一种基于光纤和MEMS的分布式滑坡位移监测装置的制作方法

本技术涉及滑坡位移监测技术，具体是一种基于光纤和mems的分布式滑坡位移监测装置。

背景技术：

1、滑坡是指岩土体沿一定滑动面或滑动带，在重力作用下发生整体下滑的现象。滑动面或滑动带位于土体深部，要对滑坡体位移进行直接的监测就需要将监测元件埋设在土体内部。对于现有监测方式，测斜管需要人工定期去查看数据，且监测数据为点数据，无法对监测点以外区域进行有效监测，如若增加测点也将相应增加监测成本和人工劳动量。对于光纤等现有分布式监测手段，虽能实现监测数据自动化采集和分布式覆盖，但总结有以下缺陷：

2、监测的精度更依赖分布光纤的质量、调制解调设备和算法，监测数据精度无法保证；监测数据类型多为温度、应变、振动、压力等，且输出数据为一段监测区域的平均值，存在一定偏差；存在光缆-土层界面超过一定深度后发生滑脱，无法发挥光纤监测的状况；对与位移变形监测无法直观展示监测位移数据，监测数据无法更好的分析变形情况等。且在工程上也多为先监测广域内发生较大变形的位置，然后再去到具体监测位置作进一步处置。

3、随着微机电系统在工程上越来越多的尝试，mems传感器在土体位移监测方面也有一些应用，但是mems传感器只能获得相对角度和加速度数据，使用场景较为有限。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，而提出一种基于光纤和mems的分布式滑坡位移监测装置。这种装置可实现监测时间长、监测范围广、监测数据直接、监测精度高的监测效果。

2、实现本实用新型目的的技术方案是：

3、一种基于光纤和mems的分布式滑坡位移监测装置，包括传感光纤，传感光纤上间隔设有一组连接固定件，每个连接固定件上设有mems传感器，传感光纤外接光纤解调器，mems传感器外接mems传感器数据采集中心。

4、所述连接固定件包括梭状的光缆抱合套管和与光缆抱合套管外壁中部连接的带开口的mems传感器固定盒，mems传感器固定盒上设有用于稳固mems传感器的绑带。

5、所述传感光纤为分布式应变传感光缆。

6、所述光缆抱合套管内壁为硅橡胶材质，以保证光缆抱合套管与传感光纤紧密粘连。

7、所述传感光纤、连接固定件和mems传感器外围包裹有总装套管，其中总装套管可以为尺寸略大于包含物的柔性管道或为具有一定强度的热塑管等，总装套管一方面进一步增加mems传感器与传感光纤的连接，另一方面提高mems传感器的防水性能。

8、所述mems传感器固定盒侧面设有线孔，mems传感器的数据线穿过线孔后与mems传感器数据采集中心连接。

9、所述光缆抱合套管中部为空心处理，空心部分体积与传感光纤一致，刚好抱合住传感光纤，光缆抱合套管可以延其轴线打开环抱传感光纤，再由胶合材料进行紧密粘连，光缆抱合套管的梭状外观可以减少光缆抱合套管与土体延轴线方向的作用力，继而降低，光缆抱合套管与传感光纤粘结破坏发生相对移动的可能性。

10、所述光缆抱合套管与传感光纤紧密粘结，为保证粘结效果还可以在光缆抱合套管四周施加适当力量的如硅橡胶等柔性材质的套箍，硅橡胶等柔性材质可以为传感光纤的保护起到一定作用。

11、所述mems传感器固定盒为保证mems传感器固定效果，在mems传感器固定盒底部设置有绑带连接扣，并配套绑带实现mems传感器的牢靠固定。

12、安装原理：

13、1.布置连接固定件：根据监测方案，选择相应长度分布式应变传感光缆，并按一定长度布置连接固定件，布置时打开连接固定件的光缆抱合套管，将传感光纤套入光缆抱合管套的中，用强力胶水进行粘连，并辅以套箍进行固定；

14、2.安装mems传感器：胶水干燥粘连牢固后，将mems传感器放置在mems传感器固定盒内并辅以绑带进一步牢固；

15、3.连接数据线与防水封装：mems传感器连接数据线检查无误后，套入总装管套加热包裹，并两端封堵防水；

16、4.成孔；根据监测方案，在土体指定位置成孔一定深度以布置分布式传感光纤；

17、5.现场布置：将成型的分布式传感光纤和mems传感器一同放入土体内的检测孔并回填，传感光纤端口接入光纤解调器等监测终端并连接计算机，mems传感器数据线经mems传感器数据采集中心连接计算机；

18、6.监测数据。

19、这种装置可以实现长时间、宽（深）领域、全自动、高精度的监测效果，相较于单纯依靠分布式光纤监测的方式，采用本技术方案可以实现分布式监测精度高、监测数据直接等优点。

技术特征：

1.一种基于光纤和mems的分布式滑坡位移监测装置，其特征在于，包括传感光纤，传感光纤上间隔设有一组连接固定件，每个连接固定件上设有mems传感器，传感光纤外接光纤解调器，mems传感器外接mems传感器数据采集中心。

2.根据权利要求1所述的基于光纤和mems的分布式滑坡位移监测装置，其特征在于，所述连接固定件包括梭状的光缆抱合套管和与光缆抱合套管外壁中部连接的带开口的mems传感器固定盒，mems传感器固定盒上设有用于稳固mems传感器的绑带。

3.根据权利要求1所述的基于光纤和mems的分布式滑坡位移监测装置，其特征在于，所述传感光纤为分布式应变传感光缆。

4.根据权利要求2所述的基于光纤和mems的分布式滑坡位移监测装置，其特征在于，所述光缆抱合套管内壁为硅橡胶材质。

5.根据权利要求1所述的基于光纤和mems的分布式滑坡位移监测装置，其特征在于，所述传感光纤、连接固定件和mems传感器外围均包裹有总装套管。

技术总结
本技术公开了一种基于光纤和MEMS的分布式滑坡位移监测装置，包括传感光纤，传感光纤上间隔设有一组连接固定件，每个连接固定件上设有MEMS传感器，传感光纤外接光纤解调器，MEMS传感器外接MEMS传感器数据采集中心，所述连接固定件包括梭状的光缆抱合套管和与光缆抱合套管外壁中部连接的带开口的MEMS传感器固定盒，MEMS传感器固定盒上设有用于稳固MEMS传感器的绑带。这种装置实现了监测时间长、监测范围广、监测数据直接、监测精度高的监测效果。

技术研发人员：邓凌燕,杨苗,肖培新,鲜宾,吴建建,吴迪
受保护的技术使用者：江西省公路科研设计院有限公司
技术研发日：20230626
技术公布日：2024/1/15