pemantauan. Kabel optik santai ialah kabel optik penyambung antara dua kabel optik tetap, yang boleh digunakan sebagai kabel optik rujukan suhu. Selepas retakan muncul di dinding, kekejangan kabel optik akan berubah, membawa kepada perubahan dalam nilai anjakan frekuensi Brillouin dan membuat kesimpulan tahap terikan, yang boleh menentukan sama ada retakan muncul pada dinding.

Pemantauan penyelesaian asas bagi 220 pencawang kV di tambak

The 220 Stesen tambak kV biro bekalan kuasa terletak di sebelah tenggara loji aluminium. Bentuk muka bumi kawasan stesen adalah bergunung-ganang dan tanah rata. Kecuali untuk sejumlah kecil rupa bumi berbukit di sudut timur laut, tapak stesen terletak di kawasan lain yang mempunyai bentuk muka bumi yang agak rata. Lapisan penutup Kuaternari tapak stesen kebanyakannya disebabkan oleh aluvium dan kelodak, terutamanya terdiri daripada tanah yang padu, tanah berkelodak, dan pasir. Batuan dasar adalah batu pasir Cretaceous. Bahagian barat daya kawasan stesen pada asalnya adalah kolam ikan, yang telah ditimbus dan diratakan semasa pembinaan stesen. Pada masa ini, penyelesaian yang 220 Tiang basbar kV di kawasan ini agak teruk, dengan setitik kira-kira 10 cm antara dua tiang. Penempatan tanah adalah penting di 20-30 meter, dan dinding tepi rosak akibat penempatan, mempersembahkan corak seperti gelombang pada garisan melintang tepi dinding. Ketinggian cerun luar pencawang ialah 7-9 meter. Pada masa ini, disebabkan oleh asas cerun yang tidak stabil, tiada parit saliran telah dibina, dan paip saliran PVC tertanam telah menunjukkan ubah bentuk dan kerosakan yang ketara. Untuk menggunakan teknologi penderiaan optik pasif yang diedarkan untuk memantau bencana penempatan asas geologi di pencawang dan mencapai pemantauan dalam talian bencana penempatan asas geologi di pencawang, data dikumpul melalui BOTDA, dengan sejumlah 2031 titik persampelan. Selain memantau permulaan dan penghujung kabel optik, peta kedudukan pemantauan terbahagi kepada tiga bahagian: bahagian pemantauan ubah bentuk cerucuk asas, bahagian pemantauan ubah bentuk dalam, dan bahagian pemantauan ubah bentuk permukaan. Terdapat sejumlah 5 cerucuk asas yang ditubuhkan di bahagian pemantauan penempatan, dan ciri data pemantauan mereka adalah sama. Terdapat palung di antara dua puncak, dan kedudukan palung dikhaskan untuk bahagian atas asas cerucuk pemantauan, yang boleh digunakan sebagai kabel optik rujukan suhu.

Kedudukan puncak bahagian pemantauan ubah bentuk dalam ialah titik penggantungan kabel optik di atas tanah. Titik ampaian ini dilonggarkan selepas penempatan semula jadi tanah timbusan selesai. Kabel optik dalam bahagian ini berada dalam tahap ketegangan yang berbeza, dan penyelesaian mendalam akan beransur-ansur mengurangkan tahap ketegangan.

Kedudukan lembah bahagian pemantauan ubah bentuk permukaan adalah bahagian kelonggaran berhampiran dinding, dengan dua kabel optik pemantauan dalam alur pada kedua-dua belah bahagian kelonggaran. Kabel optik dalam kedua-dua bahagian ini berada dalam tahap ketegangan yang berbeza-beza, dan ubah bentuk permukaan boleh menyebabkan perubahan dalam tahap ketegangan kedua-dua kabel optik ini, dengan itu menentukan arah dan magnitud ubah bentuk permukaan.

A gentian optik teragih teknologi penderiaan dicadangkan untuk memantau penyelesaian asas pencawang dengan menggunakan hubungan linear antara nilai frekuensi cahaya serakan Brillouin dan perubahan tegasan. Untuk meningkatkan keupayaan anti-gangguan gentian optik dan memenuhi keperluan ketepatan, kabel optik tegasan dengan fungsi pengenalan tersegmen telah direka sebagai elemen penderiaan. Artikel ini memperkenalkan kaedah penggunaan empat jenis kabel optik: kabel optik pemantauan ubah bentuk permukaan, kabel optik pemantauan ubah bentuk dalam, kabel optik pemantauan penyelesaian cerucuk asas, dan menyambungkan kabel optik. Melalui aplikasi perintis menghasilkan dua persekitaran pencawang yang berbeza, ia mengesahkan bahawa teknologi pengesan gentian optik yang diedarkan mempunyai kesan yang baik dalam pemantauan penyelesaian asas pencawang, menyediakan penyelesaian baharu untuk meningkatkan keupayaan pemantauan kerosakan asas pencawang.

Sensor suhu gentian optik, Sistem pemantauan pintar, Pengeluar gentian optik yang diedarkan di China