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申请/专利权人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司

摘要：一种分布式三维可视化混凝土坝浇筑在线监测系统，涉及混凝土坝温度应力监测技术，包括传感光纤，数据采集装置，数据监控中心，数据采集装置将传感光纤感知到的数据信息通过网络传递给数据监控中心。本发明通过传感光纤感知混凝土坝的温度及应变信息，数据采集装置将光纤感知到的信息进行解析，并将解析的数据发送给数据监控中心，在数据监控中心进行数据处理后，进行综合展示﹑统计分析以及预警预报。该系统能够能在整个连续的光纤上，以距离连续函数形式，同时测量出光纤上各点的温度与应变值，提高了混凝土坝的数据感知能力与监测水平，增强了自动化程度，降低了数据采集成本。

主权项：1.一种分布式三维可视化混凝土坝浇筑在线监测系统，其特征在于系统包括数据监控中心、BOTDA装置、光开关和传感光纤；传感光纤绑扎在混凝土坝的钢筋上，并来回呈折线沿平面敷设，伸出混凝土坝的一端与光开关通过光口连接；光开关与BOTDA装置通过光口连接，BOTDA装置与数据监控中心通过网络连接；所述的BOTDA装置发射窄带激光，经传感光纤后再反射到BOTDA装置，通过布里渊后向散射光信号的解调，检测后向散射光频移数据，同时解析传感光纤沿线的温度、应变数据，再将这些数据通过网络发送给数据监控中心的上位机系统；BOTDA装置包括光学子系统、电路子系统和测量软件子系统，其中，光学子系统包括光发射模块和光接收模块，光发射模块包括半导体激光器、电光调制器1、EDFA以及声光调制器AOM；光接收模块包括扰偏器、光栅滤波器、光电探测器以及电光调制器2；电路子系统包含驱动与温控模块、信号接收模块和信号处理与电源模块；驱动与温控模块包括EOM脉冲发生器、AOM脉冲发生器、微波信号源与激光器温控模块；信号接收模块包括低噪声放大模块、带通滤波器、自动增益模块和高速采集模块；信号处理与电源模块包括FPGA、网络通信模块和电源管理模块；测量软件子系统包括工控机和显示器，工控机由测量软件进行控制，测量软件实现布里渊散后向射光信号的解调；所述布里渊后向散射光信号的解调，具体包括以下步骤：S1，获取沿光纤分布的布里渊后向散射光信号数据，采用数据累计加权平均算法以及数据聚类算法对数据预处理；S2，对步骤S1得到的数据采用双高斯拟合算法进行布里渊谱的峰值拟合，解析得到沿光纤分布的温度与应变数据，将解析后的温度与应变数据存储在数据库中；所述监控中心上位机系统采用三维BIM引擎以及WebGL技术，建立混凝土坝三维模型，将传感光纤布置在三维模型上，集成BOTDA装置采集的温度、应变信息，通过LSTM算法预测运行期混凝土坝的温度与应变信息，并进行综合展示与分析预警；所述的LSTM算法预测运行期混凝土坝的温度与应变信息，具体包括以下步骤：S1，获取影响运行期混凝土坝温度与应变的因素，其中，所述数据包括坝前坝后水温、环境温度、坝前坝后水位；S2，将影响因素进行标准化处理，得到归一化的数据；S3，将归一化的影响因素数据作为预测模型的输入变量，将混凝土坝温度与应变作为输出变量，按照一定比例划分成训练集和测试集；S4，将训练集输入LSTM预测模型中，通过LSTM预测模型对训练集中的数据进行建模；将t时刻的坝前坝后水温、环境温度、坝前坝后水位参数输入训练好的LSTM预测模型中，得到t+1时刻混凝土坝温度与应变的预测值，即为模型的输出。

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