CN116007804B - 水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***及方法，包括保偏光纤触导模块、锁控模块、控向模块、磁化模块、光模块和光道转引模块；保偏光纤触导模块与锁控模块连接，锁控模块通过第一保偏光纤、第二保偏光纤与控向模块连接，控向模块通过多栖体与磁化模块连接，磁化模块通过光道转引模块与光模块连接。本发明提出点－线－面组件联动化触控融合机制，有效增加了保偏光纤适应各种复杂工况的多栖能力，优扩了保偏光纤感测信息的范围、方向、量程、敏感度等智慧感测效能，全面化地提升了保偏光纤对水工程隐蔽受限区结构体的定量与定性化感知能力，为水工程隐蔽受限区结构体难于感测的难题提供了新思路。

Description

水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***及方法

技术领域

本发明涉及一种水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***及方法，属于水工健康监测领域。

背景技术

水利工程结构复杂、形式多样，体积庞大、未知性强，很多工程病害的出现并非是一蹴而就的产物，是一个缓慢、连续的发展过程，且病害发展的终端将是对结构体功能性出现较大影响的过程，因此，需要重点研究该过程的变化，从初始端到终端实现全寿命广区域的优质监测。

对于传统的感测装置而言，其经常会出现工程适用性差、应用范围窄、单点单物理量监测、引线过多等影响监测效果的问题，因此，需要研发先进、实用的监测技术及设备，随着当前人们安全意识及监测技术的不断提升，衍生了一批有代表性的方法：超声波检测法、声学方法、磁粉法、探地雷达、示踪剂法等多种技术，但是该类新方法对水工程的应力应变监测效果不大，需要对旧技术进行改进并探索新技术，分布式光纤监测技术是当前较为成熟的监测手段，具有抗电磁干扰能力强、不易受到外部环境影响、使用寿命长、可实现分布式多参量监测、不容易出现测值漂移、价格低廉、布设方便等优点，但是其工程适用性、应用范围性、多参量监测性等方面存在较大问题，需要进行细致化的研究与创新，提出与构建出一种可以真正实用化的新型监测技术传感***。

传感光纤是传导某一波长的脉冲光时、波导中只有LP01的基模可以实现可靠传导、其他高阶模不能稳定存在的一种光纤类型，而保偏光纤是可以实现高阶模式的传播的新型光纤，高阶模式的优势就是更加稳定，不容易被干扰，基于上述实际工程具体需要，充分依赖分布式传感光纤的优点，填充当前研究与实用领域内的空白，本发明基于保偏光纤构建了一体化的水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***及方法，为能从复杂服役环境下损伤因素全程化监测，实现水工结构体的健康监测提供重要的保障。

发明内容

发明目的：为聚焦水利工程病害发生的多级状态，阐明病害诱发演进的工程学基础，构建表征病害状态共性规律的力学、数学等机理体系，明确可定量表征结构安全性态的客观指标，实现对结构体服役状态的精准诊断及早期预警，建立工程科学研究的新范式。

本专利克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***及方法，具有适应性强、布设便捷、流程化、高效性特点，提高监测的能力、精度、范围及量程，其成本低廉、操作简单、效果极佳，可以实现自主化的水工程待测隐蔽受限区监测，监测的多异构化、多目标化，实现全域化无死角式多维化空间待测部位立体化感测。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，包括保偏光纤触导模块、锁控模块、控向模块、磁化模块、光模块、光道转引模块六个部分；保偏光纤触导模块通过第一上控纤杆、第一下控纤杆、第二左控纤杆、第二右控纤杆与锁控模块连接，锁控模块通过第一保偏光纤、第二保偏光纤与控向模块连接，控向模块通过多栖体与磁化模块连接，磁化模块通过光道转引模块与光模块连接。

保偏光纤触导模块包括第一保偏光纤触导组件、第二保偏光纤触导组件、第三保偏光纤触导组件、第四保偏光纤触导组件四部分组成，具体包括倒锥三角、底护体、第一上传连杆、第一上控导块、第一上阻卡、第一上断卡、第一上磁留区、第一上磁控体、第一上控纤杆、第一下传连杆、第一下力轨、第一下传连杆、第一下控纤杆、第一下控导块、第一下阻卡、第一下断卡、第一下磁控体、第一下磁留区、第二左传连杆、第二左力轨、第二左控导块、第二左控纤杆、第二左阻卡、第二左断卡、第二左磁留区、第二左磁控体、第二右传连杆、第二右控纤杆、第二右控导块、第二右阻卡、第二右断卡、第二右磁留区、第二右磁控体。

锁控模块包括第一上锁连台、第一下锁连台、第二左锁连台、第二右锁连台；控向模块包括无极控块、无级连杆、中连台、卡槽；磁化模块包括上主向磁控块、下主向磁控块、前向浮体、浮体口；光模块包括偏振激光台、保偏光纤偏振解译台。光道转引模块包括转球、旋转环、内透缝、贯连道、特种光出入端、后固定体、后转动缝、后真空腔、后阻体、光通道、前阻体、前转动缝、前真空腔、前固定体、普通光出入端。

水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，底护体与倒锥三角联合作用布设在多栖体的四个方位，有效的将待测水工程隐蔽受限区的损伤信息通过第一上传连杆、第一下传连杆、第二左传连杆、第一右传连杆传递到保偏光纤触导模块中，实现待测部位全域化无死角式感测。

波导中的激光经过普通光出入端后进入前固定体处的前真空腔内，通过转动前转动缝，使得激光仅能通过前转动缝进入到前阻体内，被压制的激光经过一定长度的光通道进入到后阻体处等待后转动缝开启，当后转动缝开启后，激光经过后固定体上的后真空腔，保证只有与后转动缝一致的前转动缝处的激光才能通过，经过特种光出入端输出特种激光。

水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，在第一上传连杆、第一下传连杆、第二左传连杆、第二右传连杆的带动下第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块将沿着第一上力轨、第一下力轨、第二左力轨、第二右力轨进行八向化自适应运动，实现多维化空间立体感测。

水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，在第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块的惯引下通过第一上控纤杆、第一下控纤杆、第二左控纤杆、第二右控纤杆的控制，牵引着第一上锁连台、第一下锁连台、第二左锁连台、第二右锁连台对保偏光纤实现了分段化拉压自适应式多向化的动态实时感知，有效保证了监测的多异构化、多目标化。

水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，第一中连台处于无极控块的上端，错位连接，中间连接结构为无级连杆，无极控块绕着无级连杆可实现360°随机化的转动，可进行监测前角度固定式监测，也可以不预设角度的随着结构自行变化导致的变化情况进行自行感测，且无极控块与无级连杆之间设定固定系数的阻尼材料，降低结构体微小扰动带来的无极控块的无序的随机波动，提高了监测的精度，从硬件设置上降低外界干扰因素的影响，提高监测的精度。

水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块在远离多栖体外缘方向运行时，会触发第一上阻卡、第一下阻卡、第二左阻卡、第二右阻卡的阻障性，当第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块所受到的第一上传连杆、第一下传连杆、第二左传连杆、第二右传连杆作用超过第一上阻卡、第一下阻卡、第二左阻卡、第二右阻卡的阻障能力时，第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块会进入到第一上断卡、第一下断卡、第二左断卡、第二右断卡前端空白区域，为充分保障保偏光纤的有效监测，防止过载，第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块所能达到的最大区域范围分别是第一上断卡、第一下断卡、第二左断卡、第二右断卡处。

水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，第一上阻卡、第一下阻卡、第二左阻卡、第二右阻卡的位置要分别与第一上锁连台、第一下锁连台、第二左锁连台、第二右锁连台位置持平，保证保偏光纤正好处于零点位置，第一上断卡、第一下断卡、第二左断卡、第二右断卡要分别处于低于第一上阻卡、第一下阻卡、第二左阻卡、第二右阻卡的位置，保证有足够的拉压空间。

水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，通过控制第一上磁控体、第一下磁控体、第二左磁控体、第二右磁控体在第一上磁留区、第一下磁留区、第二左磁留区、第二右磁留区的位置、有无、多少，实现抵抗第一上传连杆、第一下传连杆、第二左传连杆、第二右传连杆沿着多栖体外缘方向靠近的能力的大小，降低待测结构体微小动态导致保偏光纤受扰的影响，实现真实外界主作用的影响监测，提高监测的适应性，提高监测的能力、精度、范围及量程。

作为优选，前向浮体顶面要低于多栖体正常平面，通过浮体口对前向浮体抽真空，提高多栖体在水中自主运行时的漂浮能力，通过上主向磁控块和下主向磁控块的作用，将多栖体固定于待测隐蔽受限区的金属结构处，实现自主化的水工程待测隐蔽受限区监测。

作为优选，光道转引模块可以连接保偏光纤与普通传感光纤，旋转环可以带动内透缝绕着转球360°旋转，内透缝可以防止大通量的空间光入射干扰连接处的光传输。

作为优选，保偏光纤偏振解译台通过光道转引模块与第二保偏光纤连接，第二保偏光纤通过贯连道第一保偏光纤连接，第一保偏光纤通过光道转引模块与偏振激光台连接。

作为优选，多栖体左右两侧宽度变窄，前后两侧为尖端，该种结构设置是仿金枪鱼体型结构，为方便在水中多栖化运行。

一种根据水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***的感测方法，包括以下步骤：

第一步，确定监测的范围和区域，锁定待测目标，通过待测目标受外界影响的大小，确定是增敏化还是降敏化感测过程，确定宏观的量程范围，进而锁定第一上力轨、第一下力轨、第二左力轨、第二右力轨的长度；

第二步，将保偏光纤逆时针沿着第一下锁连台、中连台、第一上锁连台、贯连道、第二左锁连台、无极控块、第二右锁连台进行连接，完成在第一下锁连台、中连台、第一上锁连台、第二左锁连台、无极控块、第二右锁连台上的定位、标注、固定的工作。

第三步，配置保偏光纤触导模块、锁控模块、控向模块、磁化模块、光模块、光道转引模块，完成结构的组合配置，并通过需要监测的目标，确定无极控块与中连台之间的角度关系。

第四步，确定第一上磁留区、第一下磁留区、第二左磁留区、第二右磁留区是否空位及是否将第一上磁控体、第一下磁控体、第二左磁控体、第二右磁控体进行补位，完成对第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块的磁控程序。

第五步，按照水工程隐蔽受限区特点，确定通过卡槽事前固定或选择前向浮体、下主向磁控块、上主向磁控块的自行固定，将底护体上的倒锥三角与处于施工期的水工程隐蔽受限区进行有效连接。

第六步，将第一保偏光纤连接到偏振激光台一侧的光道转引模块，通过偏振激光台一侧的光道转引模块的另一端连接普通传感光纤，将第二保偏光纤连接到保偏光纤偏振解译台一侧的光道转引模块，保偏光纤偏振解译台一侧的光道转引模块的另一端连接到普通传感光纤，且基于是否远程监测，确定布置普通传感光纤的长度。

第七步，打开偏振激光台、保偏光纤偏振解译台，接通第一保偏光纤、第二保偏光纤，测试第一上锁连台与中连台、中连台与第一下锁连台、第二左锁连台与中连台、中连台与第二右锁连台、贯连道的各处保偏光纤，确保各部位保偏光纤运行正常，完成感测。

有益效果：本发明的水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***及方法，其结构完整，流程化和自动化强，融合构建了保偏光纤触导模块、锁控模块、控向模块、磁化模块、光模块、光道转引六大模块的多复杂服役区域的监测***，具有适应性强、布设便捷、精度高、范围广、量程可控、灵敏度可控、抗干扰性强，其成本低廉、操作简单、效果极佳，可实现自主化、多异构化、多目标化、全域化、无死角化、多维化的水工程待测隐蔽受限区智慧化、立体化监测，极大地保证了该技术在实际工程中的应用和推广能力。

附图说明

图1为本发明感测***的结构示意图；

图2为本发明中第一保偏光纤触导组件结构示意图；

图3为本发明中第一保偏光纤触导组件运行示意图；

图4为本发明中光道转引模块的结构图；

图5为本发明中前转动缝的位置结构图；

图6为本发明中控向模块的结构图；

其中：101－倒锥三角；102－底护体；103－第一上传连杆；104－第一上力轨；105－第一上控导块；106－第一上阻卡；107－第一上断卡；108－第一上磁留区；109－第一上磁控体；110－第一上控纤杆；111－第一下力轨；112－第一下传连杆；113－第一下控纤杆；114－第一下控导块；115－第一下阻卡；116－第一下断卡； 117－第一下磁控体；118－第一下磁留区；135－旋点；201－第一上锁连台；202－第一保偏光纤；203－中连台；204－第一下锁连台；301－无级连杆；302－无极控块；303－第二保偏光纤；304－第二左锁连台；305－第二左控纤杆；306－第二右控纤杆306；307－第二左控导块307；308－第二左阻卡308；309－第二左断卡；310－第二左磁留区；311－第二左磁控体；312－第二左传连杆；313－第二右控导块；314－第二右阻卡；315－第二右断卡；316－第二右磁留区；317－第二右磁控体； 318－第二右传连杆；319－第二左力轨，320-第二右力轨，321-第二右锁连台，401－贯连道；402－保偏光纤偏振解译台；403－偏振激光台；501－光道转引模块；502－特种光出入端；503－普通光出入端；504－后固定体；505－后转动缝；506－后真空腔；507－后阻体；508－光通道；509－前阻体；510－前转动缝；511－前真空腔；512－前固定体；513－旋转环；514－内透缝；515－转球；601－卡槽；602－上主向磁控块；603－下主向磁控块；604－前向浮体；605－浮体口；606－多栖体；

具体实施方式

下面结合附图1~图6对本发明作更进一步的说明，为了更好地体现本发明的实施过程：

本实施例选择某重力坝水下的坝趾区域进行分析，因该区域属于隐蔽受限区，需进行特殊监测，考虑该重力坝的坝趾处容易出现应力应变等异常问题，若未及时掌握异常情况，会发生重大的安全事故，是极为重要的隐患，坝趾区域也是需要监测的重点部位，锁定待测区域为坝趾处的全部区域，通过监测布设要求，该区域一共需要水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***的个数为4个，每个感测***内的保偏光纤长度为4m，普通传感光纤的长度为5km，进而确定了待监测部位处第一上锁连台201与中连台203之间的量程为±4cm、第一下锁连台204与中连台203之间的量程为±4cm。

本实施例中，水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***包括保偏光纤触导模块、锁控模块、控向模块、磁化模块、光模块、光道转引模块。

保偏光纤触导模块包括第一保偏光纤触导组件和对应的第一上控纤杆110、第二保偏光纤触导组件和对应的第一下控纤杆113、第三保偏光纤触导组件和对应的第二左控纤杆305、第四保偏光纤触导组件和对应的第二右控纤杆306。

第一保偏光纤触导组件包括倒锥三角101、底护体102、第一上传连杆103、第一上力轨104、第一上控导块105、第一上阻卡106、第一上断卡107、第一上磁留区108、第一上磁控体109。

长度为15cm的第一上传连杆103，底护体102与倒锥三角101为硬质的钢结构，第一上控导块105为5cm×5cm×5cm的立方体，第一上力轨104为20cm长的腔体，第一上阻卡106与第一上断卡107之间的距离保持2-3cm之间，第一上磁留区108按照本次关于坝趾区域应力应变监测灵敏度要求比较高特点，将第一上磁留区108保持空白，且压缩第一上磁控体109的宽度，将其定为2cm宽度，第一上控纤杆110设定其长度为8cm。

第二保偏光纤触导组件包括倒锥三角101、底护体102、第一下传连杆112、第一下力轨111、第一下控导块114、第一下阻卡115、第一下断卡116、第一下磁留区118、第一下磁控体117。装配有长度为15cm的第一下传连杆112，底护体102与倒锥三角101为硬质的钢结构，第一下控导块114为5cm×5cm×5cm的立方体，第一下力轨111为20cm长的腔体，第一下阻卡115与第一下断卡116之间的距离保持2-3cm之间，第一下磁留区118按照本次关于坝趾区域应力应变监测灵敏度要求比较高特点，将第一下磁留区118保持空白，且压缩第一下磁控体117的宽度，将其定为2cm宽度，第一下控纤杆113设定其长度为8cm。

第三保偏光纤触导组件包括倒锥三角101、底护体102、第二左传连杆312、第二左力轨319、第二左控导块307、第二左阻卡308、第二左断卡309、第二左磁留区310、第二左磁控体311；第二左控导块307为5cm×5cm×5cm的立方体，第二左力轨319为20cm长的腔体，第二左阻卡308与第二左断卡309之间的距离保持2-3cm之间，按照本次关于坝趾区域应力应变监测灵敏度要求比较高特点，将第二左磁留区310保持空白，且压缩第二左磁控体311的宽度，将其定为2cm宽度，第二左控纤杆305设定其长度为8cm。

第四保偏光纤触导组件包括倒锥三角101、底护体102、第二右传连杆318、第二右力轨3、第二右控导块313、第二右阻卡314、第二右断卡315、第二右磁留区316、第二右磁控体317；第二右控导块313为5cm×5cm×5cm的立方体，第二右力轨320为20cm长的腔体，第二右阻卡314与第二右断卡315之间的距离保持2-3cm之间，按照本次关于坝趾区域应力应变监测灵敏度要求比较高特点，将第二右磁留区316保持空白，且压缩第二右磁控体317的宽度，将其定为2cm宽度，第二右控纤杆306设定其长度为8cm。

锁控模块包括第一上锁连台201、第一下锁连台204、第二左锁连台304、第二右锁连台321；第一上锁连台201、第一下锁连台204、中连台203跨越保偏光纤的长度为8cm，贯连道401做成软质非固定式结构，其内径为1cm。

第二左锁连台304、第二右锁连台321、无极控块302跨越保偏光纤的长度为8cm。

控向模块包括无极控块302、无级连杆301、中连台203和卡槽601；多栖体606左右两侧宽度变窄，前后两侧为尖端，该种结构设置是仿金枪鱼体型结构，为方便在水中多栖化运行；如图6所示，第一中连台203处于无极控块302的上端，错位连接，中间连接结构为无级连杆301，无极控块302绕着无级连杆301可实现360°随机化的转动，且无极控块302与无级连杆301之间设定固定系数的阻尼材料，降低结构体微小扰动带来的无极控块的无序的随机波动，实现待测部位多维化空间立体全域化无死角式感测。

磁化模块包括上主向磁控块602、下主向磁控块603、前向浮体604、浮体口605；前向浮体604顶面要低于多栖体606正常平面，通过浮体口605对前向浮体604抽真空，提高多栖体606在水中自主运行时的漂浮能力，通过上主向磁控块602和下主向磁控块603的作用，将多栖体606固定于待测隐蔽受限区的金属结构处，实现自主化的水工程待测隐蔽受限区监测。

如图4所示，光道转引模块501包括转球515、旋转环513、内透缝514；光道转引模块501可以连接保偏光纤与普通传感光纤，旋转环513可以带动内透缝514绕着转球515 做360°旋转，内透缝514可以防止大通量的空间光入射干扰连接处的光传输。

光道转引模块501还包括特种光出入端502、后固定体504、后转动缝505、后真空腔506、后阻体507、光通道、前阻体509、前转动缝510、前真空腔511、前固定体512、普通光出入端503。波导中的激光经过普通光出入端503后进入前固定体512处的前真空腔511内，通过转动前转动缝510，使得激光仅能通过前转动缝510进入到前阻体509内，被压制的激光经过一定长度的光通道进入到后阻体507处等待后转动缝505开启，当后转动缝505开启后，激光经过后固定体504上的后真空腔506，保证只有与后转动缝505一致的前转动缝510处的激光才能通过，经过特种光出入端50输出特种激光。

保偏光纤包括第一保偏光纤202和第二保偏光纤303，第二保偏光纤303通过贯连道401和第一保偏光纤202连接。

光模块包括偏振激光台403、保偏光纤偏振解译台402；保偏光纤偏振解译台402通过光道转引模块501与第二保偏光纤303连接，第一保偏光纤202通过光道转引模块501与偏振激光台403连接。

第一保偏光纤触导组件、第二保偏光纤触导组件、第三保偏光纤触导组件、第四保偏光纤触导组件通过对应的第一上控纤杆110、第一下控纤杆113、第二左控纤杆305、第二右控纤杆306与锁控模块连接，锁控模块通过第一保偏光纤202、第二保偏光纤303与控向模块连接，控向模块通过多栖体606与磁化模块连接，磁化模块通过光道转引模块501与光模块连接。

底护体102与倒锥三角101联合作用布设在多栖体606的四个方位，有效地将重力坝水下的坝趾区域的应力应变信息通过第一上传连杆103、第一下传连杆112、第二左传连杆312、第二右传连杆318分别传递到第一保偏光纤触导组件、第二保偏光纤触导组件、第三保偏光纤触导组件、第四保偏光纤触导组件中，在第一上传连杆103、第一下传连杆112、第二左传连杆312、第二右传连杆318的带动下第一上控导块105、第一下控导块114、第二左控导块307、第二右控导块313将沿着第一上力轨104、第一下力轨111、第二左力轨319、第二右力轨进行四向化自适应运动，在第一上控导块105、第一下控导块114、第二左控导块307、第二右控导块313的惯引下通过第一上控纤杆110、第一下控纤杆113、第二左控纤杆305、第二右控纤杆306的控制，牵引着第一上锁连台201、第一下锁连台204、第二左锁连台304、第二右锁连台321对保偏光纤实现了分段化拉压自适应式多向化的动态实时感知。

如图3所示，以第一保偏光纤触导组件为例，还包括旋点135，旋点135是使得第一上阻卡106可以绕着旋点135转动，这样第一上控导块105可以突破第一上阻卡106的阻碍，到达第一上断卡107处，当第一上控导块105、第一下控导块114、第二左控导块307、第二右控导块313在远离多栖体606外缘方向运行，触发第一上阻卡106、第一下阻卡115、第二左阻卡308、第二右阻卡314的阻障性，第一上控导块105、第一下控导块114、第二左控导块307、第二右控导块313所受到的第一上传连杆103、第一下传连杆112、第二左传连杆312、第二右传连杆318作用超过第一上阻卡106、第一下阻卡115、第二左阻卡308、第二右阻卡314的阻障能力，第一上控导块105、第一下控导块114、第二左控导块307、第二右控导块313进入到第一上断卡107、第一下断卡116、第二左断卡309、第二右断卡315前端空白区域，为充分保障保偏光纤的有效监测，防止过载，第一上控导块105、第一下控导块114、第二左控导块307、第二右控导块313所能达到的最大区域范围分别是第一上断卡107、第一下断卡116、第二左断卡309、第二右断卡315处，第一上阻卡106、第一下阻卡115、第二左阻卡308、第二右阻卡314的位置要与第一上锁连台201、第一下锁连台204、第二左锁连台304、第二右锁连台位置持平，此时保偏光纤是处于正好不拉伸不松弛的零点状态，便于标记和观测，第一上断卡107、第一下断卡116、第二左断卡309、第二右断卡315要分别处于低于第一上阻卡106、第一下阻卡115、第二左阻卡308、第二右阻卡314的位置，保证有足够的拉压空间，通过控制第一上磁控体109、第一下磁控体117、第二左磁控体311、第二右磁控体317在第一上磁留区108、第一下磁留区118、第二左磁留区310、第二右磁留区316下部位置，实现抵抗第一上传连杆103（在未接触到107之前的一种抵抗力）、第一下传连杆112、第二左传连杆312、第二右传连杆318沿着多栖体606外缘方向靠近的能力的大小，降低待测结构体微小动态导致保偏光纤受扰的影响。

光道转引模块501连接保偏光纤与5km长的普通传感光纤，将保偏光纤逆时针顺着第一下锁连台204、中连台203、第一上锁连台201、贯连道401、第二左锁连台304、无极控块302、第二右锁连台321进行连接，完成在第一下锁连台204、中连台203、第一上锁连台201、第二左锁连台304、无极控块302、第二右锁连台321上的定位、标注、固定的工作，将第一保偏光纤202连接到偏振激光台403一侧的光道转引模块501，且通过偏振激光台403一侧的光道转引模块501的另一端连接普通传感光纤，将第二保偏光纤303连接到保偏光纤偏振解译台402一侧的光道转引模块501，保偏光纤偏振解译台402一侧的光道转引模块501的另一端连接到普通传感光纤。

打开偏振激光台403、保偏光纤偏振解译台402，接通第一保偏光纤202、第二保偏光纤303，测试第一上锁连台201与中连台203、中连台203与第一下锁连台204、第二左锁连台304与中连台203、中连台203与第二右锁连台321、贯连道内部的之间的保偏光纤，确保各部位保偏光纤运行正常，进而获取信息、判别坝趾处应力应变是否超过其所能承受的数值，辨识是否存在病害，是否需要预警与维护，进而全面完成本专利的使用过程。

一种根据水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***的感测方法，包括以下步骤：

第一步，确定监测的范围和区域，锁定待测目标，通过待测目标受外界影响的大小，确定是增敏化还是降敏化感测过程，确定宏观的量程范围，进而锁定第一上力轨104、第一下力轨111、第二左力轨319、第二右力轨320的长度；

第二步，将保偏光纤逆时针沿着第一下锁连台204、中连台203、第一上锁连台201、贯连道401、第二左锁连台304、无极控块302、第二右锁连台321进行连接，完成在第一下锁连台204、中连台203、第一上锁连台201、第二左锁连台304、无极控块302、第二右锁连台321上的定位、标注、固定的工作。

第三步，配置保偏光纤触导模块、锁控模块、控向模块、磁化模块、光模块、光道转引模块，完成结构的组合配置，并通过需要监测的目标，确定无极控块302与中连台203之间的角度关系。

第四步，确定第一上磁留区108、第一下磁留区118、第二左磁留区310、第二右磁留区316是否空位及是否将第一上磁控体109、第一下磁控体117、第二左磁控体311、第二右磁控体317进行补位，完成对第一上控导块105、第一下控导块114、第二左控导块307、第二右控导块313的磁控程序。

第五步，按照水工程隐蔽受限区特点，确定通过卡槽601事前固定或选择前向浮体604、下主向磁控块603、上主向磁控块602的自行固定，将底护体102上的倒锥三角101与处于施工期的水工程隐蔽受限区进行有效连接。

第六步，将第一保偏光纤202连接到偏振激光台403一侧的光道转引模块501，通过偏振激光台403一侧的光道转引模块501的另一端连接普通传感光纤，将第二保偏光纤303连接到保偏光纤偏振解译台402一侧的光道转引模块501，保偏光纤偏振解译台402一侧的光道转引模块501的另一端连接到普通传感光纤，且基于是否远程监测，确定布置普通传感光纤的长度。

第七步，打开偏振激光台403、保偏光纤偏振解译台402，接通第一保偏光纤202、第二保偏光纤303，测试第一上锁连台与中连台203、中连台203与第一下锁连台201、第二左锁连台304与中连台203、中连台203与第二右锁连台321以及贯连道401自己内部的各处保偏光纤，确保各部位保偏光纤运行正常，完成感测。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，包括保偏光纤触导模块、锁控模块、控向模块、磁化模块、光模块、光道转引模块、保偏光纤和多栖体；

所述保偏光纤触导模块包括第一保偏光纤触导组件和对应的第一上控纤杆、第二保偏光纤触导组件和对应的第一下控纤杆、第三保偏光纤触导组件和对应的第二左控纤杆、第四保偏光纤触导组件和对应的第二右控纤杆；

所述第一保偏光纤触导组件包括倒锥三角、底护体、第一上传连杆、第一上力轨和第一上控导块；

所述第二保偏光纤触导组件包括倒锥三角、底护体、第一下传连杆、第一下力轨和第一下控导块；

所述第三保偏光纤触导组件包括倒锥三角、底护体、第二左传连杆、第二左力轨和第二左控导块；

所述第四保偏光纤触导组件包括倒锥三角、底护体、第二右传连杆、第二右力轨和第二右控导块；

所述第一保偏光纤触导组件、第二保偏光纤触导组件、第三保偏光纤触导组件、第四保偏光纤触导组件中对应的底护体与倒锥三角布设在多栖体的四个方位；

所述锁控模块包括第一上锁连台、第一下锁连台、第二左锁连台和第二右锁连台；

所述保偏光纤包括第一保偏光纤和第二保偏光纤；

所述第一保偏光纤触导组件、第二保偏光纤触导组件、第三保偏光纤触导组件、第四保偏光纤触导组件分别通过对应的第一上控纤杆、第一下控纤杆、第二左控纤杆、第二右控纤杆与锁控模块连接；

所述锁控模块通过第一保偏光纤、第二保偏光纤与控向模块连接；

所述控向模块通过多栖体与磁化模块连接；

所述磁化模块通过光道转引模块与光模块连接；

所述第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块分别在对应的第一上传连杆、第一下传连杆、第二左传连杆、第二右传连杆的驱动下沿着对应的第一上力轨、第一下力轨、第二左力轨、第二右力轨移动；在第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块的惯引下通过第一上控纤杆、第一下控纤杆、第二左控纤杆、第二右控纤杆的控制，牵引第一上锁连台、第一下锁连台、第二左锁连台、第二右锁连台对保偏光纤实现分段化拉压自适应式多向化的动态实时感知；

所述第一保偏光纤触导组件还包括第一上阻卡、第一上断卡、第一上磁留区和第一上磁控体；

所述第二保偏光纤触导组件还包括第一下阻卡、第一下断卡、第一下磁留区和第一下磁控体；

所述第三保偏光纤触导组件还包括第二左阻卡、第二左断卡、第二左磁留区和第二左磁控体；

所述第四保偏光纤触导组件还包括第二右阻卡、第二右断卡、第二右磁留区和第二右磁控体；

当第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块在远离多栖体外缘方向运行时，第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块所受到的第一上传连杆、第一下传连杆、第二左传连杆、第二右传连杆作用超过受到第一上阻卡、第一下阻卡、第二左阻卡、第二右阻卡的阻碍作用，第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块进入到第一上断卡、第一下断卡、第二左断卡、第二右断卡前端空白区域。

2.根据权利要求1所述的水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，其特征在于：

所述第一上阻卡、第一下阻卡、第二左阻卡、第二右阻卡的位置分别与第一上锁连台、第一下锁连台、第二左锁连台、第二右锁连台位置持平；

所述第一上断卡、第一下断卡、第二左断卡、第二右断卡要分别处于低于第一上阻卡、第一下阻卡、第二左阻卡、第二右阻卡的位置。

3.根据权利要求1所述的水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，其特征在于：

所述控向模块包括无极控块、无级连杆、中连台和卡槽；

所述无级连杆两端分别与中连台和无级控块相连；所述中连台位于无极控块的上端，与无级控块错位连接；所述无极控块可绕无级连杆做360°旋转；

所述无极控块与无级连杆之间安装固定系数的阻尼材料。

4.根据权利要求1所述的水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，其特征在于：

所述磁化模块包括前向浮体和用于将多栖体固定在测隐蔽受限区的金属结构处的上主向磁控块和下主向磁控块；

所述前向浮体顶面低于多栖体正常平面，该前向浮体上设有用于抽真空的浮体口。

5.根据权利要求1所述的水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，其特征在于：

所述光道转引模块包括转球、旋转环和用于防止大通量的空间光入射干扰连接处的光传输的内透缝；

所述光道转引模块用于连接保偏光纤与普通传感光纤；所述内透缝在旋转环的驱动下绕转球360°旋转；

所述第二保偏光纤通过贯连道第一保偏光纤连接。

6.根据权利要求5所述的水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，其特征在于：

所述光模块包括偏振激光台和保偏光纤偏振解译台；

所述保偏光纤偏振解译台通过光道转引模块与第二保偏光纤连接，第一保偏光纤通过光道转引模块与偏振激光台连接。

7.根据权利要求1所述的水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***，其特征在于：

所述多栖体左右两侧宽度变窄，前后两侧为尖端。

8.根据权利要求1至7任一项所述的水工程隐蔽受限区保偏光纤多栖智慧感测***的感测方法，其特征在于，该感测方法包括以下步骤：

第一步，确定监测的范围和区域，锁定待测目标，通过待测目标受外界影响的大小，确定是增敏化还是降敏化感测过程，确定宏观的量程范围，进而锁定第一上力轨、第一下力轨、第二左力轨、第二右力轨的长度；

第二步，将保偏光纤逆时针沿着第一下锁连台、中连台、第一上锁连台、贯连道、第二左锁连台、无极控块、第二右锁连台进行连接，完成在第一下锁连台、中连台、第一上锁连台、第二左锁连台、无极控块、第二右锁连台上的定位、标注、固定的工作；

第三步，配置保偏光纤触导模块、锁控模块、控向模块、磁化模块、光模块、光道转引模块，完成结构的组合配置，并通过需要监测的目标，确定无极控块与中连台之间的角度关系；

第四步，确定第一上磁留区、第一下磁留区、第二左磁留区、第二右磁留区是否空位及是否将第一上磁控体、第一下磁控体、第二左磁控体、第二右磁控体进行补位，完成对第一上控导块、第一下控导块、第二左控导块、第二右控导块的磁控程序；

第五步，按照水工程隐蔽受限区特点，确定通过卡槽事前固定或选择前向浮体、下主向磁控块、上主向磁控块的自行固定，将底护体上的倒锥三角与处于施工期的水工程隐蔽受限区进行有效连接；

第六步，将第一保偏光纤连接到偏振激光台一侧的光道转引模块，通过偏振激光台一侧的光道转引模块的另一端连接普通传感光纤，将第二保偏光纤连接到保偏光纤偏振解译台一侧的光道转引模块，保偏光纤偏振解译台一侧的光道转引模块的另一端连接到普通传感光纤，且基于是否远程监测，确定布置普通传感光纤的长度；

第七步，打开偏振激光台、保偏光纤偏振解译台，接通第一保偏光纤、第二保偏光纤，测试第一上锁连台与中连台、中连台与第一下锁连台、第二左锁连台与中连台、中连台与第二右锁连台以及贯连道内部的各处保偏光纤，确保各部位保偏光纤运行正常，完成感测。