本发明公开了一种全光网船闸人字门健康状态监测系统及其工作方法，所述的监测系统包括光纤光栅应变监测子系统、光纤裂纹监测子系统、光学振动监测子系统、解调系统、数据库管理系统和PC监控系统。本发明采用光纤作为传输介质，不仅传输速度快，无需供电、无需形成回路、抗干扰能力强、常年工作稳定可靠，而且信号只有在进入解调系统后才会进行光/电转换，可以极大的提高防水防潮性能。本发明通过传感器‑光纤‑解调仪‑网线‑计算机的一线式结构来构建全光网系统，集成度高，同时也便于统一管理、调试和维护。通过本发明可以实时了解和掌握船闸在运行全过程中的安全健康状况，同时也可以对船闸的检修和维护工作给出合理性建议。
1.一种全光网船闸人字门健康状态监测系统，其特征在于：包括光纤光栅应变监测子系统(1)、光纤裂纹监测子系统(2)、光学振动监测子系统(3)、解调系统(4)、数据库管理系统(5)和PC监控系统(6)；
所述的光纤光栅应变监测子系统(1)、光纤裂纹监测子系统(2)和光学振动监测子系统(3)分别由光纤光栅应变传感器阵列、光纤裂纹传感器阵列和光学振动传感器阵列组成，并通过光纤作为传输介质进行远程数据传输；解调系统(4)由数据采集计算机和光学解调仪组成，数据采集计算机将采集到的光信息通过光纤传入光学解调仪中；
所述的光纤光栅应变监测子系统(1)用于监测门体在船舶通行和闸室充放水过程中人字门门体所发生的微应变；
所述的光纤裂纹监测子系统(2)用于检测人字门门体在长期工作的情况下是否产生裂纹；
所述的光学振动监测子系统(3)用于监测人字门在充放水过程中所受到的冲击产生的门体前后及上下方向的振动；
所述的解调系统(4)实时同步解调人字门左门和右门在开启与关闭的过程中光纤光栅应变传感器、光纤裂纹传感器和光学振动加速度传感器的数据；将解调出的数据保存入数据库子系统中；
所述的数据库管理系统(5)将光纤光栅应变监测子系统(1)、光纤裂纹监测子系统(2)和光学振动监测子系统(3)采集到的的数据进行汇总并保存入同一个文件中，经远程传输终端上传到数据库中；
所述的PC监控系统(6)读取数据库中的应变、裂纹、振动信息，并与历史数据进行比对分析，从而判断人字门健康状态。
2.一种全光网人字门健康状态监测系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、布置传感器：在人字门受力集中的区域布置光纤光栅传感器，同时在容易产生裂纹的区域布置光纤裂纹传感器，在人字门的顶枢与底枢位置布置光学振动传感器；
B、实时解调：光纤光栅应变传感器、光纤裂纹传感器和光学振动传感器通过光纤作为传输介质并以级联的方式连接到一台光学解调仪上，光学解调仪选定频率和通道后，在人字门左门和右门开启关闭过程中，同步实时解调出左门和右门上的光纤光栅传感器、光纤裂纹传感器和光学振动传感器的数据；
C、实时分析和显示：PC监控系统(6)实时显示人字门各处传感器的信息，当有某个位置的传感器数据超过设定值时，PC监控系统(6)则会提出报警，通知工作人员危险信息；
D、后期分析：数据库管理系统(5)同时同步保存数据，将应变信息、裂纹信息和振动信息保存在同一个文件中，后期数据分析时根据保存的数据进行模拟仿真，动态的显示出门体在开启关闭过程中的状态，并与之前保存的历史数据进行对比，进一步分析门体随时间变化的健康状态并推断其发展趋势。
一种全光网船闸人字门健康状态监测系统及其工作方法
技术领域
[0001] 本发明应用于船闸人字门的健康状态监测领域，特别涉及船闸人字门健康状态监测系统及其工作方法。
背景技术
[0002] 三峡、葛洲坝船闸作为长江中上游重要节点的水利枢纽，随着近年长江航运事业的高速发展，船闸年通过量增速迅猛，对长江黄金水道航运功能的关键性作用日益彰显。但随着船闸满负荷甚至超负荷运转，其结构安全隐患也愈发突出。船闸人字门长期工作在低速重载的工况条件下，随着闸门启闭次数的增加，其顶枢、底枢、连门轴等运转部件的接触表面逐渐会出现润滑不良等状况。再加之人字门在运转过程中会受到涌浪、动水载荷、启闭机运行状态及水下门体两侧巨大水压等共同作用而引发门体振动及门体上下小位移量的频繁跳动。而当激振频率接近人字门固有频率时，会引发门体共振，产生应力集中现象，将对船闸人字门的门体、AB杆、背拉杆及顶枢、底枢等钢性结构部件产生破坏性影响。当结构损伤积累到一定程度，就会引发诸如AB杆/背拉杆断裂、门体深水区出现裂纹等严重后果，不但影响通航安全，还将带来严重的社会影响和经济损失。
[0003] 为保证船闸结构安全，目前采用定期停航人工检修及六年一周期的大修，不仅影响航道运输，最为重要的是人工检测无法做到实时监测，且存在漏检可能，存在很大安全隐患。
发明内容
[0004] 为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以实时监测并排除安全隐患的全光网船闸人字门健康状态监测系统及其监测方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种全光网船闸人字门健康状态监测系统，包括光纤光栅应变监测子系统、光纤裂纹监测子系统、光学振动监测子系统、解调系统、数据库管理系统和PC监控系统；
[0006] 所述的光纤光栅应变监测子系统、光纤裂纹监测子系统和光学振动监测子系统分别由光纤光栅应变传感器阵列、光纤裂纹传感器阵列和光学振动传感器阵列组成，并通过光纤作为传输介质进行远程数据传输；解调系统由数据采集计算机和光学解调仪组成，数据采集计算机将采集到的光信息通过光纤传入光学解调仪中；
[0007] 所述的光纤光栅应变监测子系统用于监测门体在船舶通行和闸室充放水过程中人字门门体所发生的微应变；
[0008] 所述的光纤裂纹监测子系统用于检测人字门门体在长期工作的情况下是否产生裂纹；
[0009] 所述的光学振动监测子系统用于监测人字门在充放水过程中所受到的冲击产生的门体前后及上下方向的振动；
[0010] 所述的解调系统实时同步解调人字门左门和右门在开启与关闭的过程中光纤光栅应变传感器、光纤裂纹传感器和光学振动加速度传感器的数据；将解调出的数据保存入数据库子系统中；
[0011] 所述的数据库管理系统将光纤光栅应变监测子系统、光纤裂纹监测子系统和光学振动监测子系统采集到的的数据进行汇总并保存入同一个文件中，经远程传输终端上传到数据库中；
[0012] 所述的PC监控系统读取数据库中的应变、裂纹、振动信息，并与历史数据进行比对分析，从而判断人字门健康状态；
[0013] 一种全光网人字门健康状态监测系统的监测方法，包括以下步骤：
[0014] A、布置传感器：在人字门受力集中的区域布置光纤光栅传感器，同时在容易产生裂纹的区域布置光纤裂纹传感器，在人字门的顶枢与底枢位置布置光学振动传感器；
[0015] B、实时解调：光纤光栅应变传感器、光纤裂纹传感器和光学振动传感器通过光纤作为传输介质并以级联的方式连接到一台光学解调仪上，光学解调仪选定频率和通道后，在人字门左门和右门开启关闭过程中，同步实时解调出左门和右门上的光纤光栅传感器、光纤裂纹传感器和光学振动传感器的数据；
[0016] C、实时分析和显示：PC监控系统实时显示人字门各处传感器的信息，当有某个位置的传感器数据超过设定值时，PC监控系统则会提出报警，通知工作人员危险信息；
[0017] D、后期分析：数据库管理系统同时同步保存数据，将应变信息、裂纹信息和振动信息保存在同一个文件中，后期数据分析时根据保存的数据进行模拟仿真，动态的显示出门体在开启关闭过程中的状态，并与之前保存的历史数据进行对比，进一步分析门体随时间变化的健康状态并推断其发展趋势。
[0018] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0019] 1、本发明采用光纤作为传输介质，不仅传输速度快，无需供电、无需形成回路、抗干扰能力强、常年工作稳定可靠，而且信号只有在进入解调系统后才会进行光/电转换，可以极大的提高防水防潮性能。
[0020] 2、本发明通过传感器-光纤-解调仪-网线-计算机的一线式结构来构建全光网系统，集成度高，同时也便于统一管理、调试和维护。
[0021] 3、通过本项发明，工作人员可以实时了解和掌握船闸在运行全过程中的安全健康状况，便于及时发现船闸安全隐患、确定异常情况起因；同时也可以对船闸的检修和维护工作给出合理性建议。
附图说明
[0022] 本发明共有附图1幅，其中：
[0023] 图1为全光网人字门实时健康状态监测系统流程图。
[0024] 图中：1、光纤光栅应变监测子系统，2、光纤裂纹监测子系统，3、光学振动监测子系统，4、解调系统，5、数据库管理系统，6、PC监控系统。
具体实施方式
[0025] 以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述：应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0026] 如图1所示，一种全光网船闸人字门健康状态监测系统，包括光纤光栅应变监测子系统1、光纤裂纹监测子系统2、光学振动监测子系统3、解调系统4、数据库管理系统5和PC监控系统6；
[0027] 所述的光纤光栅应变监测子系统1、光纤裂纹监测子系统2和光学振动监测子系统3分别由光纤光栅应变传感器阵列、光纤裂纹传感器阵列和光学振动传感器阵列组成，并通过光纤作为传输介质进行远程数据传输；解调系统4由数据采集计算机和光学解调仪组成，数据采集计算机将采集到的光信息通过光纤传入光学解调仪中；
[0028] 所述的光纤光栅应变监测子系统1用于监测门体在船舶通行和闸室充放水过程中人字门门体所发生的微应变；
[0029] 所述的光纤裂纹监测子系统2用于检测人字门门体在长期工作的情况下是否产生裂纹；
[0030] 所述的光学振动监测子系统3用于监测人字门在充放水过程中所受到的冲击产生的门体前后及上下方向的振动；
[0031] 所述的解调系统4实时同步解调人字门左门和右门在开启与关闭的过程中光纤光栅应变传感器、光纤裂纹传感器和光学振动加速度传感器的数据；将解调出的数据保存入数据库子系统中；
[0032] 所述的数据库管理系统5将光纤光栅应变监测子系统1、光纤裂纹监测子系统2和光学振动监测子系统3采集到的的数据进行汇总并保存入同一个文件中，经远程传输终端上传到数据库中；
[0033] 所述的PC监控系统6读取数据库中的应变、裂纹、振动信息，并与历史数据进行比对分析，从而判断人字门健康状态；
[0034] 一种全光网人字门健康状态监测系统的工作方法，包括以下步骤：
[0035] A、布置传感器：在人字门受力集中的区域布置光纤光栅传感器，同时在容易产生裂纹的区域布置光纤裂纹传感器，在人字门的顶枢与底枢位置布置光学振动传感器；
[0036] B、实时解调：光纤光栅应变传感器、光纤裂纹传感器和光学振动传感器通过光纤作为传输介质并以级联的方式连接到一台光学解调仪上，光学解调仪选定频率和通道后，在人字门左门和右门开启关闭过程中，同步实时解调出左门和右门上的光纤光栅传感器、光纤裂纹传感器和光学振动传感器的数据；
[0037] C、实时分析和显示：PC监控系统6实时显示人字门各处传感器的信息，当有某个位置的传感器数据超过设定值时，PC监控系统6则会提出报警，通知工作人员危险信息；
[0038] D、后期分析：数据库管理系统5同时同步保存数据，将应变信息、裂纹信息和振动信息保存在同一个文件中，后期数据分析时根据保存的数据进行模拟仿真，动态的显示出门体在开启关闭过程中的状态，并与之前保存的历史数据进行对比，进一步分析门体随时间变化的健康状态并推断其发展趋势。
[0039] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。
