边坡无源监测预警系统技术方案

本发明专利技术提供了一种边坡无源监测预警系统，包括：分布光纤、分光器、传输光缆以及监控中心的光开关、光时域反射仪、数据分析处理服务器和终端设备。在边坡现场布设的分布光纤、分光器和反射编码器均为无源设备，不需要供电，且全部埋置于地表以下，本系统监测数据采集、分析、处理和报警等有源设备都设监控中心，同时利用高速公路通信管道，通过传输光缆直接连接边坡分布光纤来进行光纤检测，以监测分布光纤故障并确定边坡破坏位置，实现对各边坡变形破坏程度和安全风险等级进行远程自动监测报警。本发明专利技术大大方便了在大量边坡工程的监测，能够显著降低成本，从根本上解决了现场设备维护与保护的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及边坡工程安全监测
，尤其涉及一种高速公路边坡的监测预警系统。
技术介绍
高速公路沿线边坡数量众多，坡体高度较大，坡体结构十分复杂，尽管在其建设过程中采取了相当数量的防护加固工程措施，基本能够保障多数边坡的总体稳定与安全，但是，在当前极端气象条件日趋严重的不利情况下，仍然难以避免个别边坡失稳或局部边坡破坏现象的发生，甚至危及道路畅通和交通安全。因此，高速公路边坡工程监测预警工作非常必要，也十分重要，并且应该尽可能扩大监控覆盖范围，特别是复杂的高填深挖路基的边坡应该力求达到全覆盖。近年来，随着OTDR检测仪（光时域反射仪）技术在边坡安全监测预警工作中的推广和应用，有效地降低了边坡监测成本，大大提高了边坡安全预警的可靠性。但是，对于大量的高速公路边坡工程，其边坡工程监测总体投入仍然相对较大，难以达到全部覆盖风险源。同时，大量的边坡现场监测站的设备保护也是一个非常现实的问题。因此，亟需研发一种成本较低、自动化、智能化的高速公路边坡监测预警系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种边坡无源监测预警系统，尤其在高速公路边坡，以解决投入成本较高、监测区域受限，现场设备维护与保护的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种边坡无源监测预警系统，包括分布光纤、分光器和传输光缆。分布光纤埋设在边坡体内，所述分布光纤的端头均设有反射编码器；分光器用以连接到边坡体上的多路分布光纤；传输光缆用以将多个边坡体的所述分光器连接到监控中心，所述监控中心进行远程监测数据的采集、分析、处理与报警；其中，所述监控中心包括光开关、光时域反射仪和数据分析处理服务器；所述光开关用以将光时域反射仪轮选连接所述每个边坡的分布光纤；所述光时域反射仪用以向所述每个边坡的分布光纤内发射光脉冲并接收返回的反射信息；所述数据分析处理服务器用以对所述光时域反射仪所采集的监测数据进行分析和处理。进一步地，所述监控中心还包括终端设备，所述终端设备用以命令、查询、统计和报警发布与管理。进一步地，所述边坡为高速公路的边坡。进一步地，所述传输光缆安装在所述高速公路的通信管道中。进一步地，所述分布光纤沿边坡坡面横向埋设，用以监测边坡岩土与结构表层变形破坏。进一步地，所述分布光纤垂直边坡岩土层竖向埋设，用以监测边坡岩土深部变形破坏。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术在边坡现场布设的分布光纤、分光器和反射编码器均为无源设备，不需要供电，且全部埋置于地表以下，本系统监测数据采集、分析、处理和报警等有源设备都设监控中心，同时利用高速公路通信管道，通过传输光缆直接连接边坡分布光纤来进行光纤检测，以分布光纤故障并确定边坡破坏位置，实现对各边坡变形破坏程度和安全风险等级进行远程自动监测报警。本实施例边坡无源监测预警系统对于高速公路的大量边坡工程监测可以显著降低成本，全部现场设备无需供电且埋置于地面以下，并可利用高速公路通信管道布设专用监测光缆，从根本上解决了现场设备维护与保护的问题。附图说明图1是本专利技术边坡无源监测预警系统的结构示意图。附图标记说明如下：1、高速公路；2、边坡；3、监控中心；4、分布光纤；5、反射编码器；6、分光器；7、分支接头；8、传输光缆；9、光开关；10、光时域反射仪；11、数据分析处理服务器；12、终端设备。具体实施方式体现本专利技术特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。参阅图1，本专利技术提供了一种边坡无源监测预警系统，本实施例是高速公路边坡无源监测预警系统，本监测预警系统包括分布光纤4、反射编码器5、分光器6、传输光缆8和监控中心3；其中，监控中心3包括光开关9、光时域反射仪10、数据分析处理服务器11以及终端设备12；监控中心3进行远程监测数据的采集、分析、处理与报警。分布光纤4埋设在边坡2的边坡体内，优选地，分布光纤4沿边坡2坡面横向埋设用以监测边坡2岩土与结构表层变形破坏；分布光纤4垂直边坡2岩土层竖向埋设用以监测边坡2岩土深部变形破坏。在本实施例中，分布光纤4的端头均设有反射编码器5，用以增强反射信号和标识编号。分光器6用以连接到边坡体上的多路分布光纤4。传输光缆8通过分支接头7与多个边坡体的分光器6连接，同时，传输光缆8用以将多个边坡体的分光器6连接到监控中心3。进一步地，每个边坡2的分布光纤4后端连接到监控中心3的光开关9对应的通道上。较优地，传输光缆8安装在高速公路1的通信管道中省去了专门铺装通道的工序，大大节省了成本。在监控中心3中，光开关9用以将光时域反射仪10轮选连接每个边坡2的分布光纤4，光时域反射仪10用以向每个边坡2的分布光纤4内发射光脉冲并接收返回的反射信息，数据分析处理服务器11用以对光时域反射仪10所采集的监测数据进行分析和处理，终端设备12用以命令、查询、统计和报警发布与管理。终端设备12可以登陆系统的数据分析处理服务器11发出监测指令、启动对光时域反射仪10，通过光开关9轮选，对每个边坡2的分布光纤4进行光纤故障检测，当检测到光纤宏弯变形或断裂破坏故障且符合报警阀值条件时，进行高速公路边坡安全报警发布与管理。在本实施例中，边坡无源监测预警系统的工作原理是：在高速公路1边坡2的边坡体上埋设多路分布光纤4组成边坡监测网络，且可以在各路分布光纤4末端连接反射编码器5以增强反射信号和对分布光纤4进行标识编号。通过在边坡2上埋设一个分光器6连接多路分布光纤4，用以达到一次同时检测多路分布光纤4的作用。高速公路1通信管道中埋设的传输光缆8连接每个边坡2上的分光器6和监控中心3的光开关9，达到利用一台光时域反射仪10对多个边坡2进行光纤故障监测。设在监控中心3的光时域反射仪10和光开关9对每一个边坡2上的分布光纤4故障进行监测数据采集。设在监控中心3的数据分析处理服务器11对光时域反射仪10采集的监测数据进行分析和处理，以评估各边坡的变形破坏程度和安全风险等级，当发现光纤宏弯变形和断裂破坏等故障点并达到警戒值时，则发出报警信号。同时，通过终端设备12，例如个人电脑或手机等，登陆该边坡无源监测预警系统的数据分析处理服务器11，执行命令、查询、统计和报警发布与管理等服务。本实施例的边坡无源监测预警系统，在边坡现场布设的分布光纤、分光器和反射编码器均为无源设备，不需要供电，且全部埋置于地表以下；本系统监测数据采集、分析、处理和报警等有源设备都设监控中心，同时利用高速公路通信管道，通过传输光缆直接连接边坡分布光纤来进行光纤检测，以分布光纤故障并确定边坡破坏位置，实现对各边坡变形破坏程度和安全风险等级进行远程自动监测报警。本专利技术实现了大量的边坡工程监测，且监测区域不受限，降低了工程成本，从根本上解决了现场设备维护与保护的问题。除了高速公路边坡，本专利技术还适应于其他类似边坡上进行监测预警。虽然已参照几个典型实施方式描述了本专利技术，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本专利技术能够以多种形式具体实施而不脱离专利技术的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种边坡无源监测预警系统，其特征在于，包括：分布光纤，埋设在边坡体内，所述分布光纤的端头均设有反射编码器；分光器，用以连接到边坡体上的多路分布光纤；传输光缆，用以将多个边坡体的所述分光器连接到监控中心，所述监控中心进行远程监测数据的采集、分析、处理与报警；其中，所述监控中心包括光开关、光时域反射仪和数据分析处理服务器；所述光开关用以将光时域反射仪轮选连接所述每个边坡的分布光纤；所述光时域反射仪用以向所述每个边坡的分布光纤内发射光脉冲并接收返回的反射信息；所述数据分析处理服务器用以对所述光时域反射仪所采集的监测数据进行分析和处理。

【技术特征摘要】
1.一种边坡无源监测预警系统，其特征在于，包括：分布光纤，埋设在边坡体内，所述分布光纤的端头均设有反射编码器；分光器，用以连接到边坡体上的多路分布光纤；传输光缆，用以将多个边坡体的所述分光器连接到监控中心，所述监控中心进行远程监测数据的采集、分析、处理与报警；其中，所述监控中心包括光开关、光时域反射仪和数据分析处理服务器；所述光开关用以将光时域反射仪轮选连接所述每个边坡的分布光纤；所述光时域反射仪用以向所述每个边坡的分布光纤内发射光脉冲并接收返回的反射信息；所述数据分析处理服务器用以对所述光时域反射仪所采集的监测数据进行分析和处理。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小平，王安福，王建松，张黎明，赵杰，聂彪，林灿阳，
申请(专利权)人：中铁西北科学研究院有限公司深圳南方分院，广东省路桥建设发展有限公司汕湛分公司，
类型：发明
国别省市：广东;44