Устройство за наземно управление
Полезният модел се отнася до устройства за мониторинг на почвата, които се използват за оценка на състоянието на почвата, за измерване на разпределението на напрежението на фиброоптичен чувствителен елемент, свързан с почвата. Полезният модел дава възможност за идентифициране и локализиране на явления, опасни за конструкциите, като втечняване на почвата, отмиване на почвата или ерозия на почвата, които водят до загуба на механична връзка на кабела на чувствителния към напрежение сензор с почвата. Устройство за измерване на разпределението на деформациите на почвата и контролиране на нейното втечняване и/или измиване и/или дефлация включва сензорен оптичен кабел, чувствителен към деформация по цялата му дължина и механично свързан с почвата, измервателен блок, свързан към кабела. Устройството е снабдено с тежести, фиксирани върху кабела, чието провисване при втечняване и/или отмиване и/или дефлация на почвата предизвиква изчислената деформация на кабела, записана от измервателния уред, 4 c.p. f-ly, 2 ил.
Полезният модел се отнася до устройства за мониторинг на почвата, които използват измервания на разпределението на напрежението на фиброоптичен чувствителен елемент, свързан с почвата, за оценка на състоянието на почвата.
Целостта и експлоатационната годност на разпределените обекти до голяма степен се определя от свойствата и състоянието на почвата, върху която са разположени. По правило увреждането на разпределени обекти, като подземни тръбопроводи, пътища и железопътни линии, тунели и други структури, се причинява от движения на земята, неразрешени разкопки, загуба на носеща способност на почвата или процеси на карстово образуване. Проблемите с целостта на разпределените обекти са особено остри, когато са положени под вода, в планински райони (на склонове), в карстови райони и в условия на размразяване и замръзване на околната среда.почва. За предотвратяване на аварии на разпределени обекти се използва непрекъснато или периодично наблюдение на движенията (премествания) на почвата и нейната температура в непосредствена близост до обекта. В земята, в зоната, подложена на риск от премествания, сензорен оптичен кабел е положен така, че движенията на земята да предизвикат деформация на опън и натиск на участъците от оптичните влакна, които изграждат кабела. Разпределението на дължината на деформацията на оптичното влакно се измерва и използва за анализ на състоянието на почвата и нейните движения.
Понастоящем се произвеждат и предлагат в търговската мрежа устройства, които използват метод за измерване на температурното разпределение и/или деформация на оптично влакно по неговата ос (опън или компресия), базиран на феномена на стимулирано разсейване на Манделщам-Брилуен. Пример за такива устройства е анализаторът Brillouin Ditest STA-R, произведен от Omnisens SA [URL: http://www.omnisens.ch/ditest/3521-ditest-sta-r.php, достъпен на 06/08/13], Швейцария.
Също така, известен е метод и устройство за наблюдение на тръбопровод [Решения за наблюдение на оптични влакна на дълги разстояния за откриване на изтичане на тръбопроводи, проникване и движение на земята. Marc Nikles Omnisens S.A. „SPIE Defence, Security and Sensing Conference“, 15-17 април 2009 г., Орландо, Флорида, САЩ, Доклади на SPIE Vol. 7316, 7316-01 (2009)]. Устройството включва непрекъснато наблюдение на движенията и температурата на почвата в непосредствена близост до тръбопровода с помощта на устройство, състоящо се от модул за наблюдение, който включва анализатор на Brillouin, оптичен превключвател и оптична разпределителна кутия и може да бъде разположен например в компресорни станции на тръбопровода, и сензорни оптични кабели, свързани към него за измерване на температура исензорни оптични кабели, чувствителни на деформация, за измерване на земни движения. Устройството за наблюдение може да бъде свързано чрез мрежов интерфейс към отдалечена контролна точка. Устройството за мониторинг на тръбопровода удовлетворява изискванията за системи за мониторинг на целостта на тръбопровода чрез измерване на разпределенията на температурата и напрежението по протежение на съответните сензорни кабели на специфични за тръбопровода разстояния, съответстващи, например, на разстоянието между тръбопроводните компресорни станции.
Но известното устройство има следните недостатъци. Тъй като котвата има механична връзка със земята, тя регистрира негативни явления само ако котвата е фиксирана в земята, но има явления, опасни за контролирания обект, които водят до загуба на механичната връзка на котвата със земята и съответно до неизправност на устройството за измерване на деформациите на почвата. Примери за такива явления са карстови явления, суфозия или постепенна повърхностна ерозия на почвата, което води до постепенно отстраняване (разтваряне, отмиване и/или дефлация) на почвата и загуба на комуникация между сензорния оптичен кабел и почвата. Освен това, ако почвата е наситена с вода или ако върху почвата се приложи вибрация, тя може да се втечни, което, от една страна, може да представлява опасност за разпределения обект, а от друга страна, няма да бъде записано от устройството поради нарушение на връзката между котвата и почвата.
Техническият резултат от претендирания полезен модел позволява да се открият и определят местоположението на такива явления като втечняване на почвата, измиване на почвата или ерозия на почвата, които водят до загуба на механична връзка на кабела на чувствителния към деформация сензор с почвата и които са опасни за тези, които се намират на такавапочва на обекти и конструкции.
Този технически резултат се постига благодарение на факта, че известно устройство за измерване на разпределението на деформациите на почвата и контролиране на нейното втечняване и/или излужване и/или дефлация, съдържащо сензорен оптичен кабел, който е чувствителен към деформация по цялата си дължина и механично свързан със земята, измервателният блок, свързан с кабела, е оборудван съгласно претендирания полезен модел с тежести, фиксирани върху кабела, чието увисване в случай на втечняване и/ или излугване и/или дефлация на почвата причиняват изчислената деформация на кабела, записана от измервателния уред.
Тежестите могат да служат като котви, които свързват кабела със земята.
Използването на тежести, които едновременно действат като анкери, опростява инсталирането на сензорна система, вградена в земята, тъй като в този случай не е необходимо да се монтират анкери, които осигуряват механична връзка между сензорния кабел и земята.
Използването на тежести под формата на торби, изработени от полимерна тъкан, напълнена с незаличима почва: пясък, чакъл, натрошен камък и др., Позволява да се намалят разходите за тежести, включително чрез намаляване на разходите за транспорт до мястото на монтаж, тъй като почвата за пълнене на торби може да се вземе директно на мястото на монтаж.
Предимствата на тежестите от бетон или стоманобетон са лекотата на производство, наличността и ниската цена на бетона.
Наличието на оптично влакно в кабела на сензора, което е чувствително към температурата по цялата му дължина, ще предостави информация за разпределението на температурата по дължината на кабела на сензора, което ще повиши точността на определяне на напрежението чрез елиминиране на влиянието на температурните ефекти върху резултатите от измерването на напрежението, например ефекта от термичното разширение на кабела на сензора. С изключениеВ допълнение, това ще предостави допълнителна информация за състоянието на почвата, например, за определяне на местата на замръзване или размразяване на почвата.
Сензорният оптичен кабел може да включва чувствително към температура оптично влакно по цялата му дължина.
Полезният модел е илюстриран с чертежите:
на фиг. 1 оптичен кабел на чувствителен на напрежение сензор с монтирана върху него тежест;
на фиг. 2 е диаграма, обясняваща появата на деформация на сензора в случай на измиване на почвата около котвата.
Заявеното устройство съдържа свързан към него измервателен уред, чувствителен към деформация сензорен оптичен кабел и прикрепени към него тежести. Измервателната единица може да бъде анализатор на Brillouin или друго подобно устройство за измерване на разпределението на напрежението по целия оптичен кабел на сензора, чувствителен на напрежение. Тежести 2 са прикрепени към оптичен кабел 1 на чувствителен на напрежение сензор в предварително определени точки (фиг. 1). Сензорният оптичен кабел има механична връзка с контролираната почва. Един от методите за такова механично свързване може да се реализира чрез използване на анкери, свързани към кабела и към земята, както в известния прототип на устройство. Сензорният оптичен кабел е монтиран под повърхността на почвата 3 в нейната дебелина (фиг. 2). В заявеното устройство сензорният кабел 1 възприема силата на опън по своята ос, която възниква поради движението на почвата и / или провисването на товара в зоната 4, където почвата се е втечнила или измила. В този случай сензорният кабел 1 е фиксиран в земята извън зона 4, а кабелната секция на границата на зона 4 ще бъде деформирана (удължена) поради действието на гравитационните сили върху прикрепената тежесткабел. Относителното удължение на чувствителния към деформация сензорен оптичен кабел 1 се измерва с помощта на измервателен уред и се използва за анализиране на състоянието на почвата: местоположението и параметрите на движенията на почвата, идентифициране на зони на втечняване на почвата и зони на отмиване на почвата 4. В същото време секциите на кабела 1, които са деформирани (опънати), показват границите на движенията на почвата и/или границите на зоните на втечняване или др. измиване 4.
Относителното удължение (безразмерна стойност) на равномерно опънат кабелен сегмент може да се изчисли по следната формула
=/L,
където L е дължината на сегмента в недеформирано състояние в m и е промяната в дължината на сегмента в резултат на деформация в m.
Например, в случая, показан на фигура 2, участъкът на сензорния кабел 1, чувствителен към деформация от първоначалното хоризонтално положение на границата на област 4, се разтяга поради провисването на един товар 2. В този случай относителното удължение на кабела 1, причинено от движението на товара 2 в зона 4 под действието на неговото тегло. В съответствие със закона на Хук, в границата на малки деформации ( 2 , c е плътността на изместената среда в kg / m 3, p е средната плътност на теглото в kg / m 3. Тук силата на Архимед се изчислява съгласно закона на Архимед и зависи от обема на средата, изместена от теглото, и плътността на изместената среда (газ, течност или втечнена почва). в съответствие с Arch по закона на Imedes, опорна сила, равна на теглото, действа върху потопено тяло от средата, изместена от тялото.
Силите Fp и Fp се балансират взаимно, което позволява да се изчисли деформацията на кабелната секция, опъната под тежестта на товара.
В границите на малки деформации Дизайнът на оптичен многомодов (4 влакна или повече) диелектричен кабел се отнасяобластта на оптичните технологии, по-специално на оптичните кабели, предназначени за организиране на локални мрежи, както и производството на пач кабели и оптични модули. ЕФЕКТ: увеличаване на якостта на оптичния кабел под въздействието на динамични сили на опън и намаляване на загубите от затихване с малък радиус на огъване.