一种基于分布式光纤传感器的桩基监测系统的制作方法

本实用新型涉及地质监测技术领域，尤其涉及一种基于分布式光纤传感器的桩基监测系统。

背景技术：

目前，国内对地质灾害及其次生灾害的预警监测、监测体系以及监测系统等尚未完全建立起来，通常是以建立一个系统为载体，构建系统的预警模型。而建立预警模型的基本方法包括：统计分析法、机理分析法和其他监测方法。统计分析主要是根据历史降雨数据和地质灾害发生情况，进行统计与对比分析，得到地质灾害和降雨之间的定性、半定量或定量的关系。机理分析法是采用水文学方法，从降雨-渗流-灾害发生的过程出发，分析灾害的形成机理。其他监测方法是指专用仪器监测，不但价格昂贵而且监测范围十分有限。

另外，国内地质灾害的常规监测手段主要通过群测群防和监测人员的现场参与，其缺点主要表现在1、人工操作较多，人力投入大，既不能做全天候不间断的监测，监测数据使用无线传输，无法在恶劣天气条件下，还不能保证危险区域监测人员的人身安全；2、已有地质灾害监测系统的结构形式复杂，安装难度大；3、数据处理时间较长，定期监测数据量小，多为点状监测，难以准确描述区域的形变趋势；4、检测精度相对较低，不能进行高精度监测，地质灾害预警范围过大，难以为地质灾害发生决策提供良好的服务。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种基于分布式光纤传感器的桩基监测系统，传感距离长，定位精度高，获取的监测数据具有连续性，数据量大，能够及时准确地提供形变信息。

本实用新型实施例提供一种基于分布式光纤传感器的桩基监测系统，包括：激光器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第一探测器、第二探测器、计算终端和N个传感光纤基桩；N≥1；

其中，所述激光器与所述第一耦合器连接；所述第一耦合器分别与所述第二耦合器、第三耦合器连接；所述第二耦合器、第一探测器、计算终端依次串联连接；所述第三耦合器、第二探测器、计算终端依次串联连接；

所述第二耦合器和所述第三耦合器之间连接有长度相同的传感臂光纤和参考臂光纤；所述传感臂光纤依次缠绕所述N个传感光纤基桩，使得每个传感光纤基桩上均具有传感光纤绕组；所述参考臂光纤依次缠绕所述N个传感光纤基桩，使得每个传感光纤基桩上均具有参考光纤绕组。

进一步的，所述N个传感光纤基桩部署在由用户预先设定的地质灾害易发多发区。

进一步的，所述传感臂光纤和所述参考臂光纤为单模光纤。

进一步的，所述传感光纤基桩是底部为圆锥形，上部为圆柱形的基桩。

进一步的，所述激光器与所述第一耦合器连接，具体为：

所述激光器通过第一传导光纤与所述第一耦合器连接。

进一步的，所述第一耦合器分别与所述第二耦合器、第三耦合器连接，具体为：

所述第一耦合器通过第二传导光纤与所述第二耦合器连接；

所述第一耦合器通过第三传导光纤与所述第三耦合器连接。

本实用新型实施例提供的基于分布式光纤传感器的桩基监测系统，包括激光器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第一探测器、第二探测器、计算终端和N个传感光纤基桩。第二耦合器和第三耦合器之间连接有长度相同的传感臂光纤和参考臂光纤。相比于传统的地质灾害预警系统，本实用新型技术方案以单模光纤作为传感器进行振动测量，光纤沿线的振动信号均可检测，实现了真正的分布式监测，而且在地质灾害易发多发区部署传感光纤基桩进行重点检测，定位精度高，获取的监测数据具有连续性，能够及时准确地提供形变信息。

附图说明

图1是本实用新型提供的基于分布式光纤传感器的桩基监测系统的一种实施例的结构示意图；

图2是本本实用新型提供的传感光纤基桩的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，是本实用新型提供的基于分布式光纤传感器的桩基监测系统的一种实施例的结构示意图。如图1所示，该桩基监测系统包括：激光器1、第一耦合器2、第二耦合器3、第三耦合器4、第一探测器5、第二探测器6、计算终端7和N个传感光纤基桩，N≥1。

其中，激光器1与第一耦合器2连接；第一耦合器2分别与第二耦合器3、第三耦合器4连接；第二耦合器3、第一探测器5、计算终端7依次串联连接；第三耦合器4、第二探测器6、计算终端7依次串联连接。

第二耦合器3和第三耦合器4之间连接有长度相同的传感臂光纤和参考臂光纤；传感臂光纤依次缠绕所述N个传感光纤基桩，使得每个传感光纤基桩上均具有传感光纤绕组；参考臂光纤依次缠绕N个传感光纤基桩，使得每个传感光纤基桩上均具有参考光纤绕组。

参见图2，图2是本实用新型提供的传感光纤基桩的一种实施例的结构示意图。如图2所述，本实施例的传感光纤基桩是底部为圆锥形，上部为圆柱形的基桩。另外，本实施例的N个传感光纤基桩部署在由用户预先设定的地质灾害易发多发区，实现易发多发区的重点监测。本实用新型的桩基监测系统不仅工程上安装实施简单，而且可靠性、灵敏度高、定位准确，实现了传感光纤沿线振动数据的分布式测量，由此对可能引发的地质灾害实现实时预报预警的目的。

在本实施例中，传感臂光纤和参考臂光纤为单模光纤。

在本实施例中，激光器1与第一耦合器2连接，具体为：激光器1通过第一传导光纤与第一耦合器2连接。第一耦合器2分别与第二耦合器3、第三耦合器4连接，具体为：第一耦合器2通过第二传导光纤与第二耦合器3连接。第一耦合器2通过第三传导光纤与第三耦合4器连接。

在本实施例中，激光器1可以但不限于为窄带激光器。

在本实施例中，第二耦合器3与第一探测器5连接，具体为：第二耦合器3通过第四传导光纤与第一探测器5连接。第三耦合器4与第二探测器6连接，具体为：第三耦合器4通过第五传导光纤与第二探测器6连接。

在本实施例中，桩基监测系统执行的监测方法为：

步骤1：激光器1发出的连续相干光进入第一耦合器2后，被第一耦合器2分成第一相干光和第二相干光。

步骤2：第一相干光通过第二耦合器3后，被分成两束光后分别正向进入传感臂光纤和参考臂光纤，在第三耦合器4中发生干涉，并由第二探测器6接收。

步骤3：第二相干光通过第三耦合器4后，被分成两束光后分别反向进入传感臂光纤和参考臂光纤，在第二耦合器3中发生干涉，并由第一探测器5接收。

步骤4：计算终端7接收第一探测器5和第二探测器6上传的探测信号，并通过两路探测信号的时延，计算得到振动点的位置。

在本实施例中，该监控方法是基于双Mach-Zehnder的分布式光纤振动传感监控方法，具有传感距离长、定位精度高、可连续定位，获取的监测数据具有连续性，数据量大，能够及时准确地提供形变信息，并能准确描述形变趋势等特点。步骤2和步骤3在同一时间执行。

作为本实施例的一种举例，监测方法还包括：在计算得到振动点的位置之后，还包括：获取地质灾害空间数据库，结合振动点的位置，分析地质灾害与地表位移振动的关系，建立预测指标体系，并在校验完成后，输出地质灾害预测预警结果。如对地质灾害振动信号数据进行采集，再与空间数据库进行通讯，对地质灾害与地表位移振动进行关系分析，然后建立预测指标体系，并对该体系进行效果检验，如果满意，则输出地质灾害预测预警结果，否则，调整预测变量阈值或权值，建立新的预测指标体系。本举例技术方案提高了地质灾害预报预警能力和防治水平，最大限度地减少地质灾害造成的人员伤亡，为人民财产提供有力保障。

由上可见，本实用新型实施例提供的基于分布式光纤传感器的桩基监测系统，包括激光器1、第一耦合器2、第二耦合器3、第三耦合器4、第一探测器5、第二探测器6、计算终端7和N个传感光纤基桩。第二耦合器3和第三耦合器4之间连接有长度相同的传感臂光纤和参考臂光纤。相比于传统的地质灾害预警系统，本实用新型技术方案以单模光纤作为传感器进行振动测量，光纤沿线的振动信号均可检测，实现了真正的分布式监测，而且在地质灾害易发多发区部署传感光纤基桩进行重点检测，定位精度高，获取的监测数据具有连续性，能够及时准确地提供形变信息。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。