[发明专利]一种采空塌陷区土体水平变形监测系统

权利要求书

1.一种呆空塌陷区土体水平变形监测系统，其特征在于它由光纤光栅传感网a(3)、光纤接线盒a(4)、光缆a(5)、光开关(6)、光纤光栅解调仪(7)、下位机(8)、GPRS通讯模块a(9)、GPRS通讯模块b(10)、上位机(11)组成；在采空塌陷区(1)的油气管道a(2)的正上方安装光纤光栅传感网a(3)，然后通过光纤接线盒a(4)与引至监测站的光缆a(5)连接，在监测站里，光缆a(5)与光开关(6)连接，光开关(6)与光纤光栅解调仪(7)连接，光纤光栅解调仪(7)与下位机(8)连接，下位机(8)预处理后的数据通过GPRS通讯模块a(9)传输，GPRS通讯模块b(10)接收后传到上位机(11)；

塌陷区水平变形的光纤光栅传感网a(3)输出信号经光开关(6)导通传输至光纤光栅解调仪(7)，光纤光栅解调仪(7)解调出各光纤光栅传感器的中心波长位移量传输至下位机(8)，光开关(6)导通信号的周期由下位机(8)控制；下位机(8)对数据进行预处理，并将处理后的数据传输给GPRS通讯模块a(9)，GPRS通讯模块a(9)将下位机(8)计算的各监测量通过公众无线通信网络传输到位于办公室的上位机(11)，上位机通过自编软件对数据进行分析处理，由显示器显示。

2.根据权利要求1所述的采空塌陷区土体水平变形监测系统，其特征在于该系统分为现场数据采集传输系统和远程接收分析系统；

现场数据采集传输系统包括光纤光栅传感网、光开关、光纤光栅解调仪、下位机、GPRS通讯模块，光纤光栅传感网输出接光开关的输入，光开关的输出接光纤光栅解调仪的输入，光纤光栅解调仪的输出接下位机的输入，下位机的输出接GPRS通讯模块；

远程接收分析系统包括GPRS通讯模块、上位机、数据信号远程实时接收、数据信号分析与处理、变化曲线动态显示；GPRS通讯模块的输出接上位机的输入，上位机的输出分别接数据信号远程实时接收、数据信号分析与处理、变化曲线动态显示的输入；

光纤光栅传感网将土体水平变形信号经光缆传到光开关，光开关后经光纤光栅解调仪解调传至下位机，下位机调用自编的程序，控制光开关和光纤光栅解调仪，实现数据的采集并对数据进行预处理；预处理后的数据通过现场数据采集传输系统的GPRS通讯模块传输、远程接收分析系统的GPRS通讯模块接收传到上位机，上位机对土体变形数据进行分析，判断采空塌陷区管道的安全状态及采空区土体的塌陷情况。

3.根据权利要求1或2所述的采空塌陷区土体水平变形监测系统，其特征在于该系统的电原理是：光纤光栅传感网a(3)的PC接头用光缆a(5)与光开关(6)的PC接头连接，光开关(6)的R232连接下位机(8)的R232接口，光开关(6)的PC接头连接光纤光栅解调仪(7)SM125的PC接口，光纤光栅解调仪(7)SM125的LAN端口连接下位机(8)的LAN端口，下位机(8)的输出由VGA端接显示器的VGA端，下位机(8)的R232端口接GPRS通讯模块a(9)西门子MC35i的R232端口，GPRS通讯模块a(9)经天线GSM、GPRS网络，被GPRS通讯模块b(10)天线GSM接收后由R232接到上位机(11)的R232，上位机(11)的输出由VGA端接显示器的VGA端；

光纤光栅传感网a(3)的输出信号经光开关(6)导通传输至光纤光栅解调仪(7)，光纤光栅解调仪(7)解调出光纤光栅传感网a(3)的中心波长位移量传输至下位机(8)，光开关(6)导通信号的周期由下位机(8)控制；下位机(8)对数据进行预处理，并将处理后的数据输给GPRS通讯模块a(9)，GPRS通讯模块a(9)将下位机(8)计算的各监测量通过公众无线通信网络传输到位于办公室的上位机(11)，上位机通过自编软件对数据进行分析处理，由显示器显示。

4.根据权利要求1或2所述的采空塌陷区土体水平变形监测系统，其特征在于所述光纤光栅传感网a(3)由无纺土工布(12)、光纤光栅钢筋传感器(13)组成；光纤光栅钢筋传感器(13)交织成“#”字形固定在上下两层无纺土工布(12)中间；每个光纤光栅钢筋传感器单独为1路，每路的光纤光栅数量和传感网铺设长度需根据采空塌陷的实际情况而定，通过光纤接线盒b(16)与光缆b(17)连接，并最终引至监测站。