[發明專利]基于弱光柵的多參數滑坡監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201911025727.4
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110646035A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 張曉飛;呂中虎;曾克;王晨輝;史彥新
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局水文地質環境地質調查中心
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 42103 宜昌市三峽專利事務所
• 代理人: 吳思高

基于弱光柵的多參數滑坡監測裝置及方法，包括多參數光纖傳感器、弱光柵解調儀、供電裝置。所述多參數光纖傳感器為一整根傳感光纜，其包括位于尾端的、串接在一起的弱光柵水位傳感器、弱光柵傾角傳感器、弱光柵拉繩傳感器、弱光柵水壓力傳感器，以及位于前端的應力應變傳感光纜。弱光柵解調儀，用于解調多參數光纖傳感器上的波長變化信息，并通過有線或無線方式對外傳輸信息；供電裝置，用于為弱光柵解調儀供電。本發明通過在一根光纖上定制化刻寫若干弱光柵陣列，根據需求采用不同的封裝技術，將弱光纖光柵封裝成各種傳感器，實現了一根傳感光纜上對多個參數進行同時監測，在滑坡監測中具有重要的意義。

技術領域

本發明涉及滑坡監測技術領域，具體涉及一種基于弱光柵的多參數滑坡監測裝置及方法。

背景技術

在滑坡監測工程中，要掌握并研究整個滑坡過程與滑坡機理就必須要通過監測滑坡體內外部在滑坡過程中的變化情況。由于滑坡成因機理的復雜性，對滑坡監測的方法多種多樣。目前，滑坡地表位移監測已成為滑坡研究和早期預警的重要方法，其使用的方法主要有機械測量法、伸縮計法、GPS監測法、遙感監測法、INSAR監測法、分布式光纖傳感技術監測法、測量機器人監測法等。深部位移觀測主要有傾斜儀，固定式鉆孔傾斜儀和TDR監測法。當需要同時監測多個參數，往往需要多種監測設備配合監測，監測方案較為繁瑣。

弱光纖光柵是指具有極低反射率的光纖光柵(通常光柵的反射率低于0.1％)，允許在一根光纖中高密度刻寫多個同波長的弱光柵，極大地提高有效傳感單元的密度。與此同時，在弱光纖光柵陣列中引入波分復用技術，可以進一步提高傳感密度，為大規模光纖光柵線性傳感監測提供了便利。然而，在滑坡體監測的應用中，除了需要對滑坡的變形、隨機裂縫、溫度等參量進行線性監測外，還需要進行單點或多點的水位、傾角、地表應變、水壓等物理量監測，這些物理量的監測需要采用特定結構設計的傳感器，標準的線性封裝光柵光纜無法滿足現場監測的要求。

發明內容

針對現有的滑坡監測方法往往只能采集單個參數，無法實現多個參數的測量的問題，本發明提出了一種基于弱光柵的多參數滑坡監測裝置及方法，通過在一根光纖上定制化刻寫若干弱光柵陣列，根據需求采用不同的封裝技術，將弱光纖光柵封裝成各種傳感器，實現了一根傳感光纜上對多個參數進行同時監測，在滑坡監測中具有重要的意義。

本發明采取的技術方案為：

基于弱光柵的多參數滑坡監測裝置，包括：

多參數光纖傳感器、弱光柵解調儀、供電裝置，多參數光纖傳感器連接弱光柵解調儀，弱光柵解調儀連接供電裝置；

所述多參數光纖傳感器為一整根傳感光纜，其包括位于尾端的、串接在一起的弱光柵水位傳感器、弱光柵傾角傳感器、弱光柵拉繩傳感器、弱光柵水壓力傳感器，以及位于前端的應力應變傳感光纜。

弱光柵水位傳感器，用于監測水位；

弱光柵傾角傳感器，用于監測角度變化；

弱光柵拉繩傳感器，用于監測位移變化；

弱光柵水壓力傳感器，用于監測水壓；

應力應變傳感光纜，用于監測滑坡的應變；

弱光柵解調儀，用于解調多參數光纖傳感器上的波長變化信息，并通過有線或無線方式對外傳輸信息；

供電裝置，用于為弱光柵解調儀供電。

所述應力應變傳感光纜包括布設在邊坡上的分布式光纜、以及安裝在在滑坡勘察孔中的應變光纜，分別用于監測邊坡形態變化、孔隙應變變化。

所述弱光柵水壓力傳感器、弱光柵水位傳感器安裝在在滑坡勘察孔中，分別用于監測孔隙水壓力，水位動態變化；

所述弱光柵拉繩傳感器布設在裂縫點，用于監測裂縫的位移變化