[发明专利]一种串联式光纤光栅沉降监测系统及方法

说明书

本公开提供一种串联式光纤光栅沉降监测系统及方法，涉及地层沉降监测领域，包括液位池、基准点沉降仪、待测点沉降仪、管路、堵头、光缆和光纤光栅解调仪，基准点沉降仪内部设有基准腔体，所述基准腔体设有入口和出口，待测点沉降仪内部设有测试腔体，所述测试腔体设有对应的入口和出口，待测点沉降仪内部和基准点沉降仪内部均设有光纤光栅监测机构，分别实时监测基准腔体内的液压和测试腔体内的液压，通过在密闭空间尾端留有可开端口，可以很好地排出密闭腔体里的气体，确保液体能充满整个密闭空间，解决了基准点和待测点距离远时的施工难度大和维护成本高的问题。

技术领域

本公开涉及地层沉降监测领域，特别涉及一种串联式光纤光栅沉降监测系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

地层沉降是一种常见地质现象。其地层沉降是一个缓慢、长期演变发展的过程，严重时成为地质灾害，威胁人民生命财产安全和使用。如矿山开采引起的覆岩和地表塌陷、过度地下水开采引起的地层沉陷、城市地下工程引起的基础沉降等；纵观地面沉降地质灾害，长期、连续地进行监测是防治地面沉降最有效也是最根本的措施；而布拉格光纤光栅(FBG)沉降仪具有卓越的组网能力、安全、抗电磁干扰、稳定性高等优点，适用于沉降参数的实时监控。

发明人发现，目前采用光纤光栅沉降仪测定地层沉降的方案，存在较多弊端；比如只能实现基准点和一个待测点之间的测量，当需要测量多个测量点时，需要设置多个基准点，不能共用一个基准点测量多个测量点；当基准点与待测点相距较远时，由于中间蛇形软管可能上下起伏，导致气体被封在密闭腔体里面，使水不能很好地充满整个密闭容器，增加施工和维护难度；当测量环境处于低温环境时，使用的液体水容易结冰，堵塞蛇形管，导致无法监测，且水结冰容易涨破蛇形管，导致液体泄漏，也导致无法测量；另外，目前的沉降监测系统在使用时，多需要保证测量点的传感器在一个水平面上，导致串联的数量不多，长距离多点需要分段进行测量；而且需要通过吊装来调节传感器的水平面，增加了施工和维护成本；难以满足现有对地层沉降的长时间实时监测的需求。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种串联式光纤光栅沉降监测系统及方法，通过在密闭空间尾端留有可开端口，可以很好地排出密闭腔体里的气体，确保液体能充满整个密闭空间，解决了基准点和待测点距离远时的施工难度大和维护成本高的问题；还通过使用耐低温PVC钢丝软管代替蛇形管，增加了串联管道的抗压性、耐磨性和耐低温性；使用带颜色的防冻液代替水，增加了密闭空间的维护性和工程环境适应性。

本公开的第一目的是提供一种串联式光纤光栅沉降监测系统，采用以下技术方案：

包括：液位池，容纳有液体；

基准点沉降仪，与液位池共同布置在基准点位置，内部设有基准腔体和对应的光纤光栅监测机构，光纤光栅监测机构实时监测基准腔体内的液压；

多个待测点沉降仪，分别对应布置在各个待测点位置，每个待测点沉降仪内部均设有待测腔体和对应的光纤光栅监测机构，光纤光栅监测机构实时监测待测腔体内的液压；

光纤光栅解调仪，通过光缆连接所有光纤光栅监测机构；

所述液位池通过管路依次串联连通基准腔体和所有待测腔体，位于最后的一待测腔体的出口处进行封堵，形成末端密封的空腔，液体充满基准腔体、管路和各个待测腔体；

所述光纤光栅解调仪通过获取光纤光栅监测机构的变化数据，实时监测基准点位置和待测点位置的沉降变化。

进一步地，所述液位池内容纳的液体为带有颜色的防冻液，液位池内液体的液面的水平高度高于管路、基准点沉降仪、待测点沉降仪，用于使液体充满整个空腔。

进一步地，所述基准点沉降仪和液位池共同安装在不随待测点发生沉降的固定基座上，用于使基准腔体内的液压做基准点判断待测点是否发生沉降。