涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法

《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》涉及一種涉水結(jié)構(gòu)隱患的定位和定向，具體涉及一種涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

滲流是影響水工、海工以及地下工程等中涉水結(jié)構(gòu)物安全長效服役的重要因素和突出病害，尤其對于土石壩、堤防等土石結(jié)構(gòu)物，大量破壞甚至失事是由于程度不同的滲漏及滲漏衍生的各種問題所致，據(jù)統(tǒng)計，中國堤防潰決90％以上、土石壩工程中超過三分之一破壞緣于滲漏。研發(fā)先進實用的滲漏定位與定向儀器、裝置和辨識方法，可靠探測涉水結(jié)構(gòu)物內(nèi)滲漏發(fā)生的位置、范圍、方向以及大小，及時采取有效的防滲抗?jié)B措施，對保障工程安全具有極其重要的意義。

截至2014年12月，對于涉水結(jié)構(gòu)物滲漏定位與定向監(jiān)測，多借助點式滲流傳感器，但由于測點有限，常出現(xiàn)漏檢情況，且傳統(tǒng)滲流傳感器多存在體積大、引線多、親和性差等不足。隨著分布式光纖傳感監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)可用于涉水結(jié)構(gòu)物滲漏位置和方向的分布式光纖辨識裝置及方法，日益引起工程界和科技工作者的關(guān)注與投入。但中國國內(nèi)外已有的分布式光纖測滲技術(shù)，多需借助外設(shè)熱源對待測光纖給予加熱，若在加熱中發(fā)生外包裝層破損或者漏電等情況，將對操作人員的人身安全造成威脅，且影響監(jiān)測結(jié)果；另外，在涉水結(jié)構(gòu)物服役環(huán)境中，外設(shè)電流加熱系統(tǒng)常難于保證，極大阻礙了該技術(shù)在實際工程中的應用和推廣。

圖1為《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》的滲流監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖3為圖1中滲漏監(jiān)測光纖單元結(jié)構(gòu)圖；

圖4為外圓護壁結(jié)構(gòu)圖；

圖5為圖1中上水平橫梁截面圖；

圖6為圖1中下水平橫梁截面圖；

圖7為圖1中自由轉(zhuǎn)臺平面圖；

圖8為圖7中細部結(jié)構(gòu)圖；

圖9為圖1中滲漏網(wǎng)篩細部結(jié)構(gòu)圖。

其中：100-左凸邊外層；101-左凸邊中層；102-左凸邊內(nèi)層；103-右凸邊外層；104-右凸邊中層；105-右凸邊內(nèi)層；106-絕熱隔層；107-硬質(zhì)護層；108-標定光纖；109-上凹邊中層；110-上凹邊外層；111-上凹邊內(nèi)層；112-下凹邊中層；113-下凹邊內(nèi)層；114-下凹邊外層；115-上滲析棒；116-下滲析棒；117-硬質(zhì)鋼圈；118-滲流測量光纖；200-上載纖扣；201-左圓轉(zhuǎn)環(huán)；202-右圓轉(zhuǎn)環(huán)；203-外圓護壁；204-凹凸型載纖腔；205-下載纖扣；301-第一支撐架構(gòu)柱；302-下旋轉(zhuǎn)螺紋端；303-上旋轉(zhuǎn)螺紋端；304-第二支撐架構(gòu)柱；400-底轉(zhuǎn)臺螺槽；401-通底豎梁；402-底圓轉(zhuǎn)臺；403-上圓轉(zhuǎn)臺；404-轉(zhuǎn)臺圓槽；405-上轉(zhuǎn)臺螺槽；500-下橫折梁；501-下連軸球；502-下弧形連柄；503-下載纖弧端；504-第二載纖凹道；505-上載纖弧端；506-上弧形連柄；507-上連軸球；508-上橫折梁；509-山形端梁；510-圓錐孔；511-山形凸柱；600-左載纖端；601-左連柄；602-左連球；603-右載纖端；604-右連柄；605-右連球；606-左架構(gòu)梁；607-左銷軸；608-右架構(gòu)梁；609-右銷軸；610-載纖護層；611-第一載纖凹道；612-上水平橫梁；613-上端槽；614-橫梁卡槽；615-下水平橫梁；616-下端槽；617-橫梁凸槽；618-滲漏網(wǎng)篩。

2018年12月20日，《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》獲得第二十屆中國專利優(yōu)秀獎。

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如圖1至圖9所示，《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》的一種涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)，包括若干個通過旋轉(zhuǎn)支架連接的滲流監(jiān)測裝置，所述滲流監(jiān)測裝置包含前后對稱分布的第一滲流監(jiān)測單元和左右對稱分布的第二滲流監(jiān)測單元。

第一滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第一載纖凹道611，第一載纖凹道611外設(shè)有載纖護層610，第一載纖凹道611兩端分別設(shè)有左載纖端600和右載纖端603，左載纖端600通過左連柄601與左連球602連接，右載纖端603通過右連柄604與右連球605連接，左連球602和右連球605鉸接在橫梁支架兩端，橫梁支架向左右兩側(cè)延伸有左銷軸607和右銷軸609。

第二滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第二載纖凹道504，第二載纖凹道504的兩端分別設(shè)有上載纖弧端505和下載纖弧端503，上載纖弧端505通過上弧形連柄506與上連軸球507連接，下載纖弧端503通過下弧形連柄502與下連軸球501連接，山形端梁509兩端延伸有上橫折梁508和下橫折梁500，上連軸球507和下連軸球501鉸接在上橫折梁508和下橫折梁500上，山形端梁509上延伸有山形凸柱511，山形凸柱511內(nèi)設(shè)有與左銷軸607和右銷軸609配合的圓錐孔510。

旋轉(zhuǎn)支架包含第一支撐架構(gòu)柱301和第二支撐架構(gòu)柱304，所述第一支撐架構(gòu)柱301一端與橫梁支架連接，另一端與底圓轉(zhuǎn)臺402連接，底圓轉(zhuǎn)臺402上安裝有上圓轉(zhuǎn)臺403，第二支撐架構(gòu)柱304一端與另一個滲流監(jiān)測裝置的橫梁支架連接，另一端插入到上圓轉(zhuǎn)臺403中，底圓轉(zhuǎn)臺402和上圓轉(zhuǎn)臺403中心安裝有通底豎梁401，第一支撐架構(gòu)柱301和第二支撐架構(gòu)柱304可分別繞通底豎梁401轉(zhuǎn)動，通底豎梁401上下端設(shè)有轉(zhuǎn)臺圓槽404用于將通底豎梁401封閉。

在《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》中，所述橫梁支架包含上水平橫梁612和與上水平橫梁612連接的下水平橫梁615，上水平橫梁612和下水平橫梁615的兩端分別延伸左架構(gòu)梁606和右架構(gòu)梁608，上水平橫梁612和下水平橫梁615的左架構(gòu)梁606和右架構(gòu)梁608分別與左連球602和右連球605鉸接，上水平橫梁612和下水平橫梁615的中部分別設(shè)有上端槽613和下端槽616，上端槽613與第一支撐架構(gòu)柱301連接，下端槽616與另一個旋轉(zhuǎn)支架的第一支撐架構(gòu)柱301連接。

在《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》中，所述上水平橫梁612設(shè)有T型狀橫梁卡槽614，下水平橫梁615設(shè)有沿T型狀橫梁卡槽614運動的橫梁凸臺。

在《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》中，所述監(jiān)測光纖單元包含一根滲流測量光纖118和兩根標定光纖108，兩根標定光纖108位于滲流測量光纖118的兩側(cè)，滲流測量光纖118和兩根標定光纖108通過在凹槽內(nèi)填充填充物固定，滲流測量光纖118外套有硬質(zhì)鋼圈117，標定光纖108外從內(nèi)到外依次套有絕熱隔層106和硬質(zhì)護層107，滲流測量光纖118外設(shè)有依次連接的上凹邊內(nèi)層111、左凸邊內(nèi)層102、下凹邊內(nèi)層113和右凸邊內(nèi)層105，上凹邊內(nèi)層111外依次設(shè)有上凹邊中層109和上凹邊外層110，左凸邊內(nèi)層102外依次設(shè)有左凸邊中層101和左凸邊外層100，下凹邊內(nèi)層113外依次設(shè)有下凹邊中層112和下凹邊外層114，右凸邊內(nèi)層105外依次設(shè)有右凸邊中層104和右凸邊外層103。凹形結(jié)構(gòu)的最底端將極容易匯集周邊區(qū)域可能的滲流水體，放大了小滲流的作用效果，與最底端的滲析棒配套使用，大大提高了對微弱滲漏或初期滲漏的辨識能力，該弧形截面結(jié)構(gòu)將最大程度地擴大滲流區(qū)域滲流水體在滲流測量光纖118上的停留時間及接觸面積，對于待測區(qū)滲流位置的定位具有較高的精度保證作用；除此之外，上凹邊外層110具有防滲、防腐性能，且設(shè)計了與其截面形狀類似的上凹邊中層109與上凹邊內(nèi)層111緊接，三層凹狀設(shè)計結(jié)構(gòu)提高了該滲流監(jiān)測專用光纜的強度及韌性，可起到保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)及延長使用壽命等效果。其中硬質(zhì)護層107在絕熱隔層106的外部，絕熱隔層106內(nèi)側(cè)與標定光纖108接觸，在滲流水體作用到待測區(qū)域時，在絕熱隔層106的作用下標定光線處于與外界無任何熱量接觸的狀態(tài)，其將作為參考標定用光纖，對稱分布布置的另一個標定光纖108可以對參考標定用光纖的結(jié)果進行二次校正，其將最大程度地確保參考標準的客觀準確性。左凸邊外層100和右凸邊外層103與凹邊外層相反的凸邊結(jié)構(gòu)，該相反的對應設(shè)計大大增加了滲流專用光纜的截面積，提高了監(jiān)測裝置與待測結(jié)構(gòu)體之間更密實的接觸與連接，增強了監(jiān)測裝置與待測結(jié)構(gòu)體的協(xié)同性，且將其布置成左右各三層結(jié)構(gòu)，作用之一是為了增加標定光纖108處的隔層厚度，且材料強度及韌性由內(nèi)到外不斷增加，不但提高了其內(nèi)部與標定光纖108的柔性過渡連接，還增加了抵抗外部的較大滲流水壓力的作用，左凸邊外層100和右凸邊外層103具有抗腐蝕性能，提高了其與滲流水體長期共存的能力，在可能摻雜腐蝕性離子的復雜環(huán)境下，其滲流監(jiān)測具有較好功效。

在《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》中，所述滲流測量光纖118兩邊分別與上滲析棒115和下滲析棒116連接，上滲析棒115依次穿過硬質(zhì)鋼圈117、上凹邊內(nèi)層111、上凹邊中層109和上凹邊外層110與外界滲漏水流相接觸，下滲析棒116依次穿過硬質(zhì)鋼圈117、下凹邊內(nèi)層113、下凹邊中層112和下凹邊外層114與外界滲漏水流相接觸。

在《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》中，所述監(jiān)測光纖單元外安裝有外圓護壁203，所述外圓護壁203包含左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁，左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁形成了凹凸型載纖腔204，監(jiān)測光纖單元位于凹凸型載纖腔204內(nèi)，左上外圓護壁和右上外圓護壁之間通過上載纖扣200鎖緊，左下外圓護壁和右下外圓護壁通過下載纖扣205鎖緊，左上外圓護壁和左下外圓護壁分別繞左圓轉(zhuǎn)環(huán)201轉(zhuǎn)動，右上外圓護壁和右下外圓護壁分別繞右圓轉(zhuǎn)環(huán)202轉(zhuǎn)動。外圓護壁203的近似圓形截面將凹凸設(shè)計的監(jiān)測光纖單元中凹處部分進行二次補充，將布置于內(nèi)部的滲流專用光纜組成一個外截面近似圓形的結(jié)構(gòu)，彌補了其獨特結(jié)構(gòu)所帶來的生產(chǎn)、運輸及布設(shè)中存在的可能弊端；外圓護壁203可以繞著左圓轉(zhuǎn)環(huán)201和右圓轉(zhuǎn)環(huán)202開啟，外圓護壁203內(nèi)部的凹凸型載纖腔204可以將《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》的滲流專用光纜精密地嵌入到凹凸型載纖腔204內(nèi)，外圓護壁203頂部和底端的上載纖扣200與下載纖扣205將外圓護壁203牢固閉合，防止外圓護壁203松動或者外界人為等其他因素的干擾；且外圓護壁203與凹凸型載纖腔204之間是空腔設(shè)計，為可能的使用操作預留了空間。

在《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》中，第一支撐架構(gòu)柱301與上水平橫梁612中的上端槽613或者下水平橫梁615的下端槽616連接，第一支撐架構(gòu)柱301另一端與底圓轉(zhuǎn)臺402相連，下旋轉(zhuǎn)螺紋端302與底轉(zhuǎn)臺螺槽400相連之后，其一端的滲流監(jiān)測裝置可以圍繞著通底豎梁401進行與另一端滲流監(jiān)測裝置無抵觸的360°無死角自由轉(zhuǎn)動，上旋轉(zhuǎn)螺紋端303的一端與其對應側(cè)的第二支撐架構(gòu)柱304相連，上旋轉(zhuǎn)螺紋端303的另一端與上轉(zhuǎn)臺螺槽405相連，其可以帶動通過對應側(cè)鏈接螺紋端相連接的滲流監(jiān)測裝置繞著通底豎梁401在另一側(cè)做無干擾360°自由轉(zhuǎn)動；上圓轉(zhuǎn)臺403與底圓轉(zhuǎn)臺402上下錯動布置可以實現(xiàn)臨近裝置互不干擾的運轉(zhuǎn)，可以對不同待測區(qū)域進行任意角度及坡度布置，上下轉(zhuǎn)臺圓槽404的布置結(jié)構(gòu)將上圓轉(zhuǎn)臺403與底圓轉(zhuǎn)臺402牢固的固定于通底豎梁401處。

在《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》中，所述第二載纖凹道504內(nèi)表面安裝有滲漏網(wǎng)篩618，滲漏網(wǎng)篩618的表面為蜂窩狀。

在《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》中，所述左銷軸607和右銷軸609上均設(shè)有一圈圓弧凹槽，山形凸柱511上表面上設(shè)有銷孔，銷孔內(nèi)插入銷，通過銷插入圓弧凹槽固定左銷軸607和右銷軸609。

一種涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

第一步，基于滲流待測區(qū)域的布置需要，確定滲流監(jiān)測裝置的個數(shù)，基于本滲流待測區(qū)域初步擬定6個滲流監(jiān)測裝置，準備普通單模裸光纖72根，基于滲流測量光纖單元的基本構(gòu)造，配備制作成24個定長度的監(jiān)測光纖單元；

第二步，繞著左圓轉(zhuǎn)環(huán)201和右圓轉(zhuǎn)環(huán)202將左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁打開，將監(jiān)測光纖單元安置到凹凸型載纖腔204內(nèi)，然后旋動左圓轉(zhuǎn)環(huán)201和右圓轉(zhuǎn)環(huán)202將左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁合攏，利用上載纖扣200和下載纖扣205將兩端分布的左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁扣合，后將監(jiān)測光纖單元纏繞到光纜滾輪上，將24個監(jiān)測光纖單元運輸至滲流待監(jiān)測部位；

第三步，調(diào)節(jié)上水平橫梁612上的橫梁卡槽614，將下水平橫梁615中的橫梁凸槽617沿著橫梁卡槽614直線滑動，最后將上水平橫梁612與下水平橫梁615旋在一起平行布置，后擰動左側(cè)的上下對稱分布的左銷軸607，將左銷軸607插入在左側(cè)山形凸柱511607中的圓錐孔，然后將銷插入銷孔中固定左銷軸，將其擰緊在左側(cè)山形凸柱511中的圓錐孔510，同樣方法，擰動右側(cè)的上下對稱分布的右銷軸609，將其插入在右側(cè)山形凸柱511中的圓錐孔中，然后將銷插入銷孔中固定右銷軸609中；

第四步，待將監(jiān)測光纖單元運輸至待測區(qū)域之后，旋開上載纖扣200及下載纖扣205，打開左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁將監(jiān)測光纖單元從凹凸型載纖腔204中取出，將一定長度的監(jiān)測光纖單元放置到兩端對稱分布的內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩618的第二載纖凹道504中，將另一段定長度的監(jiān)測光纖單元放置到內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩的618的第一載纖凹道611內(nèi)；通過左側(cè)的下連軸球501和上連軸球507將配置有下弧形連柄502、下載纖弧端503和上弧形連柄506、上載纖弧端505的第二載纖凹道504鉸接于山形端梁509的兩端，同樣步驟，通過右側(cè)的下連軸球501和上連軸球507將配置有下弧形連柄502、下載纖弧端503和上弧形連柄506、上載纖弧端505的第二載纖凹道504鉸接于山形端梁509的兩端；

第五步，通過上端的左連球602和右連球605，將連接有左載纖端600、左連柄601和右載纖端603、右連柄604的第一載纖凹道611鉸接到左架構(gòu)梁606及右架構(gòu)梁608上，同樣，通過下端的左連球602和右連球605，將連接有左載纖端600、左連柄601和右載纖端603、右連柄604的第一載纖凹道611鉸接到左架構(gòu)梁606及右架構(gòu)梁608上，到此，始端的滲流監(jiān)測裝置布置結(jié)束；

第六步，將第一支撐架構(gòu)柱301一端插入到上水平橫梁612中的上端槽613中，第一支撐架構(gòu)柱301的另一端布置于底轉(zhuǎn)臺螺槽400中，將第二支撐架構(gòu)柱304一端旋入到上轉(zhuǎn)臺螺槽405中，按下通底豎梁401，且將轉(zhuǎn)臺圓槽404在通底豎梁401的上下端進行布置，以完全封閉通底豎梁401，將第二支撐架構(gòu)柱304另一端連接到另一滲流監(jiān)測裝置的上水平橫梁612中的橫梁卡槽614中，繞著通底豎梁401旋動上下第一支撐架構(gòu)柱301和第二支撐架構(gòu)柱304以調(diào)整其布置形式，從而與滲流待測區(qū)域待測結(jié)構(gòu)有效吻合，將兩個滲流監(jiān)測裝置之間的下水平橫梁615依照上述同樣的步驟，通過另一旋轉(zhuǎn)支架將不同的滲流監(jiān)測裝置串聯(lián)連接，調(diào)整支撐架構(gòu)柱301的轉(zhuǎn)向，進而完成末端的滲流監(jiān)測裝置布置，將所有滲流監(jiān)測裝置中的標定光纖和滲流測量光纖與信息收集裝置連接；

第七步，按照上述同樣的方法，將處于不同位置處的6個滲流監(jiān)測裝置，通過5個旋轉(zhuǎn)支架依次進行連接，使用DVP-730H型號光纖熔接機將每個滲流監(jiān)測裝置中的光纖進行熔接，后用塑料外套管進行保護；

第八步，打開光纖光信息收集裝置，首先將標定光纖108的信息進行收集，使用光纖解調(diào)設(shè)備解調(diào)各標定光纖溫度數(shù)值，該時刻下各標定光纖的溫度數(shù)值參見表1，去除與均值差別較大的光纖Tl5、Tl6、Tr7、Tr8，保留其溫度變化較小的幾根Th1、Th2、Tb3、Tb4，將相互校正處理之后的光纖作為最終的標定光纖數(shù)值，其值為10.59℃；

表1各標定光纖的溫度數(shù)值表

第九步，待滲流水體經(jīng)過該區(qū)域時，待上滲析棒115和下滲析棒116將滲流水體的熱量傳遞到滲流測量光纖118處，記錄其實時變化情況，使用光纖光信息解調(diào)儀解調(diào)不同方向上的監(jiān)測光纖單元，得出該時刻不同方向上第4滲流監(jiān)測裝置與第5滲流監(jiān)測裝置之間的滲流測量光纖118的數(shù)值，具體見表2。

表2滲流測量光纖解調(diào)信息值

該時刻下、第4滲流監(jiān)測裝置與第5滲流監(jiān)測裝置之間的距離范圍內(nèi)，與第八步標定光纖進行比對的結(jié)果具體參見表2最后一列，該時刻、監(jiān)測距離范圍內(nèi)，左端第二滲流單元滲流測量光纖出現(xiàn)數(shù)值明顯偏大的情況，可能存在滲漏問題，且滲漏位置發(fā)生在左側(cè)方向；進一步，繪制本監(jiān)測距離范圍內(nèi)各個時刻的滲流測量光纖解調(diào)溫度與標定光纖溫度差值的絕對值曲線，從而近一步觀察整個時程變化，若整個時程變化曲線很平穩(wěn)且基本在零值左右，則判定無滲漏情況，若時程變化曲線波動較大則表明該處存在滲漏，且滲漏不斷變化，需要引起注意；通過監(jiān)測不同側(cè)的滲漏情況，判斷來自不同方向的滲漏，基于本次監(jiān)測分析的時程變化曲線，得出來自左端的滲漏情況較嚴重，需要后續(xù)加強監(jiān)測，通過監(jiān)測不同滲流監(jiān)測裝置之間范圍內(nèi)的滲流測量光纖的時程曲線變化，來分析不同位置處的滲漏情況，通過分析，發(fā)現(xiàn)其他部位及方向處時程變化曲線基本在零附近，基本可以斷定沒有滲漏情況存在；最終，實現(xiàn)對涉水結(jié)構(gòu)物待測區(qū)域滲漏定位與定向監(jiān)測。

涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法專利目的

《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》提供一種涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法，具有無需加熱、分布式、多向性、同步性等特點，在降低監(jiān)測成本、提升監(jiān)測精度及工程實用化等方面具有突出優(yōu)勢。

涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法技術(shù)方案

《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》的一種涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)，包括若干個通過旋轉(zhuǎn)支架連接的滲流監(jiān)測裝置，所述滲流監(jiān)測裝置包含前后對稱分布的第一滲流監(jiān)測單元和左右對稱分布的第二滲流監(jiān)測單元；

所述第一滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第一載纖凹道，第一載纖凹道外設(shè)有載纖護層，第一載纖凹道兩端分別設(shè)有左載纖端和右載纖端，左載纖端通過左連柄與左連球連接，右載纖端通過右連柄與右連球連接，左連球和右連球鉸接在橫梁支架兩端，橫梁支架向左右兩側(cè)延伸有左銷軸和右銷軸；

所述第二滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第二載纖凹道，第二載纖凹道的兩端分別設(shè)有上載纖弧端和下載纖弧端，上載纖弧端通過上弧形連柄與上連軸球連接，下載纖弧端通過下弧形連柄與下連軸球連接，上連軸球和下連軸球鉸接在山形端梁的兩端，山形端梁上延伸有山形凸柱，山形凸柱內(nèi)設(shè)有與左銷軸和右銷軸配合的圓錐孔；

所述旋轉(zhuǎn)支架包含第一支撐架構(gòu)柱和第二支撐架構(gòu)柱，所述第一支撐架構(gòu)柱一端與橫梁支架連接，另一端與底圓轉(zhuǎn)臺連接，底圓轉(zhuǎn)臺上安裝有上圓轉(zhuǎn)臺，第二支撐架構(gòu)柱一端與另一個滲流監(jiān)測裝置的橫梁支架連接，另一端插入到上圓轉(zhuǎn)臺中，底圓轉(zhuǎn)臺和上圓轉(zhuǎn)臺中心安裝有通底豎梁，第一支撐架構(gòu)柱和第二支撐架構(gòu)柱可分別繞通底豎梁轉(zhuǎn)動，通底豎梁上下端設(shè)有轉(zhuǎn)臺圓槽用于將通底豎梁封閉。

作為優(yōu)選，所述橫梁支架包含上水平橫梁和與上水平橫梁連接的下水平橫梁，上水平橫梁和下水平橫梁的兩端分別延伸左架構(gòu)梁和右架構(gòu)梁，上水平橫梁和下水平橫梁的左架構(gòu)梁和右架構(gòu)梁分別與左連球和右連球鉸接，上水平橫梁和下水平橫梁的中部分別設(shè)有上端槽和下端槽，上端槽與第一支撐架構(gòu)柱連接，下端槽與另一個旋轉(zhuǎn)支架的第一支撐架構(gòu)柱連接。

作為優(yōu)選，所述上水平橫梁設(shè)有T型狀橫梁卡槽，下水平橫梁設(shè)有沿T型狀橫梁卡槽運動的橫梁凸臺。

作為優(yōu)選，所述監(jiān)測光纖單元包含一根滲流測量光纖和兩根標定光纖，兩根標定光纖位于滲流測量光纖的兩側(cè)，滲流測量光纖外套有硬質(zhì)鋼圈，標定光纖從內(nèi)到外依次套有絕熱隔層和硬質(zhì)護層，滲流測量光纖外設(shè)有依次連接的上凹邊內(nèi)層、左凸邊內(nèi)層、下凹邊內(nèi)層和右凸邊內(nèi)層，上凹邊內(nèi)層外依次設(shè)有上凹邊中層和上凹邊外層，左凸邊內(nèi)層外依次設(shè)有左凸邊中層和左凸邊外層，下凹邊內(nèi)層外依次設(shè)有下凹邊中層和下凹邊外層，右凸邊內(nèi)層外依次設(shè)有右凸邊中層和右凸邊外層。凹形結(jié)構(gòu)的最底端將極容易匯集周邊區(qū)域可能的滲流水體，放大了小滲流的作用效果，與最底端的滲析棒配套使用，大大提高了對微弱滲漏或初期滲漏的辨識能力，該弧形截面結(jié)構(gòu)將最大程度地擴大滲流區(qū)域滲流水體在滲流測量光纖上的停留時間及接觸面積，對于待測區(qū)滲流位置的定位具有較高的精度保證作用；除此之外，上凹邊外層具有防滲、防腐性能，且設(shè)計了與其截面形狀類似的上凹邊中層與上凹邊內(nèi)層緊接，三層凹狀設(shè)計結(jié)構(gòu)提高了該滲流監(jiān)測專用光纜的強度及韌性，可起到保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)及延長使用壽命等效果。其中硬質(zhì)護層在絕熱隔層的外部，絕熱隔層內(nèi)側(cè)與標定光纖接觸，在滲流水體作用到待測區(qū)域時，在絕熱隔層的作用下標定光線處于與外界無任何熱量接觸的狀態(tài)，其將作為參考標定用光纖，對稱分布布置的另一個標定光纖可以對參考標定用光纖的結(jié)果進行二次校正，其將最大程度地確保參考標準的客觀準確性。左凸邊外層和右凸邊外層與凹邊外層相反的凸邊結(jié)構(gòu)，該相反的對應設(shè)計大大增加了滲流專用光纜的截面積，提高了監(jiān)測裝置與待測結(jié)構(gòu)體之間更密實的接觸與連接，增強了監(jiān)測裝置與待測結(jié)構(gòu)體的協(xié)同性，且將其布置成左右各三層結(jié)構(gòu)，作用之一是為了增加標定光纖處的隔層厚度，且材料強度及韌性由內(nèi)到外不斷增加，不但提高了其內(nèi)部與標定光纖的柔性過渡連接，還增加了抵抗外部的較大滲流水壓力的作用，左凸邊外層和右凸邊外層具有抗腐蝕性能，提高了其與滲流水體長期共存的能力，在可能摻雜腐蝕性離子的復雜環(huán)境下，其滲流監(jiān)測具有較好功效。

作為優(yōu)選，所述滲流測量光纖兩邊分別與上滲析棒和下滲析棒連接，上滲析棒依次穿過硬質(zhì)鋼圈、上凹邊內(nèi)層、上凹邊中層和上凹邊外層與外界滲漏水流相接觸，下滲析棒依次穿過硬質(zhì)鋼圈、下凹邊內(nèi)層、下凹邊中層和下凹邊外層與外界滲漏水流相接觸。

作為優(yōu)選，所述監(jiān)測光纖單元外安裝有外圓護壁，所述外圓護壁包含左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁，左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁形成了凹凸型載纖腔，監(jiān)測光纖單元位于凹凸型載纖腔內(nèi)，左上外圓護壁和右上外圓護壁之間通過上載纖扣鎖緊，左下外圓護壁和右下外圓護壁通過下載纖扣鎖緊，左上外圓護壁和左下外圓護壁分別繞左圓轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動，右上外圓護壁和右下外圓護壁分別繞右圓轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動。外圓護壁的近似圓形截面將凹凸設(shè)計的監(jiān)測光纖單元中凹處部分進行二次補充，將布置于內(nèi)部的滲流專用光纜組成一個外截面近似圓形的結(jié)構(gòu)，彌補了其獨特結(jié)構(gòu)所帶來的生產(chǎn)、運輸及布設(shè)中存在的可能弊端；外圓護壁可以繞著左圓轉(zhuǎn)環(huán)和右圓轉(zhuǎn)環(huán)開啟，外圓護壁內(nèi)部的凹凸型載纖腔可以將《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》的滲流專用光纜精密地嵌入到凹凸型載纖腔內(nèi)，外圓護壁頂部和底端的上載纖扣與下載纖扣將外圓護壁牢固閉合，防止外圓護壁松動或者外界人為等其他因素的干擾；且外圓護壁與凹凸型載纖腔之間是空腔設(shè)計，為可能的使用操作預留了空間。

在《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》中，第一支撐架構(gòu)柱與上水平橫梁中的上端槽或者下水平橫梁的下端槽連接，第一支撐架構(gòu)柱另一端與底圓轉(zhuǎn)臺相連，下旋轉(zhuǎn)螺紋端與底轉(zhuǎn)臺螺槽相連之后，其一端的滲流監(jiān)測裝置可以圍繞著通底豎梁進行與另一端滲流監(jiān)測裝置無抵觸的360°無死角自由轉(zhuǎn)動，上旋轉(zhuǎn)螺紋端的一端與其對應側(cè)的支撐架構(gòu)柱相連，上旋轉(zhuǎn)螺紋端的另一端與上轉(zhuǎn)臺螺槽相連，其可以帶動通過對應側(cè)鏈接螺紋端相連接的滲流監(jiān)測裝置繞著通底豎梁在另一側(cè)做無干擾360°自由轉(zhuǎn)動；上圓轉(zhuǎn)臺與底圓轉(zhuǎn)臺上下錯動布置可以實現(xiàn)臨近裝置互不干擾的運轉(zhuǎn)，可以對不同待測區(qū)域進行任意角度及坡度布置，上下轉(zhuǎn)臺圓槽的布置結(jié)構(gòu)將上圓轉(zhuǎn)臺與底圓轉(zhuǎn)臺牢固的固定于通底豎梁處。

作為優(yōu)選，所述第二載纖凹道內(nèi)表面安裝有滲漏網(wǎng)篩，滲漏網(wǎng)篩的表面為蜂窩狀。

作為優(yōu)選，所述左銷軸和右銷軸上均設(shè)有一圈圓弧凹槽，山形凸柱上表面上設(shè)有銷孔，銷孔內(nèi)插入銷，通過銷插入圓弧凹槽固定左銷軸和右銷軸。

一種涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

第一步，準備普通單模裸光纖數(shù)根，基于第一滲流監(jiān)測單元和第二滲流監(jiān)測單元結(jié)構(gòu)，配備制作成數(shù)根定長度的監(jiān)測光纖單元；

第二步，繞著左圓轉(zhuǎn)環(huán)和右圓轉(zhuǎn)環(huán)將左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁打開，將監(jiān)測光纖單元安置到凹凸型載纖腔內(nèi)，然后旋動左圓轉(zhuǎn)環(huán)和右圓轉(zhuǎn)環(huán)將左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁合攏，利用上載纖扣和下載纖扣將兩端分布的左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁扣合，后將監(jiān)測光纖單元纏繞到監(jiān)測光纖單元滾輪上，運輸至滲流待監(jiān)測部位；

第三步，調(diào)節(jié)上水平橫梁上的橫梁卡槽，將下水平橫梁中的橫梁凸槽沿著橫梁卡槽直線滑動，最后將上水平橫梁與下水平橫梁旋在一起平行布置，后擰動左側(cè)的上下對稱分布的左銷軸，將其插入在左側(cè)山形凸柱中的圓錐孔，然后將銷插入銷孔中固定左銷軸，同樣方法，擰動右側(cè)的上下對稱分布的右銷軸，將其插入在右側(cè)山形凸柱中的圓錐孔中，然后將銷插入銷孔中固定右銷軸中；

第四步，待將監(jiān)測光纖單元運輸至待測區(qū)域之后，旋開上載纖扣及下載纖扣，打開左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁將監(jiān)測光纖單元從凹凸型載纖腔中取出，將一定長度的監(jiān)測光纖單元放置到兩端對稱分布的內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩的第二載纖凹道中，將另一段定長度的監(jiān)測光纖單元放置到內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩的第一載纖凹道內(nèi)；通過左側(cè)的下連軸球和上連軸球?qū)⑴渲糜邢禄⌒芜B柄、下載纖弧端和上弧形連柄、上載纖弧端的第二載纖凹道鉸接于山形端梁的兩端，同樣步驟，通過右側(cè)的連軸球和上連軸球?qū)⑴渲糜邢禄⌒芜B柄、下載纖弧端和上弧形連柄、上載纖弧端的第二載纖凹道鉸接于山形端梁的兩端；

第五步，通過上端的左連球和右連球，將連接有左載纖端、左連柄和右載纖端、右連柄的第一載纖凹道鉸接到左架構(gòu)梁及右架構(gòu)梁上，同樣，通過下端的左連球和右連球，將連接有左載纖端、左連柄和右載纖端、右連柄的第一載纖凹道鉸接到左架構(gòu)梁及右架構(gòu)梁上，到此，始端的滲流監(jiān)測裝置布置結(jié)束；

第六步，將第一支撐架構(gòu)柱一端插入到上水平橫梁中的上端槽中，第一支撐架構(gòu)柱的另一端布置于底轉(zhuǎn)臺螺槽中，將第二支撐架構(gòu)柱一端旋入到上轉(zhuǎn)臺螺槽中，按下通底豎梁，且將轉(zhuǎn)臺圓槽在通底豎梁的上下端進行布置，以完全封閉通底豎梁，將第二支撐架構(gòu)柱另一端連接到另一滲流監(jiān)測裝置的上水平橫梁中的橫梁卡槽中，繞著通底豎梁旋動上下第一支撐架構(gòu)柱和第二支撐架構(gòu)柱以調(diào)整滲流監(jiān)測裝置布置形式，從而與滲流待測區(qū)域待測結(jié)構(gòu)有效吻合，將兩個滲流監(jiān)測裝置之間的下水平橫梁依照上述同樣的步驟通過另一新的旋轉(zhuǎn)支架將不同的滲流監(jiān)測裝置串聯(lián)連接，調(diào)整支撐架構(gòu)柱的轉(zhuǎn)向，進而完成末端的滲流監(jiān)測裝置布置，將所有滲流監(jiān)測裝置中的標定光纖和滲流測量光纖與信息收集裝置連接；

第七步，打開信息收集裝置，首先將標定光纖的信息進行收集，去除其中與均值差別較大的光纖，且保留其溫度變化較小的幾根，將相互校正處理之后的標定光纖作為最終的標定光纖；

第八步，待滲流水體經(jīng)過該區(qū)域時，通過上滲析棒和下滲析棒將滲流水體的熱量直接傳遞到滲流測量光纖處，實時記錄其變化情況，與第七步的標定光纖進行比對分析，辨識該處滲流狀態(tài)，當涉水結(jié)構(gòu)物的滲流水體流過滲流監(jiān)測裝置時，第一監(jiān)測光纖單元和第二監(jiān)測光纖單元內(nèi)的第一載纖凹道和第二載纖凹道將流過的水體匯集，實時記錄信息采集裝置采集到的數(shù)據(jù)，且將采集到的數(shù)據(jù)值與標定光纖值進行差值，將差值結(jié)果繪制成時程曲線，若時程曲線變化較大，則該處即存在滲流水體，實現(xiàn)定位；通過上述同樣方法，分析滲流監(jiān)測裝置中不同方向布置的監(jiān)測光纖單元的時程曲線，若某一方向上監(jiān)測光纖的時程曲線波動較大，則判定該方向上存在滲流水體，實現(xiàn)定向；進而，最終實現(xiàn)對涉水結(jié)構(gòu)物滲漏定位與定向監(jiān)測。

《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》的涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)，包括水平及豎直方向的四個監(jiān)測光纖單元進行監(jiān)測，每個監(jiān)測光纖單元內(nèi)有一根滲流測量光纖、兩根標定用光纖，四周環(huán)繞型布置可最大限度地監(jiān)測來自不同方向的滲流狀況，極大地避免了某些方向上的滲流漏測情況，對于涉水結(jié)構(gòu)物滲漏多維多向的準確定位和定向具有重要意義；且在只需要單獨布置某向滲流監(jiān)測的區(qū)域，其四向的監(jiān)測光纖單元可以單獨布設(shè)。

在《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》中，光纖信息收集裝置為常見的光功率計、OTDR光時域反射儀、PPP-BOTDA預泵浦布里淵光時域分析儀等裝置。

涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法有益效果

《涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法》的涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)及監(jiān)測方法，監(jiān)測光纖單元無需借助外設(shè)熱源對其加熱即可進行監(jiān)測，研發(fā)的滲流監(jiān)測光纖單元系列化的外圓護壁，其上下對開的設(shè)計極大提升了實際工程中的運輸及布設(shè)的能力，滲流監(jiān)測裝置的四向結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了全方位滲流監(jiān)測，360°自由轉(zhuǎn)動設(shè)計可無死角地布置于任意待測位置，有效彌補了傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)及已有分布式光纖監(jiān)測技術(shù)中的部分不足，具有無需加熱、分布式、多向性、同步性等特點，在降低監(jiān)測成本、提升監(jiān)測精度及工程實用化等方面具有突出優(yōu)勢。

1.一種涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)，其特征在于：包括若干個通過旋轉(zhuǎn)支架連接的滲流監(jiān)測裝置，所述滲流監(jiān)測裝置包含前后對稱分布的第一滲流監(jiān)測單元和左右對稱分布的第二滲流監(jiān)測單元；所述第一滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第一載纖凹道，第一載纖凹道外設(shè)有載纖護層，第一載纖凹道兩端分別設(shè)有左載纖端和右載纖端，左載纖端通過左連柄與左連球連接，右載纖端通過右連柄與右連球連接，左連球和右連球鉸接在橫梁支架兩端，橫梁支架向左右兩側(cè)延伸有左銷軸和右銷軸，監(jiān)測光纖單元與信息收集裝置連接；所述第二滲流監(jiān)測單元包含固定監(jiān)測光纖單元的第二載纖凹道，第二載纖凹道的兩端分別設(shè)有上載纖弧端和下載纖弧端，上載纖弧端通過上弧形連柄與上連軸球連接，下載纖弧端通過下弧形連柄與下連軸球連接，上連軸球和下連軸球鉸接在山形端梁的兩端，山形端梁上延伸有山形凸柱，山形凸柱內(nèi)設(shè)有與左銷軸和右銷軸配合的圓錐孔；所述旋轉(zhuǎn)支架包含第一支撐架構(gòu)柱和第二支撐架構(gòu)柱，所述第一支撐架構(gòu)柱一端與橫梁支架連接，另一端與底圓轉(zhuǎn)臺連接，底圓轉(zhuǎn)臺上安裝有上圓轉(zhuǎn)臺，第二支撐架構(gòu)柱一端與另一個滲流監(jiān)測裝置的橫梁支架連接，另一端插入到上圓轉(zhuǎn)臺中，底圓轉(zhuǎn)臺和上圓轉(zhuǎn)臺中心安裝有通底豎梁，第一支撐架構(gòu)柱和第二支撐架構(gòu)柱可分別繞通底豎梁轉(zhuǎn)動，通底豎梁上下端設(shè)有轉(zhuǎn)臺圓槽用于將通底豎梁封閉。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)，其特征在于：所述橫梁支架包含上水平橫梁和與上水平橫梁連接的下水平橫梁，上水平橫梁和下水平橫梁的兩端分別延伸左架構(gòu)梁和右架構(gòu)梁，上水平橫梁和下水平橫梁的左架構(gòu)梁和右架構(gòu)梁分別與左連球和右連球鉸接，上水平橫梁和下水平橫梁的中部分別設(shè)有上端槽和下端槽，上端槽與第一支撐架構(gòu)柱連接，下端槽與另一個旋轉(zhuǎn)支架的第一支撐架構(gòu)柱連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)，其特征在于：所述上水平橫梁設(shè)有T型狀橫梁卡槽，下水平橫梁設(shè)有沿T型狀橫梁卡槽運動的橫梁凸臺。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)，其特征在于：所述監(jiān)測光纖單元包含一根滲流測量光纖和兩根標定光纖，兩根標定光纖位于滲流測量光纖的兩側(cè)，滲流測量光纖外套有硬質(zhì)鋼圈，標定光纖從內(nèi)到外依次套有絕熱隔層和硬質(zhì)護層，滲流測量光纖外設(shè)有依次連接的上凹邊內(nèi)層、左凸邊內(nèi)層、下凹邊內(nèi)層和右凸邊內(nèi)層，上凹邊內(nèi)層外依次設(shè)有上凹邊中層和上凹邊外層，左凸邊內(nèi)層外依次設(shè)有左凸邊中層和左凸邊外層，下凹邊內(nèi)層外依次設(shè)有下凹邊中層和下凹邊外層，右凸邊內(nèi)層外依次設(shè)有右凸邊中層和右凸邊外層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)，其特征在于：所述滲流測量光纖兩邊分別與上滲析棒和下滲析棒連接，上滲析棒依次穿過硬質(zhì)鋼圈、上凹邊內(nèi)層、上凹邊中層和上凹邊外層與外界滲漏水流相接觸，下滲析棒依次穿過硬質(zhì)鋼圈、下凹邊內(nèi)層、下凹邊中層和下凹邊外層與外界滲漏水流相接觸。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)，其特征在于：所述監(jiān)測光纖單元外安裝有外圓護壁，所述外圓護壁包含左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁，左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁形成了凹凸型載纖腔，監(jiān)測光纖單元位于凹凸型載纖腔內(nèi)，左上外圓護壁和右上外圓護壁之間通過上載纖扣鎖緊，左下外圓護壁和右下外圓護壁通過下載纖扣鎖緊，左上外圓護壁和左下外圓護壁分別繞左圓轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動，右上外圓護壁和右下外圓護壁分別繞右圓轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)，其特征在于：所述第二載纖凹道內(nèi)表面安裝有滲漏網(wǎng)篩，滲漏網(wǎng)篩的表面為蜂窩狀。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)，其特征在于：所述左銷軸和右銷軸上均設(shè)有一圈圓弧凹槽，山形凸柱上表面上設(shè)有銷孔，銷孔內(nèi)插入銷，通過銷插入圓弧凹槽固定左銷軸和右銷軸。

9.一種涉水結(jié)構(gòu)物滲漏無熱源光纖定位定向系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步，準備普通單模裸光纖數(shù)根，基于第一滲流監(jiān)測單元和第二滲流監(jiān)測單元結(jié)構(gòu)，配備制作成數(shù)根定長度的監(jiān)測光纖單元；第二步，繞著左圓轉(zhuǎn)環(huán)和右圓轉(zhuǎn)環(huán)將左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁打開，將監(jiān)測光纖單元安置到凹凸型載纖腔內(nèi)，然后旋動左圓轉(zhuǎn)環(huán)和右圓轉(zhuǎn)環(huán)將左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁合攏，利用上載纖扣和下載纖扣將兩端分布的左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁扣合，后將監(jiān)測光纖單元纏繞到監(jiān)測光纖單元滾輪上，運輸至滲流待監(jiān)測部位；第三步，調(diào)節(jié)上水平橫梁上的橫梁卡槽，將下水平橫梁中的橫梁凸槽沿著橫梁卡槽直線滑動，最后將上水平橫梁與下水平橫梁旋在一起平行布置，后擰動左側(cè)的上下對稱分布的左銷軸，將其插入在左側(cè)山形凸柱中的圓錐孔，然后將銷插入銷孔中固定左銷軸，同樣方法，擰動右側(cè)的上下對稱分布的右銷軸，將其插入在右側(cè)山形凸柱中的圓錐孔中，然后將銷插入銷孔中固定右銷軸中；第四步，待將監(jiān)測光纖單元運輸至待測區(qū)域之后，旋開上載纖扣及下載纖扣，打開左上外圓護壁、左下外圓護壁、右上外圓護壁和右下外圓護壁將監(jiān)測光纖單元從凹凸型載纖腔中取出，將一定長度的監(jiān)測光纖單元放置到兩端對稱分布的內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩的第二載纖凹道中，將另一段定長度的監(jiān)測光纖單元放置到內(nèi)壁設(shè)有滲漏網(wǎng)篩的第一載纖凹道內(nèi)；通過左側(cè)的下連軸球和上連軸球?qū)⑴渲糜邢禄⌒芜B柄、下載纖弧端和上弧形連柄、上載纖弧端的第二載纖凹道鉸接于山形端梁的兩端，同樣步驟，通過右側(cè)的連軸球和上連軸球?qū)⑴渲糜邢禄⌒芜B柄、下載纖弧端和上弧形連柄、上載纖弧端的第二載纖凹道鉸接于山形端梁的兩端；第五步，通過上端的左連球和右連球，將連接有左載纖端、左連柄和右載纖端、右連柄的第一載纖凹道鉸接到左架構(gòu)梁及右架構(gòu)梁上，同樣，通過下端的左連球和右連球，將連接有左載纖端、左連柄和右載纖端、右連柄的第一載纖凹道鉸接到左架構(gòu)梁及右架構(gòu)梁上，到此，始端的滲流監(jiān)測裝置布置結(jié)束；第六步，將第一支撐架構(gòu)柱一端插入到上水平橫梁中的上端槽中，第一支撐架構(gòu)柱的另一端布置于底轉(zhuǎn)臺螺槽中，將第二支撐架構(gòu)柱一端插入到上轉(zhuǎn)臺螺槽中，按下通底豎梁，且將轉(zhuǎn)臺圓槽在通底豎梁的上下端進行布置，以完全封閉通底豎梁，將第二支撐架構(gòu)柱另一端連接到另一滲流監(jiān)測裝置的上水平橫梁中的橫梁卡槽中，繞著通底豎梁旋動上下第一支撐架構(gòu)柱和第二支撐架構(gòu)柱以調(diào)整滲流監(jiān)測裝置布置形式，從而與滲流待測區(qū)域待測結(jié)構(gòu)有效吻合，將兩個滲流監(jiān)測裝置之間的下水平橫梁依照上述同樣的步驟通過另一新的旋轉(zhuǎn)支架將不同的滲流監(jiān)測裝置串聯(lián)連接，調(diào)整支撐架構(gòu)柱301的轉(zhuǎn)向，進而完成末端的滲流監(jiān)測裝置布置，將所有滲流監(jiān)測裝置中的標定光纖和滲流測量光纖與信息收集裝置連接；第七步，打開信息收集裝置，首先將標定光纖的信息進行收集，去除其中與均值差別較大的光纖，且保留其溫度變化較小的幾根，將相互校正處理之后的標定光纖作為最終的標定光纖；第八步，待滲流水體經(jīng)過該區(qū)域時，通過上滲析棒和下滲析棒將滲流水體的熱量直接傳遞到滲流測量光纖處，實時記錄其變化情況，與第七步的標定光纖進行比對分析，辨識該處滲流狀態(tài)，當涉水結(jié)構(gòu)物的滲流水體流過滲流監(jiān)測裝置時，第一監(jiān)測光纖單元和第二監(jiān)測光纖單元內(nèi)的第一載纖凹道和第二載纖凹道將流過的水體匯集，實時記錄信息采集裝置采集到的數(shù)據(jù)，且將數(shù)據(jù)值與標定光纖值進行差值，將差值結(jié)果繪制成時程曲線，若時程曲線變化較大，則該處即存在滲流水體，實現(xiàn)定位；通過上述同樣方法，分析滲流監(jiān)測裝置中不同方向布置的監(jiān)測光纖單元的時程曲線，若某一方向上監(jiān)測光纖的時程曲線波動較大，則判定該方向上存在滲流水體，實現(xiàn)定向；進而，最終實現(xiàn)對涉水結(jié)構(gòu)物滲漏定位與定向監(jiān)測。

陀螺尋北儀可廣泛應用于預警雷達、炮群、坦克、步兵戰(zhàn)車、偵察車輛、自行火炮、布雷車以及火箭炮、雷達定向系統(tǒng)等。還可用于大地測量、地形測量，以及建筑工程(地鐵、坑道、礦井、道路、堤壩、橋梁的建設(shè)等等)施工過程中進行天文方位角的測量。陀螺尋北儀具有較大的市場需求、高精度陀螺尋北儀的研制開發(fā)，不僅適應了市場的需要，可創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益，作為一項慣性技術(shù)，也有一定的社會效益。高精度陀螺尋北儀技術(shù)指標如下: 尋北時間：不大于6.5min ；尋北精度（1σ）：不大于10″ 。

激光定位監(jiān)測系統(tǒng)利用大功率激光投射方式進行開挖輪廓線和爆破炮孔的定位，指導鉆機或者鉆孔手的操作。全程操作只需少量人工參與，自動化程度高，定位快速。具有隧道斷面短時間定位、定位精度高、定位操作安全便捷、軟件操作簡便等優(yōu)點 。

此外，本系統(tǒng)還可針對復雜的隧道情況，自動地進行圍巖表面位移的長期實時監(jiān)測，并進一步分析和預警，指導隧道施工方案優(yōu)化。系統(tǒng)利用計算機控制進行自動的圍巖變形監(jiān)測，可以實時地監(jiān)測大量的巖面布設(shè)監(jiān)測點，較之人工讀數(shù)監(jiān)測的現(xiàn)行通用方法效率大幅度提高。同時可以進行實時的傳輸、統(tǒng)計和分析，給出圍巖收斂的預測分析，指導施工設(shè)計。