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地铁隧道沉降监测中光纤光栅技术的运用研究摘要：光纤光栅技术（Fiber Bragg Grating，简称FBG）是一种新型的工程安全监测技术，本文提出将该技术应用于地铁隧道安全监测的新思路。
通过实例探讨在地铁隧道沉降监测中光纤光栅监测的可行性。
研究表明，与传统方法相比，光纤光栅具有测量精度高，能够满足一定距离内地铁隧道安全监测的要求。
关键词：光纤光栅；地铁隧道；沉降监测引言地铁建设促进了经济发展和城市地下空间的利用，但与其他地下公共设施一样，地铁隧道大多建在柔软的第四纪沉积土层中，很容易位于复杂的地质，狭窄的道路，密集的地下管线和交通中。
繁忙的市区和地铁沿线的城市建设将不可避免地导致地铁隧道结构的纵向沉降。
一定程度的沉降可以视为正常现象，但如果沉降超过一定限度，特别是不均匀沉降会造成地铁隧道结构变形，给地铁的正常运行带来隐患，甚至造成难以想象的安全事故。
因此，为了保证地铁隧道主体结构和周围环境的安全，在隧道的正常运行和沿线建筑物的建设中，地铁隧道的实时有效沉降监测必须进行结算监测数据应及时反馈，预测结算趋势，提前采取措施预防事故发生。
地铁隧道沉降监测对隧道安全监测具有重要意义。
FBG是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。
由于光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、抗腐蚀、电绝缘、高灵敏度和低成本以及和普通光纤的良好的兼容性等优点，所以越来越受关注。
由于光纤光栅的谐振波长对应力应变和温度的变化敏感，所以本文利用这一特性对某地铁线路的沉降情况进行检测，并利用互联网、传感器、无线通讯技术实现了地铁隧道的实时监测，以保障地铁的运营安全。
1 光纤光栅技术的原理1.1 应力的测试所谓的光纤光栅是指由光纤纤芯中的周期性折射率变化形成的光栅效应。
光纤光栅是根据光纤的光敏特性制成的，是直接利用石英光纤的光波导结构在光纤上形成光波导结构而形成的光纤波导装置。
它的功能主要是在核心内形成一个窄带滤波器或镜像。
隧道工程机电设备智能监控及管理措施研讨摘要：在隧道工程施工过程中，机电设备智能化起到了关键性的作用，智能化监控越来越重要，随着交通量不断增大的问题日益突出，必须要提高隧道的安全、高效通行能力。
论文将针对隧道工程机电设备智能监控及管理措施进行研究，利用现代化检测设备，采集隧道区域内的静态和动态参数，通过管理中心的分析处理，能够准确判断隧道内的环境质量和交通状况，如果出现异常情况，各机电设备能够智能联动，诱导人员和车辆疏散，为救援人员提供帮助。
关键词：隧道工程；智能监控；管理措施引言虽然煤矿机械设备水平日益提高，机械化水平得到了提升，但是设备的启停与维修的操作却受到了较大的影响，且设备监控点比较多、设置比较分散等，每个采煤设备都形成信息孤岛，设备之间缺乏有效的联系，几乎没有实现任何的信息和数据交互，协调性比较差。
因此，结合采煤工作面对设备的使用需要，设计人员研发出智能化控制系统，构建完善的远程集中监控系统，并进行系统故障报警、诊断、运行状态监测等，提高采煤系统的运行质量和效果。
1隧道工程机电设备智能监控系统概述根据相关标准规范，将隧道划分为不同等级，而不同等级隧道的机电工程建设规模不同，对智能监控系统的要求也不同，隧道工程智能监控系统主要机电设备包括环境检测设施、交通监控设施、亮照度检测设施、火灾报警设施、紧急呼叫设施5个部分，根据具体需求，综合考虑环境情况、路线情况、资金情况等因素，进行配套建设和优化完善。
其中，环境检测设施主要针对的是汽车尾气和路面粉尘等有毒有害物质，这些物质不但会损害人们的身体健康，而且会降低能见度，增加交通事故发生的概率，因此，隧道内保持良好的环境是非常必要。
交通监控设备主要负责对隧道内的交通参数信息进行采集、分析、判断、处理，并通过信息发布设施进行交通引导和控制。
在进入隧道或驶离隧道时，由于内外亮度差较大，可能会产生瞬间的视觉障碍，亮照度检测设备能够根据内外亮度差，实时控制照明灯具亮度，从而缩小亮度差，这样还可以达到节能降耗的效果。
光纤光栅传感器在铁路领域的研究与应用摘要概述了光纤Bragg 光栅传感原理, 介绍了目前光纤光栅传感器在国内外铁路领域中的研究与应用情况, 分析了光纤光栅测试技术在铁路领域的潜在应用及发展前景。
关键词光纤光栅; 铁路; 应用; 监测光纤光栅是光纤芯区折射率受永久性、周期性调制的一种特种光纤。
光纤光栅的敏感变化参量为光的波长, 它对光源的照明强度变化不敏感, 制作简单,性能稳定可靠, 易与系统及其他光纤器件连接。
利用光纤光栅的Bragg 波长对温度、应力的敏感特性可制成光纤光栅传感器〔图1〕。
图1 光纤光栅结构与传光原理光纤光栅传感器采用波长调制方式, 通过探测信号波长的漂移量来测量被测参数的变化。
测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响, 不受电磁干扰, 寿命长, 尺寸小, 安装方便, 耐腐蚀, 可实现实时和分布式测量, 复用能力强, 多只传感器可以串接在一根光纤上, 测试精度高、重复稳定性好、远程信号传输性能优越, 可埋入复合材料或结构中来实现光纤智能材料和结构内部应变分布的实时监测, 是实现光纤灵巧结构的理想器件。
目前, 光纤光栅传感器广泛应用于民用工程结构、航空航天业、船舶航运业、石油化工业、电力工业、医学、核工业等领域。
随着铁路的进一步发展, 对铁路运输的安全性、可靠性和效率也提出更高的要求, 因此对车辆和轨道结构的状态监测显得尤为重要。
光纤光栅传感器以其特有的优势成为了国内外研究的焦点。
本文将着重介绍光纤光栅传感器在国内外铁路领域的研究与应用。
1 .光纤Bragg 光栅传感原理光纤Bragg 光栅传感器的基本原理是当光栅周围的温度、应变、应力或其他待测物理量发生变化时,将导致光栅周期或纤芯折射率的变化, 从而产生光栅Bragg 信号的波长位移, 通过监测Bragg 波长位移情况,即可获得待测物理量的变化情况。
光纤光栅结构如图1 所示。
将光敏光纤放置在不同模式的模板下用紫外光曝光, 就可以使光纤中形成所需的折射率扰动, 使其产生周期性调制, 从而产生光纤光栅。
隧道施工结构安全监测系统摘要：由于建设跨度大、结构封闭复杂，辖区喀斯特地貌分布广泛，雨量充沛集中，特别是每年夏季暴热暴雨，发生火灾、突水涌泥等事故的风险高，且事故发生后的应急救援难度大，运营安全面临严峻形势，亟需解决长大隧道运维的关键难题，提高交通基础设施安全水平、完善应急保障体系。
这对于服务国家战略和经济社会发展等具有重大意义，是重庆发挥国际性综合交通枢纽和国家（西部）科技创新中心引领作用的先决条件，也是我国综合立体交通网安全发展的主要任务。
本文主要分析隧道施工结构安全监测系统。
关键词：隧道结构；安全监测；运营安全；智慧化养护引言随着隧道工程的建设发展，其结构在运营期间会受到各沖人为及环境等因素的影响，可能引起不同程度的隧道灾害，从而影响隧道结构的安全稳定性。
因此，为保证行车安全、提升服务水平，客观及时地了解隧道等特殊构造物自身结构安全状况，对于保障高速公路安全通畅至关重要。
目前高速公路隧道运营维护监测主要以事故后检测及人工巡查、经验判断为主，缺乏过程监测和科学依据：随着传感器技术的发展，通过在建设期对隧道等重点构造物预埋安全监测传感器，经由数字化高速公路传输平台传输汇总，可实现对隧道等重点构造物的全生命周期数据化监测，建立隧道结构安全监测系统，科学制定养护决策。
1、隧道施工技术特点通常情况下可以从以下几个方面对隧道施工技术特点进行分析：首先，隧道工程中存在着较大的隐蔽工程量，基本上除了安装与外饰之外，都属于隐蔽工程的施工范围；其次，隧道施工与设计存在较大的差异性，这主要是由于隧道内地质条件比较复杂，往往需要结合当地地质情况特点有针对性的进行变更及修改；第三，隧道施工对安全性要求比较高，这主要是因为隧道整体施工都要在地下洞内完成，洞内的环境又非常复杂，分布着很多危险源，具有一定的不可预见性，因此可能会增加施工安全管理的难度；第四，不同施工工序之间对衔接的要求比较高，而施工作业面又比较小，所以，在连续作业过程中，对组织管理水平提出了较高要求。
武汉中地恒达科技有限公司企业标准ZDHD-QS-JS039-1.0-2020光纤光栅静态解调仪使用说明书2020-6-1实施本说明书由武汉中地恒达科技有限公司编制1.硬件设备说明1.1产品简介FBG-2000是武汉中地恒达科技有限公司研发设计的一款专用监测仪器，配套光纤光栅传感器使用。
专用于桥梁、隧道、大坝、边坡等的工程结构在线监测。
具有多种多功能、操作简单、接口方便，同时适合于用户进行二次开发。
产品采用了先进的技术路线，采集出带宽范围内的海量光谱点，并根据运算规则计算出光谱中峰值的中心位置。
同时结合了工程应用的需要。
系统既提供高精度的波长分辨率，又满足工程环境长期稳定运行的要求。
FBG-2000主机采用优化的数字逻辑进行电路运算处理，可以快速找到中心波长的位置。
同时采用光学标准具进行校准，保证系统温度测量的准确性和稳定性。
其主机设计包括的基本配置：扫描光源,光探测器，电路、软件处理、光路、电源等部分组成，系统最大化地集成了各个模块，使得各模块独立工作，又互相联系，保证了系统的良好的一致性，也方便了用户的使用维修。
钢筋计适用于长期埋设在混凝土结构物内部，测量结构物内部的钢筋应力。
1.2装箱清单光纤光栅解调仪主机x1铝合金包装箱x1电源线x1检测报告x1合格证x1使用说明书x1 1.3产品规格指标1.4产品内部结构示意图外接传感器光学系统电路系统工控机（windows）外接键、鼠、显示器与通讯网络1.5对外接口光纤FC 接口用于连接传感器网口对外通讯AC220V 电源口USB主要用于接鼠标键盘、U 盘VGA 或HDMI 主要用于内置工控机时接显示器1.6相比于同类产品的优势【设备信噪比高】下图为本产品与同行产品的对比，在外接相同传感器、相同条件下运行，本产品的波长白噪声约为±1pm，同行的产品白噪声达到±15pm（对外宣称指标为1pm精度）。
本产品的信噪比符合宣称指标并明显优于市场同类产品。
论引水隧洞安全监测仪器设备安装埋设施工技术摘要：曲溪城乡供水工程枢纽引水隧洞安全监测内容主要包括巡视检查、环境量、变形、渗流、应力、应变、温度监测及专项监测。
本文通过对该工程安全监测设计及各类监测仪器设备的安装埋设施工技术进行总结和分析，归纳出水利枢纽工程引水隧洞监测仪器设备安装埋设的通用原则及埋入式测缝计、表面式测缝计、钢筋计、应变计、无应力计、渗压计、多点位移计、单点位移计、光纤光缆等仪器设备安装布设的施工技术要点和质量控制要点，工同类工程参考借鉴。
关键词：引水隧洞安全监测仪器安装埋设1概述甘肃省天水市曲溪城乡供水工程枢纽地处天水市麦积区境内的永宁河一级支流白家河，距天水市约 80km。
本工程主要任务是满足受水区范围内设计水平年的供水需求。
工程属于跨流域调水工程，主要由多年调节水库、引水隧洞、引水管线、调蓄水池等组成。
工程规模属中型工程。
其中引水隧洞接进水口，为无压隧洞，隧洞桩号 0+563.06～22+231.76m，隧洞总长21.669km，穿越分水岭至甘泉镇胡家沟右岸隧洞出口，起点高程 1383.60m，出口高程1355.80m。
目前主要承担引水隧洞监测系统，监测系统总体布置围绕 TBM 施工长隧洞系统通信节点进行，最终将纳入天水曲溪城乡供水工程自动化控制系统中。
引水隧洞安全监测项目主要包括巡视检查、环境量、变形、渗流、应力、应变、温度监测及专项监测。
2引水隧洞安全监测设计（1）围岩内部变形监测围岩内部变形监测与围岩松动范围监测结合，布置在围岩较差部位、地质构造带、洞身进出口上覆岩体较薄部位，测点设置在洞室周边一倍洞跨深度范围内、顶拱和断面中部，监测仪器采用多点位移计。
在每个监测断面布设 3 套多点位移计。
（2）隧洞围岩应力监测在高地应力区，为了解隧洞开挖过程中岩石内应力分布及变化情况，沿隧洞断面布置应力观测断面（与内部变形监测相对应），布置在隧洞顶部和水平方向共 3 个孔，深度在固结灌浆区以外，每孔埋设 2~3 组应力计（埋设切向和径向应力计）。
光纤传感技术在隧道安全监控中的应用第一章：引言隧道作为一种重要的交通基建设施，其建设和运营对城市化发展和经济增长具有非常重要的作用。
然而，在隧道内部，各种各样的事故也经常发生。
因此，对隧道安全的监控和管理是非常重要的，也是现代交通基建领域需要重点关注的问题之一。
在过去的几十年中，人们一直在探索各种各样的技术手段，以实现隧道安全监控的自动化、全面化、高效化。
光纤传感技术是一种可行的技术手段，可以在隧道内部实现非常精准的监控和成像。
本篇文章将会介绍光纤传感技术在隧道安全监控中的应用及其优势。
第二章：光纤传感技术的原理光纤传感技术是一种利用光学原理和传感技术相结合的技术手段，通过在光纤中引入特定的敏感材料来实现对光纤中某些物理量的感应和测量。
光纤传感技术主要包括三种类型：拉曼光纤传感技术、布里渊光纤传感技术和Mach-Zehnder 光纤传感技术。
（一）拉曼光纤传感技术拉曼光纤传感技术是一种利用拉曼散射原理来实现光纤中物理量测量的一种传感技术，它能够实现对温度、压力、应力和浓度等多种物理量的测量，同时还能够实现对振动信号的监测。
（二）布里渊光纤传感技术布里渊光纤传感技术是另一种利用布里渊散射原理来实现光纤中物理量测量的传感技术，它可以实现对温度和应变的测量。
（三）Mach-Zehnder光纤传感技术Mach-Zehnder光纤传感技术是利用光学干涉原理来实现光纤中物理量测量的传感技术，它可以实现对温度、应力、加速度、浓度等多种物理量的测量，同时还可以实现对光学和微波信号的传输。
第三章：光纤传感技术在隧道安全监控中的应用（一）光纤传感技术在隧道温度和湿度监测中的应用隧道内部的温度和湿度是影响隧道运营和安全的两个重要因素。
传统的温度和湿度监测方法，需要使用大量的传感器，而且安装难度大，费用高，监测精度也较低。
但是，利用光纤传感技术，可以在隧道内部布设光纤传感器，实现对温度和湿度的高精度测量。
此外，光纤传感器还可以在隧道内部实现对湿度和温度梯度的监控，从而更加精准地把握隧道内部的环境变化。
交通科技Transportation Science ■ Technology总第304期2021 第1 期Serial No 304No. 1 Feb. 2021DOI 10. 3963/j. issn. 1671-7570. 2021. 01. 026光纤光栅测温结合红外火焰探测器在公路隧道火灾监测中的应用常程（重庆市城投路桥管理有限公司重庆400015）摘 要 公路隧道结构封闭狭长、救援空间有限，因此公路隧道的火灾探测对系统的反应时间和准确率具有更高的要求。
文中将光纤光栅测温技术和火焰探测器技术进行结合应用，更有利于高速公路隧道火灾的实时监测。
使用光纤光栅作为温度传感器，能够快速探测到隧道环境温度的变化,且传感器结构稳定；而对于火灾初期范围较小的火焰，暂时未能引起环境温度的明显上升，使用三波长红外火焰探测器，则能够及时检测到火焰，该系统能够在无漏报的同时做到少误报，可以作为公路隧道消防安全的重要保障。
关键词光纤光栅测温红外火焰探测器公路隧道火灾监测中图分类号 U492.8十3公路隧道具有结构封闭狭长、救援空间有限 等特点，如果在公路隧道中发生火灾，若不能及时 发现和处理,将造成极严重的后果。
因此,公路隧 道内的火灾报警系统应当具有更高的灵敏性，以 对火灾的发生进行及时的预警。
目前，公路隧道内常用的火灾预警系统，主要有光纤感温、红外探测、图像分析等类型［1］o 这些火灾探测技术具有各自不同的应用特点。
1原理11 光纤光栅测温原理光纤光栅传感的基本原理是利用光纤光栅的 有效折射率和光栅周期对外界参量的敏感特性,将外界参量的变化转化为其布拉格波长的移动, 通过检测光栅反射的中心波长移动实现对外界参 量的测量。
光纤光栅测温技术利用了温度对光栅中心波长的偏移影响，其测温原理示意见图1o 如图1 所示，当一束宽带光注入光纤光栅,在一定波长范 围内的光会被光栅反射回来，而其余不在此波长 范围的光则会透射过去继续向前传播［］。
