专利汇可以提供基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于OFDR的深层 水 平位移与 地下水 位一体化监测预警系统及方法,该系统包括分布式光纤应变 传感器 、自加热光纤 温度 传感器、测斜管、空心 钢 管、光纤 数据采集 仪、 太阳能 电池 板、光纤接续盒、 变压器 、窄线宽可调谐 激光器 、 耦合器 、 云 平台、监测结果处理与显示系统和预警系统。分布式光纤应变传感器位于测斜管凹槽内,空心钢管固定在测斜管内侧,光纤温度传感器缠绕固定在空心钢管表面;光纤数据采集仪将数据通过云平台传输至监测结果处理与显示系统,该系统将峰值与设定预警值对比,判断是否预警;监测结果处理与显示系统与预警系统连接,预警时指示灯闪烁。本发明 精度 高、可提前预警,以 预防 因深层水平位移过大或地下水位变化过大导致结构失稳破坏。,下面是基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统,其特征在于:包括分布式光纤应变传感器(5)、自加热光纤温度传感器(6)、测斜管(1)、空心钢管(7)、光纤数据采集仪(23)、太阳能电池板(22)、光纤接续盒(15)、变压器(21)、窄线宽可调谐激光器(25)、耦合器(24)、云平台(26)、监测结果处理与显示系统(27)和预警系统(28);
所述测斜管由多个测斜管单元依次拼接而成,所述测斜管单元侧壁对称开设有多个U型凹槽;所述测斜管上开设有多个进水孔(3),所述进水孔上设有滤网和土工布;所述分布式光纤应变传感器对称布置在测斜管凹槽内;
所述空心钢管通过夹具固定在测斜管内侧,所述空心钢管与测斜管轴线平行;所述自加热光纤温度传感器缠绕并固定在空心钢管表面;
所述窄线宽可调谐激光器(25)作为光源发出调谐光通过耦合器(24)传入光纤数据采集仪(23);
所述光纤数据采集仪(23)将数据采集后通过云平台(26)传输至监测结果处理与显示系统(27),所述监测结果处理与显示系统记录光纤传感器的波长数据,完成对观测数据的降噪及数据平滑处理,作出水平位移沿测斜管体的分布曲线,得到不同深度下温度变化速率,并将记录的峰值与设定的预警值对比,以判断是否需要预警;
所述监测结果处理与显示系统(27)输出端与预警系统(28)连接,所述预警系统包括电容(29)、晶体三极管(30)和指示灯(31);监测结果处理与显示系统输出的交流信号电压由输入端输入,经过电容耦合至晶体三极管的基极进行放大,放大后的交流信号由晶体三极管集电极输出,通过电容耦合至指示灯发生闪烁。
2.根据权利要求1所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统,其特征在于:所述自加热光纤温度传感器包括纤芯(32)、加热丝(33)、填充油膏(34)、包层(35)、涂覆层(36)和光纤护套(37);所述纤芯与加热丝位于填充油膏内,纤芯与加热丝由包层(35)包裹,所述光纤护套与包层之间为涂覆层。
3.根据权利要求1所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统,其特征在于:所述光纤接续盒包括盒体、光纤固定装置和光纤安放装置;所述分布式光纤应变传感器和自加热光纤温度传感器外露部分通过蛇形软管固定在盒体内,所述分布式光纤应变传感器和自加热光纤温度传感器通过光纤固定装置和光纤安放装置固定,所述自加热光纤温度传感器中加热丝接入可调变压器。
4.根据权利要求1所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统,其特征在于:所述测斜管外露部分采用金属护筒(9)进行保护;所述金属护筒包括内护筒和外护筒,所述内外护筒之间采用海绵缓冲垫填充。
5.根据权利要求4所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统,其特征在于:金属护筒顶部安设有顶板,所述顶板上贴有测点编号(12),所述金属护筒外壁粘贴有反光材料(13)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统,其特征在于:所述滤网为聚乙烯土工格栅,所述土工布为透水无纺布。
7.一种如权利要求1所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统的监测预警方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将多节测斜管单元依次拼接成测斜管,在测斜管单元的连接处切出两条对称的凹槽,该凹槽位置与测斜管单元的凹槽对应;在拼接成的测斜管底部切出U型凹槽;
(2)将分布式光纤应变传感器(5)以测斜管轴线为中心先对称布置在凹槽内,并通过光纤固定器(2)分段固定,使用环氧树脂胶对光纤分区段胶粘;
(3)在测斜管的最后一节开设两排进水孔(3),所述进水孔避开凹槽,所述进水孔上设置有滤网土工布(4);
(4)将自加热光纤温度传感器(6)紧贴空心钢管(7)表面缠绕,并采用光纤固定器(2)固定,预留设定的长度,然后用夹具(8)将空心钢管平行固定在测斜管内测;
(5)采用工程钻探机在围护结构周围土体钻孔,钻孔深度大于安装深度;
(6)将布设有分布式光纤应变传感器(5)和自加热光纤温度传感器(6)的测斜管(1)下放到围护结构周围的土体钻孔内,转动测斜管(1)调正方向,使测斜管前后对称粘贴有分布式光纤应变传感器的面与土体主滑方向平行,然后用砂或细土进行回填;
(7)对测斜管外露部分采用金属护筒(9)进行保护,在外护筒顶部安设与其开口端匹配的顶板(10),并贴上测点编号(12);
(8)剥开自加热光纤温度传感器(6)外层的光纤护套(37),将加热丝(33)与加热导线(20)连接,并将导线连接到变压器(21);将预留有长度的光纤与跳线(19)熔接,用热膨胀管(18)保护,连接至光纤数据采集仪(23),光纤数据采集仪(23)将数据采集后传输至监测结果处理与显示系统(27);
(9)监测结果处理与显示系统(27)对光数据接收,完成对观测数据的处理,捕捉并记录峰值,并将峰值与预先设定的预警值进行对比,以判断是否需要预警。
8.根据权利要求7所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统的监测预警方法,其特征在于:步骤(2)中,固定分布式光纤应变传感器时,对所述分布式光纤应变传感器进行预拉伸。
9.根据权利要求7所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统的监测预警方法,其特征在于:步骤(5)中,钻头钻到预定位置后,直至泥浆水变为清混水后再提钻。
10.根据权利要求7所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统的监测预警方法,其特征在于:步骤(7)中,所述金属护筒露出地面部分的外壁贴有反光材料。
方法
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