一种基于智能纤维的危岩体变形监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及危岩体变形监测技术领域，具体涉及一种基于智能纤维的危岩体变形监测装置。


背景技术：

2.公路、铁路会穿越山区，少量住宅区也在山区，陡峭的山坡上不可避免会有危岩体存在。危岩体是潜在的崩塌体，大体积的危岩体一旦崩塌就会对下方的基础设施和人员造成极大的威胁，因此，需要对危岩体的变形状态进行长期监测，在危岩体有异动前及时发出预警，可有效防范坍塌灾害，保障人民生命财产安全。现有的监测危岩体变形的方法较多，比如裂缝计、三维激光扫描、卫星遥测和监测摄像机等。裂缝计布置在危岩体裂缝处，通过监测裂缝宽度的变化来反应危岩体变形情况；三维激光扫描、卫星监测和监测摄像机是通过对比一段时间内危岩体前后两个图像的差异，来判别危岩体的变形情况。
3.但是，裂缝计只能对某一个点的监测，如果需要实现整个断面的监测需要大量的监测裂缝计，成本较大；三维激光扫描仪虽可能实现对危岩体的三维变形进行监测，但是三维激光扫描仪需要人为操作仪器对危岩体进行扫描，且不能实现实时扫描和数据传输，监测效率较低。受卫星运行周期的影响，卫星遥测无法实现实时监测；监测摄像机只能通过视频对危岩体的变形进行肉眼识别，精度欠佳，无法满足预警预报的精度要求。
4.综上所述，现有的危岩体变形监测装置仍存在监测精度低和监测效率低的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供一种基于智能纤维的危岩体变形监测装置，通过改进监测装置结构，解决了现有的危岩体变形监测装置仍存在监测精度低和监测效率低的问题。
6.为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为采用一种基于智能纤维的危岩体变形监测装置，包括智能纤维、多个锚固螺栓和监测终端单元，所述智能纤维与所述锚固螺栓可拆卸连接，所述智能纤维与所述监测终端单元通信连接，其中，在所述智能纤维通过多个所述锚固螺栓固定于危岩体表面时，所述智能纤维构成检测结构。
7.可选地，在所述智能纤维构成所述检测结构的情况下，所述检测结构按照被多个所述锚固螺栓分隔的方式构成多个检测子结构。
8.可选地，在所述危岩体发生区域位移变形的情况下，所述危岩体的位移变形区域对应的所述检测子结构生成的应变信息传输至所述监测终端单元。
9.可选地，所述危岩体变形检测装置还包括一体化立杆，所述监测终端单元设置于所述一体化立杆上。
10.可选地，所述一体化立杆设置有用于供电的太阳能供电单元。
11.可选地，所述监测终端单元包括激光器、光路耦合器、光信号调解器。
12.可选地，所述监测终端单元还包括无线通信单元。
13.可选地，所述检测结构包括排式检测结构和网格式检测结构。
14.本实用新型的首要改进之处为提供的基于智能纤维的危岩体变形监测装置，通过设置锚固螺栓使得智能纤维固定于危岩体表面使得智能纤维构成检测结构，实现了基于智能纤维的对危岩体的大范围、多角度监测，提高了监测效率，并且能够精确捕捉到危岩体的微小变形和缓慢变形，提高了监测精度和预警可靠度。
附图说明
15.图1是本实用新型在正视视角下的使用排式检测结构的危岩体变形监测装置的简化结构连接图；
16.图2是本实用新型在侧视视角下的使用排式检测结构的危岩体变形监测装置的简化结构连接图；
17.图3是本实用新型的监测终端单元的简化模块连接图。
具体实施方式
18.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
19.如图1所示，一种基于智能纤维的危岩体变形监测装置，包括智能纤维3、多个锚固螺栓4和监测终端单元5，所述智能纤维3与所述锚固螺栓4可拆卸连接，所述智能纤维3与所述监测终端单元5通信连接，其中，在所述智能纤维3通过多个所述锚固螺栓4固定于危岩体2表面时，所述智能纤维3构成检测结构。其中，所述检测结构包括排式检测结构和网格式检测结构等类型的检测结构，用户可以根据实际现场情况选择检测结构类型。其中，所述智能纤维3通过多个所述锚固螺栓 4固定于危岩体2表面的方式可以是先将所述锚固螺栓4打入岩体内固定后，所述智能纤维3通过金属夹具等夹持工具与所述锚固螺栓4固定连接。
20.为便于理解智能纤维3的工作方式，现示出智能纤维的工作原理，具体的，智能纤维中的背向布里渊散射光频率对其所受外界应力和温度的作用十分敏感，且有很好的线性关系，因此，可以通过对智能纤维背向布里渊散射信号的解调来获取分布在智能纤维上的应变和温度信息。智能纤维既是传感元件又是传输媒介，且柔软可弯曲，能以任意形式复合于基体结构中而不影响基体性能。因此，在所述监测终端单元5可以接收到智能纤维对应的布里渊散射光的光谱，由于智能纤维的应变值和布里渊散射频移是线性对应的，所以通过获取布里渊散射光信号，可以准确表征被测物理量的变化情况。
21.具体的，当智能纤维发生应变时，其导致的弹光效应对智能纤维的光线折射率、杨氏模量、泊松比和密度产生直接影响，从而导致布里渊散射光的频移产生变化，且布里渊频移和应变呈线性变化。对智能纤维沿线返回的布里渊散射光信号进行数据处理，即可得到智能纤维的形变信息。因为本实用新型通过对智能纤维进行分段设置形成检测结构，然后串联至监测终端，使得监测终端单元5能够接收多段智能纤维的多个光信号并基于区段信息进行应变区域定位。
22.本实用新型通过设置锚固螺栓使得智能纤维固定于危岩体表面使得智能纤维构成检测结构，实现了基于智能纤维的对危岩体的大范围、多角度监测，提高了监测效率，并且能够精确捕捉到危岩体的微小变形和缓慢变形，提高了监测精度和预警可靠度。
23.进一步的，在所述智能纤维3构成所述检测结构的情况下，所述检测结构按照被多个所述锚固螺栓4分隔的方式构成多个检测子结构8。在所述危岩体2发生区域位移变形的情况下，所述危岩体2的位移变形区域对应的所述检测子结构生成的应变信息传输至所述监测终端单元5。
24.进一步的，如图3所示，所述监测终端单元5包括激光器、光路耦合器、光信号调解器。其中，所述激光器发出光信号并传输至所述智能纤维3中后，光信号在所述智能纤维3中传播产生布里渊散射光。在所述智能纤维3的形变布里渊散射光频移发生变化时，布里渊散射光信号由光信号解调器接受并处理，得到相应的应变数据后，通过无线通信单元将应变数据传至pc端，即远程监测中心平台。
25.更进一步的，如图2所示，所述危岩体变形检测装置还包括一体化立杆6，所述监测终端单元5设置于所述一体化立杆6上。其中，所述一体化立杆6还设置有用于供电的太阳能供电单元7。本实用新型通过设置所述一体化立杆6，使得太阳能供电单元7和监测终端单元5能够脱离地面，以免受潮及受到人畜破坏。
26.为便于理解本实用新型的工作原理，具体的，在危岩体2的某一区域发生位移变形时，固定于该位移变形区域表面的检测子结构的智能纤维3会产生拉伸、松弛或者扭转等复杂的变化，并基于形变生成应变信息。所述智能纤维3能够将应变信息传输至所述监测终端单元5进行数据处理。其中，由于每两个锚固螺栓4间形成一个检测子结构8，也就是说，整个智能纤维的线路被多个锚固螺栓4划分成若干个区段。并且由于锚固螺栓4会把每段智能纤维3固定好，因此在该段覆盖的危岩体2没有发生变形的情况下，锚固螺栓4的位置没有发生变化，那么该区段检测子结构8的智能纤维就不会发生变形，即不会产生应变信息。因此监测终端单元5能够基于所述应变信息包含的位置信息、形变量等信息准备定位发生位移变形的危岩体2区域及具体的形变量。
27.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。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的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。