光纤传感应用于防波堤结构安全监测及护面块体健康监测

防波堤作为港口水工建筑物，独立建立某海域或与岸基相连接，其长度几百米、几千米及上万米不等。防波堤的使命任务是防御波浪、冰凌、泥沙、水中激流等入侵港口区域，为港口提供一个安全稳定的掩蔽水域，保证港内船舶的平稳工作以及保护港内各种设施和装备的安全。

防波堤的工作环境比较恶劣，易遭受狂风巨浪、地震、海啸的强烈冲击，导致防波堤护面块体间易出现断层，破坏了原本互相咬合的护面块体间的稳定性，继而引发斜坡护面块体扭工字块的脱落、移位以及坍塌等一系列问题，最终破坏防波堤的坡面。由此引发的安全事故，不仅会造成巨大的经济损失，还将直接影响到港口内工作人员的安全以及各种装备设施的正常运转。

基于上述分析，对防波堤进行健康监测和检测是很有必要的。目前主流的手段是在防波堤建成后进行定期的检测，通常采用水上和水下工程分别进行，水上工程主要采用GNSS RTK、无人机遥感技术、三维激光扫描仪等，港口水下隐蔽工程结构检测常用的技术有无人遥控潜水器、多波束测深系统、水下三维声呐成像系统等。通过多传感器的信息融合，能够获得防波堤的三维结构图，能够识别出防波堤块体的脱落、移位和坍塌等情况。但是这种定期检测方式，成本较高，而且仅能识别出防波堤坡面块体在外部结构上的变化，不能定量的监测防波堤结构体内部长期的沉降和形变。

当防波堤的坡面护块发生脱落、移位和坍塌等情况后，防波堤的坡面结构体开始受到海浪的直接冲击。此时，如果坡面护块修复不及时，坡面损毁逐渐加重，将会造成防波堤中间土体结构的沉降和变形，甚至防波堤被冲毁。通过在防波堤建设过程中布设应变传感光缆，就能够在防波堤建成后，通过光纤传感技术监测防波堤的沉降和形变。

(1)       通过监测防波堤的结构沉降和变形程度，能够定量的评估防波堤结构健康。

(2)       系统支持长期持续监测，通过分析数秒级别的短期变化可以实现即时的问题告警，以及数月级别的长期趋势性变化，能够实现防波堤问题的准确评估。

(3)       能够在现有GNSS RTK、遥感扫描等定期监测发现问题后，定量监测跟踪问题对防波堤内部的影响，便于评估和解决问题。

系统布设

如上图所示，BOTDR（布里渊光时域反射仪）置于防波堤维护房。应变光缆分别布设于防波堤的不同高度和坡面。