基于光纤传感技术的天然海绵体蓄水预警系统

迟长哲

(中铁建设集团有限公司 北京 100040)

1 引言

内涝灾害防治是铁路建设中不可忽视的一环[1]。近年来发生了多起强降雨导致高铁站点内涝及交通瘫痪的事件，造成了极其惨重的损失[2]。针对目前内涝灾害频发的问题，海绵城市建设方案也被更多地应用于铁路建设中。而在海绵城市的建设过程中，天然海绵体成为一种结构简单且实用的海绵设施被大量使用[3]，但其具体的雨水径流控制能力和内涝防治效果则需要在降雨时进行实时监测。常规的监测手段需要投入大量人力物力进行现场测试，对监测区域的基础设施建设水平要求较高，且监测仪器的精度偏低，安装与管理较为复杂[4-6]。针对常规监测手段存在的问题，本研究选择了传感分布范围广、测量精度高、抗干扰能力强的光纤传感技术[7]作为研究手段，提出了一种基于光纤传感技术的天然海绵体饱和预警系统，该系统可监测雨水在天然海绵体中的渗透情况，并对监测区域积水内涝具备预警功能。可实现在铁路天然海绵体蓄水饱和时，启动对应外排措施，避免积水的产生。

2 天然海绵体蓄水预警系统原理

系统通过光纤传感技术来代替传统的监测仪器，其所使用的光纤传感技术为光纤光栅，光纤光栅即在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜，而外界环境的温度变化会通过热膨胀效应和热光效应引起光纤光栅的栅距和折射率的变化[8-9]，配合光纤信号解调仪，可以对传感器所处的环境温度变化进行相关的监测分析。……