[发明专利]基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统及方法

权利要求书

1.一种基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统，其特征在于：包括分布式光纤应变传感器(5)、自加热光纤温度传感器(6)、测斜管(1)、空心钢管(7)、光纤数据采集仪(23)、太阳能电池板(22)、光纤接续盒(15)、变压器(21)、窄线宽可调谐激光器(25)、耦合器(24)、云平台(26)、监测结果处理与显示系统(27)和预警系统(28)；

所述测斜管由多个测斜管单元依次拼接而成，所述测斜管单元侧壁对称开设有多个U型凹槽；所述测斜管上开设有多个进水孔(3)，所述进水孔上设有滤网和土工布；所述分布式光纤应变传感器对称布置在测斜管U型凹槽内；

所述空心钢管通过夹具固定在测斜管内侧，所述空心钢管与测斜管轴线平行；所述自加热光纤温度传感器缠绕并固定在空心钢管表面；

所述窄线宽可调谐激光器(25)作为光源发出调谐光通过耦合器(24)传入光纤数据采集仪(23)；

所述光纤数据采集仪(23)将数据采集后通过云平台(26)传输至监测结果处理与显示系统(27)，所述监测结果处理与显示系统记录光纤传感器的波长数据，完成对观测数据的降噪及数据平滑处理，作出水平位移沿测斜管体的分布曲线，通过自加热光纤温度传感器得到不同深度下温度变化速率，并将记录的峰值与设定的预警值对比，以判断是否需要预警；

所述监测结果处理与显示系统(27)输出端与预警系统(28)连接，所述预警系统包括电容(29)、晶体三极管(30)和指示灯(31)；监测结果处理与显示系统输出的交流信号电压由输入端输入，经过电容耦合至晶体三极管的基极进行放大，放大后的交流信号由晶体三极管集电极输出，通过电容耦合至指示灯发生闪烁。

2.根据权利要求1所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统，其特征在于：所述自加热光纤温度传感器包括纤芯(32)、加热丝(33)、填充油膏(34)、包层(35)、涂覆层(36)和光纤护套(37)；所述纤芯与加热丝位于填充油膏内，纤芯与加热丝由包层(35)包裹，所述光纤护套与包层之间为涂覆层。

3.根据权利要求1所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统，其特征在于：所述光纤接续盒包括盒体、光纤固定装置和光纤安放装置；所述分布式光纤应变传感器和自加热光纤温度传感器外露部分通过蛇形软管固定在盒体内，所述分布式光纤应变传感器和自加热光纤温度传感器通过光纤固定装置和光纤安放装置固定，所述自加热光纤温度传感器中加热丝接入可调变压器。

4.根据权利要求1所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统，其特征在于：所述测斜管外露部分采用金属护筒(9)进行保护；所述金属护筒包括内护筒和外护筒，所述内外护筒之间采用海绵缓冲垫填充。

5.根据权利要求4所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统，其特征在于：金属护筒顶部安设有顶板，所述顶板上贴有测点编号(12)，所述金属护筒外壁粘贴有反光材料(13)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于OFDR的深层水平位移与地下水位一体化监测预警系统，其特征在于：所述滤网为聚乙烯土工格栅，所述土工布为透水无纺布。