[发明专利]基于分布式光纤传感的双参量边坡监测系统

说明书

本发明公开了一种基于分布式光纤传感的双参量边坡监测系统，包括传感光缆、分布式光纤应变/振动解调仪、振动监测报警平台，应变监测平台。将传感光缆和边坡框架梁相耦合，同时监测边坡的应变信息和振动信息，实时地监测边坡的入侵事件，避免由于落石和攀爬所造成的道路和人身安全事故，并全方位地监测边坡的安全状态。

技术领域

本发明涉及边坡工程监测技术领域，尤其涉及一种基于分布式光纤传感的双参量边坡监测系统。

背景技术

山体滑坡不仅造成一定范围内的人员伤亡、财产损失，还会对附近道路交通造成严重威胁。滑坡常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失、有的甚至是毁灭性的灾难。滑坡对乡村最主要的危害是摧毁农田、房舍、伤害人畜、毁坏森林、道路以及农业机械设施和水利水电设施等，有时甚至给乡村造成毁灭性灾害。位于城镇的滑坡常常砸埋房屋，伤亡人畜，毁坏田地，摧毁工厂、学校、机关单位等，并毁坏各种设施，造成停电、停水、停工，有时甚至毁灭整个城镇。发生在工矿区的滑坡，可摧毁矿山设施，伤亡职工，毁坏厂房，使矿山停工停产，常常造成重大损失。

光纤由于其受环境因素影响小、耐久性好的特点，目前分布式光纤传感技术已经逐步应用到边坡工程的监测中。分布式光纤应变监测系统通过收集光纤沿线的布里渊散射信号，可反映出外界的应变变化，实现对大范围、任意位置应变的实时监测。

目前尽管已有一定的关于利用分布式光纤传感技术对边坡进行监测的报道，但是由于边坡岩土介质的复杂性，所以分布式光纤传感技术在边坡稳定性监测中仍然存在很多不确定因素。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种基于分布式光纤传感的双参量边坡监测系统，通过一根和边坡框架梁相耦合的光缆同时监测边坡的应变信息和振动信息。基于分布式在线监测边坡上的振动信息，及时发现落石、人员攀爬、结构失稳等瞬态事件；同时基于分布式在线监测边坡的形变状态，判断边坡结构的状态演变规律；并将分布式在线振动与应变监测进行联动，及时加强对可疑位置的监测，更全面、准确的掌握边坡的状态信息。

为实现本发明的目的，提供一种基于分布式光纤传感的双参量边坡监测系统，包括传感光缆、分布式光纤应变/振动解调仪、振动报警监测系统和应变监测系统；所述传感光缆一端连接分布式光纤应变/振动解调仪的输入端口，所述传感光缆铺设在边坡上，所述分布式光纤应变/振动解调仪系统的输出端分别连接所述振动报警监测系统和所述应变监测系统；

当边坡坡面发生变形时，所述传感光缆检测到变形的作用力，其中传输的光信号发生改变，所述分布式光纤应变/振动解调仪解调改变的光信号，将坡面发生应变的大小信息和位置信息还原，将还原得到的大小信息和位置信息发送至所述应变监测系统，以实现边坡应变监测；

当所述传感光缆检测到外界振动时，传感光缆中光信号的相位参量被调制，所述分布式光纤应变/振动解调仪对相位参量被调制的光信号进行解调，将解调结果发送至所述振动报警监测系统，所述振动报警监测系统输出报警信息，以实现边坡振动监测。

在一个实施例中，所述基于分布式光纤传感的双参量边坡监测系统对振动和应变双参量进行联动监测，具体过程包括：当局部位置处监测到超过阈值的振动时，将该时刻和该位置作为一个应变对比监测的参考点，通过提高采样分辨率、空间分辨率和信号平均次数，在一段时间内提高分布式应变监测在空间上的精细度和信噪比，分析以该位置为中心的设定区域内应变的局部细微变化特征及应变变化速度，判断造成振动的事件是否导致坡体在该位置处出现结构失稳；当监测到大范围的超过阈值的振动事件时，将该时刻作为边坡整体应变对比监测的参考点，在一段时间内查看整个边坡的应变变化特征，与历史变化趋势进行对比，判断坡体结构强度弱化程度和失稳情况，并根据振动分布的空间强弱特征，对其应变分布进行预期判断，分析对坡体振动更大的地方。

在一个实施例中，所述传感光缆通过和边坡框架梁耦合的方式，铺设在所述边坡上。

在一个实施例中，所述应变监测系统对接收的大小信息和位置信息进行可视化展示。