[發明專利]基于測量多重散射波的滑坡動態變化監測系統

有效

• 申請號: 202010091261.4
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111141827B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 謝凡
• 申請（專利權）人: 中國地震局地球物理研究所
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/14;G01H17/00
• 代理公司: 四平國泰知識產權代理事務所(普通合伙) 22213
• 代理人: 韓富剛

本發明涉及一種基于測量多重散射波的滑坡動態變化監測系統，是利用環境振動以被動的方式提取多重散射波的監測系統，提取多重散射波的方式是利用環境振動接收裝置獲取滑坡體上的環境振動數據，并對這些同一時間接收到的振動數據兩兩配對做互相關計算獲得在滑坡內部傳播的多重散射波；通過對比多重散射波的參考波形和每小時的互相關函數中的多重散射波的相位差異以及波形相似度上的差異，獲得波速變化和微裂隙變化這兩種物理量。所述環境振動包括：自然活動導致以及人為活動導致的在滑坡上產生的頻率在數赫茲至數十赫茲的微弱振動。具有低成本，高精度，易布署，能長期監測判斷滑坡健康狀態的優點。

技術領域

本發明涉及一種滑坡動態變化監測系統，特別是涉及一種基于測量多重散射波的滑坡動態變化監測系統。

背景技術

多重散射波是在滑坡體部微結構間多次來回，反復傳播的波。由于環境振動普遍存在并作用在滑坡體內部眾多微結構上，攜帶了多重散射波，但是，目前，還沒有基于測量多重散射波的滑坡動態變化監測系統。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種基于測量多重散射波的滑坡動態變化監測系統。

為實現上述目的，本發明基于測量多重散射波的滑坡動態變化監測系統是利用環境振動以被動的方式提取多重散射波的監測系統，提取多重散射波的方式是利用環境振動接收裝置獲取滑坡體上的環境振動數據，并對這些同一時間接收到的振動數據兩兩配對做互相關計算獲得在滑坡內部傳播的多重散射波；通過對比多重散射波的參考波形和每小時的互相關函數中的多重散射波的相位差異以及波形相似度上的差異，獲得波速變化和微裂隙變化這兩種物理量。這兩種物理量可視作滑坡內部動態變化的主要指標。其工作流程是1－n接收→云服務器存儲原始數據→選擇配對的接收裝置→配對裝置的數據按小時分隔→頻率域濾波→計算配對后的互相關函數→選擇窗口包含多重散射波→測量波速變化和微裂隙變化→選擇不重合的三角配對區域→計算區域平均波速變化→空間差值獲得波速變化成像。本發明無需主動激發裝置，利用環境振動以被動的方式提取多重散射波。多重散射波是在滑坡體部微結構間多次來回，反復傳播的波。由于環境振動普遍存在并作用在滑坡體內部眾多微結構上，攜帶了多重散射波，因此不需要主動激發多重散射波，可利用專用的接收裝置獲取滑坡體上的環境振動數據，并對這些同一時間接收到的振動數據兩兩配對做互相關計算獲得在滑坡內部傳播的多重散射波。具有低成本，高精度，易布署，能長期監測判斷滑坡健康狀態的優點。

作為優化，所述環境振動包括：自然活動導致以及人為活動導致的在滑坡上產生的頻率在數赫茲至數十赫茲的微弱振動。環境振動主要包括：自然活動導致（如風、河流、降雨降雪等）以及人為活動導致（道路交通、工業活動等）的在滑坡上產生的頻率在數赫茲（Hz）至數十赫茲Hz的微弱振動。

作為優化，多重散射波的獲取流程是：有N個接收裝置均勻分布在滑坡上連續不停的記錄環境振動，對所有裝置在同一小時的數據兩兩配對進行互相關計算，可獲得N ×(N-1)/2條互相關函數；多重散射波存在于互相關函數中左右半軸上傳播時間比較長，但幅值能量較弱的部分。

作為優化，使用的挑選多重散射波窗口從互相關函數中1/3最大幅值處開始到信噪比（SNR）等于0處停止。多重散射波的獲取流程，假設有N個接收裝置均勻分布在滑坡上連續不停的記錄環境振動，對所有裝置在同一小時的數據兩兩配對進行互相關計算，可獲得N× (N-1)/2條互相關函數。多重散射波存在于互相關函數中左右半軸上傳播時間比較長，但幅值（能量）較弱的部分。本專利使用的挑選多重散射波的窗口從互相關函數中1/3最大幅值處開始到信噪比（SNR）等于0處停止。

作為優化，提取多重散射波是將N臺環境振動接收裝置均勻安裝在滑坡體上，每臺環境振動接收裝置連續不停的將每小時記錄到的環境振動數據通過電信系統的數據鏈路自動上傳至云服務器；云服務器在收到數據后對所有裝置兩兩配對，對同一小時的配對數據進行互相關計算，獲得每小時含有多重散射波的N × (N-1)/2條互相關函數；并按照挑選多重散射波的窗口，把互相關函數左半軸或者右半軸的多重散射波挑選出來。