分布式光纤传感技术与工程应用研究(14)
3.5小结
一文光纤布设的方法和工艺，目前已经比较成熟，并应用于工程实践当中。二文和三文的光纤布设，目前在实际的工程应用相对较少，需要进一步的研究和发展。
同时，随着分布式光纤测量仪器监测性能的提高，光纤布设的方法也会进一步改进。比如BOTDR距离分解度如果从1m降到1cm，那么一文光纤布设中的定点布设，就需要将固定点间隔距离减少，以提高裂缝的分辨率。
针对不同的监测目标，光纤的布设方法和工艺都不相同，因此，要结合目标隧道的结构特点，选择和设计正确的光纤布设，并将成功的经验保留下来，推广到其它隧道乃至边坡、堤坝等监测项目中。
第四章 数据处理与分析
4.1概述
分布式光纤传感技术采用了BOTDR、BOTDA等先进的检测仪器，极大地提高了监测的范围和效率。随着对分布式光纤传感元件、布设方法等技术的进一步研究，这一技术在工程领域的应用也更加成熟。
但是，对于一个监测系统而言，仅仅从硬件技术上发展是不平衡的，软件的落后必然会制约系统的发展。因此，在发展监测硬件技术的同时，还需要加强数据处理和分析等软件的研究。
本章将讨论针对基于布里渊散射光的分布式光纤传感技术的数据特点的数据处理和分析方法。
4.2数据处理分析的原理和步骤
根据第二章分布式光纤传感技术中对布里渊散射原理的分析（见2.3.1）可以知布里渊频移与温度、应变存在线性关系，根据这个原理可以由布里渊频移推测温度或应变的改变量。
实际工程中，在完成光纤铺设和结构施工之后就可以进行数据采集，采集的数据存放在数据仓库之中，应用时往往需要制定一些规则或者标识来帮助我们读懂数据。
根据布里渊频移的原理我们定义的一次测量得到的数据为Baseline，以后每一期数据与Baseline做差即可得到布里渊频移量。为了使获得的数据便于处理，需要对数据进行整理使其符合计算模型要求的格式，而且通过光纤直接测到的数据可能会存在异常区域也称噪点，需要通过一些方法对数据进行去噪处理。最后我们就可以根据实际的工程情况建立计算模型求出所需的物理量。
图4.1数据处理流程图
4.3数据仓库与数据采集
应用基于布里渊散射光的分布式光纤传感技术对结构进行监测时，在仪器内部生成一种STR格式的数据文件，可以通过仪器直接阅读，也可以将之传入计算机、借助专门软件进行阅读。STR数据文件中不仅载有20,000个光纤应变数据，还包括了计算应变数据的基础数据，如布里渊频谱和光损等，信息量极为丰富。但是，数据文件无法被一般程序阅读，以及过多的冗余信息对后期数据处理和分析造成了困难。为了解决数据二次处理的问题，仪器提供了纯文本数据输出格式（TXT），监测人员可以根据自己的需要将STR中的应变数据转变成TXT格式，这样既解决了数据阅读的问题，也剔除了布里渊频谱等在正常情况下无须处理的冗余数据。
在工程监测中，为了及时掌握结构的情况，需要频繁地对各条监测线路定期测量，而BOTDR或者BOTDA仪器每测量一次，就生成一个STR数据文件，再转换成便于二次处理的TXT文件，后者虽然经过了过滤，也仍然载有20,000个光纤应变数据，由此可知整个系统的数据量是多么的庞大。
因此，分布式光纤传感技术在工程结构监测中的应用，不仅是对传统点式传感技术的挑战，同时也是对数据管理方式的一种挑战，从前管理点式传感数据的数据库，已经不再适用于数以万计的分布式应变数据的管理。
4.3.2数据仓库