一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统及检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113607336A(43)申请公布日2021.11.05(21)申请号202110860708.4(22)申请日2021.07.28(71)申请人安徽理工大学地址232001安徽省淮南市泰丰大街168号(72)发明人张平松田雨桐刘畅欧元超王琼(74)专利代理机构安徽合肥华信知识产权代理有限公司34112代理人余成俊(51)Int.Cl.G01M3/00(2006.01)G01K11/324(2021.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统及检测方法(57)摘要本发明公开了一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统及检测方法，系统包括主动加热式光纤传感器、电源、DTS解调设备、数据处理分析系统，电源、DTS解调设备分别与主动加热式光纤传感器电连接，DTS解调设备与数据处理分析系统电连接；本发明方法包括如下步骤：S1、令主动加热式光纤传感器加热并产生信号；S2、令DTS解调设备解调处理光纤传感器信号得到温度数据；S3、数据处理分析系统根据温度数据计算土壤的含水率，S4、数据处理分析系统计算含水率增长率；S5、数据处理分析系统根据含水率增长率进行评估。本发明采集数据速度快，准确性高，分析具有直观性。CN113607336ACN113607336A权利要求书1/2页1.一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统，其特征在于，包括：主动加热式光纤传感器，其包括发热电缆和分布式感测光纤，主动加热式光纤传感器整体固定于防渗帷幕，并随垂直铺设于土体铺塑槽内的防渗帷幕被土体铺塑槽内的土壤掩埋；电源，其与主动加热式光纤传感器中的发热电缆电连接，以向所述发热电缆通电对土壤进行加热，使所述分布式感测光纤在加热过程中感测土壤温度变化从而产生信号；DTS解调设备，其与主动加热式光纤传感器中的分布式感测光纤电连接，以接收分布式感测光纤在发热电缆加热时产生的信号，并进行解调处理得到加热时土壤的温度数据；数据处理分析系统，其与所述DTS解调设备电连接，所述数据处理分析系统接收DTS解调设备解调处理后得到的温度数据，由数据处理分析系统基于随加热时间变化的温度数据得到温度特征值，并由数据处理分析系统基于温度特征值计算土体铺塑槽内土壤的含水率，最终由数据处理分析系统基于土体铺塑槽内土壤含水率进行防渗帷幕渗漏评估。2.根据权利要求1所述的一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统，其特征在于，所述主动加热式光纤传感器整体呈蛇形固定于防渗帷幕的单面或双面，主动加热式光纤传感器中的发热电缆、分布式感测光纤各自两端分别从土体铺塑槽内土壤中引出，以对应连接电源、DTS解调设备。3.根据权利要求1所述的一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统，其特征在于，所述DTS解调设备基于拉曼光时域反射测量方法从所述分布式感测光纤信号中解调得到温度数据。4.根据权利要求1所述的一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统，其特征在于，所述发热电缆为直流发热电缆，对应的电源为稳定直流电源。5.根据权利要求1所述的一种垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式检测系统，其特征在于，所述数据处理分析系统为至少具有处理器、存储器的终端设备。6.一种基于权利要求1‑5中任意一项所述垂直铺塑防渗帷幕渗漏分布式系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、令电源向主动加热式光纤传感器中的发热电缆提供恒定加热功率，使发热电缆产生热量，进而使主动加热式光纤传感器中的分布式感测光纤在加热时间感测土壤中温度变化，由此分布式感测光纤产生随加热时间变化的信号；S2、所述DTS解调设备接收分布式感测光纤产生的随加热时间变化的信号，并进行解调处理得到相应变化的温度数据；S3、所述数据处理分析系统接收DTS解调设备解调得到的温度数据，并将加热时间划分为多个相同的周期后，基于每个周期内多个时刻温度数据计算得到该周期的温度特征值，然后基于公式(1)计算得到对应于各个温度特征值的土壤的含水率，公式(1)如下：w＝kT(t)+b(1)，其中：w为土壤的含水率，T(t)为周期t的温度特征值，k、b分别为常数；S4、所述数据处理分析系统根据公式(2)计算含水率增长率，公式(2)如下：其中，ws为含水率增长率；|wt+1‑wt|为含水率增量；wt+1和wt分别为相邻两个周期的土壤2CN113607336A权利要求书2/2页含水率值；S5、所述数据处理分析系统中预设多级含水率变化评估区域，所述数据处理分析系统将步骤S4得到的含水率增长率分别与多级含水率变化评估区域进行匹配，当含水率增长率值位于某一级含水率变化评估区域内，则由数据处理分析系统产生对应级别的防渗帷幕渗漏警告结果。7.根据权利要求6所述的垂直铺塑防渗帷幕渗漏检测方法，其特征在于