CN107093311A - 光纤传感地质灾害监测系统 - Google Patents

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陈钰龙
周爱明
王大波
梁活强
陈文伟
冷小兵
周柳奇
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了光纤传感地质灾害监测系统，包括发射光信号的激光光源、光电转换器、光纤耦合器、光纤线路、主控模块、第一无线模块，光纤线路设置在需进行检测的地质层中以感应地质变化，光纤线路的两端分别与光纤耦合器的另一同侧连接，光纤耦合器同侧的一端与激光光源连接并且光纤耦合器的同一侧的另一端与光电转换器连接，光电转换器将光信号转化为电信号，再将地质变化信号输入到主控模块中，第一无线模块与主控模块电性连接以使主控模块与外部的监控终端构成无线通讯连接，本设计的光纤线路能够深陷在地质层中，并且由于光纤线路柔软特性，可以随意与地形适配，准确检测地质变化量，并且通过无线通讯及时发送到监控终端。

Description

光纤传感地质灾害监测系统
技术领域
本发明涉及地质监测系统，特别是光纤传感地质灾害监测系统。
背景技术
传统对地质灾害检测多采用位移传感器、湿度传感器、声波传感器等，但是此类传感器存在受外界影响较大导致信号测量不精确的问题。
现今光纤传感技术日渐完善，待测量引起光的强度、波长、频率、相位、偏振态等变化，经过数据解调后获得待测量，同时光纤传感具有灵敏、精确、适应性强、小巧的优点，同时也有抗电磁和原子辐射干扰的性能，径细、质软、重量轻的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能。
本厂家希望将光纤传感技术应用在地质层中以对地质灾害进行检测，并且基于环境的影响，不便于使用有线的方式对信号进行传输。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供光纤传感地质灾害监测系统。
本发明采用的技术方案是：
光纤传感地质灾害监测系统，其特征在于,包括：
激光光源，用于发射光信号；
光电转换器，用于将光信号转化为电信号；
光纤耦合器，光纤耦合器同侧的一端与激光光源连接并且光纤耦合器的同一侧的另一端与光电转换器连接；
光纤线路，设置在需进行检测的地质层中以感应地质变化，光纤线路的两端分别与光纤耦合器的另一同侧连接；
主控模块，与光电转换器电性连接以接收地质变化信号；
第一无线模块，与主控模块电性连接以使主控模块与外部的监控终端构成无线通讯连接。
本监测系统还包括
信号滤波器，与光电转换器电性连接以消除地质变化信号的噪声；
信号放大器，分别与信号滤波器、主控模块电性连接对地质变化信号进行放大。
所述光纤线路为单模光纤线路或者单模保偏光纤线路。
所述光纤线路横向埋入地质层中并且光纤线路与地表的距离大于2m。
所述第一无线模块为WIFI模块，该第一无线模块包括与主控模块电性连接的网关设备以及与监控终端通过互联网连接的路由器，网关设备与路由器通过WIFI连接。
本监测系统还包括与监控终端连接的预警模块，该预警模块用于在地质变化达到危险值时接收监控终端发送的预警信号并且进行预警。
所述预警模块包括处理器；
第二无线模块，与处理器电性连接以使处理器与监控终端构成无线通讯连接；
喇叭/指示灯，与处理器电性连接以在接收到预警信号时进行预警。
本发明的有益效果：
本发明监测系统，光纤线路能够深陷在地质层中，并且由于光纤线路柔软特性，可以随意与地形适配，激光光源通过光纤耦合器向光纤线路发出光信号，光信号在光纤线路中传播，当地质层发生变化，光纤线路感受到变化量，影响光纤线路中光的强度、波长、频率等，携带地质变化信号的光信号通过光纤耦合器输出到光电转换器中，再输入到主控模块，主控模块通过第一无线模块发送到外部监控终端。
本设计还包括预警模块，预警模块设置在人群密集点，并且与监控终端通讯连接，当地质变化量超出安全值，监控终端向预警模块发出报警信号，及时疏散人群。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明监测系统光纤传感的应用示意图。
图2是本发明监测系统的原理图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明光纤传感地质灾害监测系统，包括发射光信号的激光光源1、光电转换器2、光纤耦合器3、光纤线路4、主控模块5、第一无线模块6；其中，主控模块5可以是MCU或者CPU，外部的监控终端7可以是移动设备或者是监控室内的主控电脑，光纤线路4为单模光纤线路或者单模保偏光纤线路，并且光纤线路4横向埋入地质层中并且光纤线路4与地表的距离大于2m，光纤线路4质地柔软，可以根据地形改变而变形，使得光纤线路4更准确地感应地质变化。
光纤线路4设置在需进行检测的地质层中以感应地质变化，光纤线路4的两端分别与光纤耦合器3的另一同侧连接，光纤耦合器3同侧的一端与激光光源1连接并且光纤耦合器3的同一侧的另一端与光电转换器2连接，光电转换器2将光信号转化为电信号，再将地质变化信号输入到主控模块5中，第一无线模块6与主控模块5电性连接以使主控模块5与外部的监控终端7构成无线通讯连接。
在光电转换器2与主控模块5之间还包括信号滤波器8、信号放大器9，信号滤波器8与光电转换器2电性连接以消除地质变化信号的噪声，信号放大器9分别与信号滤波器8、主控模块5电性连接对地质变化信号进行放大，使得输入到主控模块5内的地质变化信号更精准。
光纤线路4能够深陷在地质层中，并且由于光纤线路4柔软特性，可以随意与地形适配，激光光源1通过光纤耦合器3向光纤线路4发出光信号，光信号在光纤线路4中传播，当地质层发生变化，光纤线路4感受到变化量，影响光纤线路4中光的强度、波长、频率等，携带地质变化信号的光信号通过光纤耦合器3输出到光电转换器2中，再输入到主控模块5，主控模块5通过第一无线模块6发送到外部监控终端7。
在第一无线模块6中，第一无线模块6为WIFI模块，该第一无线模块6包括与主控模块5电性连接的网关设备61以及与监控终端7通过互联网连接的路由器62，网关设备61与路由器62通过WIFI连接，其中，当被测的位置方位较大，需要使用多段光纤进行检测，每段光纤匹配一个主控模块5，主控模块5配带一个网关设备61，一个区域内只需要一个路由器62，各个网关设备61与路由器62通过WIFI连接，路由器62能够一并采集该区域内的各个检测数据，并通过互联网发送到监控终端7中。
当地质变化信号发送到监控终端7，监控终端7的工作人员或者监控电脑会对地质变化信号作出评估，地质变化信号超出安全值，会对附近的居民造成危险。
为了及时通知居民疏散，本监测系统还包括与监控终端7连接的预警模块10，该预警模块10用于在地质变化达到危险值时接收监控终端7发送的预警信号并且进行预警。
预警模块10包括处理器11、第二无线模块12、喇叭/指示灯13，此处处理器11为MCU或者CPU，第二无线模块12可以是基于互联网的网络通讯模块或者WIFI模块，第二无线模块12与处理器11电性连接以使处理器11与监控终端7构成无线通讯连接，喇叭/指示灯13与处理器11电性连接以在接收到预警信号时进行预警，预警模块10设置在人群密集点，并且与监控终端7通讯连接，当地质变化量超出安全值，监控终端7向预警模块10发出报警信号，及时疏散人群。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.光纤传感地质灾害监测系统，其特征在于,包括：
激光光源（1），用于发射光信号；
光电转换器（2），用于将光信号转化为电信号；
光纤耦合器（3），光纤耦合器（3）同侧的一端与激光光源（1）连接并且光纤耦合器（3）的同一侧的另一端与光电转换器（2）连接；
光纤线路（4），设置在需进行检测的地质层中以感应地质变化，光纤线路（4）的两端分别与光纤耦合器（3）的另一同侧连接；
主控模块（5），与光电转换器（2）电性连接以接收地质变化信号；
第一无线模块（6），与主控模块（5）电性连接以使主控模块（5）与外部的监控终端（7）构成无线通讯连接。
2.根据权利要求1所述的光纤传感地质灾害监测系统，其特征在于，还包括：
信号滤波器（8），与光电转换器（2）电性连接以消除地质变化信号的噪声；
信号放大器（9），分别与信号滤波器（8）、主控模块（5）电性连接对地质变化信号进行放大。
3.根据权利要求1所述的光纤传感地质灾害监测系统，其特征在于：所述光纤线路（4）为单模光纤线路或者单模保偏光纤线路。
4.根据权利要求1所述的光纤传感地质灾害监测系统，其特征在于：所述光纤线路（4）横向埋入地质层中并且光纤线路（4）与地表的距离大于2m。
5.根据权利要求1所述的光纤传感地质灾害监测系统，其特征在于：所述第一无线模块（6）为WIFI模块，该第一无线模块（6）包括与主控模块（5）电性连接的网关设备（61）以及与监控终端（7）通过互联网连接的路由器（62），网关设备（61）与路由器（62）通过WIFI连接。
6.根据权利要求1所述的光纤传感地质灾害监测系统，其特征在于：还包括与监控终端（7）连接的预警模块（10），该预警模块（10）用于在地质变化达到危险值时接收监控终端（7）发送的预警信号并且进行预警。
7.根据权利要求6所述的光纤传感地质灾害监测系统，其特征在于：所述预警模块（10）包括
处理器（11）；
第二无线模块（12），与处理器（11）电性连接以使处理器（11）与监控终端（7）构成无线通讯连接；
喇叭/指示灯（13），与处理器（11）电性连接以在接收到预警信号时进行预警。
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