(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸透流形態識別装置と、浸透測定用の特製光ファイバーと、光ファイバー較正装置と、光ファイバー配置装置とを含み、前記浸透測定用の特製光ファイバーは、前記光ファイバー較正装置によって較正された後、前記光ファイバー配置装置によって監視する領域に取り付けられ、前記浸透流形態識別装置に接続され、
前記光ファイバー配置装置は、屈曲台座、及び前記屈曲台座の上にある案内路を有し、前記案内路の中部に案内溝が設けられ、前記案内溝の内に、配置する前記浸透測定用の特製光ファイバーが取り付けられ、前記案内路は第１の直線分、第２の直線分、及び前記第１の直線分と前記第２の直線分を接続する屈曲分を含み、前記第１の直線分がいくつかの第１の締め装置によって前記屈曲台座に固定され、前記屈曲分の中部内側に径変更ステージが接続され、前記径変更ステージの一端に、円案内ステージを貫通する径変更接続柱が接続され、前記円案内ステージの両側に、前記円案内ステージにネジ接続される円接続柱が設けられ、前記円接続柱に円接続柱レバーが接続され、前記径変更ステージのもう一端に、先端に円弧が設けられ、緩く固定する栓が接続され、前記緩く固定する栓に、前記案内路が貫通する案内穴が設けられ、前記案内穴の内に押しプレートが設けられ、前記押しプレートに押しロッドが接続され、前記押しロッドと前記緩く固定する栓がネジ接続され、前記第２の直線分に第２の締め装置が取り付けられ、前記第２の締め装置の底部に凸出ステージが延設され、前記凸出ステージは夾角４５°の平行四辺形を底面とする四角柱であり、前記屈曲台座に、前記第１の直線分との夾角と前記第２の直線分との夾角とが４５°であるレール溝が設けられ、前記凸出ステージが前記レール溝に沿って移動し、前記屈曲台座の上に前記第２の直線分に平行する鉛直目盛りが設けられ、前記鉛直目盛りのゼロ点は、配置する前記浸透測定用の特製光ファイバーと最も右の前記第１の締め装置との交点であり、前記レール溝の起点は前記鉛直目盛りの前記ゼロ点にあり、前記屈曲分と前記第１の直線分が交差する位置に、前記屈曲分に対して接線となる第１の半径尺が設けられ、前記屈曲分と前記第２の直線分が交差する位置に、前記屈曲分に対して接線となる第２の半径尺が設けられる、
ことを特徴とする分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【請求項２】
前記第１の半径尺の末端に覆われて第１の半径縮尺が設けられ、前記第２の半径尺の末端に覆われて第２の半径縮尺が設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【請求項３】
前記第１の締め装置は、第１の接続案内ステージと、前記第１の接続案内ステージにネジ接続される第１の締めロッド及び第１のハンドルを有し、前記第１の接続案内ステージは直方体の塊であり、前記第１の接続案内ステージの下方に前記案内路が貫通する第１の凹溝が設けられ、前記第１の凹溝の内に、前記案内路の上方にある第１の圧しプレートが設けられ、前記第１の締めロッドの下方に前記第１の圧しプレートが接続され、前記第１の締めロッドの上方に前記第１のハンドルが取り付けられ、前記第２の締め装置は、第２の接続案内ステージと、前記第２の接続案内ステージにネジ接続される第２の締めロッド及び第２のハンドルを有し、前記第２の接続案内ステージの下方に前記案内路が貫通する第２の凹溝が設けられ、前記第２の凹溝の内に、前記案内路の上方にある第２の圧しプレートが設けられ、前記第２の締めロッドの下方に前記第２の圧しプレートが接続され、前記第２の締めロッドの上方に前記第２のハンドルが取り付けられ、前記第２の接続案内ステージの下方に前記凸出ステージが延設され、前記第２の接続案内ステージの両側に凸出部が延設される、
ことを特徴とする請求項２に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【請求項４】
前記光ファイバー較正装置は、遮熱筒、及び前記遮熱筒にあって前記遮熱筒の軸線の周りに環方向に設置されるいくつかの較正モジュールを有し、前記較正モジュールは、接続軸、第１の電子温度計及び第２の電子温度計を含み、前記接続軸に較正する前記浸透測定用の特製光ファイバーが巻き付けられ、前記浸透測定用の特製光ファイバーが前記遮熱筒の外の光ファイバー温度復調器に接続され、前記第１の電子温度計及び前記第２の電子温度計がそれぞれ前記遮熱筒の外の第１の温度制御ゲージ及び第２の温度制御ゲージに接続され、前記遮熱筒の筒壁内に前記遮熱筒の内の水を加熱するための温源となるヒータ線が設けられ、前記温源となるヒータ線が前記遮熱筒の外のパワー温度制御ゲージに接続され、前記第１の温度制御ゲージが前記第１の温度制御ゲージの導線によって第１の電気遮断バネ及び第２の電気遮断バネに接続され、前記第１の電気遮断バネが第１の導電磁石に接続され、前記第１の導電磁石が電磁回路スイッチ及び第２の導電磁石に直列に接続され、前記第１の導電磁石が第１の導電鉄塊に対向して設置され、前記第１の導電鉄塊がポンプに前記ポンプのケーブルによって接続され、前記ポンプが循環水タンクの内にあり、前記ポンプが圧力進水管によって前記循環水タンクの内の水を前記遮熱筒の内に輸送し、前記第２の温度制御ゲージが前記第２の温度制御ゲージの導線によって第３の電気遮断バネに接続され、前記第３の電気遮断バネが第３の導電磁石に接続され、前記第３の導電磁石が第３の導電鉄塊に対向して設置され、前記第３の導電磁石が熱抵抗スイッチによって電源に接続され、前記電源が電磁回路スイッチに接続され、前記パワー温度制御ゲージは、パワー温度制御導線によって前記第３の導電鉄塊及び第２の導電鉄塊に接続され、前記第２の導電鉄塊と前記第３の導電鉄塊が直列に接続され、前記第２の導電磁石と前記第３の導電磁石が直列に接続され、前記第２の導電磁石と前記第２の電気遮断バネが直列に接続される、
ことを特徴とする請求項３に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【請求項５】
前記遮熱筒は筒胴体及び筒蓋を含み、前記筒胴体が外から内に順に、ハード外保護筒、遮熱中間層、ヒータ線放置層及びハード内保護層を有し、前記筒蓋は遮熱のハード保護プレートであり、前記筒胴体の先頭に保護プレート溝が設けられ、前記遮熱のハード保護プレートの下面に、前記保護プレート溝に沿って移動可能な保護プレート横レールが取り付けられ、前記接続軸の下端がネジによって前記ハード内保護層に取り付けられ、前記接続軸の先端が頂板ネジによって頂板に接続され、前記頂板の上端面がカバーネットに接続される、
ことを特徴とする請求項４に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【請求項６】
前記カバーネットは、前記頂板及び前記接続軸に沿って環方向に設置され、前記温源となるヒータ線が前記ヒータ線放置層に沿って底から全体的に環方向に設置され、前記遮熱中間層、前記ハード内保護層の前記温源となるヒータ線に近い側に保護のための金属保護層が設けられる、
ことを特徴とする請求項５に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【請求項７】
前記浸透流形態識別装置は、光路カップラー及び同期制御機を有し、前記浸透測定用の特製光ファイバーが垂直に交差して水理構造物の浸透流の形態の監視領域において敷設され、前記浸透測定用の特製光ファイバーが前記光路カップラーに接続され、前記浸透測定用の特製光ファイバーと前記光路カップラーとの間に監視恒温室が設けられ、前記同期制御機がモードロックレーザー機器に接続され、前記モードロックレーザー機器が第１の合分波器に接続され、前記第１の合分波器が偏光ビームスプリッタに接続され、前記偏光ビームスプリッタがセパレータに接続され、前記セパレータがノンリニア増幅器に接続され、前記ノンリニア増幅器が格子対に接続され、前記格子対が液晶空間光変調器に接続され、前記液晶空間光変調器が回折格子に接続され、前記回折格子が反射ミラーに接続され、前記反射ミラーがビームスプリッタに接続され、前記ビームスプリッタがノンリニア結晶に接続され、前記ノンリニア結晶がスペクトロメーターに接続され、前記スペクトロメーターがマイケルソン干渉計に接続され、前記マイケルソン干渉計の出力端が前記光路カップラーに接続され、前記光路カップラーの出力端がそれぞれディテクタ及び第２の光スプリッタに接続され、前記ディテクタがデジタル信号処理器に接続され、前記第２の光スプリッタがアンプ回路によって前記デジタル信号処理器に接続され、前記デジタル信号処理器の出力端がそれぞれ前記同期制御機及び取得器に接続され、前記取得器の出力端がそれぞれ前記同期制御機及びコンピュータに接続され、前記コンピュータはリモートクラウドデーターベースが配置されるモジュールに接続され、前記リモートクラウドデーターベースが配置されるモジュールは情報を集めて、監視情報管理・分析・評価モジュールに送信する、
ことを特徴とする請求項６に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【請求項８】
前記アンプ回路は、並列に接続される第１のアンプ回路、第２のアンプ回路及び第３のアンプ回路を含み、前記第１のアンプ回路は、第１のフォトダイオードと前記第１のフォトダイオードに接続される第３のアンプと前記第３のアンプに接続されるストークス受信器とを含み、前記第２のアンプ回路は、第２のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードに接続される第４のアンプと前記第４のアンプに接続される反ストークス受信器とを含み、前記第３のアンプ回路は、第３のフォトダイオードと前記第３のフォトダイオードに接続される第５のアンプと前記第５のアンプに接続されるレイリー光受信器とを含み、前記第１のフォトダイオード、前記第２のフォトダイオード及び前記第３のフォトダイオードがそれぞれ前記第２の光スプリッタの出力端に接続される、
ことを特徴とする請求項７に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【請求項９】
前記マイケルソン干渉計の出力端がフォトスイッチに接続され、前記フォトスイッチにＬ側スイッチとＲ側スイッチの両方が設置され、前記Ｌ側スイッチが主フェムト秒パルスレーザ装置の入力端に接続され、前記Ｒ側スイッチが副フェムト秒パルスレーザ装置の入力端に接続され、前記主フェムト秒パルスレーザ装置の主フェムト秒パルス光が第１のアンプの光信号入力端に入り、前記副フェムト秒パルスレーザ装置の副フェムト秒パルス光が第２のアンプの光信号入力端を通過し、前記第１のアンプの光信号出力端子が第１の光スプリッタの入力端子に接続され、前記第１の光スプリッタの出力端子がそれぞれ第２の光フィルタの信号入力端子及び第３の光フィルタの信号入力端子に接続され、前記第２のアンプの光信号出力端子が第１の光フィルタの光信号入力端子に接続され、前記第１の光フィルタ、前記第２の光フィルタ及び前記第３の光フィルタの出力端が第２の合分波器の入力端に接続され、前記第２の合分波器の出力端が前記第２の光スプリッタの入力端に接続される、
ことを特徴とする請求項８に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム及びその方法に関し、水利・水力電気工学についての安全監視分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
水理構造物が安全に役立つことに影響を与える大切な要因の一つは、浸透流であり、浸透流の形態をより一層効率的に検知することは、隠された危険を早期に見出し、水理構造物の確実な運転を保証するという重大な意義を有する。分布型光ファイバーによる感知技術の発展に伴い、これによって構造の形態情報を取得し、構造の健常状況を検知することは、水利・土木などの工学の安全分野において重要な研究方向になった。しかし、工学で実際的に水理構造物の浸透流の形態の検知に分布型光ファイバーを適用する中、仕事環境、構造特性等が特別であるため、解決・改善すべき技術課題が、まだ多く残っている。
【０００３】
まず、現在では、光ファイバーセンサを用いて浸透流を監視する際に、外部からの回路によって光ファイバーを加熱する必要がある場合が多く、耐圧性と協力変形が悪く、浸透流の感度が低い等の欠点があるので、水理浸透流の監視の特性と特別な仕事環境を十分に考えて、光ファイバーセンサ自身の生産・組み立てに着目し、自己制御の熱源を有する浸透流監視専用の光ファイバーを開発して、光ファイバーで浸透流を測定する技術と実用性を向上させることが切望される。また、現在では、分布型光ファイバーによる温度の感知技術が、構造の浸透流の形態の間接検知に最もよく用いられ、温度計測信号として反ストークスラマン散乱光を用い、ポンプ信号としてレーザーシングルパルスを用い、温度計測のリファレンスチャンネルとしてストークスラマン散乱光を用いるが、パルス幅の調節が難しく、空間分解能が低く、信号／ノイズ比が悪い欠点がある。
【０００４】
次に、現在では、光ファイバーセンサが１００ｍより長い監視に適用される中、段に分けて較正する考えに基づく場合が多く、そのうちのある一つの段又は複数の段で較正を行い、選択された段の温度係数の平均値を光ファイバーセンサ全体の温度係数とするが、光ファイバーセンサが長くなるに伴い、その精度が低下している。また、この方法は、較正効率が低く、較正の長さが短く、負荷重量が軽く、温度の昇降が困難で温度を制御し難いという欠点がある。長距離・広範囲の効率的な較正という課題は、分布型感知技術を、大規模に、水理構造物の浸透流の形態の検知に適用して普及させることを阻害する要因の一つとなる。
【０００５】
第三に、実際的に工学に適用する中、敷設された光ファイバーは適切でない屈曲度又は屈曲分のために効果的に保護されず、監視精度が低下したり、測定値が正しくなくなったりして、ひいては測定値が取得できない場合が多い。適切でない光ファイバーの配置によって、工学構造サイズ及び工事計画等の要求が満たされなく、また無駄になる。光ファイバーセンサの配置、特に光ファイバーの屈曲曲率半径の合理的な調整・制御は、その監視精度、使用寿命及び工事の進展等に影響を与える重要な技術課題になり、できるだけ敷設者の頼りを低減して、敷設された光ファイバーセンサの生存率を高め、光ファイバーセンサの役立つ寿命を延ばし、より一層ダムの形態を効率的に正確に検知するように、適応性がよくて取り扱いやすい光ファイバーの屈曲曲率の制御・計測装置及びその方法が切望される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術の欠点を克服するために、本発明は、長距離の光ファイバーの効率的な較正及び屈曲曲率の確実的な制御・計測を達成でき、高精度・高空間分解能・速い感知速度・遠距離の水理構造物の浸透流の形態検知が可能になる、分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム及びその検知方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を実現するために、本発明は、
浸透流形態識別装置と、浸透測定用の特製光ファイバーと、光ファイバー較正装置と、光ファイバー配置装置とを含み、前記浸透測定用の特製光ファイバーは、前記光ファイバー較正装置によって較正された後、前記光ファイバー配置装置によって監視する領域に取り付けられ、前記浸透流形態識別装置に接続され、
前記光ファイバー配置装置は、屈曲台座、及び前記屈曲台座の上にある案内路を有し、前記案内路の中部に案内溝が設けられ、前記案内溝の内に、配置する前記浸透測定用の特製光ファイバーが取り付けられ、前記案内路は第１の直線分、第２の直線分、及び前記第１の直線分と前記第２の直線分を接続する屈曲分を含み、前記第１の直線分がいくつかの第１の締め装置によって前記屈曲台座に固定され、前記屈曲分の中部内側に径変更ステージが接続され、前記径変更ステージの一端に、円案内ステージを貫通する径変更接続柱が接続され、前記円案内ステージの両側に、前記円案内ステージにネジ接続される円接続柱が設けられ、前記円接続柱に円接続柱レバーが接続され、前記径変更ステージのもう一端に、先端に円弧が設けられ、緩く固定する栓が接続され、前記緩く固定する栓に、前記案内路が貫通する案内穴が設けられ、前記案内穴の内に押しプレートが設けられ、前記押しプレートに押しロッドが接続され、前記押しロッドと前記緩く固定する栓がネジ接続され、前記第２の直線分に第２の締め装置が取り付けられ、前記第２の締め装置の底部に凸出ステージが延設され、前記凸出ステージは夾角４５°の平行四辺形を底面とする四角柱であり、前記屈曲台座に、前記第１の直線分との夾角と前記第２の直線分との夾角とが４５°であるレール溝が設けられ、前記凸出ステージが前記レール溝に沿って移動し、前記屈曲台座の上に前記第２の直線分に平行する鉛直目盛りが設けられ、前記鉛直目盛りのゼロ点は、配置する前記浸透測定用の特製光ファイバーと最も右の前記第１の締め装置との交点であり、前記レール溝の起点は前記鉛直目盛りの前記ゼロ点にあり、前記屈曲分と前記第１の直線分が交差する位置に、前記屈曲分に対して接線となる第１の半径尺が設けられ、前記屈曲分と前記第２の直線分が交差する位置に、前記屈曲分に対して接線となる第２の半径尺が設けられる、分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システムである。
【０００８】
好ましくは、前記第１の半径尺の末端に覆われて第１の半径縮尺が設けられ、前記第２の半径尺の末端に覆われて第２の半径縮尺が設けられる。
【０００９】
好ましくは、前記第１の締め装置が、第１の接続案内ステージと、前記第１の接続案内ステージにネジ接続される第１の締めロッド及び第１のハンドルを有し、前記第１の接続案内ステージは直方体の塊であり、前記第１の接続案内ステージの下方に前記案内路が貫通する第１の凹溝が設けられ、前記第１の凹溝の内に、前記案内路の上方にある第１の圧しプレートが設けられ、前記第１の締めロッドの下方に前記第１の圧しプレートが接続され、前記第１の締めロッドの上方に前記第１のハンドルが取り付けられ、前記第２の締め装置は、第２の接続案内ステージと、前記第２の接続案内ステージにネジ接続される第２の締めロッド及び第２のハンドルを有し、前記第２の接続案内ステージの下方に前記案内路が貫通する第２の凹溝が設けられ、前記第２の凹溝の内に、前記案内路の上方にある第２の圧しプレートが設けられ、前記第２の締めロッドの下方に前記第２の圧しプレートが接続され、前記第２の締めロッドの上方に前記第２のハンドルが取り付けられ、前記第２の接続案内ステージの下方に前記凸出ステージが延設され、前記第２の接続案内ステージの両側に凸出部が延設される。
【００１０】
好ましくは、前記分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システムが、遮熱筒、及び前記遮熱筒にあって前記遮熱筒の軸線の周りに環方向に設置されるいくつかの較正モジュールを有し、前記較正モジュールは、接続軸、第１の電子温度計及び第２の電子温度計を含み、前記接続軸に較正する前記浸透測定用の特製光ファイバーが巻き付けられ、前記浸透測定用の特製光ファイバーが前記遮熱筒の外の光ファイバー温度復調器に接続され、前記第１の電子温度計及び前記第２の電子温度計がそれぞれ前記遮熱筒の外の第１の温度制御ゲージ及び第２の温度制御ゲージに接続され、前記遮熱筒の筒壁内に前記遮熱筒の内の水を加熱するための温源となるヒータ線が設けられ、前記温源となるヒータ線が前記遮熱筒の外のパワー温度制御ゲージに接続され、前記第１の温度制御ゲージが前記第１の温度制御ゲージの導線によって第１の電気遮断バネ及び第２の電気遮断バネに接続され、前記第１の電気遮断バネが第１の導電磁石に接続され、前記第１の導電磁石が電磁回路スイッチ及び第２の導電磁石に直列に接続され、前記第１の導電磁石が第１の導電鉄塊に対向して設置され、前記第１の導電鉄塊がポンプに前記ポンプのケーブルによって接続され、前記ポンプが循環水タンクの内にあり、前記ポンプが圧力進水管によって前記循環水タンクの内の水を前記遮熱筒の内に輸送し、前記第２の温度制御ゲージが前記第２の温度制御ゲージの導線によって第３の電気遮断バネに接続され、前記第３の電気遮断バネが第３の導電磁石に接続され、前記第３の導電磁石が第３の導電鉄塊に対向して設置され、前記第３の導電磁石が熱抵抗スイッチによって電源に接続され、前記電源が電磁回路スイッチに接続され、前記パワー温度制御ゲージは、パワー温度制御導線によって前記第３の導電鉄塊及び第２の導電鉄塊に接続され、前記第２の導電鉄塊と前記第３の導電鉄塊が直列に接続され、前記第２の導電磁石と前記第３の導電磁石が直列に接続され、前記第２の導電磁石と前記第２の電気遮断バネが直列に接続される。
【００１１】
好ましくは、前記遮熱筒が筒胴体及び筒蓋を含み、前記筒胴体が外から内に順に、ハード外保護筒、遮熱中間層、ヒータ線放置層及びハード内保護層を有し、前記筒蓋は遮熱のハード保護プレートであり、前記筒胴体の先頭に保護プレート溝が設けられ、前記遮熱のハード保護プレートの下面に、前記保護プレート溝に沿って移動可能な保護プレート横レールが取り付けられ、前記接続軸の下端がネジによって前記ハード内保護層に取り付けられ、前記接続軸の先端が頂板ネジによって頂板に接続され、前記頂板の上端面がカバーネットに接続される。
【００１２】
好ましくは、前記カバーネットは、前記頂板及び前記接続軸に沿って環方向に設置され、前記温源となるヒータ線が前記ヒータ線放置層に沿って底から全体的に環方向に設置され、前記遮熱中間層、前記ハード内保護層の前記温源となるヒータ線に近い側に保護のための金属保護層が設けられる。
【００１３】
好ましくは、前記分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システムが、光路カップラー及び同期制御機を含み、前記浸透測定用の特製光ファイバーが垂直に交差して水理構造物の浸透流の形態の監視領域において敷設され、前記浸透測定用の特製光ファイバーが前記光路カップラーに接続され、前記浸透測定用の特製光ファイバーと前記光路カップラーとの間に監視恒温室が設けられ、前記同期制御機がモードロックレーザー機器に接続され、前記モードロックレーザー機器が第１の合分波器に接続され、前記第１の合分波器が偏光ビームスプリッタに接続され、前記偏光ビームスプリッタがセパレータに接続され、前記セパレータがノンリニア増幅器に接続され、前記ノンリニア増幅器が格子対に接続され、前記格子対が液晶空間光変調器に接続され、前記液晶空間光変調器が回折格子に接続され、前記回折格子が反射ミラーに接続され、前記反射ミラーがビームスプリッタに接続され、前記ビームスプリッタがノンリニア結晶に接続され、前記ノンリニア結晶がスペクトロメーターに接続され、前記スペクトロメーターがマイケルソン干渉計に接続され、前記マイケルソン干渉計の出力端が前記光路カップラーに接続され、前記光路カップラーの出力端がそれぞれディテクタ及び第２の光スプリッタに接続され、前記ディテクタがデジタル信号処理器に接続され、前記第２の光スプリッタがアンプ回路によって前記デジタル信号処理器に接続され、前記デジタル信号処理器の出力端がそれぞれ前記同期制御機及び取得器に接続され、前記取得器の出力端がそれぞれ前記同期制御機及びコンピュータに接続され、前記コンピュータはリモートクラウドデーターベースが配置されるモジュールに接続され、前記リモートクラウドデーターベースが配置されるモジュールは情報を集めて、監視情報管理・分析・評価モジュールに送信する。
【００１４】
好ましくは、前記アンプ回路が、並列に接続される第１のアンプ回路、第２のアンプ回路及び第３のアンプ回路を含み、前記第１のアンプ回路は、第１のフォトダイオードと前記第１のフォトダイオードに接続される第３のアンプと前記第３のアンプに接続されるストークス受信器とを含み、前記第２のアンプ回路は、第２のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードに接続される第４のアンプと前記第４のアンプに接続される反ストークス受信器とを含み、前記第３のアンプ回路は、第３のフォトダイオードと前記第３のフォトダイオードに接続される第５のアンプと前記第５のアンプに接続されるレイリー光受信器とを含み、前記第１のフォトダイオード、前記第２のフォトダイオード及び前記第３のフォトダイオードがそれぞれ前記第２の光スプリッタの出力端に接続される。
【００１５】
好ましくは、前記マイケルソン干渉計の出力端がフォトスイッチに接続され、前記フォトスイッチにＬ側スイッチとＲ側スイッチの両方が設置され、前記Ｌ側スイッチが主フェムト秒パルスレーザ装置の入力端に接続され、前記Ｒ側スイッチが副フェムト秒パルスレーザ装置の入力端に接続され、前記主フェムト秒パルスレーザ装置の主フェムト秒パルス光が第１のアンプの光信号入力端に入り、前記副フェムト秒パルスレーザ装置の副フェムト秒パルス光が第２のアンプの光信号入力端を通過し、前記第１のアンプの光信号出力端子が第１の光スプリッタの入力端子に接続され、前記第１の光スプリッタの出力端子がそれぞれ第２の光フィルタの信号入力端子及び第３の光フィルタの信号入力端子に接続され、前記第２のアンプの光信号出力端子が第１の光フィルタの光信号入力端子に接続され、前記第１の光フィルタ、前記第２の光フィルタ及び前記第３の光フィルタの出力端が第２の合分波器の入力端に接続され、前記第２の合分波器の出力端が前記第２の光スプリッタの入力端に接続される。
【００１６】
また、本発明は、
浸透測定用の特製光ファイバーを、スパイラル状で光ファイバー較正装置に配置し、前記光ファイバー較正装置によって、配置する前記浸透測定用の特製光ファイバーの温度係数を決定するステップ１と、
設計要求に応じて光ファイバー配置装置の数を定め、その後決定された前記浸透測定用の特製光ファイバーを水理構造物の測定する領域に固定するステップ２と、
配置された前記浸透測定用の特製光ファイバーを浸透流形態識別装置によって駆動し、情報を取得して分析を行い、前記水理構造物の浸透流の形態を識別するステップ３と、
を含む、分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システムによる検知方法である。
【００１７】
本発明において、電磁回路スイッチをオンにすると、第３の導電磁石、第２の導電磁石、第１の導電磁石に瞬間に電気が流れて磁性が生じ、その後、第３の導電鉄塊、第２の導電鉄塊、第１の導電鉄塊をそれぞれ対応する導電磁石に吸着し、通路になるようにパワー温度制御ゲージが繋がれ、これによって温源となるヒータ線を加熱する。第１の温度制御ゲージ又は第２の温度制御ゲージでの温度値に達すると、繋がれた回路にある熱抵抗スイッチが切られ、その時、第３の導電磁石、第２の導電磁石、第１の導電磁石が磁性を失い、その後、圧縮された第３の電気遮断バネ、第２の電気遮断バネ、第１の電気遮断バネによって、磁性を失った第３の導電磁石、第２の導電磁石、第１の導電磁石をそれぞれ第３の導電鉄塊、第２の導電鉄塊、第１の導電鉄塊から弾かせ、オフ状態を維持して加熱を停止し、昇温が実現される。電磁回路スイッチが存在する回路がオンにされると、パワー温度制御ゲージを切り、ポンプをオンにし、設定された低下すべき温度に基づいて、圧力進水管によって冷たい水を較正装置に注入し、所定の温度降下値に達すると、熱抵抗スイッチが切られ、第３の導電磁石、第２の導電磁石、第１の導電磁石が磁性を失い、第３の電気遮断バネ、第２の電気遮断バネ、第１の電気遮断バネが磁性を失った第３の導電磁石、第２の導電磁石、第１の導電磁石をそれぞれ第３の導電鉄塊、第２の導電鉄塊、第１の導電鉄塊から弾かせ、オフ状態を維持して加水を停止し、降温が実現される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システムは、浸透測定用の特製光ファイバー、光ファイバー較正装置、光ファイバー配置装置及び浸透流形態識別装置を組み合わせることによって、遠距離・大重量の光ファイバーの較正及び監視中の自己制御の熱源の温度調節が可能で、光ファイバーの屈曲曲率設定・配置を効率的に正確に実現でき、自己昇降温が可能で、精度が高く、空間分解能が高く、運転速度が速い等の利点があり、較正精度及び配置効率を大幅に向上させ、浸透流の識別性を顕著に高め、監視コストの削減及び工学実用化の面で目覚しいメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の原理の模式図である。
【図２】図１における光ファイバー配置装置の構成模式図である。
【図３】図２における第１の締め装置の構成模式図である。
【図４】図２における第２の締め装置の前面構成模式図である。
【図５】図４における第２の締め装置の裏面構成模式図である。
【図６】図１における緩く固定する栓の構成模式図である。
【図７】図１における光ファイバー較正装置の構成模式図である。
【図８】図７における１-１断面図である。
【図９】図１における浸透流形態識別装置の模式図である。
【図１０】図９における自己制御の熱源の浸透測定用の特製シングルモード光ファイバーの構成模式図である。
【図１１】図１０における外ジャケット保護管の細部構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて更に本発明を説明する。
図１〜図１１に示すように、本発明の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システムは、浸透測定用の特製光ファイバー１４３と、光ファイバー較正装置と、光ファイバー配置装置と、浸透流形態識別装置とを含み、光ファイバー較正装置を用いて浸透測定用の特製光ファイバー１４３を現場で較正した後、光ファイバー配置装置によって浸透測定用の特製光ファイバー１４３を敷設してテストを実施し、テストが成功した後、浸透流形態識別装置を組み込んで情報の取得、処理及び分析を行う。
【００２１】
光ファイバー配置装置は、屈曲台座１、及び屈曲台座１上にあって軟質プラスチックからなる案内路３を有し、案内路３の中部に案内溝が設けられ、案内溝内に、浸透測定用の特製光ファイバー１４３である測定する光ファイバー２が取り付けられる。
案内路３は、第１の直線分、第２の直線分、及び第１の直線分と第２の直線分を接続する屈曲分を含み、第１の直線分がいくつかの第１の締め装置４によって屈曲台座１に固定される。屈曲分の中部内側に径変更ステージ６が接続される。径変更ステージ６の一端に、円案内ステージ１９を貫通する径変更接続柱１２が接続される。円案内ステージ１９の両側に、円案内ステージ１９にネジ接続される円接続柱１４が設けられ、円接続柱１４に円接続柱レバー１３が接続される。径変更ステージ６のもう一端に、先端に円弧が設けられ、緩く固定する栓が接続され、緩く固定する栓に、案内路３が貫通する案内穴１７が設けられる。案内穴１７に押しプレート１６が設けられ、押しプレート１６に押しロッド１５が接続され、押しロッド１５と緩く固定する栓がネジ接続される。
第２の直線分に第２の締め装置５０が取り付けられ、第２の締め装置５０の底部に凸出ステージ５０４が延設され、凸出ステージ５０４の断面は夾角４５°の平行四辺形である。屈曲台座１に、第１の直線分及び第２の直線分との夾角４５°のレール溝が設けられ、凸出ステージがレール溝に沿って移動する。屈曲台座１の上に第２の直線分に平行する鉛直目盛りが設けられ、鉛直目盛りのゼロ点は、配置する浸透測定用の特製光ファイバーと最も右の第１の締め装置４との交点であり、レール溝の起点は鉛直目盛りのゼロ点にあり、屈曲分と第１の直線分が交差する位置に、屈曲分に対して接線となる第１の半径尺５が設けられ、屈曲分と第２の直線分が交差する位置に、屈曲分に対して接線となる第２の半径尺９が設けられる。
【００２２】
本発明において、第１の半径尺５の末端に覆われて第１の半径縮尺８が設けられ、第２の半径尺９の末端に覆われて第２の半径縮尺７が設けられる。
第１の締め装置４は、第１の接続案内ステージ４１と、第１の接続案内ステージ４１にネジ接続される第１の締めロッド４２及び第１のハンドル４３を有する。第１の接続案内ステージ４１は直方体の塊であり、第１の接続案内ステージ４１の下方に案内路３が貫通する第１の凹溝が設けられ、第１の凹溝内に、案内路３の上方にある第１の圧しプレート４４が設けられる。第１の締めロッド４２の下方に第１の圧しプレート４４が接続され、第１の締めロッド４２の上方に第１のハンドル４３が取り付けられる。
第２の締め装置５０は、第２の接続案内ステージ５０１と、第２の接続案内ステージ５０１にネジ接続される第２の締めロッド５０５及び第２のハンドル５０６を有する。第２の接続案内ステージ５０６の下方に案内路３が貫通する第２の凹溝が設けられ、第２の凹溝内に、案内路３の上方にある第２の圧しプレート５０２が設けられる。第２の締めロッド５０５の下方に第２の圧しプレート５０２が接続され、第２の締めロッド５０５の上方に第２のハンドル５０６が取り付けられる。第２の接続案内ステージ５０４の両側に凸出部５０３が延設され、第２の接続案内ステージ５０１の下方に凸出ステージ１０４が延設される。凸出ステージ５０４の断面が夾角４５°の平行四辺形であり、第２の接続案内ステージ５０１と凸出ステージ１０４は夾角４５°を成す。
これによって、第１の直線分と第２の直線分は夾角９０°を成すことが保証され、角度の誤差が取り除かれる。
屈曲台座１上に、第１の直線分及び第２の直線分との夾角４５°のレール溝が設けられ、凸出ステージ５０４がレール溝に沿って移動する。屈曲台座１に、第２の直線分に平行する鉛直目盛り１１が設けられ、鉛直目盛り１１のゼロ点は、測定する光ファイバー２と最も右の第１の締め装置４との交点であり、レール溝の起点は、鉛直目盛り１１のゼロ点にある。屈曲分と第１の直線分が交差する位置に、屈曲分に対して接線となる第１の半径尺５が設けられ、屈曲分と第２の直線分が交差する位置に、屈曲分に対して接線となる第２の半径尺９が設けられる。第１の半径尺５の末端に覆われて第１の半径縮尺８が設けられ、第２の半径尺９の末端に覆われて第２の半径縮尺７が設けられる。
【００２３】
本発明において、光ファイバー較正装置は、遮熱筒、及び遮熱筒内にあって遮熱筒の軸線の周りに環方向に設置されるいくつかの較正モジュールを有する。較正モジュールは、接続軸３１３、第１の電子温度計３４１及び第２の電子温度計３４５を含み、接続軸３１３に浸透測定用の特製光ファイバー１４３が巻き付けられる。浸透測定用の特製光ファイバー１４３が遮熱筒外にある光ファイバー温度復調器に接続される。第１の電子温度計３４１及び第２の電子温度計３４５がそれぞれ遮熱筒外の第１の温度制御ゲージ３０６及び第２の温度制御ゲージ３０８に接続される。遮熱筒の筒壁内に遮熱筒内の水を加熱するための温源となるヒータ線３５３が設けられ、温源となるヒータ線３５３が遮熱筒外のパワー温度制御ゲージ３１０に接続される。第１の温度制御ゲージ３０６は第１の温度制御ゲージ３０６の導線によって第１の電気遮断バネ３１７及び第２の電気遮断バネ３１８に接続され、第１の電気遮断バネ３１７が第１の導電磁石３２５に接続され、第１の導電磁石３２５が電磁回路スイッチ３２９及び第２の導電磁石３２３に直列に接続される。第１の導電磁石３２５が第１の導電鉄塊３２４に対向して設置され、第１の導電鉄塊３２４がポンプ３３４のケーブル３２３によってポンプ３３４に接続される。ポンプ３３４は循環水タンク３３１内にあり、ポンプ３３４が圧力進水管３３０によって循環水タンク３３１内の水を遮熱筒内に輸送する。
第２の温度制御ゲージ３０８は第２の温度制御ゲージ３０８の導線によって第３の電気遮断バネ３１９に接続され、第３の電気遮断バネ３１９が第３の導電磁石３２０に接続され、第３の導電磁石３２０が第３の導電鉄塊３２１に対向して設置される。第３の導電磁石３２０は熱抵抗スイッチ３２７によって電源に接続され、電源が電磁回路スイッチ３２９に接続される。
パワー温度制御ゲージ３１０は、パワー温度制御導線によって第３の導電鉄塊３２１及び第２の導電鉄塊３２２に接続される。第２の導電鉄塊３２２と第３の導電鉄塊３２１が直列に接続され、第２の導電磁石３２３と第３の導電磁石３２０が直列に接続され、第２の導電磁石３２３と第２の電気遮断バネ３１８が直列に接続される。
【００２４】
本発明において、遮熱筒は筒胴体及び筒蓋を有し、筒胴体が外から内までハード外保護筒３３７、遮熱中間層３４９、ヒータ線放置層３５０及びハード内保護層３５６を有する。筒蓋は遮熱のハード保護プレート３００である。筒胴体の先頭に保護プレート溝３０１が設けられ、遮熱のハード保護プレート３００の下方に、保護プレート溝３０１に沿って移動可能な保護プレート横レール３０４が取り付けられる。
接続軸３１３の下端がネジによってハード内保護層３５６に取り付けられ、接続軸３１３の先端がネジによって頂板３０２に接続され、頂板３０２の上端面がカバーネット３３９に接続され、接続軸３１３の下端がネジによってハード内保護層３５６に取り付けられ、接続軸３１３の先端がネジによって頂板３０２に接続され、頂板３０２の上端面がカバーネット３３９に接続される。
カバーネット３３９が頂板３０２及び接続軸３１３に沿って環方向に設置され、温源となるヒータ線３５３がヒータ線放置層３５０に沿って底から全体的に環方向に設置される。遮熱中間層３４９、ハード内保護層３５６の温源となるヒータ線３５３に近い側に保護のための金属保護層が設けられる。
第１の電子温度計３４１及び第２の電子温度計３４５はそれぞれハード内保護層３５６内にある電気導線によって第１の温度制御ゲージ３０６及び第２の温度制御ゲージ３０８に接続される。
浸透測定用の特製光ファイバー１４３、温源となるヒータ線３５３及び圧力進水管３３０は、それぞれ遮熱筒の筒壁を貫通する。
【００２５】
本発明において、浸透流形態識別装置は、光路カップラー１２７及び同期制御機１０２を有する。浸透測定用の特製光ファイバー１４３が垂直に交差して水理構造物の浸透流の形態の監視領域１３０において敷設され、浸透測定用の特製光ファイバー１４３が光路カップラー１２７に接続される。浸透測定用の特製光ファイバー１４３と光路カップラー１２７との間に監視恒温室１２９が設けられる。同期制御機１０２が順次にモードロックレーザー機器１０３、第１の合分波器１０４、偏光ビームスプリッタ１０５、セパレータ１０６、ノンリニア増幅器１０７、格子対１０８、液晶空間光変調器１０９、回折格子１１０、反射ミラー１１１、ビームスプリッタ１１２、ノンリニア結晶１１３、スペクトロメーター１１４、及びマイケルソン干渉計１１５に接続される。マイケルソン干渉計１１５の出力端が光路カップラー１２７に接続され、光路カップラー１２７の出力端がそれぞれディテクタ１２８及び第２の光スプリッタ１２６に接続され、ディテクタ１２８がデジタル信号処理器１４０に接続される。第２の光スプリッタ１２６がアンプ回路によってデジタル信号処理器１４０に接続され、デジタル信号処理器１４０出力端がそれぞれ同期制御機１０２及び取得器１４１に接続され、取得器１４１の出力端がそれぞれ同期制御機１０２及びコンピュータ１４２に接続される。コンピュータ１４２はリモートクラウドデーターベースが配置されるモジュール１００に接続され、リモートクラウドデーターベースが配置されるモジュール１００は情報を集めて、監視情報管理・分析・評価モジュール１０１に送信する。
【００２６】
本発明において、アンプ回路は、並列に接続される第１のアンプ回路、第２のアンプ回路及び第３のアンプ回路を含む。第１のアンプ回路は、順次に接続される第１のフォトダイオード１３１、第３のアンプ１３４及びストークス受信器１３９を含む。第２のアンプ回路は、順次に接続される第２のフォトダイオード１３２、第４のアンプ１３５及び反ストークス受信器１３８を含む。第３のアンプ回路は、順次に接続される第３のフォトダイオード１３３、第５のアンプ１３６及びレイリー光受信器１３７を含む。第１のフォトダイオード１３１、第２のフォトダイオード１３２及び第３のフォトダイオード１３３がそれぞれ第２の光スプリッタ１２６の出力端に接続される。
【００２７】
本発明において、マイケルソン干渉計１１５の出力端がフォトスイッチ１１６に接続される。フォトスイッチ１１６にＬ側スイッチとＲ側スイッチの両方が設置され、Ｌ側のスイッチが主フェムト秒パルスレーザ装置１１７の入力端に接続され、Ｒ側のスイッチが副フェムト秒パルスレーザ装置１１８の入力端に接続される。主フェムト秒パルスレーザ装置１１７の主フェムト秒パルス光が第１のアンプ１１９の光信号入力端に入り、副フェムト秒パルスレーザ装置１１８の副フェムト秒パルス光が第２のアンプ１２０の光信号入力端を通過する。第１のアンプ１１９の光信号出力端子が第１の光スプリッタ１２１の入力端子に接続され、第１の光スプリッタ１２１の出力端子がそれぞれ第２の光フィルタ１２３の信号入力端子及び第３の光フィルタ１２４の信号入力端子に接続される。第２のアンプ１２０の光信号出力端子が第１の光フィルタ１２２の光信号入力端子に接続される。第１の光フィルタ１２２、第２の光フィルタ１２３及び第３の光フィルタ１２４の出力端がそれぞれ第２の合分波器１２５の入力端に接続され、第２の合分波器１２５の出力端が第２の光スプリッタ１２６の入力端に接続される。
【００２８】
本発明において、浸透測定用の特製光ファイバー１４３は、内から外まで順次にシングルコア光ファイバー２１１、弾性内保護層２１０、遮熱スチールリング２０９、内層充填保護リング２１２、弾性ハードリング２１３、浸透防止・遮熱ハードカラー２１４が設けられ、シングルコア光ファイバー２１１はいくつかの外ジャケット保護管２０１にそれぞれ接続される。外ジャケット保護管２０１が、順次に弾性内保護層２１０、遮熱スチールリング２０９、内層充填保護リング２１２、弾性ハードリング２１３を貫通して、浸透防止・遮熱ハードカラー２１４に接続される。外ジャケット保護管２０１内に導流・蓄水コットン２０８が充填され、導流・蓄水コットン２０８が第２のメッシュフィルター２０６に接続され、第２のメッシュフィルター２０６に第２のメッシュスルーホール２０７が配置される。
第２のメッシュフィルター２０６の外側が第１のメッシュフィルター２０５に接続され、第１のメッシュフィルター２０５に第１のメッシュスルーホール２０４が配置される。弾性ハードリング２１３及び浸透防止・遮熱ハードカラー２１４は不規則な四辺形枠であり、四辺形枠における四辺が内へ凹み、四辺形枠における四角の角は、丸まっている。
【００２９】
本発明において、第１のメッシュフィルター２０５に配置される第１のメッシュスルーホール２０４の孔径は、第２のメッシュフィルター２０６に配置される第２のメッシュスルーホール２０７孔径より大きく、またその孔径の差は２倍以上である必要がある。
外ジャケット保護管２０１は４本あり、それぞれシングルコア光ファイバー２１１の０°、９０°、１８０°、２７０°の径方向にある。
第１のメッシュフィルター２０５及び第２のメッシュフィルター２０６ともは浸透防止・遮熱ハードカラー２１４内にある。
【００３０】
本発明において、分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システムを用いて、測定する領域の浸透流の形態の検知を行う方法は、以下のステップを含む。
【００３１】
ステップ１として、シングルコア光ファイバー２１１を、遮熱スチールリング２０９、弾性内保護層２１０、内層充填保護リング２１２、弾性ハードリング２１３及び浸透防止・遮熱ハードカラー２１４に押し込み、外ジャケット保護管２０１、第１のメッシュフィルター２０５、第２のメッシュフィルター２０６、第２のメッシュスルーホール２０７及び第１のメッシュスルーホール２０４を使用して、導流・流制御・熱伝導・熱制御という機能を有する浸透測定用の特製光ファイバー１４３として組み立てる。
【００３２】
ステップ２として、保護プレート溝３０１に沿って保護プレート横レール３０４が付けられる遮熱のハード保護プレート３００を両辺へ押し、カバーネット３３９を取り下げ、頂板３０２を回転させて接続軸３１３の頂板ネジ３０３から外し、接続軸３１３を回転させてハード内保護層３５６から外し、接続軸３１３に沿って浸透測定用の特製光ファイバー１４３をスパイラル状に巻きつけた後、カバーネット３３９、ハード外保護筒３３７、遮熱中間層３４９、ヒータ線放置層３５０及びハード内保護層３５６を介して較正装置の外へ引き出す。
【００３３】
ステップ３として、接続軸３１３を回転させてハード内保護層３５６に入らせ、頂板３０２を回転させて頂板ネジ３０３によって接続軸３１３に接続した後、カバーネット３３９を回転させてハード内保護層３５６に入らせ、加熱のための内部閉鎖環境を構成する。
保護プレート溝３０１に沿って保護プレート横レール３０４が付けられる遮熱のハード保護プレート３００を中へ押し、最後に、較正装置全体を閉鎖して、浸透測定用の特製光ファイバー１４３を光ファイバー温度復調器に引き、光ファイバー温度復調器をオンにする。
【００３４】
ステップ４として、接続軸３１３に巻き付けられた浸透測定用の特製光ファイバー１４３の長さに基づいて水の添加量を決定し、第１の温度制御ゲージ３０６及び第２の温度制御ゲージ３０８をオンにすると、第１の温度制御ゲージ３０６及び第２の温度制御ゲージ３０８に、浸透測定用の特製光ファイバー１４３が存在する水の温度が即時に表示される。
第１の温度制御ゲージ３０６及び第２の温度制御ゲージ３０８を加熱すべき温度値に調節し、電源をオンにして、第３の導電磁石３２０、第２の導電磁石３２３、第１の導電磁石３２５を用いてそれぞれ第３の導電鉄塊３２１、第２の導電鉄塊３２２、第１の導電鉄塊３２４を吸着し、パワー温度制御ゲージ３１０によって温源となるヒータ線３５３に電気を流して加熱する。
設定温度に達すると、熱抵抗スイッチ３２７によって第３の導電磁石３２０、第２の導電磁石３２３、第１の導電磁石３２５の磁性を除き、その後、第３の電気遮断バネ３１９、第２の電気遮断バネ３１８、第１の電気遮断バネ３１７を介して第３の導電鉄塊３２１、第２の導電鉄塊３２２、第１の導電鉄塊３２４をそれぞれ第３の導電磁石３２０、第２の導電磁石３２３、第１の導電磁石３２５から弾かせ、恒温を保持して較正が始まる。
【００３５】
ステップ５として、降温する必要がある場合、電源をオンにし、パワー温度制御ゲージ３１０を切り、第３の導電磁石３２０、第２の導電磁石３２３、第１の導電磁石３２５に生じた磁性によって、ポンプ３３４のケーブル３２３を用いてポンプ３３４をオンにして、循環水タンク３３１内の冷たい水が圧力進水管３３０によって、加熱された水と熱量交換を行い、降温を実現する。
第１の温度制御ゲージ３０６及び第２の温度制御ゲージ３０８が、降温すべき値に達した後、熱抵抗スイッチ３２７によって第３の導電磁石３２０、第２の導電磁石３２３、第１の導電磁石３２５の磁性を除き、第３の電気遮断バネ３１９、第２の電気遮断バネ３１８、第１の電気遮断バネ３１７によって温度降下を一定にし、この温度降下値で較正を行う。
【００３６】
ステップ６として、光ファイバー温度の感知公式に基づいて、光ファイバー温度復調器で得られた結果値と、第１の温度制御ゲージ３０６及び第２の温度制御ゲージ３０８で得られた結果値とを比較して分析し、最終に較正が完了する。
【００３７】
ステップ７として、案内路３を貫通させて、較正が完了した浸透測定用の特製光ファイバー１４３を案内し、第１の締め装置４を２つ使用して案内路３の第１の直線分を屈曲台座１に固定し、第１の締めロッド４２を回転させて浸透測定用の特製光ファイバー１４３を固定し、屈曲分に最も近い第１の締め装置４の右端を鉛直目盛りに合わせる。
案内路３の上を第２の締め装置５０で覆い、案内路３を折り曲げ、浸透測定用の特製光ファイバー１４３が必要とする屈曲曲率半径に基づいて、鉛直目盛りによって第１の締め装置４をおおよそにレール溝に置き、屈曲分と第１の直線分が交差する位置に、屈曲分に対して接線となる第１の半径尺５を設置し、屈曲分と第２の直線分がお互いに交差する位置に、屈曲分に対して接線となる第２の半径尺９を設置し、第１の半径尺５と第２の半径尺９の交差点に基づいて、第１の半径尺の示度を読み出す。
【００３８】
ステップ８として、円接続柱１４を回転させ、径変更接続柱１２を緩め、第１の半径尺５及び第２の半径尺９の示度が浸透測定用の特製光ファイバー１４３の屈曲曲率半径値になるように、径変更接続柱１２及び第２の締め装置５０を移動する。
円接続柱１４を回転させ、径変更接続柱１２を締め、押しロッド１５を回転させ、押しロッド１５の移動によって押しプレート１６を案内路３に十分に接触させ、案内路３を固定する。
凸出部５０３を取り付けて、ボルトによって第２の締め装置５０を屈曲台座１に固定し、第２の締めロッド５０５を回転させて浸透測定用の特製光ファイバー１４３を固定する。
【００３９】
ステップ９として、浸透測定用の特製光ファイバー１４３の配置が完了した後、同期制御機１０２及びコンピュータ１４２をオンにして、浸透測定用の特製光ファイバー１４３に対して通路の検証を行い、その後、測定する構造領域において、測定する空間にネットのような光ファイバープロファイルを形成するように、横方向と縦方向に浸透測定用の特製光ファイバー１４３を敷設する。
同期制御機１０２及びコンピュータ１４２をオンにし、敷設された浸透測定用の特製光ファイバー１４３に対して二回目の通路の探測を行う。
複雑な構造領域において、予備のために複数の浸透測定用の特製光ファイバー１４３を平行に配置する必要がある。
浸透測定用の特製光ファイバー１４３を恒温室１２９によって光路カップラー１２７に接続する。
【００４０】
ステップ１０として、浸透流形態識別装置における測定するスイッチをそれぞれオンにし、本システムのデバッグを行い、浸透測定用の特製光ファイバー１４３を接続して、校正・決定を行い、パス毎にテストを行う。
エラーが発生しない場合、同期制御機１０２によって測定する浸透測定用の特製光ファイバー１４３のパルス光情報を変調し、取得器１４１によってパルス光情報データーを取得し、その後、データー情報を集めてコンピュータ１４２へフィードバックして分析し、さらに同期制御機１０２を調節して制御する。
リモートクラウドデーターベースが配置されるモジュール１００によって、情報を集めて監視情報管理・分析・評価モジュール１０１に送信する。
【００４１】
ステップ１１として、浸透流が水理構造物の測定する構造領域を通過する場合、第１のメッシュフィルター２０５にある第１のメッシュスルーホール２０４及び第２のメッシュフィルター２０６にある第２のメッシュスルーホール２０７によって、浸透流におけるペレット不純物に二層の径変更ろ過を行い、導流・蓄水コットン２０８の蓄積、ろ過及び導流という機能によって、浸透流が絶えずに四つの方向からシングルコア光ファイバー２１１に直接的に接触され、実際的な温度差が形成される。
【００４２】
ステップ１２として、横方向と縦方向の浸透測定用の特製光ファイバー１４３によって測定された水理構造物における測定する領域の温度差フィールドをプロットし、浸透流が通過する領域において、浸透流と測定する領域との間に熱量交換が行われるため、熱量の一部が浸透流によって持ち運ばれ、温度差フィールドには局所的な変化が現れ、ここが、浸透が生じる位置である。
さらに、浸透流が測定する領域において自由水面のパスを形成する場合、水と外部環境の交換によって持ち運ばれる相対的な熱量値はパスの各処では基本的に同じであるため、水理構造物の上下流に沿って構造面へ温度差値が同じ位置をつなぎ、水理構造物の上下流から構造面へ交差する線は浸潤線であり、水理構造物の浸透流の状況の検知が実現できる。
【００４３】
以上の説明は、ただ本発明の好ましい実施態様であり、本発明の原理を逸脱することなく様々な変更や修飾を加えることができることは当業者にとって明らかであり、これらの変更や修飾も本発明によって限定される範囲にある。
【００４４】
（付記）
（付記１）
浸透流形態識別装置と、浸透測定用の特製光ファイバーと、光ファイバー検定装置と、光ファイバー配置装置とを含み、前記浸透測定用の特製光ファイバーは、前記光ファイバー検定装置によって検定されて合格とされた後、前記光ファイバー配置装置によって監視する領域に取り付けられ、前記浸透流形態識別装置に接続され、
前記光ファイバー配置装置は、屈曲台座、及び前記屈曲台座の上にある案内路を有し、前記案内路の中部に案内溝が設けられ、前記案内溝の内に、配置する前記浸透測定用の特製光ファイバーが取り付けられ、前記案内路は第１の直線分、第２の直線分、及び前記第１の直線分と前記第２の直線分を接続する屈曲分を含み、前記第１の直線分がいくつかの第１の締め装置によって前記屈曲台座に固定され、前記屈曲分の中部内側に径変更ステージが接続され、前記径変更ステージの一端に、円案内ステージを貫通する径変更接続柱が接続され、前記円案内ステージの両側に、前記円案内ステージにネジ接続される円接続柱が設けられ、前記円接続柱に円接続柱レバーが接続され、前記径変更ステージのもう一端に、先端に円弧が設けられ、緩めて固着する栓が接続され、前記緩めて固着する栓に、前記案内路が貫通する案内穴が設けられ、前記案内穴の内に押しプレートが設けられ、前記押しプレートに押しロッドが接続され、前記押しロッドと前記緩めて固着する栓がネジ接続され、前記第２の直線分に第２の締め装置が取り付けられ、前記第２の締め装置の底部に凸出ステージが延設され、前記凸出ステージの断面が夾角４５°の平行四辺形であり、前記屈曲台座に、前記第１の直線分及び前記第２の直線分との夾角４５°のレール溝が設けられ、前記凸出ステージが前記レール溝に沿って移動し、前記屈曲台座の上に前記第２の直線分に平行する鉛直目盛りが設けられ、前記鉛直目盛りのゼロ点は、配置する前記浸透測定用の特製光ファイバーと最も右の前記第１の締め装置との交点であり、前記レール溝の起点は前記鉛直目盛りの前記ゼロ点にあり、前記屈曲分と前記第１の直線分が交差する位置に、前記屈曲分に対して接線となる第１の半径尺が設けられ、前記屈曲分と前記第２の直線分が交差する位置に、前記屈曲分に対して接線となる第２の半径尺が設けられる、
ことを特徴とする分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【００４５】
（付記２）
前記第１の半径尺の末端に覆われて第１の半径縮尺が設けられ、前記第２の半径尺の末端に覆われて第２の半径縮尺が設けられる、
ことを特徴とする付記１に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【００４６】
（付記３）
前記第１の締め装置は、第１の接続案内ステージと、前記第１の接続案内ステージにネジ接続される第１の締めロッド及び第１のハンドルを有し、前記第１の接続案内ステージは直方体の塊であり、前記第１の接続案内ステージの下方に前記案内路が貫通する第１の凹溝が設けられ、前記第１の凹溝の内に、前記案内路の上方にある第１の圧しプレートが設けられ、前記第１の締めロッドの下方に前記第１の圧しプレートが接続され、前記第１の締めロッドの上方に前記第１のハンドルが取り付けられ、前記第２の締め装置は、第２の接続案内ステージと、前記第２の接続案内ステージにネジ接続される第２の締めロッド及び第２のハンドルを有し、前記第２の接続案内ステージの下方に前記案内路が貫通する第２の凹溝が設けられ、前記第２の凹溝の内に、前記案内路の上方にある第２の圧しプレートが設けられ、前記第２の締めロッドの下方に前記第２の圧しプレートが接続され、前記第２の締めロッドの上方に前記第２のハンドルが取り付けられ、前記第２の接続案内ステージの下方に前記凸出ステージが延設され、前記第２の接続案内ステージの両側に凸出部が延設される、
ことを特徴とする付記２に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【００４７】
（付記４）
前記光ファイバー検定装置は、遮熱筒、及び前記遮熱筒にあって前記遮熱筒の軸線の周りに環方向に設置されるいくつかの検定モジュールを有し、前記検定モジュールは、接続軸、第１の電子温度計及び第２の電子温度計を含み、前記接続軸に検定する前記浸透測定用の特製光ファイバーが巻き付けられ、前記浸透測定用の特製光ファイバーが前記遮熱筒の外の光ファイバー温度復調器に接続され、前記第１の電子温度計及び前記第２の電子温度計がそれぞれ前記遮熱筒の外の第１の温度制御ゲージ及び第２の温度制御ゲージに接続され、前記遮熱筒の筒壁内に前記遮熱筒の内の水を加熱するための温源となるヒータ線が設けられ、前記温源となるヒータ線が前記遮熱筒の外のパワー温度制御ゲージに接続され、前記第１の温度制御ゲージが前記第１の温度制御ゲージの導線によって第１の電気遮断バネ及び第２の電気遮断バネに接続され、前記第１の電気遮断バネが第１の導電磁石に接続され、前記第１の導電磁石が電磁回路スイッチ及び第２の導電磁石に直列に接続され、前記第１の導電磁石が第１の導電鉄塊に対向して設置され、前記第１の導電鉄塊がポンプに前記ポンプのケーブルによって接続され、前記ポンプが循環水タンクの内にあり、前記ポンプが圧力進水管によって前記循環水タンクの内の水を前記遮熱筒の内に輸送し、前記第２の温度制御ゲージが前記第２の温度制御ゲージの導線によって第３の電気遮断バネに接続され、前記第３の電気遮断バネが第３の導電磁石に接続され、前記第３の導電磁石が第３の導電鉄塊に対向して設置され、前記第３の導電磁石が熱抵抗スイッチによって電源に接続され、前記電源が電磁回路スイッチに接続され、前記パワー温度制御ゲージは、パワー温度制御導線によって前記第３の導電鉄塊及び第２の導電鉄塊に接続され、前記第２の導電鉄塊と前記第３の導電鉄塊が直列に接続され、前記第２の導電磁石と前記第３の導電磁石が直列に接続され、前記第２の導電磁石と前記第２の電気遮断バネが直列に接続される、
ことを特徴とする付記３に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【００４８】
（付記５）
前記遮熱筒は筒胴体及び筒蓋を含み、前記筒胴体が外から内までハード外保護筒、遮熱中間層、ヒータ線放置層及びハード内保護層を有し、前記筒蓋は遮熱のハード保護プレートであり、前記筒胴体の先頭に保護プレート溝が設けられ、前記遮熱のハード保護プレートの下方に、前記保護プレート溝に沿って移動可能な保護プレート横レールが取り付けられ、前記接続軸の下端がネジによって前記ハード内保護層に取り付けられ、前記接続軸の先端が頂板ネジによって頂板に接続され、前記頂板の上端面がカバーネットに接続される、
ことを特徴とする付記４に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【００４９】
（付記６）
前記カバーネットは、前記頂板及び前記接続軸に沿って環方向に設置され、前記温源となるヒータ線が前記ヒータ線放置層に沿って底から全体的に環方向に設置され、前記遮熱中間層、前記ハード内保護層の前記温源となるヒータ線に近い側に保護のための金属保護層が設けられる、
ことを特徴とする付記５に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【００５０】
（付記７）
前記浸透流形態識別装置は、光路カップラー及び同期制御機を有し、前記浸透測定用の特製光ファイバーが垂直に交差して水理構造物の浸透流の形態の監視領域において敷設され、前記浸透測定用の特製光ファイバーが前記光路カップラーに接続され、前記浸透測定用の特製光ファイバーと前記光路カップラーとの間に監視恒温室が設けられ、前記同期制御機が順次にモードロックレーザー機器、第１の合分波器、偏光ビームスプリッタ、セパレータ、ノンリニア増幅器、格子対、液晶空間光変調器、回折格子、反射ミラー、ビームスプリッタ、ノンリニア結晶、スペクトロメーター、及びマイケルソン干渉計に接続され、前記マイケルソン干渉計の出力端が前記光路カップラーに接続され、前記光路カップラーの出力端がそれぞれディテクタ及び第２の光スプリッタに接続され、前記ディテクタがデジタル信号処理器に接続され、前記第２の光スプリッタがアンプ回路によって前記デジタル信号処理器に接続され、前記デジタル信号処理器の出力端がそれぞれ前記同期制御機及び取得器に接続され、前記取得器の出力端がそれぞれ前記同期制御機及びコンピュータに接続され、前記コンピュータはリモートクラウドデーターベースが配置されるモジュールに接続され、前記リモートクラウドデーターベースが配置されるモジュールは情報を集めて、監視情報管理・分析・評価モジュールに送信する、
ことを特徴とする付記６に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【００５１】
（付記８）
前記アンプ回路は、並列に接続される第１のアンプ回路、第２のアンプ回路及び第３のアンプ回路を含み、前記第１のアンプ回路は、順次に接続される第１のフォトダイオード、第３のアンプ及びストークス受信器を含み、前記第２のアンプ回路は、順次に接続される第２のフォトダイオード、第４のアンプ及び反ストークス受信器を含み、前記第３のアンプ回路は、順次に接続される第３のフォトダイオード、第５のアンプ及びレイリー光受信器を含み、前記第１のフォトダイオード、前記第２のフォトダイオード及び前記第３のフォトダイオードがそれぞれ前記第２の光スプリッタの出力端に接続される、
ことを特徴とする付記７に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【００５２】
（付記９）
前記マイケルソン干渉計の出力端がフォトスイッチに接続され、前記フォトスイッチにＬ側スイッチとＲ側スイッチの両方が設置され、前記Ｌ側スイッチが主フェムト秒パルスの入力端に接続され、前記Ｒ側スイッチが副フェムト秒パルスに接続され、前記主フェムト秒パルスの主フェムト秒パルス光が第１のアンプの光信号入力端に入り、前記副フェムト秒パルスの副フェムト秒パルス光が第２のアンプの光信号入力端を通過し、前記第１のアンプの光信号出力端子が第１の光スプリッタの入力端子に接続され、前記第１の光スプリッタの出力端子がそれぞれ第２の光フィルタの信号入力端子及び第３の光フィルタの信号入力端子に接続され、前記第２のアンプの光信号出力端子が第１の光フィルタの光信号入力端子に接続され、前記第１の光フィルタ、前記第２の光フィルタ及び前記第３の光フィルタの出力端が第２の合分波器の入力端に接続され、前記第２の合分波器の出力端が前記第２の光スプリッタの入力端に接続される、
ことを特徴とする付記８に記載の分布型光ファイバーで水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システム。
【００５３】
（付記１０）
浸透測定用の特製光ファイバーを、スパイラル状で光ファイバー検定装置に配置し、前記光ファイバー検定装置によって、配置する前記浸透測定用の特製光ファイバーの温度係数を決定するステップ１と、
設計要求に応じて光ファイバー配置装置の数を定め、その後決定された前記浸透測定用の特製光ファイバーを水理構造物の測定する領域に固定するステップ２と、
配置された前記浸透測定用の特製光ファイバーを浸透流形態識別装置によって駆動し、情報を取得して分析を行い、前記水理構造物の浸透流の形態を識別するステップ３と、を含む、
ことを特徴とする付記１から９のいずれか１つに記載の分布型光ファイバーで、水理構造物の浸透流の形態を検知する集積システムによる検知方法。
【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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【図１０】
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【図１１】
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