Monitoring konstrukcji podziemnych

Dzięki zaletom technologii optycznej takim jak niskie tłumienie sygnału pomiarowego na dużych odległosciach (ok 10 km), odporność na zakłócenia pola elektromagnetycznego, wilgoć oraz iskrobezpiecznośc, możliwy był pomiar odkształceń górotworu oraz temperatury panującej wewnątrz tunelu na wybranych jego odcinkach. Niewątpliwą zaleta jest również eliminacja okablowania elektrycznego przy wykorzystaniu światłowodów.

Realizacja:

Monitoring konstrukcji podziemnych 4m
Monitoring konstrukcji podziemnych 2m
Monitoring konstrukcji podziemnych 1m
Monitoring konstrukcji podziemnych 3m.jpg

 

Przykłady wykorzystanych produktów:


Interrogator

K-FS62-Weldable

OP-TC

K-FS63-Weldable

 

Kompletny system monitorowania tunelu za pomocą technologii czujników optycznych.

Tunele są podstawą naszej infrastruktury. Występują w dużych miastach, górach, a nawet pod wodą. Zapewniają połączenia i skracają odległości. Ale czy są bezpieczne?

Obecnie nowoczesne systemy monitoringu pozwalają na niezawodny monitoring stanu tuneli z wykorzystaniem technologii światłowodowej Bragga. Odkształcenia mechaniczne tunelu mogą stanowić istotne zagrożenie bezpieczeństwa, szczególnie podczas prac budowlanych nad samym tunelem lub w jego bezpośrednim otoczeniu. Niezbędne jest szybkie sprawdzenie stabilności i niezawodności konstrukcji. Wybierając technologię czujników do monitorowania tuneli, należy wziąć pod uwagę następujące wyzwania:

  • Czy czujniki będą w stanie niezawodnie dostarczyć wymagany sygnał przez przewidziany czas - zarówno w krótkim, jak i długim okresie przez kilka lat?
  • W tunelach zwykle używa się długich kabli. Czy możesz zatem zagwarantować jakość sygnału pomiarowego nawet na dużych odległościach?
  • Czy można zainstalować system monitoringu bez wpływu na ruch w tunelu?
  • I oczywiście podstawowe pytanie: jakie wielkości pomiarowe i modele bazowe nadają się na przykład do wywołania alarmu w przypadku problemu?
We wszystkich wymienionych powyżej punktach technologia czujników optycznych - oparta na technologii światłowodowej Bragga - rozwinęła się w ciągu ostatnich lat w potężną alternatywę dla konwencjonalnych systemów monitorowania.

Technologia Fiber Bragg: optymalne rozwiązanie

Czujniki Fiber Bragg mierzą wielkości fizyczne - takie jak odkształcenie - za pomocą światła. Oprócz wyjątkowej długoterminowej stabilności, technologia ta oferuje jeszcze jedną ważną zaletę: umożliwia przesyłanie zmierzonych wartości na duże odległości, praktycznie bez utraty jakości sygnału. Ponadto pojedynczy światłowód może pomieścić kilka czujników światłowodowych Bragga, zmniejszając w ten sposób do minimum wysiłek potrzebny do skonfigurowania systemu monitorowania. Jest to kluczowy aspekt, szczególnie w przypadku monitorowania tuneli, które często mają wiele kilometrów.

„SysTunnel” firmy HBM FiberSensing to specjalne rozwiązanie systemowe umożliwiające użytkownikom pełne wykorzystanie zalet stosowania światłowodowych czujników Bragga do monitorowania tuneli.

SysTunnel składa się z następujących elementów:

  • 872 czujników w tym 763 czujników odkształcenia i 109 czujników temperatury
  • Ponad 18 km światłowodowej sieci kablowej
  • 1 BraggMETER – interogator optyczny
  • 1 multiplekser z 128 kanałami
  • Oprogramowanie do przetwarzania danych pomiarowych

Czujniki do pomiaru naprężenia i temperatury zainstalowano na obwodzie okrągłego metalowego pręta. Te „pierścienie czujnikowe” mogą być instalowane w różnych odcinkach tunelu i połączone ze sobą światłowodami.

Typowy projekt systemu SysTunnel - Spawalny optyczny czujnik naprężenia - Metoda MEMCOT do wiarygodnego określania odkształceń geometrycznych. 

SysTunnel wykorzystuje metodę MEMCOT do pomiarów i obliczeń. MEMCOT oznacza ekstensometryczną metodę monitorowania konwergencji w tunelach.

Metoda wywodząca się z teorii materiałów - polega na ciągłym sprawdzaniu przemieszczeń w tunelu. Odbywa się to poprzez pomiar odkształceń wzdłuż konturu tunelu oraz ich przemian w czasie. Model matematyczny umożliwia modelowanie przesunięć promieniowych i przemieszczeń, które są niezbędne do monitorowania tunelu w oparciu o mierzone odkształcenia osiowe.

Podejście to ma wiele zalet w praktycznym zastosowaniu: ponieważ MEMCOT mierzy ruch bezwzględny w każdym punkcie pomiaru, można określić zmiany geometryczne w każdej sekcji. Kontrastuje to z innymi metodami monitorowania, które zakładają, że ruch w tunelu jest symetryczny (co nie zawsze jest poprawne). Ponadto użytkownicy SysTunnel mogą określić dokładną postać odkształcenia, co również nie jest możliwe w przypadku konwencjonalnych systemów monitorowania.

Czujniki FBG ... instalowane w tunelu.
Czujniki Fiber Bragg w tunelach: korzyści z użytkowania
SysTunnel nadaje się zarówno do długoterminowego monitorowania, jak i krótszych cykli pomiarowych. System umożliwia użytkowanie podczas normalnej eksploatacji - co ilustrują przykłady tunelu Rossio i tunelu Metro w São Paulo.

Ważna uwaga dla użytkowników: Po zainstalowaniu SysTunnel jest niezawodnym systemem monitorowania do ciągłego użytkowania. Oznacza to, że nie „tylko” pozyskuje dane pomiarowe niezawodnie i długoterminowo, ale także umożliwia konfigurację automatycznych alarmów w przypadku znacznych zmian w geometrii tunelu.