В этом исследовании, представленном на конференции SHMII-10 2021, описывается система мониторинга целостности конструкций, основанная на технологии оптической решетки Брэгга (FBG), которая была установлена ​​на водопроводе в Сиднее, Австралия.

Представлены подробности реализованной системы мониторинга, включая аппаратное и программное обеспечение. В нем обсуждается использование оптической технологии FBG, которая была выбрана из-за ее преимуществ при применении в среде заполненной водой под давлением, а также быстрой установки. Данное решение рассматривает преобразователи, которые был разработаны как решение для этой задачи, архитектуру сети оптических датчиков, процесс обработки данных от измерений до визуализации в реальном времени, а также проблемы, возникающие при установке.

Наиболее важно то, что этот проект демонстрирует возможность развертывания такой системы и предоставляет соответствующие выводы из опыта двухлетнего мониторинга, включая возможности для улучшений.

 

Вступление     

Настоящее исследование касается системы мониторинга целостности конструкций на основе оптической решетки Брэгга (FBG), установленной на водопроводе в Сиднее, Австралия.

Трубопровод представляет собой подземное сооружение диаметром 2,5 м, построенное из стали, облицованной раствором, со свинцовыми стыками. Он был построен в 1935 году и расположен в туннеле, вырытом из песчаника, который позже был засыпан, примерно на 115 м под землей в Сиднее. Этот трубопровод критически важен, так как в настоящее время он обеспечивает водой около 1,3 миллиона человек.

Вблизи этого трубопровода в западной части Сиднея планировалось построить автомобильный и железнодорожный туннели. Предполагалось, что автомобильный туннель приблизится к трубопроводу в пределах 5 м, а железнодорожный туннель меньшего размера - примерно в 3 м от трубопровода.

Оценка рисков выявила возможность серьезного воздействия этих инфраструктурных проектов на структуру трубопровода, что может привести к смещениям в точках подключения и, как следствие, потерям давления и / или загрязнению водоснабжения. Таким образом, владелец инфраструктуры изучил влияние рисков строительного проекта, используя стратегии геотехнического моделирования. Было предсказано небольшое ослабление (10 мм) песчаника, поддерживающего трубопровод, с минимальным риском для структурной целостности трубопровода.

Поскольку трубопровод является критически важным активом, владелец нанял EngAnalysis для проверки прогнозов моделирования с помощью измерений в реальном времени на стыках труб вдоль критических участков трубопровода для отслеживания перемещений в трубопроводе в результате строительства туннелей. Этот план мониторинга был жизненно важной мерой контроля не только для обеспечения целостности туннеля, но и для обеспечения непрерывного водоснабжения. Такая система мониторинга была особенно важна из-за возраста и неопределенностей конструкции, которые увеличивали вероятность непредсказуемого поведения. Однако такая система создавала ряд проблем:

  • Система должна количественно определять суб-миллиметровые перемещения (в идеале микроны) между сегментами трубы в трех измерениях (продольное перемещение, наклон и вращение относительно вертикальной оси) в заполненной водой трубе, встроенной в песчаник под Сиднеем, с ближайшим порталом примерно в 1,4 км от интересующей области.
  • Используемое оборудование должно было соответствовать стандартам качества питьевой воды.
  • Окно отключения трубопровода было коротким, учитывая, что это был основной трубопровод подачи воды, что влияло на время установки и сокращало время на определение и проектирование полного решения, и это была первая попытка установить этот тип системы мониторинга в трубопроводе под давлением.

В данной исследовании представлены подробности реализованной системы мониторинга на основе FBG. В ней обсуждается использование оптической технологии FBG как подходящего варианта для системы мониторинга, которая была выбрана из-за ее преимуществ в такой среде и сокращенного времени установки. Также задокументировано разработанное решение преобразователя, архитектура оптической сети датчиков и установка, выполняемая во время выключения подачи воды по трубопроводу.

 

Читать статью полностью

Скачать: Мониторинг подземного водопровода