摘要：油水两相的流量与相含率测量一直以来都是石油开发的难点,本文提出将分布式光纤声波传感(distributed acoustic sensing, DAS)技术用于油水两相流体的油管管壁信号的采集与传输,湍流涡流作用和流体声波信号的叠加可使管壁缠绕的光纤发生轴向拉伸,测得光纤相位幅值用于计算混合流量与相含率。为了提高光纤对振动信号的测量精度,设计了一种缠绕光纤传感模型,分析了缠绕螺距与紧密缠绕的圈数两个参数对管壁振动幅值与声波沿光纤轴向传播速度的影响,实验验证了其中3种缠绕方式,可知间隔螺距0.02 m紧密缠绕4圈时可以更准确实现管壁振动与流体声波传播速度的测量,测得的光纤相位幅值标准差与管内流量曲线拟合度均达94%,计算的声速与含油率的关系曲线与理论完全相符。

摘要：本文分析了分布式光纤检测技术在交通车辆检测领域的比较优势,详细介绍了一种基于分布式光纤检测技术的交通车辆信息监测系统,阐述了该系统的基本原理、软件结构和相应各功能模块等。该系统将分布式光纤感知原始数据转化为数字图像,通过训练后的实例分割神经网络模型对这些图像进行推理,检测出道路全程行车轨迹信息,然后将检测到的行车轨迹关联和拼接后,形成交通轨迹图,再利用交通轨迹图计算全时域全空域的交通流速密信息。本文还给出了实际项目应用中该系统的整体性能指标。

摘要：我国新疆若羌地区某输水工程输水距离114.2 km,输水规模为6000 m^(3)/d,向戈壁深处2万~3万工作人员提供生活用水。管道沿途地质情况复杂,具有强腐蚀性和强溶陷性,管道漏失易引发土壤塌陷,导致管道断裂。为减轻巡查工作,防止人为破坏管道,该工程采用分布式光纤管道监测系统进行实时监测,对管道进行检漏和安防保护。安装完毕后对监测系统进行了模拟检验,检验结果表明,该系统对管道漏失、外力入侵等具有监测距离长、响应及时、定位准确、误报率低等特点。

摘要：感知并解析路面振动可为智能车路系统提供健康诊断、定位循迹、风险预警等多功能服务,有效驱动路面智能化。通过优化分布式光纤器件设计与阵列布设,研发了水泥混凝土路面振动分布式感知系统;利用短时能量分析、功率谱分析等构建了振动时间-空间特征、频域-空间特征的场式表达方法;基于短时能量时空场、功率谱频空场,提出了水泥混凝土路面振动时空响应特征、全局频域特征的变维度解析方法;并于同济大学足尺试验场进行实测验证。结果表明:(1)荷载位置显著影响短时能量时空场,短时能量峰值坐标能灵敏地反映荷载位置变化,且相比线形光缆,由光纤环阵列组成的感知系统具有更高的空间分辨率(0.35 m);(2)相同荷载激振下,振动分布式感知系统与商用高精度加速度计测试结果相近(频峰识别误差小于1 Hz,空间振型置信度大于0.9),且在多点重复测试下具有较高稳定性;(3)面板模量显著影响功率谱频空场,模量越大前4阶频率越大,且增幅随阶次增高而愈发显著,该实测现象与理论分析吻合,且在6块板内测得相同趋势。该振动分布式感知系统能够准确、稳定地感知路面振动场时间、空间、频域信息;振动场变维度解析方法能够有效、可靠地解析时空响应特征、全局频域特征。

摘要：研究目的:无站台柱雨棚在我国高铁车站中广泛应用,在风荷载长期影响下,封檐板、屋面板等结构易松动、翘曲甚至整体坠落,影响铁路运营安全。在雨棚日常检修养护中,存在天窗点限制、检修盲区和检修手段不足等问题,急需有效的方法对雨棚板类结构进行监测。分布式光纤传感器具有全分布式的特点,适用于大区域封檐板的健康监测。本文基于有限元软件ANSYS,对高铁过站时雨棚及其封檐板的受力变形进行模拟分析,设计光纤传感器布设方案,并通过模型试验对封檐板的受损变形进行监测。研究结论:(1)在列车风作用下,封檐板承受车头和车尾经过时两次正负压交替的冲击作用;(2)在封檐板边界铆固损坏的工况下,分布式光纤传感器能有效地监测到封檐板变形过程,精确定位了损伤,并根据光纤应变变化确定了变形预警限值;(3)板上的加劲肋对封檐板的变形及变形的传递有明显抑制效果,对损伤区域扩大有一定防治作用;(4)本研究成果可为铁路站台雨棚封檐板等板壳结构的健康监测提供参考。

摘要：为了验证分布式光纤监测技术在公路隧道火灾中的测试效果,研究基于光纤监测结果的火灾定位与火灾规模预测方法,开展自然通风条件下隧道火灾缩尺物理模型试验及Pyrosim动态仿真模拟,提出自然通风条件下隧道发生火灾时拱顶最高温升公式和纵向温度衰减公式。结果表明,基于分布式光纤监测的拱顶温度曲线与热电偶监测得到的曲线趋势一致,与数值模拟得到的曲线相近,分布式光纤广域密集监测更加适用于隧道火灾温度分布特征的早期探测;在自然通风条件下,隧道发生火灾时拱顶纵向温度基本呈幂指数衰减,在离火源一定距离后温度趋于稳定;采用分布式光纤对隧道沿线进行长距离无盲区的全覆盖监测,结合拱顶最高温升公式以及纵向温度衰减公式,以高度密集的光纤测量结果之间的相互佐证和检验为依据,可以实现对火源纵横向位置的精准定位,预测火源功率,进而判定火灾规模的大小。

摘要：采用目前方法挖掘分布式光纤预警系统中同质序列数据时,存在挖掘失败率高的问题,为此,设计一种分布式光纤预警系统同质序列数据异常模式挖掘方法。采用经验模态分解算法提取分布式光纤预警系统数据的特征,降维处理同质序列数据,并通过请求循环平均异常度、浏览时间平均异常度和序列比对平均异常度这三个角度,检测同质序列数据中存在异常模式,进行最大频繁序列模式挖掘。实验结果表明,所提方法的挖掘失败率低,错误率低,正确率高,预警精度高。

摘要：深基坑监测可为基坑设计、施工安全提供重要的技术支持。为研究大连东港商务区内支撑深基坑开挖变形特性,结合分布式光纤监测与常规监测两种手段对基坑围护结构进行开挖同步监测,主要监测对象为:支护桩深层水平位移、内支撑轴力和基坑周边地表沉降。采用基于小应变硬化土体本构模型(HSS)的有限元软件Plaxis进行数值模拟分析,并结合有限元模拟结果与两种深基坑实测数据进行对比分析。研究表明考虑了土体小应变特性的HSS模型的有限元分析结果与实测数据都具有较高的吻合度,证明了模型的合理性。并验证了分布式光纤监测方案较常规监测手段在数据连续性和准确度方面也具有明显的优越性。研究结果可为深基坑支护结构的变形监测和预警提供参考。

摘要：为了提升图像观感,设计基于分布式光纤的视觉传达图像清晰化处理系统。分布式光纤采集图像数据,然后由SPGD算法和近红外光谱模型转移新方法调整图像基本参数,再通过非视域成像系统模型,获取基于视觉传达图像的粗透折射率,消除图像雾化,最后利用虚光蒙版调整图像“锐化”,实现整体视觉传达图像的清晰化处理。实验结果表明,所提方法处理视觉传达图像后,图像在强、暗两种光照条件下的清晰度均较高,基于四张清晰度较低的视觉传达图像的结构相似性测量参数均不低于0.9,图像失真程度较低。

摘要：为了分析水泥土复合管桩内力和位移的变化规律,采用基于BOTDR的分布式光纤测试技术对水泥土复合管桩进行应变测试,介绍管桩光纤布设工艺,结合单桩竖向抗压静载试验、单桩水平静载试验成果分析桩侧摩阻力、桩身内力及位移的变化规律。试验检测结果表明:试桩的单桩竖向抗压极限承载力推荐为8000 kN,试桩破坏方式均为桩顶处桩身混凝土碎裂。浅部土层的摩阻力发挥程度较高,圆砾层的摩阻力发挥程度较低,试桩属摩擦桩;试桩的单桩水平承载力特征值及圆砾层地基土水平抗力系数的比例系数推荐为130.0 kN、23.9 MN/m^(4),水平试验后桩身均存在明显缺陷,弯矩及位移的有效影响深度不超过测试地面下7 m。水泥土复合管桩的检测结果为设计计算提供技术支撑,并对类似桩基工程的测试有一定借鉴意义。