CN115950370A - 一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置及监测方法，包括数据采集单元、数据监控单元和数据处理单元，数据采集单元、数据监控单元和数据处理单元依次连接；本发明结合先进的光纤传感器技术和锚固支护技术，对滑移型危岩体块体内部进行实时监测，同时还对滑移型危岩体进行锚固支护治理措施。本发明具备体积小、精度高、功耗低等特点，其中，数据处理及误差修正可真实反映滑移型危岩体内部变形的情况，判断滑移型危岩体变形是否处于安全范围。本发明可以实现24小时无间断自动化实时监控，而且可在现场对装置进行操作，简单实用，人机交互界面友好，可以帮助现场监测人员第一时间了解危岩体现场变形情况。

Description

一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及危岩体变形监测领域，具体涉及一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置及监测方法。

背景技术

危岩体崩塌是山区高陡边坡主要的地质灾害类型之一，全国每年都会因危岩体崩塌而造成非常严重的人员伤亡和重大经济损失。目前危岩体变形监测主要方法包括：危岩体的外部变形监测和内部变形监测。对特定类型的危岩体进行变形监测时，外部变形监测的所测数据不如内部变形监测的所测数据更加精确。同时，进行危岩体内部变形监测时，可能会因施工操作不当，损坏危岩体结构面进而出现危岩体崩塌等安全隐患问题。随着物联网、光纤布拉格光栅（FBG）、数字信息处理等新兴技术的不断出现，为危岩体变形监测技术的发展也提供了有力的支撑。因此，有必要使用新兴技术研制出一种安全性较高，且监测效果较精确的特定类型的危岩体变形监测装置及监测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置及监测方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置，其特征在于：包括数据采集单元、数据监控单元和数据处理单元，所述数据采集单元包括FBG传感器、锚杆、光纤和FBG解调仪，所述数据监控单元包括数据传输模块和数据监控中心，所述数据处理单元包括物联网传输设备、数据存储设备和终端数据处理设备，所述数据采集单元、所述数据监控单元和所述数据处理单元依次连接。

进一步地，所述数据采集单元包括若干个所述FBG传感器，分别通过所述光纤，固定在所述锚杆指定位置上，一部分所述光纤固定在锚杆上，一部分光纤固定在滑移型危岩块体上。

进一步地，所述的FBG传感器采用两点串FBG的形式，分别监测危岩体内部结构面的位移和应变。

进一步地，所述锚杆以点锚的形式，打入滑移型危岩块体上的预留孔洞中，打入深度根据结构面与滑移型危岩块体表面的距离而定，以保证FBG传感器处于结构面处，同时以达到锚固支护作用。

进一步地，所述数据采集单元一端通过所述光纤与所述FBG解调仪连接，另一端通过所述光纤与所述FBG传感器连接，所述FBG解调仪设置于山体的顶部。

进一步地，所述数据采集单元通过所述数据传输模块将现场采集的位移数据和应变数据传输到数据监控中心。

进一步地，所述数据监控中心分别与物联网传输设备和数据存储设备连接，所述终端数据处理设备的输入端分别与物联网传输设备和数据存储设备连接。

进一步地，所述数据监控中心接收FBG解调仪传输来的数据并存储至数据存储设备中，并对接收到的数据进行分析计算，调取数据存储设备中存储的初始数据与分析计算的结果进行比对，将比对结果通过物联网传输设备传输至终端数据处理设备中进行可视化；管理人员根据可视化的数据判断是否异常，从而实时掌握滑移型危岩体内部的形变情况。

进一步地，所述锚杆采用HRB400钢筋或HRB500钢筋，其间距根据所述锚杆的长度L取0.5L。

进一步地，所述数据传输模块采用无线网络传输。

一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测方法，包括如下步骤：

S1、通过对所述滑移型危岩体块体提前进行调查和识别，将若干个所述FBG传感器，分别通过所述光纤，固定在所述锚杆指定位置上。所述的FBG传感器采用两点串FBG的形式，所述述锚杆以点锚的形式，打入滑移型危岩块体上的预留孔洞中。所述光纤一部分所述光纤固定在锚杆上，一部分光纤固定在滑移型危岩块体上。所述数据采集单元一端通过所述光纤与所述FBG解调仪连接，另一端通过所述光纤与所述FBG传感器连接，所述FBG解调仪采集所述滑移型危岩体块体的变形监测数据。

S2、所述FBG解调仪通过所述数据传输模块将现场采集的位移数据和应变数据传输到数据监控中心。所述数据传输模块可采用无线网络传输或有线网络传输。

S3、所述数据监控中心接收FBG解调仪传输来的数据并存储至数据存储设备中，所述数据监控中心依据强大的计算能力对被测光纤监测数据进行深度分析与处理，调取数据存储设备中存储的初始数据与分析计算的结果进行比对，将比对结果通过物联网传输设备传输至终端数据处理设备中。

S4、所述终端数据处理设备提取数据存储设备中存储的原始数据，对接收到的数据进行误差修正后，将修正结果进行可视化，管理人员根据可视化的数据判断是否异常，管理员根据终端数据处理设备显示的数据，判断数据是否异常，当数据异常时，作出异常警报；

具体是：当FBG传感器实时监测的位移数据和应变数据与初始存储的数据不同时，可判断滑移型危岩体块体内部发生变形，当超过设定的警示时，装置开始报警。

所述的误差修正，是采用差分技术对数据进行误差修正。

综上，本发明提供了一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置及监测方法，其中监测装置结合先进的光纤传感器技术和锚固支护技术，对滑移型危岩体块体内部进行实时监测，同时还对滑移型危岩体进行锚固了支护治理措施。该装置具备体积小、精度高、功耗低等特点，其中，数据处理及误差修正可真实反映滑移型危岩体内部变形的情况，判断滑移型危岩体变形是否处于安全范围。该装置可以实现24小时无间断自动化实时监控，而且可在现场对装置进行操作，简单实用，人机交互界面友好，可以帮助现场监测人员第一时间了解危岩体现场变形情况。而且本发明通过监测滑移型危岩体结构面的变形情况，可以有效提高对危岩体变形监测的测量精度。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置的结构示意图；

图2是本发明提供的滑移型危岩体块体的光纤监测部署示意图；

附图中，各标号所代表的名称如下：

1-FBG解调仪；2-光纤；3-FBG传感器；4-锚杆；5-滑移型危岩块体

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步阐述。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例：

一种滑移型危岩体块体变形的监测装置及监测方法，包括数据采集单元、数据监控单元和数据处理单元，数据采集单元、数据监控单元和数据处理单元依次连接。

所述数据采集单元，如附图2所示，包括FBG解调仪1、光纤2、FBG传感器3和锚杆4。通过对滑移型危岩块体5提前进行调查与识别，将若干个FBG传感器3，分别通过光纤2，固定在锚杆4指定位置上。FBG传感器3采用两点串FBG的形式，分别监测危岩体内部结构面的位移和应变。锚杆4以点锚的形式，打入滑移型危岩块体5上的预留孔洞中。光纤2一部分光纤2固定在锚杆4上，一部分光纤2固定在滑移型危岩块体5上。所述数据采集单元一端通过光纤2与FBG解调仪1连接，另一端通过光纤2与FBG传感器3连接，所述FBG解调仪1设置于山体的顶部。

锚杆4采用HRB400钢筋或HRB500钢筋，其间距根据锚杆4的长度L取0.5L，打入深度根据结构面与滑移型危岩块体5表面的距离而定，以保证FBG传感器3处于结构面处。本实例中，锚杆4采用HRB500钢筋，结构面与滑移型危岩块体5表面的距离通过设备测得约为5m，则锚杆4长度为6.5m，在锚杆4自由端处1.5m设置FBG传感器3，锚杆4间距为3.25m。

所述数据监控单元包括数据传输模块和数据监控中心。所述FBG解调仪1通过所述数据传输模块将现场采集的位移数据和应变数据传输到数据监控中心，本实例中，数据传输模块采用无线网络传输。

所述数据处理单元包括物联网传输设备、数据存储设备和终端数据处理设备。所述数据监控中心分别与物联网传输设备和数据存储设备连接，所述终端数据处理设备的输入端分别与物联网传输设备和数据存储设备连接。

本实例中，所述数据监控中心接收FBG解调仪1传输来的数据并存储至数据存储设备中，并对接收到的数据进行分析计算，对接收到的数据进行误差修正后，调取数据存储设备中存储的初始数据与分析计算的结果进行比对，将比对结果通过物联网传输设备传输至终端数据处理设备中进行可视化；管理人员根据可视化的数据判断是否异常，从而实时掌握滑移型危岩体内部的形变情况。有效地避免危岩体失稳崩塌等事故的发生，保障了人员、设备、周边建筑等的安全。

所述的误差修正，是采用差分技术对数据进行误差修正，可以依据通过大数据数据库进行误差修正。

本实施例中，终端数据处理设备可以采用智能移动终端（智能手机、平板电脑）或便携式计算机等。

Claims (12)

1.一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置，其特征在于：包括数据采集单元、数据监控单元和数据处理单元；所述数据采集单元包括FBG传感器、锚杆、光纤和FBG解调仪；所述数据监控单元包括数据传输模块和数据监控中心；所述数据处理单元包括物联网传输设备、数据存储设备和终端数据处理设备；所述数据采集单元、所述数据监控单元和所述数据处理单元依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置，其特征在于：所述数据采集单元包括若干个所述FBG传感器，分别通过所述光纤，固定在所述锚杆指定位置上，一部分所述光纤固定在锚杆上，一部分光纤固定在滑移型危岩块体上。

3.根据权利要求2所述的一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置，其特征在于：所述的FBG传感器采用两点串FBG的形式，分别监测危岩体内部结构面的位移和应变。

4.根据权利要求2所述的一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置，其特征在于：所述锚杆以点锚的形式，打入滑移型危岩块体上的预留孔洞中，打入深度根据结构面与滑移型危岩块体表面的距离而定。

5.根据权利要求1所述的一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置，其特征在于：所述数据采集单元一端通过所述光纤与所述FBG解调仪连接，另一端通过所述光纤与所述FBG传感器连接，所述FBG解调仪设置于山体的顶部。

6.根据权利要求1所述的一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置，其特征在于：所述数据采集单元通过所述数据传输模块将现场采集的位移数据和应变数据传输到数据监控中心。

7.根据权利要求1所述的一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置，其特征在于：所述数据监控中心分别与物联网传输设备和数据存储设备连接，所述终端数据处理设备的输入端分别与物联网传输设备和数据存储设备连接。

8.根据权利要求7所述的一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置，其特征在于：所述数据监控中心接收FBG解调仪传输来的数据并存储至数据存储设备中，并对接收到的数据进行分析计算，调取数据存储设备中存储的初始数据与分析计算的结果进行比对，将比对结果通过物联网传输设备传输至终端数据处理设备中进行可视化；管理人员根据可视化的数据判断是否异常，从而实时掌握滑移型危岩体内部的形变情况。

9.根据权利要求4所述的一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置，其特征在于：所述锚杆采用HRB400钢筋或HRB500钢筋，其间距根据所述锚杆的长度L取0.5L。

10.根据权利要求6所述的一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测装置，其特征在于：所述数据传输模块采用无线网络传输。

11.一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过对所述滑移型危岩体块体提前进行调查和识别，将若干个所述FBG传感器，分别通过所述光纤，固定在所述锚杆指定位置上；所述的FBG传感器采用两点串FBG的形式，所述锚杆以点锚的形式，打入滑移型危岩块体上的预留孔洞中；所述光纤一部分所述光纤固定在锚杆上，一部分光纤固定在滑移型危岩块体上；所述数据采集单元一端通过所述光纤与所述FBG解调仪连接，另一端通过所述光纤与所述FBG传感器连接，所述FBG解调仪采集所述滑移型危岩体块体的变形监测数据；

S2、所述FBG解调仪通过所述数据传输模块将现场采集的位移数据和应变数据传输到数据监控中心；所述数据传输模块可采用无线网络传输或有线网络传输；

S3、所述数据监控中心接收FBG解调仪传输来的数据并存储至数据存储设备中，所述数据监控中心对被测光纤监测数据进行深度分析与处理，调取数据存储设备中存储的初始数据与分析计算的结果进行比对，将比对结果通过物联网传输设备传输至终端数据处理设备中；

S4、所述终端数据处理设备提取数据存储设备中存储的原始数据，对接收到的数据进行误差修正后，将修正结果进行可视化，管理人员根据可视化的数据判断是否异常，管理员根据终端数据处理设备显示的数据，判断数据是否异常，当数据异常时，作出异常警报。

12.根据权利要求11所述的一种滑移型危岩体块体变形的光纤智能监测方法，其特征在于：所述的误差修正，是采用差分技术对数据进行误差修正。

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