(57)【要約】  本発明は、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムおよび監視方法を開示する。当該システムは、浸透特性時空監視装置とセンシング光ファイバ浸透探査増感装置を含む。浸透特性時空監視装置は、縦耐力ファイバ載置柱と、外縁貫通管と、センシング光ファイバを含む。縦耐力ファイバ載置柱の両側に左耐力ビームと右耐力ビームがそれぞれ設けられている。外縁貫通管は、縦耐力ファイバ載置柱を内包する。第２過渡円形端部よりも上方にファイバ集合箱が設けられている。ファイバ集合箱の内のセンシング光ファイバは、外縁貫通管を通過して、検温装置を含む素子載置体に接続され、次いで、第２過渡円形端部、第１過渡円形端部を順に回って通過してから弾性装置を通過し、第３過渡円形端部から引き出される。本発明の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムは、基本的なセンシング光ファイバの研究開発から普通のセンシング光ファイバの二次加工などの製品化や技術の提案までの段階において、時間と空間上、横方向と縦方向の定量・定性評価を実現できる。【選択図】図１
2019522128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
浸透特性時空監視装置とセンシング光ファイバ浸透探査増感装置を含み、
センシング光ファイバを、前記センシング光ファイバ浸透探査増感装置による増感処理を経て、前記浸透特性時空監視装置に配置して監視し、
前記浸透特性時空監視装置は、縦耐力ファイバ載置柱と、外縁貫通管と、センシング光ファイバを含み、
前記縦耐力ファイバ載置柱の両側に左耐力ビームと右耐力ビームがそれぞれ設けられ、
前記外縁貫通管は、前記縦耐力ファイバ載置柱を内包し、
前記縦耐力ファイバ載置柱は、上部に第２過渡円形端部が設けられ、底部に素子載置体が設けられ、
前記左耐力ビームの両端の各端と前記右耐力ビームの両端の各端に、第１過渡円形端部と第３過渡円形端部が設けられ、
前記左耐力ビームと前記右耐力ビームよりも下方に弾性装置が設けられ、
前記第２過渡円形端部よりも上方にファイバ集合箱が設けられ、
前記ファイバ集合箱の内のセンシング光ファイバは、前記外縁貫通管を通過して、検温装置を含む前記素子載置体に接続され、Ｓ型で前記縦耐力ファイバ載置柱に配置され、次いで、前記第２過渡円形端部、前記第１過渡円形端部を順に回って通過し、前記左耐力ビームと前記右耐力ビームよりも下方の前記弾性装置を通過して前記第３過渡円形端部から引き出され、
前記センシング光ファイバ浸透探査増感装置は、中央制御モジュールと、外層モジュールと、ポートモジュールを含み、
前記中央制御モジュールの両側の各端に外層モジュールとポートモジュールが設けられ、
前記外層モジュールは、前記中央制御モジュールと前記ポートモジュールの間に位置し、
前記中央制御モジュールは、貫通管ハンドルと、上貫通管と、接着剤注入貫通管と、下貫通管を含み、
前記貫通管ハンドルの一端は、前記接着剤注入貫通管に接続され、
前記接着剤注入貫通管は、前記上貫通管と前記下貫通管に嵌め込まれ、
センシング光ファイバは、前記上貫通管と前記下貫通管の間に位置し、
前記外層モジュールは、内方超硬質層と、内方断熱層と、外方伝熱層と、内方導熱強化層と、外方硬質層と、外方断熱強化層を含み、
前記内方超硬質層の内側は、前記内方断熱層の外側に接続し、
前記内方超硬質層は、前記内方導熱強化層に近接し、
前記内方導熱強化層の外側は、前記外方伝熱層の内層に接続し、
前記内方導熱強化層は、前記外方断熱強化層に近接し、
前記外方断熱強化層の外側は、前記外方硬質層の内側に接続し、
前記外方断熱強化層は、ファイバ固定端部に近接し、
センシング光ファイバは、前記内方断熱層、前記内方導熱強化層、前記外方断熱強化層を順に通過し、
前記ポートモジュールは、上接着剤注入管と、円球形の前記ファイバ固定端部と、溶液凝固管と、下接着剤注入管を含み、
前記ファイバ固定端部の上端側に前記上接着剤注入管が固定され、
前記ファイバ固定端部の中央位置に前記溶液凝固管が固定され、
前記ファイバ固定端部の下端側に前記下接着剤注入管が固定され、
センシング光ファイバは、前記溶液凝固管を通過することを特徴とする複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記センシング光ファイバは、浸透特性監視用センシング光ファイバであって、外方円形モジュールと、中間層モジュールと、内方コアモジュールとを含み、
前記中間層モジュールは、前記外方円形モジュールと前記内方コアモジュールの間に位置し、
前記内方コアモジュールは、第４センシング光ファイバと三角内方支持枠を含み、
前記第４センシング光ファイバの外部に硬質保護層が被覆され、
前記硬質保護層の外部に断熱保護層が設けられ、
前記断熱保護層の外部に前記三角内方支持枠が設けられ、
前記第４センシング光ファイバは、前記三角内方支持枠の中心位置に位置し、
前記中間層モジュールは、第１センシング光ファイバと、第２センシング光ファイバと、第３センシング光ファイバと、外方円弧状充填層を含み、
前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバは、前記三角内方支持枠と前記外方円形モジュールの間に位置し、
前記三角内方支持枠と前記外方円形モジュールの間には、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバを固定するための前記外方円弧状充填層が充填され、
前記外方円形モジュールは、リング状であり、２組以上の遮水強化段と浸透強化段を含み、
前記遮水強化段と前記浸透強化段は、交互に分布し、
前記遮水強化段と前記浸透強化段は、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバを被覆することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項３】
請求項２に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記弾性装置は、１つの第１弾性伸縮部材と複数の並列する第２弾性伸縮部材を含み、
前記第１弾性伸縮部材は、第１弾力管と、前記第１弾力管の内に位置する第１伸縮バネと、前記第１伸縮バネに接続する第１ファイバ載置接続軸と、前記第１ファイバ載置接続軸に接続する第１ファイバ載置リングを含み、
前記第２弾性伸縮部材は、第２弾力管と、前記第２弾力管の内に位置する第２伸縮バネと、前記第２伸縮バネに接続する第２ファイバ載置接続軸と、前記第２ファイバ載置接続軸に接続する第２ファイバ載置リングを含み、
前記センシング光ファイバは、前記第１ファイバ載置リング、前記第２ファイバ載置リングを順に通過することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項４】
請求項３に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記第２弾性伸縮部材は、４個であり、
前記センシング光ファイバは、前記左耐力ビームよりも下方の前記第１ファイバ載置リング、前記左耐力ビームよりも下方の４個の前記第２ファイバ載置リング、前記右耐力ビームよりも下方の４個の前記第２ファイバ載置リング、前記右耐力ビームよりも下方の前記第１ファイバ載置リングを順に通過し、Ｓ型で分布することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項５】
請求項４に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記中央制御モジュールの両側には、前記外層モジュールと前記ポートモジュールが対称に設けられ、
前記溶液凝固管の端部に過渡輪が設けられ、
前記センシング光ファイバは、前記過渡輪を回って通過して重りに接続することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項６】
請求項５に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記硬質保護層は、３つの内方硬質四角層であり、
前記内方硬質四角層は、１つの内角が６０°の平行四辺形であり、
前記第４センシング光ファイバは、３つの前記内方硬質四角層の境界部の中心位置に位置し、
前記三角内方支持枠は、正三角形であることを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項７】
請求項６に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記断熱保護層は、浸透防止三角層と断熱三角層を３組含み、
各組の前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記三角内方支持枠の１つの角に位置し、
各組の前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記三角内方支持枠の角の二等分線に対し対称に分布し、
前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記内方硬質四角層とシームレスに接続することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項８】
請求項７に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムの監視方法において、
施設監視の実際の必要性に応じて、１本の普通のセンシング光ファイバを準備し、該センシング光ファイバの増感すべき長さを特定し、該センシング光ファイバのうち増感すべき部分の前端に重りを固定し、末端にもう１つの重りを固定し、前記ファイバ固定端部における前記上接着剤注入管と前記下接着剤注入管から接着剤を前記溶液凝固管に注入し、上下端部の前記貫通管ハンドルを開け、前記接着剤を上下側の前記接着剤注入貫通管から同時に流出させ、かつ絶えず前記接着剤を両側の前記内方断熱層と前記内方導熱強化層と前記外方断熱強化層のうち該センシング光ファイバに接する位置に押し付けることによって、前記内方断熱層と前記内方導熱強化層と前記外方断熱強化層と、該センシング光ファイバとを緊密に係合させ、かつ前記接着剤注入貫通管に位置する該センシング光ファイバを前記接着剤によって包装し、密着させるステップ１と、
長さ、出荷パラメータが同一であり被覆層の色が異なる４本の普通のセンシング光ファイバを別途準備し、順に前記外方円形モジュール、前記中間層モジュール、前記内方コアモジュールを構築し、次いで、内側から順に前記内方コアモジュール、前記中間層モジュール、前記外方円形モジュールを取り付け、異なる方向における該普通のセンシング光ファイバの外部の前記被覆層の色とそれに対応する方向を記録し、前記三角内方支持枠を加熱し、前記浸透特性監視用センシング光ファイバの温度が一定数値に達すると加熱を停止し、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバの温度の低下を観測し、さらに前記異なる方向に対する監視精度を特定するステップ２と、
センシング光ファイバを、４つの平行に分布する前記第２ファイバ載置リングの前記第２ファイバ載置接続軸を囲んでＳ状に配置し、次いで、該センシング光ファイバを、同様に前記右耐力ビームの前記第１ファイバ載置リングの前記第１ファイバ載置接続軸と前記第２ファイバ載置リングの前記第２ファイバ載置接続軸にＳ状に配置し、被測定構造体の支点を選択し、前記左耐力ビームと前記右耐力ビームによってダム浸透特性時空監視装置を前記被測定構造体に載置し、監視領域に所要の前記ダム浸透特性時空監視装置が配置されるまでに、前記右耐力ビーム側の前記第１過渡円形端部によって該センシング光ファイバを次の前記ダム浸透特性時空監視装置に直列に接続し、同様のルートで、前記センシング光ファイバ浸透探査増感装置の処理を経たセンシング光ファイバを前記被測定構造体に配置し、監視しつつ比較分析を行うステップ３と、
浸透水が当該被測定領域を流れると、前記ダム浸透特性時空監視装置における増感処理後のセンシング光ファイバの光情報が絶えず変化し、それと同時に、非均一に分布する前記浸透水が異なる方向から前記浸透特性監視用センシング光ファイバの周囲に達し、少なくとも２組の前記遮水強化段と前記浸透強化段の協同作用により、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバによって、前記異なる方向からの前記浸透水による温度の変化を迅速に監視し、前記ダム浸透特性時空監視装置における前記増感処理後のセンシング光ファイバと前記浸透特性監視用センシング光ファイバの光情報の変化を配置経路に従って描画し、異なる時点の曲線を描画し、該曲線を比較することによって浸透特性の総合的な識別と分析を行うステップ４とを含む、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムの監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムおよび監視方法に係り、水利施設の損傷検知の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
水利施設は、規模が大きく、構造が複雑であり、外部負荷の変化が大きい。従来の研究は、典型的な数学と力学理論から発展して得られるものが多い。そして、定性的、静的な点からダム構造の安全特性を分析するものが多く、内部パラメータの変動性および動的変化による施設構造への長期的な影響は無視されている。浸透による破壊は、河川建造物の安全に影響する極めて重要な要素の１つである。河川構造物の浸透特性を迅速に把握するために、構造物の内部に様々なセンシングデバイスを配置する必要がある。
【０００３】
従来のセンシング装置は、電磁干渉に対する抵抗力が低いこと、湿った環境の影響を受けやすいこと、使用寿命が短いこと、単一ポイントで単一の物理量を監視すること、リード線が非常に多いこと、測定値のドリフトが非常に生じやすいことなどによって、監視の効果に影響を与えることある。したがって、先進的で実用的な監視技術およびデバイスの研究開発が必要になっている。人々の安全意識が向上し、監視技術が益々進歩することによって、超音波検出法、音響法、磁粉法、地中レーダ法、トレーサ法などの方法が生み出されている。しかし、これらの新しい方法では、水利施設の浸透監視効果が高くなく、従来技術からの改良や新しい技術の模索が必要になる。分布型光ファイバ監視技術は、比較的成熟度の高い監視手段である。分布型光ファイバ監視技術は、電磁干渉に対する抵抗力が高く、外部環境から影響を受けにくく、使用寿命が長く、分布式で複数のパラメータの監視が可能であり、測定値のドリフトが生じにくく、低価格、配置しやすいなどの利点を有する。したがって、センシング光ファイバ技術の水利施設への応用研究は、大きな意義を有する。しかし、分布型光ファイバ監視技術は、水利施設の浸透監視における実用性が比較的低く、水利施設の浸透監視分野に応用することが十分にできておらず、改良や革新によって、実際に、実用的な分布型光ファイバ技術に基づく浸透監視用センシングシステムを提案し、構築する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の欠点を克服するために、本発明は、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムおよび監視方法を提供する。本発明の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムは、配置しやすく、分布型監視が可能であり、水利施設と共に運用され、簡素で効率的であるという特徴を有し、低コストで、取り扱いやすく、効果に優れ、被測定構造体から自動的に情報を収集することができる。統合的で連続的な監視技術は、監視コストの低下、監視精度の向上および施設の実用性の向上などの面において際立つ優位性を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムは、浸透特性時空監視装置とセンシング光ファイバ浸透探査増感装置を含む。前記浸透特性時空監視装置は、縦耐力ファイバ載置柱と、外縁貫通管と、センシング光ファイバを含む。前記縦耐力ファイバ載置柱の両側に左耐力ビームと右耐力ビームがそれぞれ設けられている。前記外縁貫通管は、前記縦耐力ファイバ載置柱を内包する。前記縦耐力ファイバ載置柱は、上部に第２過渡円形端部が設けられ、底部に素子載置体が設けられている。前記左耐力ビームの両端の各端と前記右耐力ビームの両端の各端に、第１過渡円形端部と第３過渡円形端部が設けられている。前記左耐力ビームと前記右耐力ビームよりも下方に弾性装置が設けられている。前記第２過渡円形端部よりも上方にファイバ集合箱が設けられている。ファイバ集合箱の内のセンシング光ファイバは、前記外縁貫通管を通過して、検温装置を含む前記素子載置体に接続され、Ｓ型で前記縦耐力ファイバ載置柱に配置され、次いで、前記第２過渡円形端部、前記第１過渡円形端部を順に回って通過し、前記左耐力ビームと前記右耐力ビームよりも下方の前記弾性装置を通過して前記第３過渡円形端部から引き出される。前記センシング光ファイバ浸透探査増感装置は、中央制御モジュールと、外層モジュールと、ポートモジュールを含む。前記中央制御モジュールの両側の各端に外層モジュールとポートモジュールが設けられている。前記外層モジュールは、前記中央制御モジュールと前記ポートモジュールの間に位置する。前記中央制御モジュールは、貫通管ハンドルと、上貫通管と、接着剤注入貫通管と、下貫通管を含む。前記貫通管ハンドルの一端は、前記接着剤注入貫通管に接続される。前記接着剤注入貫通管は、前記上貫通管と前記下貫通管に嵌め込まれる。センシング光ファイバは、前記上貫通管と前記下貫通管の間に位置する。前記外層モジュールは、内方超硬質層と、内方断熱層と、外方伝熱層と、内方導熱強化層と、外方硬質層と、外方断熱強化層を含む。前記内方超硬質層の内側は、前記内方断熱層の外側に接続する。前記内方超硬質層は、前記内方導熱強化層に近接する。前記内方導熱強化層の外側は、前記外方伝熱層の内層に接続する。前記内方導熱強化層は、前記外方断熱強化層に近接する。前記外方断熱強化層の外側は、前記外方硬質層の内側に接続する。前記外方断熱強化層は、ファイバ固定端部に近接する。センシング光ファイバは、前記内方断熱層、前記内方導熱強化層、前記外方断熱強化層を順に通過する。前記ポートモジュールは、上接着剤注入管と、円球形の前記ファイバ固定端部と、溶液凝固管と、下接着剤注入管を含む。前記ファイバ固定端部の上端側に前記上接着剤注入管が固定される。前記ファイバ固定端部の中央位置に前記溶液凝固管が固定される。前記ファイバ固定端部の下端側に前記下接着剤注入管が固定される。センシング光ファイバは、前記溶液凝固管を通過する。
【０００６】
好ましくは、前記センシング光ファイバは、浸透特性監視用センシング光ファイバであって、外方円形モジュールと、中間層モジュールと、内方コアモジュールとを含む。前記中間層モジュールは、前記外方円形モジュールと前記内方コアモジュールの間に位置する。前記内方コアモジュールは、第４センシング光ファイバと三角内方支持枠を含む。前記第４センシング光ファイバの外部に硬質保護層が被覆される。前記硬質保護層の外部に断熱保護層が設けられる。前記断熱保護層の外部に前記三角内方支持枠が設けられる。前記第４センシング光ファイバは、前記三角内方支持枠の中心位置に位置する。前記中間層モジュールは、第１センシング光ファイバと、第２センシング光ファイバと、第３センシング光ファイバと、外方円弧状充填層を含む。前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバは、前記三角内方支持枠と前記外方円形モジュールの間に位置する。前記三角内方支持枠と前記外方円形モジュールの間には、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバを固定するための前記外方円弧状充填層が充填される。前記外方円形モジュールは、リング状であり、２組以上の遮水強化段と浸透強化段を含む。前記遮水強化段と前記浸透強化段は、交互に分布する。前記遮水強化段と前記浸透強化段は、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバを被覆する。
【０００７】
好ましくは、前記弾性装置は、１つの第１弾性伸縮部材と複数の並列する第２弾性伸縮部材を含む。前記第１弾性伸縮部材は、第１弾力管と、前記第１弾力管の内に位置する第１伸縮バネと、前記第１伸縮バネに接続する第１ファイバ載置接続軸と、前記第１ファイバ載置接続軸に接続する第１ファイバ載置リングを含む。前記第２弾性伸縮部材は、第２弾力管と、前記第２弾力管の内に位置する第２伸縮バネと、前記第２伸縮バネに接続する第２ファイバ載置接続軸と、前記第２ファイバ載置接続軸に接続する第２ファイバ載置リングを含む。前記センシング光ファイバは、前記第１ファイバ載置リング、前記第２ファイバ載置リングを順に通過する。
【０００８】
好ましくは、前記第２弾性伸縮部材は、４個である。前記センシング光ファイバは、前記左耐力ビームよりも下方の前記第１ファイバ載置リング、前記左耐力ビームよりも下方の４個の前記第２ファイバ載置リング、前記右耐力ビームよりも下方の４個の前記第２ファイバ載置リング、前記右耐力ビームよりも下方の前記第１ファイバ載置リングを順に通過し、Ｓ型で分布する。
【０００９】
好ましくは、前記中央制御モジュールの両側には、前記外層モジュールと前記ポートモジュールが対称に設けられる。前記溶液凝固管の端部に過渡輪が設けられる。前記センシング光ファイバは、前記過渡輪を回って通過して重りに接続する。
【００１０】
好ましくは、前記硬質保護層は、３つの内方硬質四角層である。前記内方硬質四角層は、１つの内角が６０°の平行四辺形である。前記第４センシング光ファイバは、３つの前記内方硬質四角層の境界部の中心位置に位置する。前記三角内方支持枠は、正三角形である。
【００１１】
好ましくは、前記断熱保護層は、浸透防止三角層と断熱三角層を３組含む。各組の前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記三角内方支持枠の１つの角に位置する。各組の前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記三角内方支持枠の角の二等分線に対し対称に分布する。前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記内方硬質四角層とシームレスに接続する。
【００１２】
上述した複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムの監視方法において、
施設監視の実際の必要性に応じて、１本の普通のセンシング光ファイバを準備し、該センシング光ファイバの増感すべき長さを特定し、該センシング光ファイバのうち増感すべき部分の前端に重りを固定し、末端にもう１つの重りを固定し、前記ファイバ固定端部における前記上接着剤注入管と前記下接着剤注入管から接着剤を前記溶液凝固管に注入し、上下端部の前記貫通管ハンドルを開け、前記接着剤を上下の前記接着剤注入貫通管から同時に流出させ、かつ絶えず、前記接着剤を両側の前記内方断熱層と前記内方導熱強化層と前記外方断熱強化層の該センシング光ファイバに接する位置に押し付けることによって、前記内方断熱層と内方導熱強化層と外方断熱強化層と該センシング光ファイバとを緊密に係合させ、前記接着剤注入貫通管に位置する該センシング光ファイバを前記接着剤によって包装し密着させるステップ１と、
長さ、出荷パラメータが同一で、被覆層の色が異なる４本の普通のセンシング光ファイバを別途準備し、順に前記外方円形モジュール、前記中間層モジュール、前記内方コアモジュールを構築し、次いで、内側から順に前記内方コアモジュール、前記中間層モジュール、前記外方円形モジュールを取り付け、異なる方向における該普通のセンシング光ファイバの被覆層の色と対応する方向を記録し、前記三角内方支持枠を加熱し、前記浸透特性監視用センシング光ファイバの温度が一定数値に達すると加熱を停止し、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバの温度の低下を観測し、さらに前記異なる方向に対する監視精度を特定するステップ２と、
センシング光ファイバを、４つの平行に分布する前記第２ファイバ載置リングの前記第２ファイバ載置接続軸を囲んでＳ状に配置し、次いで、該センシング光ファイバを、同様に前記右耐力ビームの前記第１ファイバ載置リングの前記第１ファイバ載置接続軸と前記第２ファイバ載置リングの前記第２ファイバ載置接続軸にＳ状に配置し、被測定構造体の支点を選択し、前記左耐力ビームと前記右耐力ビームによってダム浸透特性時空監視装置を前記被測定構造体に載置し、監視領域に所要の前記ダム浸透特性時空監視装置が配置されるまでに、前記右耐力ビーム側の前記第１過渡円形端部によって該センシング光ファイバを次の前記ダム浸透特性時空監視装置に直列に接続し、同様のルートで、前記センシング光ファイバ浸透探査増感装置の処理を経たセンシング光ファイバを前記被測定構造体に配置し、監視しつつ比較分析を行うステップ３と、
浸透水が当該被測定領域を流れると、前記ダム浸透特性時空監視装置における増感処理後のセンシング光ファイバの光情報が絶えず変化し、それと同時に、非均一に分布する前記浸透水が異なる方向から前記浸透特性監視用センシング光ファイバの周囲に達し、少なくとも２組の前記遮水強化段と前記浸透強化段の協同作用により、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバによって、前記異なる方向からの前記浸透水による温度の変化を迅速に監視し、前記ダム浸透特性時空監視装置における前記増感処理後のセンシング光ファイバと前記浸透特性監視用センシング光ファイバの光情報の変化を配置経路に従って描画し、異なる時点での曲線を描画し、該曲線を比較することによって浸透特性の総合的な識別と分析を行うステップ４とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムは、一体になっており、簡素であり自動化の度合いが高く、浸透特性時空監視装置、センシング光ファイバ浸透探査増感装置および浸透特性監視用センシング光ファイバの３つの装置を組み込んだ浸透監視システムを融合的に構築しており、基本的なセンシング光ファイバの研究開発から、普通のセンシング光ファイバの二次加工やセンシング光ファイバ載置体の研究試作などの製品化や技術の提案までの段階において、時間と空間上、横方向と縦方向の定量・定性的な評価を実現でき、知能化、デジタル化、集積化、コンパクト化の優位性があり、多くの方向に対して、多くの精度勾配の浸透特性の識別を実現することができ、当該技術の実際の施設での応用と普及を高く保証する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の構成図である。
【図２】浸透特性時空監視装置の構造図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】本発明の装着モジュールの細部構造図である。
【図５】浸透特性監視用センシング光ファイバの構造図である。
【図６】センシング光ファイバ浸透探査増感装置の構造図である。
【図７】内方超硬質層と内方断熱層の細部構造図である。
【図８】外層モジュールのうち外方硬質層と外方断熱強化層の細部構造図である。
【図９】制御ブロックのうち接着剤注入貫通管と上貫通管の細部構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明をさらに説明する。
【００１６】
図１〜図９に示すように、本実施例では、水利施設のうちの黄河のあるダムを浸透監視領域として選択した。監視するための配置要求に応じると、当該領域で必要されるダム浸透特性時空監視装置の数が計５個であり、約２００ｍのＧＹＴＡ５３＋３３型センシング光ファイバの配置が必要であり、約２１０ｍの浸透特性監視用センシング光ファイバの配置が必要であり、浸透特性監視用センシング光ファイバを浸透特性時空監視装置に配置し、かつセンシング光ファイバ浸透探査増感装置とともに当該ダムの監視領域に配置する。
【００１７】
本実例において、浸透特性時空監視装置は、横方向載置モジュールと、縦方向枠体モジュールと、装着モジュールを含む。横方向載置モジュールには、長さ５０ｃｍ、幅１０ｃｍの左耐力ビーム１０２と長さ５０ｃｍ、幅１０ｃｍの右耐力ビーム１２１が装着されている。また、左耐力ビーム１０２と右耐力ビーム１２１の下部側に径２ｃｍの第１弾力管１０４と径２ｃｍの第２弾力管１１０が設けられている。径３ｃｍの第１過渡円形端部１１１は、左耐力ビーム１０２と右耐力ビーム１２１の外縁側に取り付けられている。長さ１０ｃｍの第１伸縮バネ１０３と長さ１０ｃｍの第２伸縮バネ１０９は、第１弾力管１０４と第２弾力管１１０内に取り付けられている。第１弾力管１０４の下部側に径４ｃｍの第１ファイバ載置リング１０６が接続される。径４ｃｍの第１ファイバ載置リング１０６に径２ｃｍの第１ファイバ載置接続軸１０５が配置される。径４ｃｍの第２ファイバ載置リング１０８に径２ｃｍの第２ファイバ載置接続軸１０７が配置される。縦方向枠体モジュールは、長さ１００ｃｍの縦耐力ファイバ載置柱１２０と長さ１００ｃｍの外縁貫通管１１７を含む。浸透特性監視用センシング光ファイバは、ファイバ集合箱１１５を通過して、長さ１００ｃｍの外縁貫通管１１７に案内される。浸透特性監視用センシング光ファイバは、外縁貫通管１１７の底面側の先細下部１１８を通過して、先細下部１１８内の素子載置体１１９に案内される。当該素子載置体１１９には、主に小型の光ファイバ検温装置が設けられている。浸透特性監視用センシング光ファイバは、先細下部１１８の上部側の縦耐力ファイバ載置柱１２０を通過して、第２過渡円形端部１１４に案内される。最後に、浸透特性監視用センシング光ファイバは、径３ｃｍの第２過渡円形端部１１４を通過して、横方向載置モジュールに案内される。浸透特性監視用センシング光ファイバは、Ｓ型の配置形態で径４ｃｍの第１ファイバ載置リング１０６の第１ファイバ載置接続軸１０５と径４ｃｍの第２ファイバ載置リング１０８の第２ファイバ載置接続軸１０７を通過する。浸透特性監視用センシング光ファイバは、縦方向にＳ型の配置形態で長さ１００ｃｍの縦耐力ファイバ載置柱１２０を通過する。幅１０ｃｍの左耐力ビーム１０２と幅１０ｃｍの右耐力ビーム１２１は、長さ１００ｃｍの縦耐力ファイバ載置柱１２０と垂直に接続する。左耐力ビーム１０２と右耐力ビーム１２１での横方向Ｓ型の浸透特性監視用センシング光ファイバの配置と、長さ１００ｃｍの縦耐力ファイバ載置柱１２０での縦方向Ｓ型のセンシング光ファイバの配置とで、双方向で双Ｓ型の配置構造を構成し、横方向と縦方向で交差して配置する形態を形成する。素子載置体１１９内の浸透特性監視用センシング光ファイバは、固定されており、素子載置体１１９の位置マークの場所を浸透特性監視用センシング光ファイバのマーキング用位置とする。装着モジュールにおける縦接続軸１００は、上下２層に設けられた上下ボルト１１３を介して円形プラグ体１１２に接続する。円形プラグ体１１２の外縁は、外方締付リング１０１の内縁に接触する。装着モジュールは、外方締付リング１０１を介して横方向載置モジュールに接続する。
【００１８】
本実例において、センシング光ファイバ浸透探査増感装置は、中央制御モジュールと、外層モジュールと、ポートモジュールを含む。径５ｃｍの貫通管ハンドル３１５は、径２ｃｍ、高さ８ｃｍの接着剤注入貫通管３１７に接続される。径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの上貫通管３１３は、接着剤注入貫通管３１７に接続される。径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの上貫通管３１３と径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの下貫通管３１４の上部に径５ｃｍ、高さ１ｃｍの接着剤注入保護板３１６が設けられる。径２ｃｍ、高さ８ｃｍの接着剤注入貫通管３１７の底面側に高さ２ｃｍの三角錐状の貫通管底部基板３１８が設けられる。超高分子ポリエチレン繊維材質の内方超硬質層３１２の内側は、ＰＥＴ材質の内方断熱層３１１の外側に接続する。超高分子ポリエチレン繊維材質の内方超硬質層３１２は、ＰＢＴ導熱材材質の内方導熱強化層３０９に近接する。ＰＢＴ導熱材材質の内方導熱強化層３０９の外側は、外方伝熱層３０８の内層に接続する。ＰＢＴ導熱材材質の内方導熱強化層３０９は、ガラス繊維強化３０％ＰＥＴ材質の外方断熱強化層３０７に近接する。外方断熱強化層３０７の外側は、外方硬質層３０６の内側に接続する。外方断熱強化層３０７は、径４ｃｍ、外形が円球状である第１ファイバ固定端部３０３に近接する。径４ｃｍ、外形が円球状である第１ファイバ固定端部３０３と径４ｃｍ、外形が円球状である第２ファイバ固定端部３１９の上部側に径２ｃｍ、高さ１．５ｃｍの上接着剤注入管３０４が固定される。第１ファイバ固定端部３０３と第２ファイバ固定端部３１９の中間位置に長さ４ｃｍ、径１ｃｍの第１溶液凝固管３０２が固定される。第１ファイバ固定端部３０３と第２ファイバ固定端部３１９の下部側に径２ｃｍ、高さ１．５ｃｍの下接着剤注入管３０５が固定される。第１ファイバ固定端部３０３は、末端過渡輪３０１に近接する。末端過渡輪３０１は、外形が長方体であり重さ０．５ｋｇである第１重り３００に近接する。第２ファイバ固定端部３１９は、前端過渡輪３２１に近接する。前端過渡輪３２１は、第２重り３２２に近接する。
【００１９】
径３ｃｍの貫通管ハンドル３１５を回転させることによって、径２ｃｍ、高さ８ｃｍの接着剤注入貫通管３１７におけるＫＪ−７７０型シリコーン系粘着剤の流量を制御できる。径５ｃｍ、高さ１ｃｍの接着剤注入保護板３１６は、径２ｃｍ、高さ８ｃｍの接着剤注入貫通管３１７の上部出口を外部から守ることができる。径２ｃｍ、高さ１．５ｃｍの上接着剤注入管３０４によって、ＫＪ−７７０型シリコーン系粘着剤を長さ４ｃｍ、径１ｃｍの第１溶液凝固管３０２と第２溶液凝固管３２０の上半断面に注入する。第１溶液凝固管３０２と第２溶液凝固管３２０の上半断面でＫＪ−７７０型シリコーン系粘着剤が凝固すると、径２ｃｍ、高さ１．５ｃｍの下接着剤注入管３０５によって、ＫＪ−７７０型シリコーン系粘着剤を第１溶液凝固管３０２と第２溶液凝固管３２０の下半断面に注入する。外形が長方形であり重さ０．５ｋｇの第２重り３２２によって前端部分のセンシング光ファイバをまっすぐに引っ張る。次いで、外形が長方形であり重さ０．５ｋｇの第１重り３００によって、ＧＹＴＡ５３＋３３型センシング光ファイバ全体をまっすぐに引っ張り、ＧＹＴＡ５３＋３３型センシング光ファイバに一定のプレストレッチ力を掛ける。
【００２０】
本実例において、浸透特性監視用センシング光ファイバは、外方円形モジュールと、中間層モジュールと、内方コアモジュールとを含む。外弧長π／３、内弧長π４／１５の第１遮水強化段２００は、外弧長π２／１５、内弧長π／１５の第１浸透強化段２１３を介して外弧長π／３、内弧長π４／１５の第２遮水強化段２１１に接続される。第２遮水強化段２１１と外弧長π／３、内弧長π４／１５の第３遮水強化段２０６とは、外弧長π２／１５、内弧長π／１５の第２浸透強化段２０８を介して接続される。第３遮水強化段２０６は、外弧長π２／１５、内弧長π／１５の第３浸透強化段２０２を介して第１遮水強化段２００に接続される。第１センシング光ファイバ２０１と第２センシング光ファイバ２１２と第３センシング光ファイバ２１０は、超高分子ポリエチレン繊維材質の外方円弧状充填層２０９によって互いに接続される。金属構造の三角内方支持枠２１４の内縁は、頂角３０°の浸透防止三角層２０５に接続する。浸透防止三角層２０５は、頂角３０°の断熱三角層２０７に密着する。浸透防止三角層２０５と断熱三角層２０７は、協同作用として、第４センシング光ファイバ２０４への浸透防止および断熱の機能を奏する。浸透防止三角層２０５と断熱三角層２０７の内縁は、頂角がそれぞれ６０°、１２０°である内方硬質四角層２０３に接触する。内方硬質四角層２０３は、主に外部負荷の緩衝機能を奏する。内方硬質四角層２０３に囲まれる中心位置に、第４センシング光ファイバ２０４が取り付けられている。金属構造の三角内方支持枠２１４を加熱することによって、人為的に温度を上下させる。
【００２１】
複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムは、具体的には下記のステップで運用される。
ステップ１：１本のＧＹＴＡ５３＋３３型センシング光ファイバを準備する。必要に応じて、配置長は２００ｍであり、５つの領域に対する増感処理を必要とする。最初の増感すべきセクションの前端を、径０．５ｃｍの前端過渡輪３２１、長さ４ｃｍ、径１ｃｍの第２溶液凝固管３２０、長さ４ｃｍ、径１ｃｍの第１溶液凝固管３０２、径０．５ｃｍの末端過渡輪３０１を通過させる。ＧＹＴＡ５３＋３３型センシング光ファイバの両端に重さ０．５ｋｇの第２重り３２２と重さ０．５ｋｇの第１重り３００を固定し、単一のポートで５ＫＮの負荷プレストレッチ力を実現する。第１ファイバ固定端部３０３と第２ファイバ固定端部３１９における上接着剤注入管３０４と下接着剤注入管３０５により、クリックドライ接着剤を第１溶液凝固管３０２と第２溶液凝固管３２０に注入する。クイックドライ接着剤が凝固すると、上下の貫通管ハンドル３１５を開け、ＫＪ−７７０型シリコーン系接着剤を上下の接着剤注入貫通管３１７から同時に流出させ、かつ絶えず、ＫＪ−７７０型シリコーン系接着剤を、両側の内方断熱層３１１と内方導熱強化層３０９と外方断熱強化層３０７のセンシング光ファイバ３１０に接する隙間に押し付け、内方断熱層３１１と内方導熱強化層３０９と外方断熱強化層３０７でセンシング光ファイバ３１０を包装する。一定時間放置した後、残りの４セクションの増感すべき箇所に同様に上記の処理を行う。
ステップ２：長さが同一であり被覆層の色が藍、白、黄、赤である４本の普通のセンシング光ファイバを配置し、順に第１センシング光ファイバ２０１、第２センシング光ファイバ２１２、第３センシング光ファイバ２１０、第４センシング光ファイバ２０４に対応させる。金属材質の三角内方支持枠２１４を接続して、交流電圧で三角内方支持枠２１４を加熱する。浸透特性監視用センシング光ファイバがある程度まで加熱されると、三角内方支持枠２１４に対する加熱を停止する。３０分を待って、第１センシング光ファイバ２０１、第２センシング光ファイバ２１２および第３センシング光ファイバ２１０の温度の低下を観測し、異なる方向に対する監視の精度勾配を特定し、最終的に浸透特性監視用センシング光ファイバの装着と調整を完了する。
ステップ３：浸透特性監視用センシング光ファイバを、４個の平行に分布する第２ファイバ載置リング１０８の第２ファイバ載置接続軸１０７を囲んでＳ状に配置し、次いで、同様に、右耐力ビーム１２１の第１ファイバ載置リング１０６の第１ファイバ載置接続軸１０５と第２ファイバ載置リング１０８の第２ファイバ載置接続軸１０７にＳ状に配置し、左耐力ビーム１０２と右耐力ビーム１２１の外方締付リング１０１によって、ダム浸透特性時空監視装置を当該ダムの監視領域Ａに固定する。監視領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに所要の５つのダム浸透特性時空監視装置が配置されるまでに、右耐力ビーム１２１側の第１過渡円形端部１１１によってセンシング光ファイバを次のダム浸透特性時空監視装置に直列に接続する。
ステップ４：監視領域の配置設計に従い、増感処理を経たＧＹＴＡ５３＋３３センシング光ファイバを５つのダム浸透特性時空監視装置の経路に沿って平行に配置して同期した監視を実現し、監視しつつ比較分析を行う。
ステップ５：上記ステップが完了した後に初期の調整を行い、初期結果を記録する。非均一に分布する浸透水が異なる方向から浸透特性監視用センシング光ファイバの周囲に達すると、増感処理後のセンシング光ファイバの光情報が絶えず変化する。それと同時に、第１遮水強化段２００と第１浸透強化段２１３と、第２遮水強化段２１１と第２浸透強化段２０８と、第３遮水強化段２０６と第３浸透強化段２０２の協同作用により、第１センシング光ファイバと第２センシング光ファイバと第３センシング光ファイバによって、異なる方向からの浸透水による温度の変化を迅速に監視する。浸透特性時空監視装置における増感処理後のセンシング光ファイバと浸透特性監視用センシング光ファイバの光情報の変化を配置ルートに従って描画し、初期監視に基づく初期値除去処理および第４センシング光ファイバ２０４との比較分析を行った後に、異なる時点での曲線を描画し、各曲線を比較することによって、浸透特性の総合的な識別と分析を行う。
【００２２】
以上の記載は、単に本発明の好ましい実施形態に過ぎない。なお、当業者にとって、本発明の原理から逸脱せずにいくつかの改良や修飾を行うこともできる。これらの改良や修飾も、本発明の保護範囲として見なされるべきである。
【００２３】
（付記）
（付記１）
複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
浸透特性時空監視装置とセンシング光ファイバ浸透探査増感装置を含み、
センシング光ファイバを、前記センシング光ファイバ浸透探査増感装置による増感処理を経て、前記浸透特性時空監視装置に配置して監視し、
前記浸透特性時空監視装置は、縦耐力ファイバ載置柱と、外縁貫通管と、センシング光ファイバを含み、
前記縦耐力ファイバ載置柱の両側に左耐力ビームと右耐力ビームがそれぞれ設けられ、
前記外縁貫通管は、前記縦耐力ファイバ載置柱を内包し、
前記縦耐力ファイバ載置柱は、上部に第２過渡円形端部が設けられ、底部に素子載置体が設けられ、
前記左耐力ビームの両端の各端と前記右耐力ビームの両端の各端に、第１過渡円形端部と第３過渡円形端部が設けられ、
前記左耐力ビームと前記右耐力ビームよりも下方に弾性装置が設けられ、
前記第２過渡円形端部よりも上方にファイバ集合箱が設けられ、
前記ファイバ集合箱の内のセンシング光ファイバは、前記外縁貫通管を通過して、検温装置を含む前記素子載置体に接続され、Ｓ型で前記縦耐力ファイバ載置柱に配置され、次いで、前記第２過渡円形端部、前記第１過渡円形端部を順に回って通過し、前記左耐力ビームと前記右耐力ビームよりも下方の前記弾性装置を通過して前記第３過渡円形端部から引き出され、
前記センシング光ファイバ浸透探査増感装置は、中央制御モジュールと、外層モジュールと、ポートモジュールを含み、
前記中央制御モジュールの両側の各端に外層モジュールとポートモジュールが設けられ、
前記外層モジュールは、前記中央制御モジュールと前記ポートモジュールの間に位置し、
前記中央制御モジュールは、貫通管ハンドルと、上貫通管と、接着剤注入貫通管と、下貫通管を含み、
前記貫通管ハンドルの一端は、前記接着剤注入貫通管に接続され、
前記接着剤注入貫通管は、前記上貫通管と前記下貫通管に嵌め込まれ、
センシング光ファイバは、前記上貫通管と前記下貫通管の間に位置し、
前記外層モジュールは、内方超硬質層と、内方断熱層と、外方伝熱層と、内方導熱強化層と、外方硬質層と、外方断熱強化層を含み、
前記内方超硬質層の内側は、前記内方断熱層の外側に接続し、
前記内方超硬質層は、前記内方導熱強化層に近接し、
前記内方導熱強化層の外側は、前記外方伝熱層の内層に接続し、
前記内方導熱強化層は、前記外方断熱強化層に近接し、
前記外方断熱強化層の外側は、前記外方硬質層の内側に接続し、
前記外方断熱強化層は、ファイバ固定端部に近接し、
センシング光ファイバは、前記内方断熱層、前記内方導熱強化層、前記外方断熱強化層を順に通過し、
前記ポートモジュールは、上接着剤注入管と、円球形の前記ファイバ固定端部と、溶液凝固管と、下接着剤注入管を含み、
前記ファイバ固定端部の上端側に前記上接着剤注入管が固定され、
前記ファイバ固定端部の中央位置に前記溶液凝固管が固定され、
前記ファイバ固定端部の下端側に前記下接着剤注入管が固定され、
センシング光ファイバは、前記溶液凝固管を通過することを特徴とする複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【００２４】
（付記２）
付記１に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記センシング光ファイバは、浸透特性監視用センシング光ファイバであって、外方円形モジュールと、中間層モジュールと、内方コアモジュールとを含み、
前記中間層モジュールは、前記外方円形モジュールと前記内方コアモジュールの間に位置し、
前記内方コアモジュールは、第４センシング光ファイバと三角内方支持枠を含み、
前記第４センシング光ファイバの外部に硬質保護層が被覆され、
前記硬質保護層の外部に断熱保護層が設けられ、
前記断熱保護層の外部に前記三角内方支持枠が設けられ、
前記第４センシング光ファイバは、前記三角内方支持枠の中心位置に位置し、
前記中間層モジュールは、第１センシング光ファイバと、第２センシング光ファイバと、第３センシング光ファイバと、外方円弧状充填層を含み、
前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバは、前記三角内方支持枠と前記外方円形モジュールの間に位置し、
前記三角内方支持枠と前記外方円形モジュールの間には、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバを固定するための前記外方円弧状充填層が充填され、
前記外方円形モジュールは、リング状であり、２組以上の遮水強化段と浸透強化段を含み、
前記遮水強化段と前記浸透強化段は、交互に分布し、
前記遮水強化段と前記浸透強化段は、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバを被覆することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【００２５】
（付記３）
付記２に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記弾性装置は、１つの第１弾性伸縮部材と複数の並列する第２弾性伸縮部材を含み、
前記第１弾性伸縮部材は、第１弾力管と、前記第１弾力管の内に位置する第１伸縮バネと、前記第１伸縮バネに接続する第１ファイバ載置接続軸と、前記第１ファイバ載置接続軸に接続する第１ファイバ載置リングを含み、
前記第２弾性伸縮部材は、第２弾力管と、前記第２弾力管の内に位置する第２伸縮バネと、前記第２伸縮バネに接続する第２ファイバ載置接続軸と、前記第２ファイバ載置接続軸に接続する第２ファイバ載置リングを含み、
前記センシング光ファイバは、前記第１ファイバ載置リング、前記第２ファイバ載置リングを順に通過することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【００２６】
（付記４）
付記３に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記第２弾性伸縮部材は、４個であり、
前記センシング光ファイバは、前記左耐力ビームよりも下方の前記第１ファイバ載置リング、前記左耐力ビームよりも下方の４個の前記第２ファイバ載置リング、前記右耐力ビームよりも下方の４個の前記第２ファイバ載置リング、前記右耐力ビームよりも下方の前記第１ファイバ載置リングを順に通過し、Ｓ型で分布することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【００２７】
（付記５）
付記４に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記中央制御モジュールの両側には、前記外層モジュールと前記ポートモジュールが対称に設けられ、
前記溶液凝固管の端部に過渡輪が設けられ、
前記センシング光ファイバは、前記過渡輪を回って通過して重りに接続することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【００２８】
（付記６）
付記５に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記硬質保護層は、３つの内方硬質四角層であり、
前記内方硬質四角層は、１つの内角が６０°の平行四辺形であり、
前記第４センシング光ファイバは、３つの前記内方硬質四角層の境界部の中心位置に位置し、
前記三角内方支持枠は、正三角形であることを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【００２９】
（付記７）
付記６に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記断熱保護層は、浸透防止三角層と断熱三角層を３組含み、
各組の前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記三角内方支持枠の１つの角に位置し、
各組の前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記三角内方支持枠の角の二等分線に対し対称に分布し、
前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記内方硬質四角層とシームレスに接続することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【００３０】
（付記８）
付記７に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムの監視方法において、
施設監視の実際の必要性に応じて、１本の普通のセンシング光ファイバを準備し、該センシング光ファイバの増感すべき長さを特定し、該センシング光ファイバのうち増感すべき部分の前端に重りを固定し、末端にもう１つの重りを固定し、前記ファイバ固定端部における前記上接着剤注入管と前記下接着剤注入管から接着剤を前記溶液凝固管に注入し、上下端部の前記貫通管ハンドルを開け、前記接着剤を上下側の前記接着剤注入貫通管から同時に流出させ、かつ絶えず前記接着剤を両側の前記内方断熱層と前記内方導熱強化層と前記外方断熱強化層のうち該センシング光ファイバに接する位置に押し付けることによって、前記内方断熱層と前記内方導熱強化層と前記外方断熱強化層と、該センシング光ファイバとを緊密に係合させ、かつ前記接着剤注入貫通管に位置する該センシング光ファイバを前記接着剤によって包装し、密着させるステップ１と、
長さ、出荷パラメータが同一であり被覆層の色が異なる４本の普通のセンシング光ファイバを別途準備し、順に前記外方円形モジュール、前記中間層モジュール、前記内方コアモジュールを構築し、次いで、内側から順に前記内方コアモジュール、前記中間層モジュール、前記外方円形モジュールを取り付け、異なる方向における該普通のセンシング光ファイバの外部の前記被覆層の色とそれに対応する方向を記録し、前記三角内方支持枠を加熱し、前記浸透特性監視用センシング光ファイバの温度が一定数値に達すると加熱を停止し、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバの温度の低下を観測し、さらに前記異なる方向に対する監視精度を特定するステップ２と、
センシング光ファイバを、４つの平行に分布する前記第２ファイバ載置リングの前記第２ファイバ載置接続軸を囲んでＳ状に配置し、次いで、該センシング光ファイバを、同様に前記右耐力ビームの前記第１ファイバ載置リングの前記第１ファイバ載置接続軸と前記第２ファイバ載置リングの前記第２ファイバ載置接続軸にＳ状に配置し、被測定構造体の支点を選択し、前記左耐力ビームと前記右耐力ビームによってダム浸透特性時空監視装置を前記被測定構造体に載置し、監視領域に所要の前記ダム浸透特性時空監視装置が配置されるまでに、前記右耐力ビーム側の前記第１過渡円形端部によって該センシング光ファイバを次の前記ダム浸透特性時空監視装置に直列に接続し、同様のルートで、前記センシング光ファイバ浸透探査増感装置の処理を経たセンシング光ファイバを前記被測定構造体に配置し、監視しつつ比較分析を行うステップ３と、
浸透水が当該被測定領域を流れると、前記ダム浸透特性時空監視装置における増感処理後のセンシング光ファイバの光情報が絶えず変化し、それと同時に、非均一に分布する前記浸透水が異なる方向から前記浸透特性監視用センシング光ファイバの周囲に達し、少なくとも２組の前記遮水強化段と前記浸透強化段の協同作用により、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバによって、前記異なる方向からの前記浸透水による温度の変化を迅速に監視し、前記ダム浸透特性時空監視装置における前記増感処理後のセンシング光ファイバと前記浸透特性監視用センシング光ファイバの光情報の変化を配置経路に従って描画し、異なる時点の曲線を描画し、該曲線を比較することによって浸透特性の総合的な識別と分析を行うステップ４とを含む、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムの監視方法。
【符号の説明】
【００３１】
１００−縦接続軸、１０１−外方締付リング、１０２−左耐力ビーム、１０３−第１伸縮バネ、１０４−第１弾力管、１０５−第１ファイバ載置接続軸、１０６−第１ファイバ載置リング、１０７−第２ファイバ載置接続軸、１０８−第２ファイバ載置リング、１０９−第２伸縮バネ、１１０−第２弾力管、１１１−第１過渡円形端部、１１２−円形プラグ体、１１３−上下ボルト、１１４−第２過渡円形端部、１１５−ファイバ集合箱、１１６−センシング光ファイバ、１１７−外縁貫通管、１１８−先細下部、１１９−素子載置体、１２０−縦耐力ファイバ載置柱、１２１−右耐力ビーム、２００−第１遮水強化段、２０１−第１センシング光ファイバ、２０２−第３浸透強化段、２０３−内方硬質四角層、２０４−第４センシング光ファイバ、２０５−浸透防止三角層、２０６−第３遮水強化段、２０７−断熱三角層、２０８−第２浸透強化段、２０９−外方円弧状充填層、２１０−第３センシング光ファイバ、２１１−第２遮水強化段、２１２−第２センシング光ファイバ、２１３−第１浸透強化段、２１４−三角内方支持枠、３００−第１重り、３０１−末端過渡輪、３０２−第１溶液凝固管、３０３−第１ファイバ固定端部、３０４−上接着剤注入管、３０５−下接着剤注入管、３０６−外方硬質層、３０７−外方断熱強化層、３０８−外方伝熱層、３０９−内方導熱強化層、３１１−内方断熱層、３１２−内方超硬質層、３１３−上貫通管、３１４−下貫通管、３１５−貫通管ハンドル、３１６−接着剤注入保護板、３１７−接着剤注入貫通管、３１８−貫通管底部基板、３１９−第２ファイバ固定端部、３２０−第２溶液凝固管、３２１−前端過渡輪、３２２−第２重り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年1月8日(2019.1.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
浸透特性時空監視装置とセンシング光ファイバ浸透探査増感装置を含み、
第一光ファイバとしてセンシング光ファイバを、前記センシング光ファイバ浸透探査増感装置による増感処理を経て、前記浸透特性時空監視装置に配置して監視し、
前記浸透特性時空監視装置は、縦耐力ファイバ載置柱と、外縁貫通管と、第二光ファイバであるセンシング光ファイバを含み、
前記縦耐力ファイバ載置柱の両側に左耐力ビームと右耐力ビームがそれぞれ設けられ、
前記外縁貫通管は、前記縦耐力ファイバ載置柱を内包し、
前記縦耐力ファイバ載置柱は、上部に第２過渡円形端部が設けられ、底部に素子載置体が設けられ、
前記左耐力ビームの両端の各端と前記右耐力ビームの両端の各端に、第１過渡円形端部と第３過渡円形端部が設けられ、
前記左耐力ビームと前記右耐力ビームよりも下方に弾性装置が設けられ、
前記第２過渡円形端部よりも上方にファイバ集合箱が設けられ、
前記ファイバ集合箱の内の前記第二光ファイバは、前記外縁貫通管を通過して、検温装置を含む前記素子載置体に接続され、Ｓ型で前記縦耐力ファイバ載置柱に配置され、次いで、前記第２過渡円形端部、前記第１過渡円形端部を順に回って通過し、前記左耐力ビームと前記右耐力ビームよりも下方の前記弾性装置を通過して前記第３過渡円形端部から引き出され、
前記センシング光ファイバ浸透探査増感装置は、中央制御モジュールと、外層モジュールと、ポートモジュールを含み、
前記中央制御モジュールの両側の各端に外層モジュールとポートモジュールが設けられ、
前記外層モジュールは、前記中央制御モジュールと前記ポートモジュールの間に位置し、
前記中央制御モジュールは、貫通管ハンドルと、上貫通管と、接着剤注入貫通管と、下貫通管を含み、
前記貫通管ハンドルの一端は、前記接着剤注入貫通管に接続され、
前記接着剤注入貫通管は、前記上貫通管と前記下貫通管に嵌め込まれ、
前記第一光ファイバは、前記上貫通管と前記下貫通管の間に位置し、
前記外層モジュールは、内方超硬質層と、内方断熱層と、外方伝熱層と、内方導熱強化層と、外方硬質層と、外方断熱強化層を含み、
前記内方超硬質層の内側は、前記内方断熱層の外側に接続し、
前記内方超硬質層は、前記内方導熱強化層に近接し、
前記内方導熱強化層の外側は、前記外方伝熱層の内層に接続し、
前記内方導熱強化層は、前記外方断熱強化層に近接し、
前記外方断熱強化層の外側は、前記外方硬質層の内側に接続し、
前記外方断熱強化層は、ファイバ固定端部に近接し、
前記第一光ファイバは、前記内方断熱層、前記内方導熱強化層、前記外方断熱強化層を順に通過し、
前記ポートモジュールは、上接着剤注入管と、円球形の前記ファイバ固定端部と、溶液凝固管と、下接着剤注入管を含み、
前記ファイバ固定端部の上端側に前記上接着剤注入管が固定され、
前記ファイバ固定端部の中央位置に前記溶液凝固管が固定され、
前記ファイバ固定端部の下端側に前記下接着剤注入管が固定され、
前記第一光ファイバは、前記溶液凝固管を通過することを特徴とする複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記第二光ファイバは、浸透特性監視用センシング光ファイバであって、外方円形モジュールと、中間層モジュールと、内方コアモジュールとを含み、
前記中間層モジュールは、前記外方円形モジュールと前記内方コアモジュールの間に位置し、
前記内方コアモジュールは、第４センシング光ファイバと三角内方支持枠を含み、
前記第４センシング光ファイバの外部に硬質保護層が被覆され、
前記硬質保護層の外部に断熱保護層が設けられ、
前記断熱保護層の外部に前記三角内方支持枠が設けられ、
前記第４センシング光ファイバは、前記三角内方支持枠の中心位置に位置し、
前記中間層モジュールは、第１センシング光ファイバと、第２センシング光ファイバと、第３センシング光ファイバと、外方円弧状充填層を含み、
前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバは、前記三角内方支持枠と前記外方円形モジュールの間に位置し、
前記三角内方支持枠と前記外方円形モジュールの間には、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバを固定するための前記外方円弧状充填層が充填され、
前記外方円形モジュールは、リング状であり、２組以上の遮水強化段と浸透強化段を含み、
前記遮水強化段と前記浸透強化段は、交互に分布し、
前記遮水強化段と前記浸透強化段は、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバを被覆することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項３】
請求項２に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記弾性装置は、１つの第１弾性伸縮部材と複数の並列する第２弾性伸縮部材を含み、
前記第１弾性伸縮部材は、第１弾力管と、前記第１弾力管の内に位置する第１伸縮バネと、前記第１伸縮バネに接続する第１ファイバ載置接続軸と、前記第１ファイバ載置接続軸に接続する第１ファイバ載置リングを含み、
前記第２弾性伸縮部材は、第２弾力管と、前記第２弾力管の内に位置する第２伸縮バネと、前記第２伸縮バネに接続する第２ファイバ載置接続軸と、前記第２ファイバ載置接続軸に接続する第２ファイバ載置リングを含み、
前記第二光ファイバは、前記第１ファイバ載置リング、前記第２ファイバ載置リングを順に通過することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項４】
請求項３に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記第２弾性伸縮部材は、４個であり、
前記第二光ファイバは、前記左耐力ビームよりも下方の前記第１ファイバ載置リング、前記左耐力ビームよりも下方の４個の前記第２ファイバ載置リング、前記右耐力ビームよりも下方の４個の前記第２ファイバ載置リング、前記右耐力ビームよりも下方の前記第１ファイバ載置リングを順に通過し、Ｓ型で分布することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項５】
請求項４に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記中央制御モジュールの両側には、前記外層モジュールと前記ポートモジュールが対称に設けられ、
前記溶液凝固管の端部に過渡輪が設けられ、
前記第一光ファイバは、前記過渡輪を回って通過して重りに接続することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項６】
請求項５に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記硬質保護層は、３つの内方硬質四角層であり、
前記内方硬質四角層は、１つの内角が６０°の平行四辺形であり、
前記第４センシング光ファイバは、３つの前記内方硬質四角層の境界部の中心位置に位置し、
前記三角内方支持枠は、正三角形であることを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項７】
請求項６に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムにおいて、
前記断熱保護層は、浸透防止三角層と断熱三角層を３組含み、
各組の前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記三角内方支持枠の１つの角に位置し、
各組の前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記三角内方支持枠の角の二等分線に対し対称に分布し、
前記浸透防止三角層と前記断熱三角層は、前記内方硬質四角層とシームレスに接続することを特徴とする、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システム。
【請求項８】
請求項７に記載の複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムの監視方法において、
施設監視の実際の必要性に応じて、前記第一光ファイバとして１本の普通のセンシング光ファイバを準備し、該第一光ファイバの増感すべき長さを特定し、該第一光ファイバのうち増感すべき部分の前端に重りを固定し、末端にもう１つの重りを固定し、前記ファイバ固定端部における前記上接着剤注入管と前記下接着剤注入管から接着剤を前記溶液凝固管に注入し、上下端部の前記貫通管ハンドルを開け、前記接着剤を上下側の前記接着剤注入貫通管から同時に流出させ、かつ絶えず前記接着剤を両側の前記内方断熱層と前記内方導熱強化層と前記外方断熱強化層のうち該第一光ファイバに接する位置に押し付けることによって、前記内方断熱層と前記内方導熱強化層と前記外方断熱強化層と、該第一光ファイバとを緊密に係合させ、かつ前記接着剤注入貫通管に位置する該第一光ファイバを前記接着剤によって包装し、密着させるステップ１と、
前記第二光ファイバのため、長さ、出荷パラメータが同一であり被覆層の色が異なる４本の普通のセンシング光ファイバを別途準備し、順に前記外方円形モジュール、前記中間層モジュール、前記内方コアモジュールを構築し、次いで、内側から順に前記内方コアモジュール、前記中間層モジュール、前記外方円形モジュールを取り付け、異なる方向における該普通のセンシング光ファイバの外部の前記被覆層の色とそれに対応する方向を記録し、前記三角内方支持枠を加熱し、前記第二光ファイバの温度が一定数値に達すると加熱を停止し、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバの温度の低下を観測し、さらに前記異なる方向に対する監視精度を特定するステップ２と、
前記第二光ファイバを、４つの平行に分布する前記第２ファイバ載置リングの前記第２ファイバ載置接続軸を囲んでＳ状に配置し、次いで、該第二光ファイバを、同様に前記右耐力ビームの前記第１ファイバ載置リングの前記第１ファイバ載置接続軸と前記第２ファイバ載置リングの前記第２ファイバ載置接続軸にＳ状に配置し、被測定構造体の支点を選択し、前記左耐力ビームと前記右耐力ビームによってダム浸透特性時空監視装置を前記被測定構造体に載置し、監視領域に所要の前記ダム浸透特性時空監視装置が配置されるまでに、前記右耐力ビーム側の前記第１過渡円形端部によって該第二光ファイバを次の前記ダム浸透特性時空監視装置に直列に接続し、同様のルートで、前記センシング光ファイバ浸透探査増感装置の処理を経た前記第一光ファイバを前記被測定構造体に配置し、監視しつつ比較分析を行うステップ３と、
浸透水が当該被測定領域を流れると、前記ダム浸透特性時空監視装置における増感処理後の前記第一光ファイバの光情報が絶えず変化し、それと同時に、非均一に分布する前記浸透水が異なる方向から前記第二光ファイバの周囲に達し、少なくとも２組の前記遮水強化段と前記浸透強化段の協同作用により、前記第１センシング光ファイバと前記第２センシング光ファイバと前記第３センシング光ファイバによって、前記異なる方向からの前記浸透水による温度の変化を迅速に監視し、前記ダム浸透特性時空監視装置における前記増感処理後の前記第一光ファイバと前記第二光ファイバの光情報の変化を配置経路に従って描画し、異なる時点の曲線を描画し、該曲線を比較することによって浸透特性の総合的な識別と分析を行うステップ４とを含む、複雑な環境における水利施設の浸透特性の統合的監視システムの監視方法。
【国際調査報告】
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