一種基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，包括振動(dòng)監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)采集單元、現(xiàn)場報(bào)警單元和控制中心單元，所述振動(dòng)監(jiān)測單元包括若干個(gè)監(jiān)測機(jī)構(gòu)，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括若干個(gè)通過光纖依次連接的光纖光柵傳感器，山體的底部邊緣均布設(shè)置若干個(gè)寬帶光源，所述山體的頂端設(shè)置所述數(shù)據(jù)采集單元，所述山體表面鋪設(shè)所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)的一端連接所述寬帶光源，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)的另一端連接所述數(shù)據(jù)采集單元。本發(fā)明可以對(duì)山體滑坡、落石等災(zāi)害進(jìn)行全方位監(jiān)測，并能對(duì)災(zāi)害發(fā)生地區(qū)及下方的游人進(jìn)行提醒，應(yīng)對(duì)落石等災(zāi)害可以提前反應(yīng)，并且能夠減少山體災(zāi)害對(duì)設(shè)備的損壞，保證受災(zāi)時(shí)仍能繼續(xù)監(jiān)測，為山體的變化情況持續(xù)提供數(shù)據(jù)。
【專利說明】
一種基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及山地災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]山體災(zāi)害包括很多種類，如洪水、滑坡、落石、山林火災(zāi)等，對(duì)于人類的生產(chǎn)生活造成巨大的損失，但是人類與山體的聯(lián)系非常密切，對(duì)于山體災(zāi)害并不能遠(yuǎn)離，因此需要對(duì)山體的災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測報(bào)警，來降低財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。特別是針對(duì)旅游景點(diǎn)的山體來說，大多面對(duì)的山體災(zāi)害是泥石流、滑坡和落石，而對(duì)于山洪和山林火災(zāi)并不常見，因此對(duì)于泥石流、滑坡和落石的監(jiān)測是旅游區(qū)山體災(zāi)害監(jiān)測的重點(diǎn)。
[0003]泥石流是指在山區(qū)或者其他溝谷深壑，地形險(xiǎn)峻的地區(qū)，因?yàn)楸┯?、暴雪或其他自然?zāi)害引發(fā)的山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物質(zhì)容量大和破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)?；潞湍嗍鬏^為相似，滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動(dòng)、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動(dòng)的自然現(xiàn)象。兩者都是攜帶大量泥土砂石向山下沖擊，嚴(yán)重時(shí)能沖毀房屋，危急游人的生命安全，帶有山體的景區(qū)通過種植大量植被防止該類災(zāi)害的發(fā)生，但是仍有小幾率發(fā)生泥石流和滑坡災(zāi)害，造成人員傷亡。
[0004]落石是指山體上有松動(dòng)的大型石塊滾落，對(duì)線路上的建筑和人員造成傷害，造成落石的原因有很多，如石塊底部造成腐蝕導(dǎo)致石塊脫離山體從而滾落，或游人無意觸碰導(dǎo)致石塊滾落，都會(huì)對(duì)石頭滾落線路上的人員造成傷害。2015年某景區(qū)發(fā)生落石，造成多人死傷可見落石對(duì)游人的危險(xiǎn)性。但是目前景區(qū)針對(duì)落石大多采用警告牌的形式，對(duì)游人起到警示作用，但是因?yàn)槁涫耐话l(fā)性以及不確定性使得警告牌毫無作用，無法對(duì)落石情況起到監(jiān)測作用，不能保障游人的生命安全。
[0005]光纖傳感技術(shù)始于1977年，伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的，光纖傳感技術(shù)是衡量一個(gè)國家信息化程度的重要標(biāo)志。從杭州物聯(lián)網(wǎng)暨傳感技術(shù)應(yīng)用論壇了解至IJ，光纖傳感技術(shù)已廣泛用于軍事、國防、航天航空、工礦企業(yè)、能源環(huán)保、工業(yè)控制、醫(yī)藥衛(wèi)生、計(jì)量測試、建筑、家用電器等領(lǐng)域有著廣闊的市場。世界上已有光纖傳感技術(shù)上百種，諸如溫度、壓力、流量、位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、彎曲、液位、速度、加速度、聲場、電流、電壓、磁場及輻射等物理量都實(shí)現(xiàn)了不同性能的傳感。目前少有光纖傳感技術(shù)應(yīng)用在山體監(jiān)測上。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮?01410036419.2的發(fā)明公開了一種山洪泥石流地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警裝置及方法。監(jiān)控預(yù)警裝置由I?η個(gè)編號(hào)的野外傳感裝置和一個(gè)終端報(bào)警裝置組成，野外傳感裝置按離終端報(bào)警裝置的距離由遠(yuǎn)到近依次順序編列，終端報(bào)警裝置對(duì)野外傳感裝置進(jìn)行傳輸控制和信號(hào)采集。野外傳感裝置的傳感器為多傳感器組合，終端報(bào)警裝置以無線通信接力傳輸方式采集野外傳感裝置的信號(hào)并進(jìn)行控制，根據(jù)需要對(duì)野外傳感裝置的傳感控制器中的通電控制模塊進(jìn)行間斷供電控制，按照接力傳輸無線通信方式與野外傳感裝置進(jìn)行傳輸控制。該裝置能夠?qū)ι胶槟嗍鬟M(jìn)行監(jiān)測，但是野外傳感裝置包括功能較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)昂貴，而且主要是針對(duì)山洪泥石流監(jiān)測，無法滿足景區(qū)山體災(zāi)害監(jiān)測的要求。
[0007]申請(qǐng)?zhí)枮?01510042319.5的發(fā)明公開了一種山地災(zāi)害監(jiān)測預(yù)測及預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心、預(yù)警系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息并通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心將傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理及入庫，預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)處理中心的處理結(jié)果判斷是否進(jìn)行預(yù)警操作。該發(fā)明可以做到對(duì)景區(qū)山體災(zāi)害的監(jiān)測，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布線困難且監(jiān)測精度較低。且該系統(tǒng)裝置在遭遇山體災(zāi)害時(shí)容易受損，不能對(duì)后續(xù)造成監(jiān)測，也使得每次受災(zāi)之后的重建投入較大，不宜推廣使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的問題是提供一種基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，可以對(duì)山體滑坡、落石等災(zāi)害進(jìn)行全方位監(jiān)測，并能對(duì)災(zāi)害發(fā)生地區(qū)及下方的游人進(jìn)行提醒，應(yīng)對(duì)落石等災(zāi)害可以提前反應(yīng)，減少人員傷亡，并且能夠減少山體災(zāi)害對(duì)設(shè)備的損壞，保證受災(zāi)時(shí)仍能繼續(xù)監(jiān)測，為山體的變化情況持續(xù)提供數(shù)據(jù)。
[0009 ]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，包括振動(dòng)監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)采集單元、現(xiàn)場報(bào)警單元和控制中心單元，所述振動(dòng)監(jiān)測單元包括若干個(gè)監(jiān)測機(jī)構(gòu)，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括若干個(gè)通過光纖依次連接的光纖光柵傳感器，山體的底部邊緣均布設(shè)置若干個(gè)寬帶光源，所述山體的頂端設(shè)置所述數(shù)據(jù)采集單元，所述山體表面鋪設(shè)所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)的一端連接所述寬帶光源，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)的另一端連接所述數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元、控制中心單元和現(xiàn)場報(bào)警單元依次連接。
[00?0]進(jìn)一步的，所述振動(dòng)監(jiān)測單元設(shè)置在所述山體的地表下方30cm。
[0011]進(jìn)一步的，所述光纖光柵傳感器采用光纖光柵加速度傳感器，所述光纖光柵傳感器設(shè)置在傳振硬板下方，所述傳振硬板頂部設(shè)置刺突。
[0012]進(jìn)一步的，所述傳振硬板的一側(cè)設(shè)置導(dǎo)能機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)能機(jī)構(gòu)水平設(shè)置在所述山體上。
[0013]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)能機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)能鋁線，所述導(dǎo)能鋁線表面設(shè)置防腐保護(hù)層。
[0014]進(jìn)一步的，所述光纖上設(shè)置線路伸縮器，所述線路伸縮器包括盒體，所述盒體兩端設(shè)置進(jìn)口和出口，所述盒體內(nèi)設(shè)置圓柱形的氣囊，所述光纖纏繞在所述氣囊上。
[0015]進(jìn)一步的，所述氣囊表面設(shè)置石墨粉。
[0016]進(jìn)一步的，所述控制中心單元包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集單元包括光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀。
[0017]進(jìn)一步的，所述現(xiàn)場報(bào)警單元包括對(duì)應(yīng)所述光纖光柵傳感器設(shè)置在所述山體上的報(bào)警器、控制器、GPRS模塊和電源，所述電源包括風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電設(shè)備或電池。
[0018]該系統(tǒng)的使用方法包括如下步驟:
1)將若干個(gè)光纖光柵傳感器通過光纖依次連接制得監(jiān)測機(jī)構(gòu)，將監(jiān)測機(jī)構(gòu)鋪設(shè)在山體上，并使其輸入端連接寬帶光源，輸出端連接光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀；
2)將光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀與控制中心單元的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)信號(hào)連接； 3)寬帶光源發(fā)出信號(hào)，光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀檢測到信號(hào)波長的變化并將波長信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算出相應(yīng)的波長值，從而計(jì)算出對(duì)應(yīng)的光纖光柵傳感器監(jiān)測到的振動(dòng)信息；
4)對(duì)振動(dòng)信息進(jìn)行分析，當(dāng)出現(xiàn)某個(gè)光纖光柵傳感器監(jiān)測到振動(dòng)，并之后的半分鐘內(nèi)在山體該位置的下方的光纖光柵傳感器監(jiān)測到振動(dòng)，則判斷出現(xiàn)落石、泥石流、或洪水災(zāi)害;
5)控制中心單元發(fā)送報(bào)警信息至對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場報(bào)警單元，提示發(fā)生災(zāi)害地帶或?yàn)?zāi)害地帶下方的游人進(jìn)行躲避。
[0019]本發(fā)明提供了一種旅游區(qū)山體災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，特別針對(duì)的是土石混合材質(zhì)的景區(qū)山體，該類山體容易發(fā)生落石、滑坡現(xiàn)象，對(duì)游人造成傷害。振動(dòng)監(jiān)測單元通過寬帶光源發(fā)出光信號(hào)在光纖內(nèi)傳播，當(dāng)光在傳遞至光纖光柵傳感器受到震動(dòng)時(shí)，波長會(huì)發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信息的監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集單元可將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制中心單元，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算出是否監(jiān)測到振動(dòng)和具體位置。監(jiān)測機(jī)構(gòu)采用若干個(gè)，由山頂鋪設(shè)至山下，多個(gè)監(jiān)測機(jī)構(gòu)足以將監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個(gè)山體，且該種結(jié)構(gòu)在發(fā)生泥石流、滑坡等事故時(shí)，泥土沖擊力度的方向與監(jiān)測機(jī)構(gòu)的鋪設(shè)方向一致，可以最大程度的減少泥土對(duì)監(jiān)測機(jī)構(gòu)的沖擊，這樣在發(fā)生災(zāi)害時(shí)，最大程度的保證了監(jiān)測機(jī)構(gòu)的完好性，可以對(duì)災(zāi)后的山體繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測，利于救援的展開，也使得災(zāi)害對(duì)監(jiān)測設(shè)備損壞降至最小，利于災(zāi)后重建監(jiān)測系統(tǒng)。每個(gè)寬帶光源的距離可以為50至500米，距離越大施工成本越低，但是監(jiān)測的精度會(huì)下降?，F(xiàn)場報(bào)警單元是對(duì)應(yīng)每個(gè)光纖光柵傳感器設(shè)置在現(xiàn)場，可以接收控制中心單元的報(bào)警信息，當(dāng)山體某點(diǎn)監(jiān)測到災(zāi)害信息時(shí)，可以啟動(dòng)該點(diǎn)及該點(diǎn)下方的現(xiàn)場報(bào)警單元，對(duì)游人起到提醒作用，減少損失。
[0020]為了對(duì)振動(dòng)監(jiān)測單元進(jìn)行保護(hù)，將其掩埋在地面以下30厘米深度，還能減少空氣內(nèi)傳播的振動(dòng)對(duì)其造成的影響。光纖光柵傳感器采用光纖光柵加速度傳感器，光纖光柵加速度傳感器大多是通過質(zhì)量塊來對(duì)微小振動(dòng)進(jìn)行采集，并將振動(dòng)傳遞至光纖光柵，引起波長變換，對(duì)振動(dòng)采集更加精準(zhǔn)。傳振硬板可以提高振動(dòng)能量的收集，能夠采集到微小振動(dòng)，導(dǎo)能機(jī)構(gòu)對(duì)每兩個(gè)相鄰監(jiān)測機(jī)構(gòu)之間的地帶進(jìn)行振動(dòng)能量傳遞，能夠延伸光纖光柵傳感器的監(jiān)測范圍，利于控制成本。線路伸縮器對(duì)振動(dòng)監(jiān)測單元進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)遇到滑坡時(shí)可以對(duì)光纖起到緩沖作用，避免本大量泥土沖擊導(dǎo)致光纖或光纖光柵傳感器斷裂，也可以在四季溫度變化時(shí)進(jìn)行熱脹冷縮補(bǔ)償。
[0021]本發(fā)明還提供了一種該系統(tǒng)的使用方法，光纖光柵傳感器監(jiān)測到振動(dòng)信息，當(dāng)某個(gè)傳感器監(jiān)測到振動(dòng)后，若30秒內(nèi)該位置下方的傳感器也監(jiān)測到振動(dòng)信息，說明有物體在山體的該位置滾落，意味著出現(xiàn)落石、滑坡等災(zāi)害，此時(shí)控制中心單元將報(bào)警信息發(fā)送至對(duì)應(yīng)地點(diǎn)的現(xiàn)場報(bào)警單元，提醒發(fā)生災(zāi)害地點(diǎn)及下方的游人進(jìn)行躲避。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
1、采用通訊光纖為測點(diǎn)元件和傳輸介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單，具有抗腐蝕，耐潮濕的優(yōu)點(diǎn)，測量精確，長期工作穩(wěn)定可靠，并且不需要提供電能便可實(shí)現(xiàn)對(duì)山體的全方位高精度監(jiān)測，實(shí)用性很尚;
2、通過導(dǎo)能機(jī)構(gòu)可以將距離光纖光柵傳感器較遠(yuǎn)的振動(dòng)傳遞至傳振硬板，能夠減少光纖和傳感器的使用數(shù)量，利于降低成本，加快施工進(jìn)程； 3、線路伸縮器對(duì)振動(dòng)監(jiān)測單元進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)遇到滑坡時(shí)可以對(duì)光纖起到緩沖作用，避免本大量泥土沖擊導(dǎo)致光纖或光纖光柵傳感器斷裂，也可以在四季溫度變化時(shí)進(jìn)行熱脹冷縮補(bǔ)償；
4、可以對(duì)山體滑坡、落石等災(zāi)害進(jìn)行全方位監(jiān)測，并能對(duì)災(zāi)害發(fā)生地區(qū)及下方的游人進(jìn)行提醒，應(yīng)對(duì)落石等災(zāi)害可以提前反應(yīng)，減少人員傷亡，并且能夠減少山體災(zāi)害對(duì)設(shè)備的損壞，保證受災(zāi)時(shí)仍能繼續(xù)監(jiān)測，為山體的變化情況持續(xù)提供數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
圖1是本發(fā)明基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明振動(dòng)監(jiān)測單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明監(jiān)測機(jī)構(gòu)和現(xiàn)場報(bào)警單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明導(dǎo)能機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明線路伸縮器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合圖1至圖5對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步展示，【具體實(shí)施方式】如下:
實(shí)施例一
如圖1至圖4所示:本實(shí)施例提供了一種基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，包括振動(dòng)監(jiān)測單元1、數(shù)據(jù)采集單元2、現(xiàn)場報(bào)警單元3和控制中心單元4，所述振動(dòng)監(jiān)測單元I包括若干個(gè)監(jiān)測機(jī)構(gòu)5，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5包括若干個(gè)通過光纖6依次連接的光纖光柵傳感器7，山體8的底部邊緣均布設(shè)置若干個(gè)寬帶光源9，所述山體8的頂端設(shè)置所述數(shù)據(jù)采集單元2，所述山體8表面鋪設(shè)所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5的一端連接所述寬帶光源9，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5的另一端連接所述數(shù)據(jù)采集單元2，所述數(shù)據(jù)采集單元2、控制中心單元4和現(xiàn)場報(bào)警單元3依次連接。
[0025]特別針對(duì)的是土石混合材質(zhì)的景區(qū)山體，該類山體容易發(fā)生落石、滑坡現(xiàn)象，對(duì)游人造成傷害。振動(dòng)監(jiān)測單元通過寬帶光源發(fā)出光信號(hào)在光纖內(nèi)傳播，當(dāng)光在傳遞至光纖光柵傳感器受到震動(dòng)時(shí)，波長會(huì)發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信息的監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集單元可將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制中心單元，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算出是否監(jiān)測到振動(dòng)和具體位置。監(jiān)測機(jī)構(gòu)采用若干個(gè)，由山頂鋪設(shè)至山下，多個(gè)監(jiān)測機(jī)構(gòu)足以將監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個(gè)山體，且該種結(jié)構(gòu)在發(fā)生泥石流、滑坡等事故時(shí)，泥土沖擊力度的方向與監(jiān)測機(jī)構(gòu)的鋪設(shè)方向一致，可以最大程度的減少泥土對(duì)監(jiān)測機(jī)構(gòu)的沖擊，這樣在發(fā)生災(zāi)害時(shí)，最大程度的保證了監(jiān)測機(jī)構(gòu)的完好性，可以對(duì)災(zāi)后的山體繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測，利于救援的展開，也使得災(zāi)害對(duì)監(jiān)測設(shè)備損壞降至最小，利于災(zāi)后重建監(jiān)測系統(tǒng)。每個(gè)寬帶光源的距離可以為50至500米，距離越大施工成本越低，但是監(jiān)測的精度會(huì)下降。現(xiàn)場報(bào)警單元是對(duì)應(yīng)每個(gè)光纖光柵傳感器設(shè)置在現(xiàn)場，可以接收控制中心單元的報(bào)警信息，當(dāng)山體某點(diǎn)監(jiān)測到災(zāi)害信息時(shí)，可以啟動(dòng)該點(diǎn)及該點(diǎn)下方的現(xiàn)場報(bào)警單元，對(duì)游人起到提醒作用，減少損失。
[0026]所述振動(dòng)監(jiān)測單元I設(shè)置在所述山體8的地表下方30cm，振動(dòng)監(jiān)測單元主要對(duì)滑坡、落石等重型物體沖擊或滑過地面的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，對(duì)小型振動(dòng)直接過濾，因此設(shè)置在地面之下便可，還可以防止游客或落石對(duì)其造成破壞，保護(hù)設(shè)備安全，但是也不能埋入地面過深，對(duì)地面的振動(dòng)監(jiān)測效果會(huì)變?nèi)?，因?0cm的深度便可。
[0027]所述光纖光柵傳感器7采用光纖光柵加速度傳感器，所述光纖光柵傳感器7設(shè)置在傳振硬板10下方，所述傳振硬板10頂部設(shè)置刺突U。光纖光柵加速度傳感器通過質(zhì)量塊來對(duì)微小振動(dòng)進(jìn)行采集，并將振動(dòng)傳遞至光纖光柵，引起波長變換，對(duì)振動(dòng)采集更加精準(zhǔn)。傳振硬板可采用不銹鋼板其它材質(zhì)的硬板材，對(duì)光纖光柵傳感器起到基礎(chǔ)的作用，提高振動(dòng)的傳遞效率，刺突增大與山體的接觸面積，能夠接收更多的振動(dòng)能量，對(duì)振動(dòng)的監(jiān)測更加精準(zhǔn)，刺突向上設(shè)置更容易接收來自地面的振動(dòng)。
[0028]所述傳振硬板10的一側(cè)設(shè)置導(dǎo)能機(jī)構(gòu)12，所述導(dǎo)能機(jī)構(gòu)12水平設(shè)置在所述山體8上，兩個(gè)相鄰監(jiān)測機(jī)構(gòu)在山體上部間距較小，監(jiān)測精度較高，但是山體下部逐漸變寬，監(jiān)測機(jī)構(gòu)之間的間距逐漸變大，監(jiān)測效果會(huì)變?nèi)酰ㄟ^導(dǎo)能機(jī)構(gòu)可以將中間部位的振動(dòng)能量收集并傳遞到傳振硬板，可以在減少投資的基礎(chǔ)上保證山體振動(dòng)監(jiān)測的全面覆蓋性。該情況下每個(gè)光纖光柵傳感器監(jiān)測到的振動(dòng)信息包括其埋入的地點(diǎn)以及導(dǎo)能機(jī)構(gòu)覆蓋的區(qū)域，監(jiān)測的范圍很大，可以節(jié)省大量成本。
[0029]所述導(dǎo)能機(jī)構(gòu)12包括導(dǎo)能鋁線，所述導(dǎo)能鋁線表面設(shè)置防腐保護(hù)層。導(dǎo)能機(jī)構(gòu)需要具有可塑性，但是也需要具備對(duì)振動(dòng)能量良好的傳遞性，因此軟橡膠等不易使用，可以考慮銅、鋁等金屬，考慮到價(jià)格推薦使用鋁線，鋁線可以傳遞振動(dòng)，將遠(yuǎn)離光纖光柵傳感器區(qū)域的振動(dòng)傳遞至傳振硬板上，經(jīng)濟(jì)型和實(shí)用性都很好。可以在鋁線表面包裹結(jié)緣材料層或者通過鍍鋅、噴涂保護(hù)漆方式對(duì)鋁線進(jìn)行防腐處理。
[0030]實(shí)施例二
如圖1、圖2和圖5所示:本實(shí)施例還提供了一種基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，包括振動(dòng)監(jiān)測單元1、數(shù)據(jù)采集單元2、現(xiàn)場報(bào)警單元3和控制中心單元4，所述振動(dòng)監(jiān)測單元I包括若干個(gè)監(jiān)測機(jī)構(gòu)5，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5包括若干個(gè)通過光纖6依次連接的光纖光柵傳感器7，山體8的底部邊緣均布設(shè)置若干個(gè)寬帶光源9，所述山體8的頂端設(shè)置所述數(shù)據(jù)采集單元2，所述山體8表面鋪設(shè)所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5的一端連接所述寬帶光源9，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5的另一端連接所述數(shù)據(jù)采集單元2，所述數(shù)據(jù)采集單元2、控制中心單元4和現(xiàn)場報(bào)警單元3依次連接。
[0031]所述光纖6上設(shè)置線路伸縮器13，所述線路伸縮器13包括盒體14，所述盒體14兩端設(shè)置進(jìn)口 15和出口 16，所述盒體14內(nèi)設(shè)置圓柱形的氣囊17，所述光纖6纏繞在所述氣囊17上。雖然本發(fā)明監(jiān)測機(jī)構(gòu)沿山頂至山腳的方向鋪設(shè)，降低了滑坡等災(zāi)害時(shí)泥土對(duì)監(jiān)測機(jī)構(gòu)的沖擊力度，但是考慮山體走勢等因素，監(jiān)測機(jī)構(gòu)仍會(huì)承受部分的沖擊力度，線路伸縮器可以在受到?jīng)_擊時(shí)釋放存儲(chǔ)的光纖來對(duì)整個(gè)監(jiān)測機(jī)構(gòu)起到緩沖作用。伸縮器的原理通過光纖纏繞在圓柱狀氣囊上，氣囊具有一定的彈性，當(dāng)光纖受到拉力之后氣囊會(huì)被收縮，纏繞的光纖會(huì)被釋放出一部分來抵消沖擊力，當(dāng)光纖不受拉力或者夏季光纖受熱伸長時(shí)彈簧會(huì)對(duì)光纖起到收縮的作用，圓柱狀氣囊能夠自動(dòng)對(duì)光纖進(jìn)行伸縮調(diào)整，保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0032]所述氣囊17表面設(shè)置石墨粉，為了保證氣囊的順利收縮同時(shí)光纖被順利釋放多余的長度，在氣囊表面涂抹石墨粉減小氣囊與光纖間的摩擦力，效果更好。盒體內(nèi)可以設(shè)置壓力傳感器，壓力傳感器通過無線通訊設(shè)備與控制中心連接，無線通訊設(shè)備的電源可使用鋰電池，平時(shí)處在休眠狀態(tài)，耗電量很小，該壓力傳感器受力面被氣囊擠壓，可以對(duì)氣囊內(nèi)的氣壓繼續(xù)監(jiān)測，當(dāng)氣囊漏氣時(shí)壓力傳感器監(jiān)測不到受到的壓力，可以對(duì)控制中心單元發(fā)送?目息，提醒工作人員進(jìn)行檢修。
[0033]實(shí)施例三
如圖1和圖3所示:本實(shí)施例還提供了一種基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，包括振動(dòng)監(jiān)測單元1、數(shù)據(jù)采集單元2、現(xiàn)場報(bào)警單元3和控制中心單元4，所述振動(dòng)監(jiān)測單元I包括若干個(gè)監(jiān)測機(jī)構(gòu)5，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5包括若干個(gè)通過光纖6依次連接的光纖光柵傳感器7，山體8的底部邊緣均布設(shè)置若干個(gè)寬帶光源9，所述山體8的頂端設(shè)置所述數(shù)據(jù)采集單元2，所述山體8表面鋪設(shè)所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5的一端連接所述寬帶光源9，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)5的另一端連接所述數(shù)據(jù)采集單元2，所述數(shù)據(jù)采集單元2、控制中心單元4和現(xiàn)場報(bào)警單元3依次連接。
[0034]所述控制中心單元4包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集單元2包括光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀，所述現(xiàn)場報(bào)警單元3包括對(duì)應(yīng)所述光纖光柵傳感器設(shè)置在所述山體上的報(bào)警器18、控制器19、GPRS模塊20和電源21，所述電源21包括風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電設(shè)備或電池。
[0035]光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀檢測到波長的變化并將波長信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，同時(shí)傳送給控制中心單元。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算出是否監(jiān)測到振動(dòng)和具體位置，并在監(jiān)測到災(zāi)害時(shí)將報(bào)警信息通過無線的方式發(fā)射出去。GPRS模塊接收控制中心單元發(fā)來的報(bào)警信息，并發(fā)送至控制器，控制器發(fā)送指令控制報(bào)警器響應(yīng)，對(duì)周圍游客進(jìn)行提醒?，F(xiàn)場報(bào)警單元不采用線路供電，通過風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行自取能或者采用電池進(jìn)行供電，減少設(shè)備投入。
[0036]實(shí)施例四
本實(shí)施例還提供了基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟:
1)將若干個(gè)光纖光柵傳感器通過光纖依次連接制得監(jiān)測機(jī)構(gòu)，將監(jiān)測機(jī)構(gòu)鋪設(shè)在山體上，并使其輸入端連接寬帶光源，輸出端連接光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀；
2)將光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀與控制中心單元的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)信號(hào)連接；
3)寬帶光源發(fā)出信號(hào)，光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀檢測到信號(hào)波長的變化并將波長信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算出相應(yīng)的波長值，從而計(jì)算出對(duì)應(yīng)的光纖光柵傳感器監(jiān)測到的振動(dòng)信息；
4)對(duì)振動(dòng)信息進(jìn)行分析，當(dāng)出現(xiàn)某個(gè)光纖光柵傳感器監(jiān)測到振動(dòng)，并之后的半分鐘內(nèi)在山體該位置的下方的光纖光柵傳感器監(jiān)測到振動(dòng)，則判斷出現(xiàn)落石、泥石流、或洪水災(zāi)害;
5)控制中心單元發(fā)送報(bào)警信息至對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場報(bào)警單元，提示發(fā)生災(zāi)害地帶或?yàn)?zāi)害地帶下方的游人進(jìn)行躲避。
[0037]光纖光柵傳感器監(jiān)測到振動(dòng)信息，當(dāng)某個(gè)傳感器監(jiān)測到振動(dòng)后，若30秒內(nèi)該位置下方的傳感器也監(jiān)測到振動(dòng)信息，說明有物體在山體的該位置滾落，意味著出現(xiàn)落石、滑坡等災(zāi)害，此時(shí)控制中心單元將報(bào)警信息發(fā)送至對(duì)應(yīng)地點(diǎn)的現(xiàn)場報(bào)警單元，提醒發(fā)生災(zāi)害地點(diǎn)及下方的游人進(jìn)行躲避。
[0038]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括振動(dòng)監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)采集單元、現(xiàn)場報(bào)警單元和控制中心單元，所述振動(dòng)監(jiān)測單元包括若干個(gè)監(jiān)測機(jī)構(gòu)，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括若干個(gè)通過光纖依次連接的光纖光柵傳感器，山體的底部邊緣均布設(shè)置若干個(gè)寬帶光源，所述山體的頂端設(shè)置所述數(shù)據(jù)采集單元，所述山體表面鋪設(shè)所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)的一端連接所述寬帶光源，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)的另一端連接所述數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元、控制中心單元和現(xiàn)場報(bào)警單元依次連接。2.如權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述振動(dòng)監(jiān)測單元設(shè)置在所述山體的地表下方30cm。3.如權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖光柵傳感器采用光纖光柵加速度傳感器，所述光纖光柵傳感器設(shè)置在傳振硬板下方，所述傳振硬板頂部設(shè)置刺突。4.如權(quán)利要求3所述的基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳振硬板的一側(cè)設(shè)置導(dǎo)能機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)能機(jī)構(gòu)水平設(shè)置在所述山體上。5.如權(quán)利要求4所述的基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述導(dǎo)能機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)能鋁線，所述導(dǎo)能鋁線表面設(shè)置防腐保護(hù)層。6.如權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖上設(shè)置線路伸縮器，所述線路伸縮器包括盒體，所述盒體兩端設(shè)置進(jìn)口和出口，所述盒體內(nèi)設(shè)置圓柱形的氣囊，所述光纖纏繞在所述氣囊上。7.如權(quán)利要求6所述的基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述氣囊表面設(shè)置石墨粉。8.如權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述控制中心單元包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集單元包括光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀。9.如權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感的景區(qū)山體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述現(xiàn)場報(bào)警單元包括對(duì)應(yīng)所述光纖光柵傳感器設(shè)置在所述山體上的報(bào)警器、控制器、GPRS模塊和電源，所述電源包括風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電設(shè)備或電池。
【文檔編號(hào)】G01H9/00GK105928603SQ201610277868
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】曹長城
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