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Distributed fiber optic sensors for tunnel monitoring:A state-of-the-art review
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作者 Xuehui Zhang Honghu Zhu +1 位作者 Xi Jiang Wout Broere 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第9期3841-3863,共23页
Distributed fiber optic sensors(DFOSs)possess the capability to measure strain and temperature variations over long distances,demonstrating outstanding potential for monitoring underground infrastructure.This study pr... Distributed fiber optic sensors(DFOSs)possess the capability to measure strain and temperature variations over long distances,demonstrating outstanding potential for monitoring underground infrastructure.This study presents a state-of-the-art review of the DFOS applications for monitoring and assessing the deformation behavior of typical tunnel infrastructure,including bored tunnels,conventional tunnels,as well as immersed and cut-and-cover tunnels.DFOS systems based on Brillouin and Rayleigh scattering principles are both considered.When implementing DFOS monitoring,the fiber optic cable can be primarily installed along transverse and longitudinal directions to(1)measure distributed strains by continuously adhering the fiber to the structure’s surface or embedding it in the lining,or(2)measure point displacements by spot-anchoring it on the lining surface.There are four critical aspects of DFOS monitoring,including proper selection of the sensing fiber,selection of the measuring principle for the specific application,design of an effective sensor layout,and establishment of robust field sensor instrumentation.These four issues are comprehensively discussed,and practical suggestions are provided for the implementation of DFOS in tunnel infrastructure monitoring. 展开更多
关键词 distributed fiber optic sensor(DFOS) Tunnel infrastructure distributed strain sensing Point displacement monitoring Field instrumentation
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Distributed optical fiber acoustic sensor for in situ monitoring of marine natural gas hydrates production for the first time in the Shenhu Area,China 被引量:2
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作者 Xiang-ge He Xue-min Wu +6 位作者 Lei Wang Qian-yong Liang Li-juan Gu Fei Liu Hai-long Lu Yi Zhang Min Zhang 《China Geology》 2022年第2期322-329,共8页
The distributed acoustic sensor(DAS)uses a single optical cable as the sensing unit,which can capture the acoustic and vibration signals along the optical cable in real-time.So it is suitable for monitoring downhole p... The distributed acoustic sensor(DAS)uses a single optical cable as the sensing unit,which can capture the acoustic and vibration signals along the optical cable in real-time.So it is suitable for monitoring downhole production activities in the process of oil and gas development.The authors applied the DAS system in a gas production well in the South China Sea for in situ monitoring of the whole wellbore for the first time and obtained the distributed acoustic signals along the whole wellbore.These signals can clearly distinguish the vertical section,curve section,and horizontal production section.The collected acoustic signal with the frequency of approximately 50 Hz caused by the electric submersible pump exhibit a signal-to-noise ratio higher than 27 dB.By analyzing the acoustic signals in the production section,it can be located the layers with high gas production rates.Once an accurate physical model is built in the future,the gas production profile will be obtained.In addition,the DAS system can track the trajectory of downhole tools in the wellbore to guide the operation.Through the velocity analysis of the typical signals,the type of fluids in the wellbore can be distinguished.The successful application of the system provides a promising whole wellbore acoustic monitoring tool for the production of marine gas hydrate,with a good application prospect. 展开更多
关键词 Gas hydrate production monitoring optical fiber sensor distributed acoustic sensor In situ monitoring Fluid type NGHs exploration trial engineering Oil and gas exploration engineering Shenhu Area South China Sea
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Distributed Fiber Optic Monitoring and Stability Analysis of a Model Slope under Surcharge Loading 被引量:23
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作者 ZHU Hong-Hu SHI Bin +2 位作者 ZHANG Jie YAN Jun-Fan ZHANG Cheng-Cheng 《Journal of Mountain Science》 SCIE CSCD 2014年第4期979-989,共11页
In the discipline of geotechnical engineering, fiber optic sensor based distributed monitoring has played an increasingly important role over the past few decades. Compared with conventional sensors, fiber optic senso... In the discipline of geotechnical engineering, fiber optic sensor based distributed monitoring has played an increasingly important role over the past few decades. Compared with conventional sensors, fiber optic sensors have a variety of exclusive advantages, such as smaller size, higher precision, and better corrosion resistance. These innovative monitoring technologies have been successfully applied for performance monitoring of geo-structures and early warning of potential geo- hazards around the world. In order to investigate their ability to monitor slope stability problems, a medium-sized model of soil nailed slope has been constructed in laboratory. The fully distributed Brillouin optical time-domain analysis (BOTDA) sensing technology was employed to measure the horizontal strain distributions inside the model slope. During model construction, a specially designed strain sensing fiber was buried in the soil mass. Afterward, the surcharge loading was applied on the slope crest in stages using hydraulic jacks and a reaction frame. During testing, an NBX-6o5o BOTDA sensing interrogator was used to collect the fiber optic sensing data. The test results have been analyzed in detail, which shows that the fiber optic sensors can capture the progressive deformation and failure pattern of the model slope. The limit equilibrium analyses were also conducted to obtain the factors ofsafety of the slope under different surface loadings. It is found that the characteristic maximum strains can reflect the stability of the model slope and an empirical relationship was obtained, This study verified the effectiveness of the distributed BOTDA sensing technology in performance monitoring of slope. 展开更多
关键词 Slope stability Geotechnical monitoring fiber optic sensor distributed strain sensing Brillouin optical time-domain analysis (BOTDA) Model test
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Landslide Monitoring Based on High-Resolution Distributed Fiber Optic Stress Sensor
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作者 Zhi-Yong Dai Yong Liu +3 位作者 Li-Xun Zhang Zhong-Hua Ou Ce Zhou Yong-Zhi Liu 《Journal of Electronic Science and Technology of China》 2008年第4期416-419,共4页
A landslide monitoring application is presented by using a high-resolution distributed fiber optic stress sensor. The sensor is used to monitor the intra-stress distribution and variations in landslide bodies, and can... A landslide monitoring application is presented by using a high-resolution distributed fiber optic stress sensor. The sensor is used to monitor the intra-stress distribution and variations in landslide bodies, and can be used for the early warning of the occurrence of the landslides. The principle of distributed fiber optic stress sensing and the intra-stress monitoring method for landslides are described in detail. By measuring the distributed polarization mode coupling in the polarization-maintaining fiber, the distributed fiber stress sensor with stress measuring range 0 to 15 MPa, spatial resolution 10 cm and measuring range 0.5 km, is designed. The warning system is also investigated experimentally in the field trial. 展开更多
关键词 distributed fiber optic stress sensor landslides warning monitoring system.
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Feasibility study on sinkhole monitoring with fiber optic strain sensing nerves 被引量:1
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作者 Yuxin Gao Honghu Zhu +3 位作者 Liang Qiao Xifeng Liu Chao Wei Wei Zhang 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2023年第11期3059-3070,共12页
Anthropogenic activity-induced sinkholes pose a serious threat to building safety and human life nowadays.Real-time detection and early warning of sinkhole formation are a key and urgent problem in urban areas.This pa... Anthropogenic activity-induced sinkholes pose a serious threat to building safety and human life nowadays.Real-time detection and early warning of sinkhole formation are a key and urgent problem in urban areas.This paper presents an experimental study to evaluate the feasibility of fiber optic strain sensing nerves in sinkhole monitoring.Combining the artificial neural network(ANN)and particle image velocimetry(PIV)techniques,a series of model tests have been performed to explore the relationship between strain measurements and sinkhole development and to establish a conversion model from strain data to ground settlements.It is demonstrated that the failure mechanism of the soil above the sinkhole developed from a triangle failure plane to a vertical failure plane with increasing collapse volume.Meanwhile,the soil-embedded fiber optic strain sensing nerves allowed deformation monitoring of the ground soil in real time.Furthermore,the characteristics of the measured strain profiles indicate the locations of sinkholes and the associated shear bands.Based on the strain data,the ANN model predicts the ground settlement well.Additionally,micro-anchored fiber optic cables have been proven to increase the soil-to-fiber strain transfer efficiency for large deformation monitoring of ground collapse. 展开更多
关键词 SINKHOLE Geotechnical monitoring distributed fiber optic sensing(DFOS) Artificial neural network(ANN) Ground settlement Soil arching Micro-anchor
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Field monitoring of differential frost heave in widened highway subgrade 被引量:1
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作者 XuFeng Lu Feng Zhang +1 位作者 KangWei Tang DeCheng Feng 《Research in Cold and Arid Regions》 CSCD 2021年第5期408-418,共11页
In cold regions,the widened subgrade could produce uneven frost heave that is detrimental to the pavement.This study investigates the differential frost heave characteristics in a widened subgrade.The field monitoring... In cold regions,the widened subgrade could produce uneven frost heave that is detrimental to the pavement.This study investigates the differential frost heave characteristics in a widened subgrade.The field monitoring system mainly consists of temperature,moisture,and displacement sensors and distributed optical fiber cables for strain measurement.The monitoring results show that the cooling period in the subgrade is longer than the warming period.Water content in the subgrade changes significantly within 0−2 m below the subgrade surface but stabilizes within 2−5 m.The maximum frost heave occurs from February to March.In comparison,the existing subgrade has a longer freezing period and larger heave value,caused by the higher density and water content inside.Water in the existing subgrade migrates into the new one after widening,leading to frost heave reduction in the existing subgrade.Simultaneously,the traffic loads result in the consolidation of the new subgrade,thus reducing the heave value in the second year.In the third year,the water supply from the existing subgrade facilitates the frost heave in the new subgrade.The tensile strain distributions obtained by the distributed optical fiber cables show that the maximum differential frost heave occurs at the joint between the existing and new subgrades.The differential frost heave gradually stabilizes after three years.Finally,an improved frost heave prediction model is developed based on the segregation potential concept and monitoring results. 展开更多
关键词 widened subgrade differential frost heave field monitoring distributed optical fiber strain sensing seasonally frozen region
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煤层采动巨厚松散层全断面监测及内部变形特征 被引量:1
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作者 张平松 许时昂 +1 位作者 傅先杰 吴荣新 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期628-644,共17页
开采沉陷是煤炭资源井工开发利用所面临的主要环境地质问题,尤其对于我国东部高潜水位矿区而言,巨厚松散层的移动变形控制与采动减损评价备受关注。为了研究巨厚松散层内部移动机制,明确其对地表移动变形影响,以淮南新集矿区某井田为研... 开采沉陷是煤炭资源井工开发利用所面临的主要环境地质问题,尤其对于我国东部高潜水位矿区而言,巨厚松散层的移动变形控制与采动减损评价备受关注。为了研究巨厚松散层内部移动机制,明确其对地表移动变形影响,以淮南新集矿区某井田为研究区,通过采用分布式光纤与并行电法联合测试技术,构建超过600 m深度全断面钻孔监测系统,探究巨厚松散层变形特征和内部移动规律。全断面监测系统能够获取煤层采动区域巨厚松散层内部应变、位移信息及监测钻孔周围电阻率变化情况,量化地层监测断面松散层内部移动变形时空关系和渗流场变化数据,分析松散层内地层变形特征与发育形态。研究结果表明:多参量联合测试技术的应用,显著提高了对巨厚松散层移动变形的监测效率和变形定位的准确性,获得了工作面回采位置与松散层内部变形时空演变关系。并根据松散层变形特征,将采动影响过程划分为超前影响期、弱采动影响期、强采动影响期、采后沉稳期4个阶段,揭示了超前影响变形表现“台阶状”形态与采动影响期的“反向3字型”移动特征,同时分析了“反向3字型”移动模式的构成条件、影响因素。基于全断面监测数据,提出巨厚松散层变形多场可测信息量化评价方法,阐明了巨厚松散层在煤层开采过程中存在分层应力积累与释放的规律。研究内容为巨厚松散层内部移动变形的精细化监测分析提供重要的技术支持。全断面监测技术的应用,也可为采动损害过程监测与评价、矿山生态源头减损与减沉、沉陷区土地规划与复垦以及松散层内注浆改造等提供参考。 展开更多
关键词 变形特征 全断面监测 巨厚松散层 开采沉陷 分布式光纤感知
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分布式光纤压裂监测技术研究及应用
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作者 王立歆 路智勇 +3 位作者 杨心超 陈占国 杨小慧 程磊磊 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1039-1046,共8页
随着页岩油气等非常规油气勘探开发走向深层以及日趋精细化,微地震等传统压裂监测手段愈发无法满足压裂效果评价的精度要求。作为分布式光纤传感(DFOS)技术的最新研究进展,分布式光纤声波传感(DAS)近年来成为国内外压裂监测方向的研究... 随着页岩油气等非常规油气勘探开发走向深层以及日趋精细化,微地震等传统压裂监测手段愈发无法满足压裂效果评价的精度要求。作为分布式光纤传感(DFOS)技术的最新研究进展,分布式光纤声波传感(DAS)近年来成为国内外压裂监测方向的研究热点。文中介绍了井下光缆布设、光缆深度标定、DAS信号处理、压裂期间DAS响应提取和解释的方法,并结合涪陵地区某页岩气井组的套管外光纤压裂监测实例,展示了DAS技术给非常规油气水力压裂监测带来的新视角和新认识,为我国压裂监测新技术的发展和推广应用提供参考。 展开更多
关键词 水力压裂 分布式光纤声波传感 压裂监测 页岩油气
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基于光纤监测的分段压裂多簇均衡性评价与优化建议
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作者 刘合 慕立俊 +3 位作者 齐银 陈文斌 拜杰 涂志勇 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2024年第6期1-7,共7页
作为庆城页岩油矿场实验室一期工程的一部分,从本井水平井压裂过程中,通过套管外部署的永久式光缆上采集的DAS和DTS分布式光纤监测数据可以用来评估水平井分段多簇压裂模式下的多簇砂液分配动态变化特征。文章详细阐述了水力压裂过程中... 作为庆城页岩油矿场实验室一期工程的一部分,从本井水平井压裂过程中,通过套管外部署的永久式光缆上采集的DAS和DTS分布式光纤监测数据可以用来评估水平井分段多簇压裂模式下的多簇砂液分配动态变化特征。文章详细阐述了水力压裂过程中基于DAS、DTS测量理论基础与各簇进液进砂计算模型,提出了多簇裂缝均一性指数计算方法,得到段簇设计、射孔优化、暂堵等因素对多簇裂缝均衡性的影响规律认识。结合现场实际应用情况得到几点认识:(1)光纤技术是目前评价多簇砂液分配规律的最有效且最直观的技术,能够准确量化评价多簇扩展均衡性;(2)庆城页岩油各簇均有进液信号显示,100%起裂进液;(3)簇间进液进砂分配差异大,计算均一性指数30%~87%,平均61.8%,且仍有提升空间;(4)甜点品质、段簇设计及射孔是影响进液进砂关键因素,暂堵效果不明显。该应用实例为后续开发方案的调整和压裂设计的优化提供了重要依据,同时有助于拓展分布式光纤监测技术在国内非常规油气领域的更加广泛、深入的应用。 展开更多
关键词 分布式光纤监测 多簇均衡性 页岩油水力压裂矿场实验 DAS DTS 段簇设计 差异化射孔
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预应力混凝土梁腐蚀断丝水下监测试验研究
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作者 商峰 宋文杰 +3 位作者 韩金生 杨波 付垚 徐龙海 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期305-310,共6页
采用人工通电加速腐蚀的方法模拟混凝土梁内预应力钢筋的自然断裂过程从而获得真实的断丝声发射信号,应用高频声发射传感器和分布式光纤监测系统从水下采集预应力钢筋断裂时产生的声信号,分析信号的时频域特征和时域统计特征参数,结果表... 采用人工通电加速腐蚀的方法模拟混凝土梁内预应力钢筋的自然断裂过程从而获得真实的断丝声发射信号,应用高频声发射传感器和分布式光纤监测系统从水下采集预应力钢筋断裂时产生的声信号,分析信号的时频域特征和时域统计特征参数,结果表明:断丝信号的超声波段在水中传播时发生频散,应采用20 kHz以下的时域统计特征识别断丝信号;铠装光缆可以接收到在水中传播的断丝信号,其在时频图上表现为一条竖直的条带,并且能量主要集中分布于100~200 Hz。采用时域统计特征参数分析光纤监测信号时,需要设定较小的门槛值截取信号进行分析;对于光纤水声监测工况来说,峰值指标的信噪比较低,裕度和峭度指标更适合于用来识别断丝信号。该研究为开发预应力混凝土结构断丝水下声光纤监测系统奠定了基础。 展开更多
关键词 断丝监测 声发射 分布式光纤 水声探测
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基于分布式光纤的蜂窝夹层结构脱粘损伤监测
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作者 徐浩 王中枢 +4 位作者 马寅魏 李建乐 李腾腾 张松 武湛君 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期414-419,共6页
航空航天蜂窝夹层结构服役环境恶劣,需要发展相应的结构健康监测技术以保证结构的安全运行。脱粘损伤因发生在内部胶层而难以监测,该文采用埋入胶层的分布式光纤传感器对蜂窝夹层结构脱粘损伤进行监测。在预埋损伤监测试验中采用高强光... 航空航天蜂窝夹层结构服役环境恶劣,需要发展相应的结构健康监测技术以保证结构的安全运行。脱粘损伤因发生在内部胶层而难以监测,该文采用埋入胶层的分布式光纤传感器对蜂窝夹层结构脱粘损伤进行监测。在预埋损伤监测试验中采用高强光纤和边界浅槽的方式提高传感器存活效率,得到脱粘损伤应变特征。采用参数化建模方式对不同损伤位置进行大量有限元模拟,加入白噪声后得到含有脱粘损伤特征的13500组数据。将模拟数据代入卷积神经网络进行训练,训练后的网络对试验损伤数据的识别准确率达到98.84%。该方法能够识别20 mm^(2)脱粘损伤,同时定位平均误差小于4 mm。 展开更多
关键词 蜂窝夹层板 结构健康监测 脱粘损伤 分布式光纤 卷积神经网络
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分布式光纤传感技术在水力压裂中的研究进展
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作者 卢聪 李秋月 郭建春 《油气藏评价与开发》 CSCD 北大核心 2024年第4期618-628,共11页
分布式光纤传感技术作为最新的水力压裂监测技术,应用于各大油田的水力压裂过程中,并且能够实现实时监测,已取得了显著的应用效果。为使业界进一步了解不同类型传感技术的基本原理、理论模型研究进展、现场应用情况,从分布式光纤温度传... 分布式光纤传感技术作为最新的水力压裂监测技术,应用于各大油田的水力压裂过程中,并且能够实现实时监测,已取得了显著的应用效果。为使业界进一步了解不同类型传感技术的基本原理、理论模型研究进展、现场应用情况,从分布式光纤温度传感技术和声波传感技术在水力压裂过程中的监测基本原理出发,系统总结了各类传感技术的理论模型研究进展和在产液剖面、裂缝扩展形态监测等方面的应用现状,最后提出了未来分布式光纤传感技术的发展方向。研究结果表明:①分布式光纤传感技术可以利用温度或者声波信号转换得到周围环境温度或应变的变化情况,从而实现水力压裂过程中的实时监测;②与分布式光纤声波传感技术相比,温度传感技术的相关理论模型相对较为成熟,能够实现产液剖面及裂缝形态的相关计算;③分布式光纤传感技术主要用于水力压裂过程中压裂液的注入、裂缝扩展等方面的监测。结论认为:分布式光纤传感技术可以有效地推动中国非常规储层的勘探和开发,同时提高水力压裂效果评价技术水平,这对中国油气行业的可持续发展具有重要推动作用。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 温度传感技术 声波传感技术 水力压裂监测 产液剖面 裂缝扩展
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光纤传感技术在油气田开发中的应用
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作者 刘合 王松 +2 位作者 叶泽禹 周慰 李沁泽 《石油物探》 CSCD 北大核心 2024年第4期707-717,共11页
分布式光纤监测技术在油气田开发中具有无可比拟的优势。从分布式光纤传感技术基本原理和井中布设方式出发,介绍了光纤传感技术在水力压裂、连续油管产液剖面测试、邻井压裂监测、油气井注采监测、储气库安全监测和套损监测等多个石油... 分布式光纤监测技术在油气田开发中具有无可比拟的优势。从分布式光纤传感技术基本原理和井中布设方式出发,介绍了光纤传感技术在水力压裂、连续油管产液剖面测试、邻井压裂监测、油气井注采监测、储气库安全监测和套损监测等多个石油工程领域应用情况。整体表明光纤监测是一种经济高效的监测技术,具备实时监控油气井全生命周期的潜力,是具有科学性、时代特性和安全高效的生产测井技术。同时指出分布式光纤传感技术在油田应用的未来发展应聚焦于提升传感器性能、丰富光纤监测场景应用、提高资料处理解释水平能力,降低应用成本,进一步发挥光纤在油气田开发中的作用。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 水力压裂 产液剖面测试 压裂监测 注采监测 储气库安全监测 套损监测
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边坡全维度监测技术与模型试验研究 被引量:3
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作者 程刚 张昊宇 +2 位作者 朱鸿鹄 施斌 吴静红 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期207-217,共11页
中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,其中滑坡常年位于各类地质灾害首位,因此对滑坡灾害进行深层次的研究至关重要。边坡工程常常会受到人类工程活动与自然地质作用叠加效应的影响,从而增加了对边坡变形失稳机理的科学认知难度。为... 中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,其中滑坡常年位于各类地质灾害首位,因此对滑坡灾害进行深层次的研究至关重要。边坡工程常常会受到人类工程活动与自然地质作用叠加效应的影响,从而增加了对边坡变形失稳机理的科学认知难度。为精准掌握边坡状态信息与变形失稳过程,可通过建立全维度的监测体系以实现边坡状态信息的动态解译与表征,据此获得更加精准、可靠、直观的边坡稳定性评价依据。文章围绕边坡破坏模式及典型边坡监测技术,在厘清边坡变形演化过程的基础上,对边坡“天—空—地—体”一体化监测技术体系进行了全面分析;概述性总结了基于DFOS的边坡监测技术,重点阐述了基于DFOS的边坡多源多场监测研究思路与实施路径;系统性梳理了基于典型监测技术与DFOS技术的边坡物理模型试验研究过程与结果,以期为开展边坡加固方案设计与防灾减灾控灾提供重要的参考依据。 展开更多
关键词 边坡破坏模式 “天—空—地—体”全维度监测技术 分布式光纤感测技术 多源多场 模型试验
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基于多维参量分布式光纤传感的架空输电线路覆冰监测技术 被引量:2
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作者 李翠 夏炳森 +2 位作者 林斌 王若凡 张益昕 《光电子技术》 CAS 2024年第1期38-46,共9页
对比总结了典型DOFS技术的基本原理与系统结构,对现有输电线路覆冰监测技术发展现状进行介绍。在此基础上提出了一种多维参量分布式光纤传感技术,能够实现对线路的应变、温度、振动、衰耗等状态参数进行分布式的实时监测。与现有的单参... 对比总结了典型DOFS技术的基本原理与系统结构,对现有输电线路覆冰监测技术发展现状进行介绍。在此基础上提出了一种多维参量分布式光纤传感技术,能够实现对线路的应变、温度、振动、衰耗等状态参数进行分布式的实时监测。与现有的单参量、双参量传感监测方案相比,使用多维参量方案对线路进行融合感知,可以有效提高监测的准确度,降低误判率、误报率,为输电线路的安全稳定运行提供重要保障。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 输电线路 覆冰监测 多维参量
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分布式光纤监测技术在水平井分段压裂中的应用 被引量:1
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作者 周明秀 管英柱 +2 位作者 张国威 董为民 曹石年 《能源与环保》 2024年第2期146-154,162,共10页
水平井分段压裂过程中,涉及大量繁杂的数据监测与处理工作,同时,压裂过程的不确定性给实时监测带来了更大的难度。传统的井下监测方式存在监测精确度低、受电磁干扰、成本高昂等问题,分布式光纤传感技术的产生,为这些亟待解决的难题提... 水平井分段压裂过程中,涉及大量繁杂的数据监测与处理工作,同时,压裂过程的不确定性给实时监测带来了更大的难度。传统的井下监测方式存在监测精确度低、受电磁干扰、成本高昂等问题,分布式光纤传感技术的产生,为这些亟待解决的难题提供了新的解决思路。分布式光纤传感技术以其成本低、耐高温、性质稳定、不受电磁干扰等优势,逐渐在油田得到应用。对水平井分段压裂的应用现状进行研究,分析了分布式光纤传感技术原理,总结了分布式光纤的井下安装方式,归纳了分布式光纤传感技术在水平井分段压裂中的应用现状,最后提出了分布式光纤监测技术的发展建议。研究认为:目前,分布式光纤传感技术已受到广泛关注,将成为井下监测的重要工具;分布式光纤传感在水平井分段压裂中的应用主要有压裂液注入分布诊断、人工裂缝起裂及延伸诊断、封隔器泄漏监测和DTS/DAS数据定量解释;对未来温度和声学监测数据的解释方法将向定量解释的应用方向发展。 展开更多
关键词 水平井分段压裂 分布式光纤监测 井下安装 DTS DAS 数据解释
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DT-CWT-LMS自适应降噪模型构建及其在隧道监测工程中的应用
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作者 李子祥 蔡海兵 +1 位作者 程桦 侯公羽 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第5期973-983,共11页
针对隧道工程监测现场应用布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统存在的问题,提出基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,基于双树复小波变换算法分解原始信号;然后,使用... 针对隧道工程监测现场应用布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统存在的问题,提出基于双树复小波变换(DT-CWT)和改进的LMS算法的组合降噪模型,用于对BOTDR分布式光纤监测信号进行降噪处理。首先,基于双树复小波变换算法分解原始信号;然后,使用样本熵作为目标函数自动选择最优小波分解层数的模型,并基于优化双曲余弦函数改进LMS算法的收敛速度和收敛性;最后,为验证所提出算法的有效性,进行BOTDR温度信号降噪试验。试验结果表明:1)DT-CWT-LMS算法的降噪效果明显优于传统的小波阈值降噪方法,在6个温度梯度上的平均SNR值比WDD、EMT、EMD分别高出43.98%、17.5%、8.4%,平均RMSE值分别降低33.18%、17.14%、9.23%,平均SE值分别降低29.04%、21.17%、20.67%。为验证所提算法在工程现场的有效性,依托北京地铁隧道监测项目,使用DT-CWT-LMS算法对光纤监测信号进行降噪研究,降噪后信号的样本熵平均降低幅为64.03%;2)和常规WDD、EMT、EMD 3种方法相比,DT-CWT-LMS算法在3条光纤上的表现均优于其他3种算法,在1号、2号、3号光纤上的SNR指标比其他3种算法的平均值分别高出22%、38%、27%,说明该算法可作为隧道工程光纤监测信号的一种有效降噪方法。 展开更多
关键词 隧道监测 信号降噪 分布式光纤技术 小波分析
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飞行器结构健康监测技术研究进展
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作者 田童 李建乐 +7 位作者 邓德双 曾旭 林奎旭 董珊珊 杨雷 徐浩 杨正岩 武湛君 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第13期41-67,98,共28页
结构健康监测技术有望在飞行器设计、服役和维护中发挥关键作用,提高飞行器结构效率,确保飞行器结构的安全性和可靠性。本文首先概述结构健康监测的基本概念及其适用范围,强调其在航空航天领域中的重要性。随后,针对结构健康监测技术在... 结构健康监测技术有望在飞行器设计、服役和维护中发挥关键作用,提高飞行器结构效率,确保飞行器结构的安全性和可靠性。本文首先概述结构健康监测的基本概念及其适用范围,强调其在航空航天领域中的重要性。随后,针对结构健康监测技术在飞行器典型结构中的研究工作情况,重点围绕冲击监测、超声导波损伤监测以及光纤传感器应变监测等先进技术进行详细讨论,总结国内外研究现状、技术能力以及典型应用。最后,指出飞行器结构健康监测面临的挑战性问题,展望该技术在航空航天领域的应用前景。 展开更多
关键词 结构健康监测(SHM) 冲击监测 超声导波 光纤光栅 分布式光纤 损伤诊断
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基于分布式光纤传感与U-Net网络的复合材料分层损伤定量识别方法
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作者 武湛君 董珊珊 +7 位作者 李建乐 朱明睿 张仕承 刘海涛 孙亮 李汉克 董孜劢 徐浩 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第13期20-27,共8页
结构健康监测(SHM)是确保飞行器复合材料结构安全性和完整性的重要手段。基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器可以通过测量高密度的应变分布为复合材料损伤监测提供数据支持。然而,结构应变分布特征和损伤的映射关系较为复杂,无法直接... 结构健康监测(SHM)是确保飞行器复合材料结构安全性和完整性的重要手段。基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器可以通过测量高密度的应变分布为复合材料损伤监测提供数据支持。然而,结构应变分布特征和损伤的映射关系较为复杂,无法直接根据应变分布准确判定损伤的定量信息。另外,分布式光纤传感器数据量大,通过人为分析应变数据识别损伤较为耗时且准确性偏低。为了应对这一挑战,提出了一种基于分布式光纤传感数据与U-Net神经网络的智能损伤识别方法,旨在自动精确识别复合材料中常见的分层损伤。首先,通过有限元仿真构建U-Net神经网络的训练集与验证集;随后进行含分层损伤复合材料板的悬臂加载试验,通过分布式光纤传感器采集结构应变分布数据作为测试集。损伤识别结果表明,U-Net神经网络可以对分层损伤的位置、尺寸与形状进行较为精确的定量识别。 展开更多
关键词 结构健康监测(SHM) 复合材料结构 分布式光纤传感器 深度学习 U-Net神经网络
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基于机器学习的架空输电线路分布式光纤风速监测方法
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作者 陈月华 姚文杰 +3 位作者 陈人楷 丁浩 黄宁 张旭苹 《光电子技术》 CAS 2024年第2期96-101,共6页
相位敏感型光时域反射技术(φ-OTDR)与光纤架空复合地线(OPGW)中的既有通信光缆相结合,能够获取架空输电线路沿途风致舞动引发的光纤振动。但是振动信号与实际风速之间的映射规律难以获取,传统上多依赖人工判断。为了解决这个问题,将随... 相位敏感型光时域反射技术(φ-OTDR)与光纤架空复合地线(OPGW)中的既有通信光缆相结合,能够获取架空输电线路沿途风致舞动引发的光纤振动。但是振动信号与实际风速之间的映射规律难以获取,传统上多依赖人工判断。为了解决这个问题,将随机森林算法引入分布式光纤风速监测的数据分析中,在一条全长约44.16 km的220 kV线路上进行了为期3个月的现场实测。实验结果表明,所提出方案能够分布式实时预测风速并评估其对架空输电线路的影响,辅助评估风荷载可能带来的潜在风险,指导后续的运维和改造,确保架空输电线路的安全可靠运行。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 架空输电线路 舞动监测 机器学习
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