[发明专利]一种基于分布式光纤应变传感的高铁边坡滑坡状况实时监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及到分布式光纤传感领域，具体地说，是涉及到一种基于分布式光纤应变传感技术的用于高铁边坡滑坡状况实时监测的系统。

背景技术

光纤传感技术是在20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，它是一种以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的一种新型传感技术。这些光纤传感器根据作用范围又可以分为三类：点式传感器（如光纤微弯传感器、光纤Fabry-Perot传感器、光纤Bragg光栅传感器等），积分传感器（如光纤Michelson干涉仪和光纤Mach-Zehnder干涉仪），分布式传感器（如利用拉曼散射效应制成的温度分布式传感器）。作为分布式传感器的一种，BOTDR（Brillouin Optical Time-domain Reflectometer），中文名为“布里渊散射光时域反射测量仪”，是一种分布式光纤应变传感器，可以连续测量数十公里范围内的光纤应变分布式。基于布里渊光时域反射技术的分布式光纤传感器是近年来在分布式光纤传感领域内研发成功的一项高端技术，它除了具有一般光纤传感技术的抗电磁干扰、耐腐蚀、测量范围宽、便于复用成网、小型化和维护成本低等优点外，最重要的是可以得到光纤沿线任一点的应变和温度信息。

高铁沿线的土质边坡在降雨和高速火车产生的振动的双重作用之下，其极易发生浅层滑坡现象。因此，对高铁边坡健康状况进行实时监测，提前对监测对象的健康状况实现预警，不仅可避免一些事故的发生，避免不必要的人员伤亡和国家财产的损失，而且又能有效节约人工巡检时间、降低人力成本。BOTDR技术的优点适合用于土质边坡健康状况监测，掌握边坡的形变动态及实现滑坡预警，这对保证高铁的安全运行具有一定的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够用于高铁土质边坡滑坡状况实时监测的系统。本发明的系统可实时监测高铁边坡形变，并能自动地根据所监测到的数据决定是否发出边坡健康预警信号。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种基于分布式光纤应变传感的高铁边坡滑坡状况实时监测系统，其特征在于：所述系统包括分布式光纤监测网络、监控室、中央监控中心和远程客户端；所述的光纤监测网络设置在边坡上，所述的光纤监测网络通过光纤与监控室连接，监控室通过局域网与中央监控中心通信，中央监控中心再通过因特网与远程客户端通信。

其进一步特征在于：所述的分布式光纤监测网络内有固定点和连接各固定点的光纤，光纤在坡面采用近似蛇形的走线方式，在走线路径上每隔一段距离设置一个固定点，所述的固定点采用钢钎或其它易敲入土体的固定构件，连接各固定点的光纤绕在固定构件上并用粘合剂将它们粘在一起。

进一步的：设置在坡面后缘顶部的固定点作为监测基点，固定构件在此处打入土体深度至少达到1.0m，在其余固定点处，固定构件打入土体的深度在约0.5m。

其进一步特征还在于：所述监控室内包括BOTDR主机和监控电脑，通过网络连接；所述的BOTDR主机接收由光纤在被监测点感应到的土体形变信息，并计算出各个监测点的实时应变曲线，即与距离对应的实时应变曲线；所述的BOTDR主机可以对边坡健康状况异常点和断纤位置进行准确定位，通过对试验对象的测试数据的分析，可由用户自行设定滑坡预警门槛值，当所测得的光纤应变变化量即土体型变量超过了滑坡预警门槛值，BOTDR主机将发出报警信号。所述监控室内的监控电脑，通过局域网与BOTDR主机通信，为用户提供实时的与距离对应的土体应变曲线及滑坡预警的图形画面，同时还为用户提供设置报警参数及其它一些参数的界面。

进一步的：所述中央监控中心通过局域网与BOTDR主机通信，同时BOTDR主机又将监测数据和滑坡预警信号发送给中央监控中心；所述中央监控中心通过因特网将监测数据和滑坡预警信号发送给远程客户端。

基于上述技术方案，本发明的能够用于高铁土质边坡滑坡状况实时监测的系统在应用中具有如下技术优点：

1. 施工及后期维护方便：安装方便，只需将光纤埋入待监测边坡表层土体内，并每隔一段距离设置一个固定点，固定构件可采用钢钎或其它易敲入土体的相关构件，然后将光纤与固定构件粘结在一起，以便每段光纤都处于拉紧状态；在后期维护方面，当发生很大的滑坡而致光纤折断时，只需派人去现场用熔接机将断纤熔接好即可。

2. 可实现长距离监测，可达数十公里。

3. 可实时、在线、永久性、全天候地对边坡滑坡状况进行监测及预警；

4．光纤本身是电无源，且不受电磁干扰，适合恶劣环境应用。

附图说明