主編單位：哈爾濱工業大學

濟南城建集團有限公司

參編單位：濟南軌道交通集團有限公司

大連理工大學

傷上海市政交通設計研究院有限公司

中鐵第一勘察設計院有限公司

北京城建勘測設計研究院有限責任公司

濟南城市建設集團有限公司

濟南黃河路橋建設集團有限公司

青島地鐵集團有限公司

中鐵第四勘察設計院集團有限公司

桂林市政建設有限公司

山東泉建工程檢測有限公司

哈爾濱慧維科技有限公司

北京米諾互聯科技有限公司

主要起草人：劉洋許庚孫杰李虎許為民李冬生

李盤山張提勇趙世超黃艦門燕青殷險峰

趙建華李志彪蔣宏濤劉永勤盧明起閆宇蕾

陳昊龐國軍楊林陳允泉劉峰王永亮

袁杰張紹逸高慶飛張浩張琨黃永亮

張銀龍杜秀峰王偉王彪賈靖宋廣騫

房立紅

主要審查人：

目次

1總則....................................................................................................................................................................1

2術語與符號.......................................................................................................................................................2

3基本規定...........................................................................................................................................................4

4系統方案設計...................................................................................................................................................6

4.1一般規定......................................................................................................................................................................6

4.2傳感子系統設計........................................................................................................................................................6

4.3數據采集與傳輸子系統.........................................................................................................................................9

4.4數據庫子系統設計...................................................................................................................................................9

4.5用戶界面子系統設計..............................................................................................................................................9

4.6系統供電與通訊需求設計..................................................................................................................................10

5光纜施工與驗收............................................................................................................................................11

5.1一般規定...................................................................................................................................................................11

5.2施工準備...................................................................................................................................................................11

5.3光纜布設...................................................................................................................................................................11

5.4施工驗收...................................................................................................................................................................12

6系統集成與調試...............................................................................................................................................13

6.1一般規定...................................................................................................................................................................13

6.2系統集成...................................................................................................................................................................13

6.3數據采集與處理.....................................................................................................................................................13

6.4系統測試...................................................................................................................................................................14

6.5系統驗收...................................................................................................................................................................14

7系統維護.........................................................................................................................................................15

7.1一般規定...................................................................................................................................................................15

7.2日常維護...................................................................................................................................................................15

7.3定期檢查與保養.....................................................................................................................................................15

7.4異常狀況處理.........................................................................................................................................................15

本標準用詞說明...................................................................................................................................................17

引用標準名錄.......................................................................................................................................................18

條文說明...............................................................................................................................................................19

1總則.................................................................................................................................................................21

3基本規定.........................................................................................................................................................22

4模型要求.........................................................................................................................................................25

4.1一般規定....................................................................................................................................................................25

4.2傳感子系統設計......................................................................................................................................................25

4.3數據采集與傳輸子系統設計...............................................................................................................................25

4.4數據庫子系統設計.................................................................................................................................................26

4.5用戶界面子系統設計.............................................................................................................................................26

4.6系統供電與通訊系統設計...................................................................................................................................26

5光纖施工與驗收...............................................................................................................................................27

5.1一般規定...................................................................................................................................................................27

5.2施工準備...................................................................................................................................................................27

1

5.3光纜布設...................................................................................................................................................................27

6系統集成與調試...............................................................................................................................................29

6.1一般規定...................................................................................................................................................................29

6.2系統集成...................................................................................................................................................................29

6.3數據采集與處理.....................................................................................................................................................29

6.4系統調試...................................................................................................................................................................37

6.5系統驗收...................................................................................................................................................................37

2

Contents

1GeneralProvisions.............................................................................1

2TermsandSymbols..............................................................................2

3BasicRequirements.............................................................................4

4SystemDesign..................................................................................6

4.1GeneralRequirements......................................................................6

4.2Sensingsubsystemdesign..................................................................6

4.3Dataacquisitionandtransmissionsubsystemdesign........................................9

4.4Databasesubsystemdesign.................................................................9

4.5Userinterfacesubsystemdesign...........................................................9

4.6Powerandcommunicationsupplydesign.....................................................10

5OpticalFiberConstructionandAcceptance....................................................11

5.1GeneralRequirements.....................................................................11

5.2ConstructionPreparation.................................................................11

5.3LayoutofOpticalFiber..................................................................11

5.4ConstructionAcceptance..................................................................12

6SystemIntegrationandDebugging..............................................................13

6.1GeneralRequirements.....................................................................13

6.2SystemIntegration.......................................................................13

6.3DataAcquisitionandProcessing..........................................................13

6.4SystemDebugging.........................................................................14

6.5SystemAcceptance........................................................................14

7SystemMaintenance............................................................................15

7.1GeneralRequirements.....................................................................15

7.2Routinemaintenance......................................................................15

7.3Regularinspectionandmaintenance.......................................................15

7.4Exceptionhandling.......................................................................15

ExplanationofWordinginthisStandard.........................................................17

ListofQuotedStandards........................................................................18

Addition:ExplanationofProvisions.............................................................19

1GeneralProvisions............................................................................21

3BasicRequirements............................................................................22

4SystemDesign.................................................................................25

4.1GeneralRequirements.....................................................................25

4.2Sensingsubsystemdesign.................................................................25

4.3Dataacquisitionandtransmissionsubsystemdesign.......................................25

4.4Databasesubsystemdesign................................................................26

4.5Userinterfacesubsystemdesign..........................................................26

4.6Powerandcommunicationsupplydesign.....................................................26

5OpticalFiberConstructionandAcceptance.....................................................27

5.1GeneralRequirements.....................................................................27

5.2ConstructionPreparation.................................................................27

5.3LayoutofOpticalFiber...................................................................27

1

6SystemIntegrationandDebugging..............................................................29

6.1GeneralRequirements.....................................................................29

6.2SystemIntegration.......................................................................29

6.3DataAcquisitionandProcessing..........................................................29

6.4SystemDebugging.........................................................................37

6.5SystemAcceptance........................................................................37

2

1總則

1.1.1為規范分布式布里淵光纖感測技術在結構運營安全監測中的應用方法，做到技術先進、

數據可靠、經濟合理，制定本規程。

1.1.2本規程適用于采用分布式布里淵光纖感測技術進行運營安全監測的橋梁、隧道、道路、

軌道交通和城市綜合管廊等工程結構。

1.1.3利用分布式布里淵光纖感測技術進行結構運營安全監測系統設計、施工與驗收、集成與

調試以及維護時，除應執行本規程外，尚應符合國家現行有關標準和規定。

1

2術語與符號

2.1術語

2.1.1全分布式布里淵光纖感測技術fullydistributedBrillouinopticalfibersensing

technique

利用光纖中傳輸光波的布里淵散射，無需具體的傳感探頭，即可測量光纖沿線結構任意位置

處應變與溫度的感測技術，簡稱分布式光纖感測技術。

2.1.2分布式布里淵光纖監測系統structuralhealthmonitoringsystembasedon

distributedBrillouinopticalfibersensingtechnique

以基于布里淵散射的分布式光纖感測技術為核心的結構運營安全監測系統，簡稱分布式光纖

監測系統。

2.1.3分布式傳感光纜distributedsensingopticalfiber

分布式布里淵光纖監測系統中既可以將被測結構的應變與溫度等物理量轉變為光信號又可

以進行數據傳輸的光纜，簡稱傳感光纜。

2.1.4布里淵頻移brillouinfrequencyshift

分布式光纖感測技術中光信號在布里淵散射試驗中出現的散射峰頻移。

2.1.5光纖損耗opticalfiberloss

光信號在每單位長度傳感光纖上的強度衰減，單位為dB/km。

2.1.6光纜斷點opticalfiberbreakpoint

傳感光纜斷裂位置。

2.1.7光纖熔接opticalfibersplicing

利用光纖熔接機高壓放電熔融光纖，將頭尾兩根光纖進行接續。

2.1.8分布式布里淵光纖解調儀distributedbrillouinfiberdemodulator

光纖監測系統中將光信號轉換為電信號的儀器。

2.1.9光纖熔接機opticalfiberfusionsplicer

利用高壓電弧將兩根光纖斷面熔化并通過高精度運動機構平緩推進將兩根光纖接續在一起，

以實現光纖模場耦合的裝置。

2.1.10光時域反射儀opticaltimedomainreflectometer

通過對測量曲線的分析，了解光纖的均勻性、缺陷、斷裂、接頭耦合等若干性能的儀器。

2.1.11監測頻率monitoringfrequency

單位時間內對被監測對象數據采集的次數。

2.1.12狀態評估conditionevaluation

根據結構檢測或監測數據和書面材料，對結構的工作狀態進行分析和評價的活動。

2.1.13預警值alarmingvalue

針對運營環境下結構或構件可能出現的不同程度異常或風險，所設定的各監測點監測數據的

閾值。

2.1.14預警prewarning

當監測信號超過預警值時，向相關部門發出緊急信號的過程。

2.1.15傳感網絡sensingnetworks

由空間分布的傳感光纜組成的拓撲網絡。

2.1.16組網networking

由若干個散在的傳感系統通過接入網形成傳感網絡。

2

2.1.17有線傳輸wiretransmission

在兩個通信設備之間通過物理連接，將信號從一方傳輸到另一方的技術。

2.1.18無線傳輸wirelesstransmission

在兩個通信設備之間不使用物理連接，而是通過空間無線傳輸的一種技術。

2.1.19同步傳輸synchronoustransmission

發送方和接收方的時鐘是統一的，字符與字符間的傳輸是同步無間隔的數據傳輸方式。

2.1.20數據庫database

長期儲存在計算機內的、有組織的、可共享的數據集合。

2.1.21系統維護systemmaintenance

為保持監測或檢測系統正常工作而進行的例行檢查修復活動。

2.2符號

BOTDA——布里淵光時域分析；

BOTDR——布里淵光時域反射技術；

BOFDA——布里淵光頻域分析；

OTDR——光時域反射儀；

——布里淵頻移；

——結構應變；

T——結構溫度；

C——布里淵頻移影響系數；

E——彈性模量；

G——剪切模量；

γ——損傷診斷指標；

R——損傷特征矩陣；

C——損傷特征的矩的協方差矩陣；

——異常診斷閾值；

——取統計數據95%置信概率的中位數；

95%

——損傷特征樣本的總體均值；

——損傷特征的總體標準差；

/2——標準正態分布上的/2分為點。

3

3基本規定

3.0.1分布式光纖監測系統的設計、實施、維護應遵循連續性與長期性的原則，系統使用壽命

宜涵蓋工程結構運營全周期。

3.0.2分布式光纖監測系統應具有完整的傳感、采集、解調、傳輸、存儲、數據處理及結構狀

態參數與損傷識別、損傷預警和狀態評估等功能。

3.0.3分布式光纖監測系統硬件應具有良好的可維護性、可更換性，監測系統的軟件應具有兼

容性、可擴展性、易維護性，且與硬件相匹配。

3.0.4分布式光纖監測系統的設計及實施方案應根據監測目的、對象、數據精度需求、施工條

件等綜合確定。

3.0.5分布式光纖監測系統在實施安裝前應結合業主、設計方和施工各方的意見確定實施方案，

監測系統的安裝不得影響工程主體結構安全。

3.0.6分布式光纖監測系統應根據監測需求設置感測結構應變與結構溫度的傳感光纜。（確保表

中有量測及精度的要求）

3.0.7傳感光纜的耐久性與可維護性應滿足監測要求。

3.0.8分布式光纖監測系統中傳感光纜應采用單模光纜，適用于混凝土結構的應變測量、鋼結

構的應變測量及溫度測量的傳感光纜技術要求應滿足表3.0.8的規定：

表3.0.8分布式光纖監測系統中傳感光纜技術要求

光纜類型技術參數

光學衰減：≤0.4dB/km（1310nm）；

機械抗拉強度：長期≥700N，短期≥2000N；

鎧裝應變傳感光纜

機械抗壓強度：長期≥1000N/10cm，短期≥3000N/10cm；

環境使用溫度：-40℃~85℃。

光學衰減：≤0.3dB/km（1550nm）；

機械抗拉強度：長期≥5N，短期≥10N；

緊套單芯應變光纜

機械抗壓強度：長期≥100N/10cm，短期≥200N/10cm；

環境使用溫度：-40℃~75℃。

光學衰減：≤0.3dB/km（1550nm）；

機械抗拉強度：長期≥750N，短期≥1500N；

螺旋鎧裝測溫光纜

機械抗壓強度：長期≥100N/10cm，短期≥200N/10cm；

環境使用溫度：-40℃~75℃。

3.0.9應根據感測結構應變與溫度的監測需求，選擇分布式光纖解調儀。

3.0.10分布式光纖解調儀應具備數據采集、分析和存儲功能。

3.0.11對同一工程結構，宜使用同一臺分布式光纖解調儀，若使用多臺光纖解調儀，設備參數

應根據各自連接的傳感光纜分別設置。

3.0.12重大工程結構運營安全監測宜根據實際情況采用分布式光纖傳感技術與其它點式傳感

技術相配合的監測體系。

3.0.13傳感網絡構建時應根據監測目的和監測內容合理設計，數據傳輸應根據現場條件選擇有

4

線或無線傳輸方式。

3.0.14傳感網絡數據庫設計應遵循數據庫系統的可靠性、先進性、開放性、可擴展性、標準化

和經濟性的基本原則。

3.0.15監測方案、監測數據、分析結果以及原始記錄應進行分類歸檔保存。

3.0.16監測期間應對分布式光纖監測系統設備及傳感光纜采取保護措施并定期進行維護。

5

4系統方案設計

3.1一般規定

4.1.1系統方案應根據監測結構的類型、受力特點和易受損傷部位進行專項設計，宜與主體結

構的設計同時開展。

4.1.2系統設計應包括下列內容：

1傳感子系統：由感測結構應變與感測結構溫度的傳感光纜組成；

2數據采集與傳輸子系統：由調制解調設備以及通訊光纜組成；

3數據庫子系統：由數據存儲庫以及其管理軟件組成；

4用戶界面子系統：由數據預處理、結構狀態診斷及結構潛在風險預警等模塊組成。

3.2傳感子系統設計

4.2.1適用于橋梁、道路、隧道及城市綜合管廊等基礎建設結構設施的分布式光纖傳感技術主

要包括布里淵光時域分析（BOTDR）、布里淵光時域反射技術（BOTDA）、布里淵光頻域分析（BOFDA）

等，分布式光纖傳感技術的一般原則包括：

1對于長距離大范圍的結構溫度或應變監測，單個傳感光纜回路布設的總長度不宜超過50

公里；

2對于長距離大范圍的結構靜態或擬靜態變形測量，傳感光纖的測點分辨率宜在10~100cm

之間選擇。

4.2.2應建立結構有限元模型，分析結構的靜力及動力特性，確定結構內力較大、變形較大和

易受損傷的關鍵部位，并結合結構或構件的重要性，進行傳感光纜布置方案的設計。

4.2.3應根據現場實際情況，結合施工難度適當調整傳感光纜布置方案，方便傳感子系統的安

裝施工。

4.2.4結構關鍵或特殊部位應適當密集布置傳感光纜。

4.2.5應變傳感光纜宜在結構伸縮縫或變形縫處設置溫度補償松弛段，傳感光纜松弛段長度根

據光線解調儀空間分辨率決定，傳感光纜松弛段間距不宜大于30m，長度不宜小于2m。

4.2.6橋梁結構傳感子系統的設計宜滿足下列規定：

1根據監測需求，分別設計橋梁上部、下部結構的傳感光纜布置方案；

2根據橋梁結構的空間溫度梯度分布，設計感測溫度的傳感光纜布置方案，感測結構各區

域溫度場；

3根據橋梁類型的不同，感測應變的傳感光纜布置方案中應包含對表4.2.6中結構關鍵部

位的感測。

表4.2.6不同類型橋梁應感測的結構關鍵部位

監測內容

序號橋型關鍵部位

溫度應變

主梁●●

梁橋、

1橋墩○●

剛構橋

基礎○○

主拱圈●●

2拱橋

橋面板●●

6

橋墩○●

立柱○●

吊桿○●

基礎○○

上弦桿●●

下弦桿●●

斜桿○●

3桁架橋

豎桿○●

橋墩○●

基礎○○

主梁●●

斜拉索○●

4斜拉橋索塔○●

橋墩○●

基礎○○

主梁●●

主纜●●

吊桿○●

5懸索橋

索塔○●

橋墩○●

基礎○○

注：“●”為必選監測項，“○”為宜選監測項，“－”為不包含項。

4.2.7道路結構傳感子系統的設計宜滿足：

1根據道路類型、等級、地基以及水文條件的不同，綜合設計傳感光纜的布置方案；

2根據道路具有多層介質的特征，宜在各介質層底分別設計感測應變和溫度的縱向、橫向

或縱橫向交叉的傳感光纜布置方案；

3根據道路類型的不同，傳感光纜布置方案中應包含對表4.2.7中的結構關鍵部位。

表4.2.7不同類型道路應感測的結構關鍵部位

監測內容

序號道路類型關鍵部位

溫度應變

面層○○

1瀝青道面基層●●

墊層○○

面層○○

2混凝土道面

基層●●

7

墊層○○

注：“●”為必選監測項，“○”為宜選監測項，“－”為不包含項。

4.2.8隧道結構傳感子系統的設計宜滿足：

1根據隧道結構圍巖等級以及水文條件的不同，綜合設計傳感光纜的布置方案；

2設計沿隧道縱向通長布置感測應變的傳感光纜，若條件受限無法實現通長布置，宜選擇

變形或內力較大處作為感測區域；

3設計沿隧道縱向通長布置感測溫度的傳感光纜，感測隧道結構溫度場分布；

4在隧道圍巖等級較低、裂隙發育、隧道結構變形或內力較大處設計沿隧道斷面通長布置

感測應變的傳感光纜。

5根據隧道類型的不同，感測應變的傳感光纜布置方案中應包含對表4.2.8中結構關鍵

部位的感測。

表4.2.8不同類型隧道應感測的結構關鍵部位

監測內容

序號隧道類型關鍵部位

溫度應變

盾構法盾構管片●●

1

施工隧道道床－○

拱圈○○

邊墻●●

礦山法仰拱○●

2

施工隧道底板○○

錨桿－○

道床－○

注：“●”為必選監測項，“○”為宜選監測項，“－”為不包含項。

4.2.9城市綜合管廊傳感子系統的設計宜滿足：

1根據管廊結構形式、功能分類、地質及水文條件的不同，綜合設計傳感光纜的布置方案；

2沿管廊縱向通長布置感測應變的傳感光纜，在管廊結構關鍵部位沿截面通長布置感測應

變的傳感光纜；

3沿管廊縱向通長布置感測溫度的傳感光纜，感測管廊結構火災；

4根據管廊內鋪設管道類型的不同，宜沿管道通長布置感測溫度的傳感光纜，感測管道的

液體泄漏；

5對于城市綜合管廊，感測應變的傳感光纜布置方案中應包含對表4.2.9中結構關鍵部位

的感測。

表4.2.9綜合管廊應感測的結構關鍵部位

監測內容

序號關鍵部位

溫度應變

1接縫○●

2頂板●●

3側墻●●

8

4角隅●●

5底板○○

6熱力管道●○