[发明专利]基于弱光栅的多参数滑坡监测装置及方法

说明书

基于弱光栅的多参数滑坡监测装置及方法，包括多参数光纤传感器、弱光栅解调仪、供电装置。所述多参数光纤传感器为一整根传感光缆，其包括位于尾端的、串接在一起的弱光栅水位传感器、弱光栅倾角传感器、弱光栅拉绳传感器、弱光栅水压力传感器，以及位于前端的应力应变传感光缆。弱光栅解调仪，用于解调多参数光纤传感器上的波长变化信息，并通过有线或无线方式对外传输信息；供电装置，用于为弱光栅解调仪供电。本发明通过在一根光纤上定制化刻写若干弱光栅阵列，根据需求采用不同的封装技术，将弱光纤光栅封装成各种传感器，实现了一根传感光缆上对多个参数进行同时监测，在滑坡监测中具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及滑坡监测技术领域，具体涉及一种基于弱光栅的多参数滑坡监测装置及方法。

背景技术

在滑坡监测工程中，要掌握并研究整个滑坡过程与滑坡机理就必须要通过监测滑坡体内外部在滑坡过程中的变化情况。由于滑坡成因机理的复杂性，对滑坡监测的方法多种多样。目前，滑坡地表位移监测已成为滑坡研究和早期预警的重要方法，其使用的方法主要有机械测量法、伸缩计法、GPS监测法、遥感监测法、INSAR监测法、分布式光纤传感技术监测法、测量机器人监测法等。深部位移观测主要有倾斜仪，固定式钻孔倾斜仪和TDR监测法。当需要同时监测多个参数，往往需要多种监测设备配合监测，监测方案较为繁琐。

弱光纤光栅是指具有极低反射率的光纤光栅(通常光栅的反射率低于0.1％)，允许在一根光纤中高密度刻写多个同波长的弱光栅，极大地提高有效传感单元的密度。与此同时，在弱光纤光栅阵列中引入波分复用技术，可以进一步提高传感密度，为大规模光纤光栅线性传感监测提供了便利。然而，在滑坡体监测的应用中，除了需要对滑坡的变形、随机裂缝、温度等参量进行线性监测外，还需要进行单点或多点的水位、倾角、地表应变、水压等物理量监测，这些物理量的监测需要采用特定结构设计的传感器，标准的线性封装光栅光缆无法满足现场监测的要求。

发明内容

针对现有的滑坡监测方法往往只能采集单个参数，无法实现多个参数的测量的问题，本发明提出了一种基于弱光栅的多参数滑坡监测装置及方法，通过在一根光纤上定制化刻写若干弱光栅阵列，根据需求采用不同的封装技术，将弱光纤光栅封装成各种传感器，实现了一根传感光缆上对多个参数进行同时监测，在滑坡监测中具有重要的意义。

本发明采取的技术方案为：

基于弱光栅的多参数滑坡监测装置，包括：

多参数光纤传感器、弱光栅解调仪、供电装置，多参数光纤传感器连接弱光栅解调仪，弱光栅解调仪连接供电装置；

所述多参数光纤传感器为一整根传感光缆，其包括位于尾端的、串接在一起的弱光栅水位传感器、弱光栅倾角传感器、弱光栅拉绳传感器、弱光栅水压力传感器，以及位于前端的应力应变传感光缆。

弱光栅水位传感器，用于监测水位；

弱光栅倾角传感器，用于监测角度变化；

弱光栅拉绳传感器，用于监测位移变化；

弱光栅水压力传感器，用于监测水压；

应力应变传感光缆，用于监测滑坡的应变；

弱光栅解调仪，用于解调多参数光纤传感器上的波长变化信息，并通过有线或无线方式对外传输信息；

供电装置，用于为弱光栅解调仪供电。

所述应力应变传感光缆包括布设在边坡上的分布式光缆、以及安装在在滑坡勘察孔中的应变光缆，分别用于监测边坡形态变化、孔隙应变变化。

所述弱光栅水压力传感器、弱光栅水位传感器安装在在滑坡勘察孔中，分别用于监测孔隙水压力，水位动态变化；

所述弱光栅拉绳传感器布设在裂缝点，用于监测裂缝的位移变化