1、綜述
大壩的投資大、效益高、在國民經濟發展中起著舉足輕重的作用，與人民的生活也休戚相關。一個龐大的水庫，一旦失事，造成人民生命財產的損失是巨大的。所以大壩的安全顯得尤為重要。根據《小型水利發電站設計規范》的安全監測規定，主要水工建筑物安全監測項目分別為：混凝土壩、砌石壩、土石壩、河床式廠房閘壩、隧洞、調壓室、壓力管道、地下式廠房、高陡邊坡等，其主要觀測項目也大體分為：上下游水位、揚壓力、滲漏水量、位移、伸縮縫、上下游沖淤、沉降、應力應變、圍巖山體壓力、圍巖變形等；目前從國內眾多水壩監測儀器上分析，國內工程人員目前選用傳統方式的較多，真正使用光纖傳感技術的相對較少。隨著我國光纖傳感技術的飛速發展，國內光纖式傳感器在國內的水壩上應用也是一種趨勢，北京達卡科技有限公司針對這一情況，特別推出可靠的相關產品：光纖應變傳感器、光纖鋼筋計、光纖位移計、光纖裂縫計、光纖土壓力計、光纖分布式溫度監測系統（DTS）、光纖分布式應力溫度監測系統（DTSS）、光纖光柵健康監測系統（FBG）、光纖地震波監測系統、水利大壩氣象觀測系統等。
北京達卡科技有限公司推出2套系統應用于水利大壩方面，第一、分布式光纖溫度監測系統（DTS）和分布式光纖應力溫度監測系統（DTSS）；第二、準分布式光纖光柵監測系統（FBG）
在后面的章節中，將分別介紹這些系統如何在水利大壩應用以及區別。
2、分布式光纖溫度監測系統（DTS）和分布式光纖應力溫度監測系統（DTSS）
(1)分布式光纖溫度監測系統提出的常態大體積混凝土分布式光纖傳感監測技術可實現大體積混凝土施工期和運行期的溫度場監測，是對大壩溫度監測傳統儀器、理論和方法的變革和創新。
(2)所優選的光纖分布式溫度測量系統安裝方便，可快捷、準確地檢測到壩體混凝土結構內部溫度場的變化，這對大壩的健康診斷和安全運行十分有利。
分布式光纖監測技術在碾壓混凝土壩的應用發展較快，對碾壓混凝土壩，分布式光纖監測具有較大的應用優勢，因為它對施工干擾小，它既具有監測溫度場的功能，又兼有對碾壓層面進行滲流定位監測的功能。從目前應用情況來看，光纖網絡布置有二種形式。
一種是平面網絡形式，光纖連續地沿壩體橫斷面自下而上作蛇形布置；另一種是空間網絡形式，取某壩段作監測對象，光纖自下而上連續地沿水平截面從左至右或從右至左作蛇形布置。空間網絡布置不僅可以監測多個橫斷面的溫度場，了解施工期和運行期壩體溫度空間分布和變化情況，而且可以對碾壓層面進行滲流定位監測。
2.1 分布式光纖溫度監測系統性能指標
光纖類型 單模/多模 （可選擇）
測量時間 最小30s，取決與測量距離、溫度與空間分辨率
測量距離 3Km以下 3-10Km 10 Km以上
空間分辨率 ±1m ±1m ±1.5m
溫度分辨率 ±1℃
溫度范圍 取決于傳感光纜（最大600 ℃）
通道數 最大可以擴展32通道
2.2 分布式光纖應力溫度監測系統性能指標
光纖類型 單模(SMF)
測量時間 最小30s，取決與測量距離、溫度與空間分辨率
測量距離 3Km以下 3-10Km 10 Km以上
空間分辨率 ±1m ±1m ±1.5m
分辨率 溫度/應力
測量范圍 取決于傳感光纜
外接口 Ethernet, USB, RS232, SPST
操作系統 Windows 2000系統，160G硬盤
通道數 最大可以擴展32通道
3、技術發展展望
分布式光纖監測系統主要是一種時域分布式光纖監測系統，它的技術基礎是光時域反射技術OTDR（optical time—domain reflectormetry）。OTDR最初用于評價光學通信領域中光纖、光纜和耦合器的性能，是用于檢驗光纖損耗特性、光纖故障的手段，其工作機理是脈沖激光器向被測光纖發射光脈沖，該光脈沖通過光纖時由于光纖存在折射率的微觀不均勻性，以及光纖微觀特性的變化，有一部分光會偏離原來的傳播向空間散射，在光纖中形成后向散射光和前向散射光。其中，后向散射光向后傳播至光纖的始端，經定向耦合器送至光電檢測系統。由于每一個向后傳播的散射光對應光纖總線上的一個測點，散射光的延時即反應在光纖總線上的位置。
目前北京達卡科技有限公司的拉曼技術和布里淵技術都基于OTDR系統而發展起來的。
分布式光纖經久耐用，安全可靠，由它構成的網絡可以遍布壩體，這些光纖網絡猶如神經系統，可以感知壩體各部位相關信息，大壩因此而有望成為一種機敏結構。由此而構成光纖智能大壩，更加便于我們工程人員應用。隨著光纖傳感技術的飛速發展，這種技術是目前最為合理和最為理想的大壩安全監測系統，所以此種技術應該得到國家水利部門的大力推廣。
儀器生產商：北京達卡科技有限公司
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