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IDFS-PCCP断丝智能监测解决方案

一、PCCP断丝的危害

预应力钢筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe, PCCP）作为长距离输水管道的核心构件，其结构安全直接关系供水系统的稳定性和公共安全。PCCP断丝是管道失效的主要诱因之一，其造成的损坏非常巨大

二、传统PCCP断丝检查法

传统的PCCP断丝检查方法依赖人的个人经验，并且需要排空管道才能进行，作为正在运行的输水管线，很难有条件停水较长时间进行检测。

三、断丝在线监测技术原理

由于PCCP断丝时产生的声音信号频率域DAS不在一个频段期间，所以只依靠DAS是无法测到断丝信号的，IDFS的方案将干涉仪和DAS结合使用，通过干涉仪监测到断丝信号发生的时间，再分析相应时间点的干涉仪信号，得到断丝发生的位置。

四、PCCP断丝监测技术难点

由于PCCP断丝时发出的声音信号在自然环境中几乎无法模拟，常用的检查方法是使用拉伸机强力拉断钢筋，在拉断钢筋后得到拉伸时的声音

但这种试验方案有很大的问题，首先钢丝不一定是经过预应力拉伸的，直接拉断与预应力崩断发生的声音有很大不同，另外钢丝拉断后，声音在空气中传播后发生了很大衰减，其效果还不如在水中传播。

四、北京优惠自助申请大厅PCCP断丝监测研发历程

要真正解决断丝难题，就必须在真实的管道环境中进行，自2022年开始，我司联合北京市水利科学研究院、南京大学光传感技术中心在北京南水北调中线工程的真实管道中进行了长期的研发验证，从头正向

研发了专用于PCCP断丝的IDFS断丝监测系统。

 由于PCCP断丝时产生的声音信号频率域DAS不在一个频段期间，所以只依靠DAS是无法测到断丝信号的，IDFS的方案将干涉仪和DAS集成到一个光路系统中，通过干涉仪监测到断丝信号发生的时间，再分析相应时间点的干涉仪信号，得到断丝发生的位置。

  经过两年的艰苦研发，我司成功突破了国外公司的技术封锁，成功解决了断丝问题，累计抓到断丝16次，以下是一个典型的断丝事件

   相应DAS测到的事件位置、

三、IDFS断丝断丝监测系统硬件部署架构

六、软件架构

软件流程简要说明：

1、采集部署在PCCP管内产生声音振动信号

2、实时分析信号，分析断丝特征

3、对断丝信号进行识别，对疑似的断丝信号进行进一步确认，由于断丝信号的确认影响较大，确认后需要进行通知甲方进行开挖验证，所以断丝事件的最终确认是非常谨慎的。

4、完成断丝信号的识别和定位后，根据断丝所在的位置，映射到具体管节和桩号。

三、优惠自助申请大厅IDFS系统核心技术参数

七、施工技术

1.  光纤布设工艺

 a.  管内轴向黏贴：采用耐水压、抗腐蚀的柔性胶层，将传感光纤沿PCCP内壁螺旋敷设，确保与管体振动耦合。 

 b.施工方法:  光缆在管内不能越过蝶阀，因此遇蝶阀需将光缆用穿缆组件将光缆从阀一侧从管内引出，再从另一侧用穿缆组件将光缆引回管内，另外每盘光缆长约2km，因此利用部分绕过蝶阀的机会，将光缆引至井内接续盒予以接续

2、OTDR光衰控制

光纤的熔接质量对光纤设备的信号质量具有决定性的影响，在施工过程中，需要严格控制光纤熔接的质量，主要体现为对光衰的控制

a.  施工中通过光时域反射仪（OTDR）实时检测光纤熔接点损耗（<0.05 dB），确保链路衰减≤0.2 dB/km。

b.  采用防水铠装光缆穿越检修阀井，避免弯折损耗

八、系统调试-光纤管道相对位置标定

 光纤长度在管道内敷设时，除了检修阀井处需要预留余量外，管道内也有预留量，造成管道长度与光纤长度的不同，需要建立管长和光纤皮长的对应关系

九、主要软件界面

，

业界认可

1、南水北调干线PCCP断丝监测国产化技术验收意见

2、2024年光学学报封面文章

3.17项技术专利