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光纤传感边坡监测预警系统

阅读：587发布：2023-12-29

专利汇可以提供光纤传感边坡监测预警系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供一种光纤传感边坡监测预警系统，包括滚石监测模块、浸润线监测模块、变形监测模块、视频监测模块、分布式光纤应变分析仪、光纤周界安防分析仪、光纤光栅解调仪、硬盘录像机、工控机、远程服务器、WEB信息发布系统。本实用新型通过滚石监测模块、浸润线监测模块、变形监测模块、视频监测模块将传感数据通过对应的解调主机，并将解调数据传输至远程服务器，远程服务器接收并存储现场监控子系统上传的数据，产生评估报告、月度报告和突发事件报告，并产生养护管理维修指导建议和维修实施，WEB信息发布系统根据安全评估结果进行相应预警，监测数据更为全面，而且具有预警发布能力，可为决策者提供实时监测和警报信息。，下面是光纤传感边坡监测预警系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光纤传感边坡监测预警系统，其特征在于：包括滚石监测模块、浸润线监测模块、变形监测模块、视频监测模块、分布式光纤应变分析仪(5)、光纤周界安防分析仪(6)、光纤光栅解调仪(7)、硬盘录像机(8)、工控机(9)、远程服务器(10)、WEB信息发布系统(20)，滚石监测模块包括安装在边坡防护栅栏(13)上的应变传感光缆(11)和分布式振动传感光缆(12)，应变传感光缆(11)和分布式振动传感光缆(12)分别与分布式光纤应变分析仪(5)和光纤周界安防分析仪(6)连接，所述浸润线监测模块为至少两个埋设在边坡不同深度的光纤光栅渗压传感器(21)，光纤光栅渗压传感器(21)与光纤光栅解调仪(7)连接，所述变形监测模块包括与光纤光栅解调仪(7)连接的光纤光栅倾角仪(31)和光纤光栅静力水准仪(32)，视频监测模块为与硬盘录像机(8)连接的摄像机(41)，分布式光纤应变分析仪(5)、光纤周界安防分析仪(6)、光纤光栅解调仪(7)、硬盘录像机(8)与工控机(9)连接，工控机(9)通过通信网络与远程服务器(10)连接，远程服务器(10)与WEB信息发布系统(20)连接。
2.如权利要求1所述的光纤传感边坡监测预警系统，其特征在于：至少两个光纤光栅渗压传感器(21)通过测压管(22)埋设在边坡不同深度。
3.如权利要求1所述的光纤传感边坡监测预警系统，其特征在于：多个光纤光栅倾角仪(31)安装在边皮的钻孔内，相邻两个光栅倾角仪(31)之间通过连接管(36)连接。

说明书全文

光纤传感边坡监测预警系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及边坡工程安全监测技术领域，具体是一种光纤传感边坡监测预警系统。

背景技术

[0002] 边坡的稳定决定人类的生存条件与生存环境，它们的变形和失稳都会给人类的生命和财产造成直接性的灾害，据不完全统计，近十年来滑坡对我国经济造成的直接损失达25亿-40亿元。边坡滑坡已经引起了全世界的极大关注，各种各样的监测技术也不断涌现。
我国在2004年首次将分布式光纤传感技术应用于滑坡监测并取得显著的成果之后，引起了国内学者对分布式光纤传感技术在边坡监测中应用的广泛关注。

[0003] 但是，现有的边坡监测系统一般具有特定的检测功能，例如滚石监测或者浸润线监测，这样只能获得边坡的部分状态数据，其没有充分考虑工程的实际特点，不能全面准确地反映边坡的当前状态，而且现有边坡监测系统只有数据采集，没有预警发布能力，不具备为各级安全生产管理提供实时信息服务，为决策者提供科学信息的能力。发明内容

[0004] 针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种光纤传感边坡监测预警系统，可以对边坡进行全方位的滚石监测、浸润线监测、变形监测和视频监测，监测数据更为全面，而且具有预警发布能力，可为决策者提供实时监测和警报信息。

[0005] 一种光纤传感边坡监测预警系统，包括滚石监测模块、浸润线监测模块、变形监测模块、视频监测模块、分布式光纤应变分析仪、光纤周界安防分析仪、光纤光栅解调仪、硬盘录像机、工控机、远程服务器、WEB信息发布系统，滚石监测模块包括安装在边坡防护栅栏上的应变传感光缆和分布式振动传感光缆，应变传感光缆和分布式振动传感光缆分别与分布式光纤应变分析仪和光纤周界安防分析仪连接，所述浸润线监测模块为至少两个埋设在边坡不同深度的光纤光栅渗压传感器，所述变形监测模块包括与光纤光栅解调仪连接的光纤光栅倾角仪和光纤光栅静力水准仪，视频监测模块为与硬盘录像机连接的摄像机，分布式光纤应变分析仪、光纤周界安防分析仪、光纤光栅解调仪、硬盘录像机与工控机连接，工控机通过通信网络与远程服务器连接，远程服务器与WEB信息发布系统连接。

[0006] 进一步的，至少两个光纤光栅渗压传感器通过测压管埋设在边坡不同深度。

[0007] 进一步的，多个光纤光栅倾角仪安装在边皮的钻孔内，相邻两个光栅倾角仪之间通过连接管连接。

[0008] 本实用新型通过现场监控子系统，即滚石监测模块、浸润线监测模块、变形监测模块、视频监测模块将传感数据通过对应的解调主机(分布式光纤应变分析仪、光纤周界安防分析仪、光纤光栅解调仪、硬盘录像机)进行解调，并将解调数据传输至远程服务器，远程服务器接收并存储现场监控子系统上传的数据，产生评估报告、月度报告和突发事件报告，并产生养护管理维修指导建议和维修实施，WEB信息发布系统根据安全评估结果进行相应预警，当建筑的安全状态出现异常就会触发声光报警与短信报警，相比现有技术监测数据更为全面，而且具有预警发布能力，可为决策者提供实时监测和警报信息。附图说明

[0009] 图1是本实用新型光纤传感边坡监测预警系统的结构示意图；

[0010] 图2是本实用新型中进行滚石监测时装置的安装示意图；

[0011] 图3是本实用新型中进行浸润线监测时装置的安装示意图；

[0012] 图4是本实用新型中进行水平位移的监测时装置的安装示意图。

[0013] 图中：11—应变传感光缆，12—分布式振动传感光缆，13—边坡防护栅栏，14—栅栏桩，15—土壤或混凝土，21—光纤光栅渗压传感器，22—测压管，23—浸润线，31—光纤光栅倾角仪，32—光纤光栅静力水准仪，33—导轮，34—测斜管，35—回填物，36—连接管，41—摄像机，5—分布式光纤应变分析仪，6—光纤周界安防分析仪，7—光纤光栅解调仪，
8—硬盘录像机，9—工控机，10—远程服务器，20—WEB信息发布系统。

具体实施方式

[0014] 下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0015] 图1所示为本实用新型光纤传感边坡监测预警系统的结构示意图，所述光纤传感边坡监测预警系统包括滚石监测模块、浸润线监测模块、变形监测模块、视频监测模块这四个监测模块以及分别与之对应连接的分析仪和视频存储装置。

[0016] 请结合参考图2，所述滚石监测模块包括应变传感光缆11和分布式振动传感光缆12，应变传感光缆11和分布式振动传感光缆12分别与分布式光纤应变分析仪5和光纤周界安防分析仪6连接。

[0017] 在边坡表面安装边坡防护栅栏13，一方面用于阻挡边坡的滚石砸坏交通设施，一方面用于传递滚石击打护栏因其的振动。在边坡防护栅栏13上安装两道分布式振动传感光缆12，在边坡防护栅栏13底部安装一道应变传感光缆11。当有滚石击打在边坡防护栅栏13时，边坡防护栅栏13将击打产生的振动传递于分布式振动传感光缆12。应变传感光缆11能够监测滚石积累产生的栅栏变形和边坡的表面位移。应变传感光缆11和分布式振动传感光缆12分别将监测的振动和位移数据传送给分布式光纤应变分析仪5和光纤周界安防分析仪6，实现边坡滚石的在线监测。

[0018] 所述浸润线监测模块为光纤光栅渗压传感器21，光纤光栅渗压传感器21与光纤光栅解调仪7连接，请结合参考图3，至少两个光纤光栅渗压传感器21通过测压管22埋设在边坡不同深度，测压管22深度(点位埋深)应参考实际孔隙水压力深度确定。通过安装测压管22和光纤光栅渗压传感器21对地下水位进行监测，通过多个传感器的监测数据来绘制出边坡的浸润线23。监测点位横向布置宜选在有代表性且能控制主要渗流情况区域，一般不少于2个，并尽量与位移监测断面相结合。

[0019] 所述变形监测模块包括光纤光栅倾角仪31和光纤光栅静力水准仪32，其中光纤光栅倾角仪31用于进行水平位移的监测，光纤光栅静力水准仪32用于进行地表沉降监测，光纤光栅倾角仪31和光纤光栅静力水准仪32与光纤光栅解调仪7连接。

[0020] 其中水平位移监测是采用多层倾角监测方式，通过计算每层的位移，最后累加成内部/顶端的水平位移，如图4所示。首先在边坡监测位置钻孔，钻孔深度到高边坡内部稳定部位(即土质比较坚硬的部位)，然后在钻孔中装入光纤光栅倾角仪31，把最下面点作为固定点，从而监测边坡结构内部的倾斜状态。在钻孔内安装多个光纤光栅倾角仪31可以更加准确的监测坝体内部变形情况，相邻两个光栅倾角仪31之间通过连接管36连接。光栅倾角仪31两侧设有导轮33，便于将光栅倾角仪31顺利插入钻孔的回填物35。

[0021] 光纤光栅静力水准仪32是利用连通液的原理，多个静力水准仪和储液罐的液面总是在同一水平面，通过测量各个静力水准仪的液面高度，可以得出各个静力水准仪的相对差异沉降。根据实际情况在边皮上设置沉降观测点，在观测点制作观测混凝土基台，将光纤光栅静力水准仪32安装于基台，通过液体连通管把各个观测点的静力水准仪进行串联，调整静力水准仪的高度，尽量确保静力水准仪处于一致高度。

[0022] 视频监测模块为摄像机41，摄像机41与硬盘录像机8连接，在边坡上选择若干个视频观测点，用于辅助边坡监测。视频观测可直接查看现场情况，在滚石监测板块报警时，可以通过视频辅助来查看滚石尺寸和栅栏击打状态，同时可以查看边坡设备是否遭受自然或人为的破坏。

[0023] 如图1所示，分布式光纤应变分析仪5、光纤周界安防分析仪6光纤光栅解调仪7、硬盘录像机8与工控机9连接，将测得的栏变形和边坡的表面位移数据(滚石监测数据)地下水位数据(浸润线监测数据)、水平位移数据、地表沉降数据(变形监测数据)以及视频监控数据传送至工控机9，工控机9通过通信网络(例如3G无线通信网络)与远程服务器10连接，远程服务器10与WEB信息发布系统20连接，这样滚石监测数据、浸润线监测数据、浸润线监测模块、变形监测数据、视频监控数据最终传送至远程服务器10进行数据的实时显示、分析，对数据进行各类分析处理，主要有：数据的统计分析、结构参数识别、结构的安全评估等功能，对故障设备元件以报表形式提出，提示进行检查或维修，通过WEB信息发布系统20发布实时监控信息，同时在监测出数据超过危险阈值时，还可通过WEB信息发布系统20发出预警信息，为各级安全生产管理提供实时监测和警报信息。

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