[发明专利]基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置及方法

权利要求书

1.一种基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：它包括浮标(1)、铠装扰动监测光缆(2)、质量块(3)、光纤解调系统(4)和信号传输光缆(5)；所述铠装扰动监测光缆(2)的两端分别与浮标(1)和质量块(3)连接，信号传输光缆(5)与铠装扰动监测光缆(2)和光纤解调系统(4)连接，质量块(3)垂直于浮标(1)位于其下部；所述浮标(1)浮动于水面，质量块(3)悬垂于水中，光纤解调系统(4)用于铠装扰动监测光缆(2)中信号解调。

2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：所述浮标(1)为圆锥台结构，截面较小的锥顶朝向质量块(3)，铠装扰动监测光缆(2)与圆锥台的中心连接。

3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：所述质量块(3)为一端设置锥尖的圆柱体，铠装扰动监测光缆(2)与锥尖连接。

4.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：所述浮标(1)的数量为多个，由连接索(6)串联，位于连接索(6)两端设置有锚件。

5.根据权利要求4所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：多个所述的浮标(1)连接的铠装扰动监测光缆(2)与信号传输光缆(5)连接。

6.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：所述铠装扰动监测光缆(2)在水平方向受到水流荷载q的作用，在竖直方向受到涌浪监测装置拉力T₁、锚件的拉力T₂及自身的重力G，水流对光缆作用力q的大小为其中，T₁、T₂和G为平衡力，不会对铠装扰动监测光缆(2)产生扰动，式中，C_d为曳力系数；ρ为水流密度；v为水流流速；A为水流流过铠装扰动监测光缆(2)横截面的面积。

7.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：所述铠装扰动监测光缆(2)受涌浪扰动信号通过Ф-OTDR光缆光强信号解调仪进行解调，通过向铠装扰动监测光缆(2)中注入高相干光源，并探测后向瑞利散射光的光强变化，对扰动事件进行监测。

8.根据权利要求7所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：所述铠装扰动监测光缆(2)的扰动信号通过设定解调仪的报警阈值，实现对扰动发生的位置及时间的在线实时监测，式中，I为解调仪探测到的光强；A为散射光振幅；λ为光波波长；n_f为光纤折射率；c为光纤中光速；T_P为光脉冲宽度。

9.根据权利要求1～8任一项所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置的监测方法，其特征是，它包括如下步骤：

S1，安装，将连接索(6)两端的锚件与岩土体锚固，位于连接索(6)上串联的多个浮标(1)位于潜在滑坡的水域内浮于水面上，质量块(3)悬垂于水中；

S2，连接，信号传输光缆(5)与多个铠装扰动监测光缆(2)连接后与Ф-OTDR光缆光强信号解调仪进行连接；

S3，设置，测试确定合理的监测报警阈值，使Ф-OTDR光缆光强信号解调仪收到的信号在该阈值之下时不报警；

S4，检测，当收到的信号幅值高于设定的报警阈值时，Ф-OTDR光缆光强信号解调仪发出预警信号。