[實用新型]一種基于BOTDR的邊坡實時監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220640959.8
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN203100690U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李平;肖石林
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)無錫研究院;無錫波匯光電科技有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本實用新型涉及一種分布式光纖傳感領(lǐng)域，具體地說，是涉及到一種基于BOTDR技術(shù)的用于高鐵邊坡滑坡狀況實時監(jiān)測的系統(tǒng)。

光纖傳感技術(shù)是在20世紀70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的，它是一種以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測量信號的一種新型傳感技術(shù)。這些光纖傳感器根據(jù)作用范圍又可以分為三類：點式傳感器（如光纖微彎傳感器、光纖Fabry?Perot傳感器、光纖Bragg光柵傳感器等），積分傳感器（如光纖Michelson干涉儀和光纖Mach?Zehnder干涉儀），分布式傳感器（如利用拉曼散射效應(yīng)制成的溫度分布式傳感器）。作為分布式傳感器的一種，BOTDR（Brillouin?Optical?Time?domain?Reflectometer），中文名為“布里淵散射光時域反射測量儀”，是一種分布式光纖應(yīng)變傳感器，可以連續(xù)測量數(shù)十公里范圍內(nèi)的光纖應(yīng)變分布式。基于布里淵光時域反射技術(shù)的分布式光纖傳感器是近年來在分布式光纖傳感領(lǐng)域內(nèi)研發(fā)成功的一項高端技術(shù)，它除了具有一般光纖傳感技術(shù)的抗電磁干擾、耐腐蝕、測量范圍寬、便于復(fù)用成網(wǎng)、小型化和維護成本低等優(yōu)點外，最重要的是可以得到光纖沿線任一點的應(yīng)變和溫度信息。

高鐵沿線的土質(zhì)邊坡在降雨和高速火車產(chǎn)生的振動的雙重作用之下，其極易發(fā)生淺層滑坡現(xiàn)象。因此，對高鐵邊坡健康狀況進行實時監(jiān)測，提前對監(jiān)測對象的健康狀況實現(xiàn)預(yù)警，不僅可避免一些事故的發(fā)生，避免不必要的人員傷亡和國家財產(chǎn)的損失，而且又能有效節(jié)約人工巡檢時間、降低人力成本。BOTDR技術(shù)的優(yōu)點適合用于土質(zhì)邊坡健康狀況監(jiān)測，掌握邊坡的形變動態(tài)及實現(xiàn)滑坡預(yù)警，這對保證高鐵的安全運行具有一定的現(xiàn)實意義。

本實用新型目的是提供一種能夠用于高鐵土質(zhì)邊坡滑坡狀況實時監(jiān)測的系統(tǒng)。本實用新型的系統(tǒng)可實時監(jiān)測高鐵邊坡形變，并能自動地根據(jù)所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)決定是否發(fā)出邊坡健康預(yù)警信號。

本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

一種基于BOTDR的邊坡實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括有光纖監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控室、中央監(jiān)控中心和遠程客戶端；所述的光纖監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在邊坡上，所述的光纖監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)通過光纖與監(jiān)控室連接，監(jiān)控室通過局域網(wǎng)與中央監(jiān)控中心通信，中央監(jiān)控中心再通過因特網(wǎng)與遠程客戶端通信。

其進一步特征在于：所述的光纖監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有固定點和連接各固定點的光纖，光纖在坡面采用近似蛇形的走線方式，在走線路徑上每隔一段距離設(shè)置一個固定點，所述的固定點采用鋼釬或其它易敲入土體的固定構(gòu)件，連接各固定點的光纖繞在固定構(gòu)件上并用粘合劑將它們粘在一起。

進一步的：設(shè)置在坡面后緣頂部的固定點作為監(jiān)測基點，固定構(gòu)件在此處打入土體深度至少達到1.0m，在其余固定點處，固定構(gòu)件打入土體的深度在約0.5m。

其進一步特征還在于：所述監(jiān)控室內(nèi)包括BOTDR主機和監(jiān)控電腦，通過網(wǎng)絡(luò)連接，所述BOTDR主機用于接收由光纖在被監(jiān)測點感應(yīng)到的土體形變信息，進行數(shù)據(jù)處理并進行報警。

基于上述技術(shù)方案，本實用新型的能夠用于高鐵土質(zhì)邊坡滑坡狀況實時監(jiān)測的系統(tǒng)在應(yīng)用中具有如下技術(shù)優(yōu)點：

1.?施工及后期維護方便：安裝方便，只需將光纖埋入待監(jiān)測邊坡表層土體內(nèi)，并每隔一段距離設(shè)置一個固定點，固定構(gòu)件可采用鋼釬或其它易敲入土體的相關(guān)構(gòu)件，然后將光纖與固定構(gòu)件粘結(jié)在一起，以便每段光纖都處于拉緊狀態(tài)；在后期維護方面，當發(fā)生很大的滑坡而致光纖折斷時，只需派人去現(xiàn)場用熔接機將斷纖熔接好即可。

1.?施工及后期維護方便：安裝方便，只需將光纖埋入待監(jiān)測邊坡表層土體內(nèi)，并每隔一段距離設(shè)置一個固定點，固定構(gòu)件可采用鋼釬或其它易敲入土體的相關(guān)構(gòu)件，然后將光纖與固定構(gòu)件粘結(jié)在一起，以便每段光纖都處于拉緊狀態(tài)；在后期維護方面，當發(fā)生很大的滑坡而致光纖折斷時，只需派人去現(xiàn)場用熔接機將斷纖熔接好即可。

2.?可實現(xiàn)長距離監(jiān)測，可達數(shù)十公里。

3.?可實時、在線、永久性、全天候地對邊坡滑坡狀況進行監(jiān)測及預(yù)警；

4．光纖本身是電無源，且不受電磁干擾，適合惡劣環(huán)境應(yīng)用。

圖1是本實用新型用于高鐵邊坡滑坡狀況實時監(jiān)測的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

????1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12：固定點

????13：坡面???14：土體???15：基巖??16：前端底部??17：后緣頂部

????18：光纖???19：BOTDR主機??20：監(jiān)控電腦??21：監(jiān)控室

????22：中央監(jiān)控中心??23：遠程客戶端