新型光纤传感器在管道渗漏监测中的应用研究
2023-02-13李文琦周俊杰
孙 宇,李文琦,周俊杰,吕 泳
(武汉理工大学 新材料力学理论与应用湖北省重点实验室,湖北 武汉 430070)
市政供水、生活污水、工业废水等给排问题[1]是民生的基本保障之一。地下综合管廊对满足民生基本需求和提高城市综合承载力发挥着重要的作用。目前,管网事故频发,爆管、渗漏事故造成了巨大的人员伤亡和财产损失,事故主要原因是管道长期使用导致老化、腐蚀介质侵蚀结构[2]等。管道属于地下隐蔽工程,安装和维护均比较困难,因此建设安全监测系统是地下综合管廊正常运营的重要基础。基于此背景下,越来越多的学者开展了管道渗漏监测研究。
渗漏监测成为管道安全运行必须首先解决的关键问题。目前管道渗漏常用的监测方法主要包括直接观察法、超声波漏水监测法[3]、气体示踪剂监测法[4]、压力传感器监测法[5]、声压传感器监测法[6]等。软件方法包括GPS时间标签法[7]、基于SCADA系统法[8]、负压波监测法[9]。这些方法存在对渗漏响应时间较长、定位精度差以及误报率较高等问题。光纤传感器具有抗电磁干扰能力强,耐高温,耐高压,耐腐蚀,可在恶劣环境下进行长距离、分布式的准确测量等优点,在管道渗漏监测中具有巨大应用潜力。有学者利用光纤全分布式传感器感知由渗漏产生的管道应变[10],分析确定渗漏位置。此类方法需要监测人员具有一定的操作技术,且成本较高。还有一些学者通过利用光纤布拉格光栅(FBG)[11]、布里渊光时域分析(Brilloulin Optical Time Domain Analysis,BOTDA)[12]、拉曼光时域反射(Raman Optical Time Domain Reflectometer,TOTDR)[13]等光纤感测技术,直接对管道温度进行实时测量,完成渗漏监测[14]。……
