基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置制造方法及图纸

一种基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，它包括浮标、铠装扰动监测光缆、质量块、光纤解调系统和信号传输光缆，通过铠装扰动监测光缆与浮标和质量块连接，信号传输光缆与铠装扰动监测光缆和光纤解调系统连接，连接索与岩土体锚固串联多个浮标，浮标浮动于潜在滑坡的水域内，质量块悬垂于水中，光纤解调系统用于铠装扰动监测光缆中信号解调，在涌浪发生时，通过光纤解调系统将监测信号阈值与监测报警阈值比对。克服了原涌浪监测利用水位计点式监测无法对水体内部暗流及其分布特征进行测量，低估水中暗流幅度对沿岸危害的问题。具有结构简单，对涌浪灾害进行在线实时监测和预警，操作简单方便的特点。操作简单方便的特点。操作简单方便的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置


[0001]本技术属于涌浪监测
，涉及一种基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置。

技术介绍

[0002]滑坡涌浪是一种伴随着岸边滑坡发生的次生灾害，其主要是由于边坡岩土体或河流浸没岩土体突然滑动，并与水体相互作用而产生的波浪。滑坡涌浪的发生可能导致严重灾害，如滑坡涌浪对水库坝体的冲击轻则造成坝体产生裂缝，重则使坝体溃堤，危害沿岸居民的生命财产安全；滑坡涌浪同时也是产生海啸的第二大诱因，其破坏程度有时不亚于地震诱发的海啸，会严重威胁涌浪发生水域过往船只的航行安全。
[0003]已有的关于涌浪的研究多集中于经验公式、物理模型和数值模拟方面，学者们希望通过上述研究方法展现涌浪的发生过程及传播规律。然而，对于涌浪的监测与预警方法仍较稀少。现有的涌浪监测方法主要是利用水位计对涌浪的波高、波向进行测量。然而，水位计一般用于水面波高测量，属于点式监测，无法对水体内部暗流及其分布特征进行测量，导致低估了水中暗流幅度及其对沿岸的危害。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题是提供一种基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，结构简单，采用铠装扰动监测光缆与浮标和质量块连接，信号传输光缆与铠装扰动监测光缆和光纤解调系统连接，连接索与岩土体锚固串联多个浮标，浮标浮动于潜在滑坡的水域内，质量块悬垂于水中，光纤解调系统用于铠装扰动监测光缆中信号解调，在涌浪发生时，光纤解调系统将监测信号阈值与监测报警阈值比对，对涌浪灾害进行在线实时监测和预警，操作简单方便。
[0005]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，它包括浮标、铠装扰动监测光缆、质量块、光纤解调系统和信号传输光缆；所述铠装扰动监测光缆的两端分别与浮标和质量块连接，信号传输光缆与铠装扰动监测光缆和光纤解调系统连接，质量块垂直于浮标位于其下部；所述浮标浮动于水面，质量块悬垂于水中，光纤解调系统用于铠装扰动监测光缆中信号解调。
[0006]所述浮标为圆锥台结构，截面较小的锥顶朝向质量块，铠装扰动监测光缆与圆锥台的中心连接。
[0007]所述质量块为一端设置锥尖的圆柱体，铠装扰动监测光缆与锥尖连接。
[0008]所述浮标的数量为多个，由连接索串联，位于连接索两端设置有锚件。
[0009]多个所述的浮标连接的铠装扰动监测光缆与信号传输光缆连接。
[0010]所述铠装扰动监测光缆在水平方向受到水流荷载q的作用，在竖直方向受到涌浪监测装置拉力T1、锚件的拉力T2及自身的重力G，水流对光缆作用力q的大小为，
其中，T1、T2和G为平衡力，不会对铠装扰动监测光缆产生扰动，式中，C
d
为曳力系数；ρ为水流密度；v为水流流速；A为水流流过铠装扰动监测光缆横截面的面积。
[0011]所述铠装扰动监测光缆受涌浪扰动信号通过Ф
‑
OTDR光缆光强信号解调仪进行解调，通过向铠装扰动监测光缆中注入高相干光源，并探测后向瑞利散射光的光强变化，对扰动事件进行监测。
[0012]所述铠装扰动监测光缆的扰动信号通过设定解调仪的报警阈值，实现对扰动发生的位置及时间的在线实时监测，式中，I为解调仪探测到的光强；A为散射光振幅；λ为光波波长；n
f
为光纤折射率；c为光纤中光速；T
P
为光脉冲宽度。
[0013]一种基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，它包括浮标、铠装扰动监测光缆、质量块、光纤解调系统和信号传输光缆；铠装扰动监测光缆的两端分别与浮标和质量块连接，信号传输光缆与铠装扰动监测光缆和光纤解调系统连接，质量块垂直于浮标位于其下部；浮标浮动于水面，质量块悬垂于水中，光纤解调系统用于铠装扰动监测光缆中信号解调。结构简单，通过铠装扰动监测光缆与浮标和质量块连接，信号传输光缆与铠装扰动监测光缆和光纤解调系统连接，连接索与岩土体锚固串联多个浮标，浮标浮动于潜在滑坡的水域内，质量块悬垂于水中，光纤解调系统用于铠装扰动监测光缆中信号解调，在涌浪发生时，通过光纤解调系统将监测信号阈值与监测报警阈值比对，对涌浪灾害进行在线实时监测和预警，操作简单方便。
[0014]在优选的方案中，浮标为圆锥台结构，截面较小的锥顶朝向质量块，铠装扰动监测光缆与圆锥台的中心连接。结构简单，使用时，浮标浮于水面上，与浮标连接的质量块悬垂于水中起到稳定作用，铠装扰动监测光缆与圆锥台结构的浮标连接，在水流冲击时阻力小，稳定性好。
[0015]在优选的方案中，质量块为一端设置锥尖的圆柱体，铠装扰动监测光缆与锥尖连接。结构简单，使用时，质量块为圆柱体锥尖结构，锥尖与铠装扰动监测光缆连接，悬垂于水中稳定性好。
[0016]在优选的方案中，浮标的数量为多个，由连接索串联，位于连接索两端设置有锚件。结构简单，使用时，连接索两端的锚件与岩石土体锚固，位于连接索上串联的多个浮标浮于潜在滑坡水域内。
[0017]在优选的方案中，多个浮标连接的铠装扰动监测光缆与信号传输光缆连接。结构简单，使用时，采用多个与信号传输光缆连接的铠装扰动监测光缆监测潜在水域的涌浪信号，其覆盖面积大，测得数据误差小。
[0018]在优选的方案中，铠装扰动监测光缆在水平方向受到水流荷载q的作用，在竖直方向受到涌浪监测装置拉力T1、锚件的拉力T2及自身的重力G，水流对光缆作用力 q的大小为，其中，T1、T2和G为平衡力，不会对铠装扰动监测光缆产生扰动，式中，C
d
为曳力系数；ρ为水流密度；v为水流流速；A为水流流过铠装扰动监测光缆横截面的面积。
[0019]在优选的方案中，铠装扰动监测光缆受涌浪扰动信号通过Ф
‑
OTDR光缆光强信号解调仪进行解调，通过向铠装扰动监测光缆中注入高相干光源，并探测后向瑞利散射光的
光强变化，对扰动事件进行监测。
[0020]在优选的方案中，铠装扰动监测光缆的扰动信号通过设定解调仪的报警阈值，实现对扰动发生的位置及时间的在线实时监测，式中，I 为解调仪探测到的光强；A为散射光振幅；λ为光波波长；n
f
为光纤折射率；c为光纤中光速；T
P
为光脉冲宽度。
[0021]一种基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，它包括浮标、铠装扰动监测光缆、质量块、光纤解调系统和信号传输光缆，通过铠装扰动监测光缆与浮标和质量块连接，信号传输光缆与铠装扰动监测光缆和光纤解调系统连接，连接索与岩土体锚固串联多个浮标，浮标浮动于潜在滑坡的水域内，质量块悬垂于水中，光纤解调系统用于铠装扰动监测光缆中信号解调，在涌浪发生时，通过光纤解调系统将监测信号阈值与监测报警阈值比对。克服了原涌浪监测利用水位计点式监测无法对水体内部暗流及其分布特征进行测量，低估水中暗流幅度对沿岸危害的问题。具有结构简单，对涌浪灾害进行在线实时监测和预警，操作简单方便的特点。
附图说明
[0022]下面结合附图和实施例对本技术作进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：它包括浮标(1)、铠装扰动监测光缆(2)、质量块(3)、光纤解调系统(4)和信号传输光缆(5)；所述铠装扰动监测光缆(2)的两端分别与浮标(1)和质量块(3)连接，信号传输光缆(5)与铠装扰动监测光缆(2)和光纤解调系统(4)连接，质量块(3)垂直于浮标(1)位于其下部；所述浮标(1)浮动于水面，质量块(3)悬垂于水中，光纤解调系统(4)用于铠装扰动监测光缆(2)中信号解调。2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：所述浮标(1)为圆锥台结构，截面较小的锥顶朝向质量块(3)，铠装扰动监测光缆(2)与圆锥台的中心连接。3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：所述质量块(3)为一端设置锥尖的圆柱体，铠装扰动监测光缆(2)与锥尖连接。4.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：所述浮标(1)的数量为多个，由连接索(6)串联，位于连接索(6)两端设置有锚件。5.根据权利要求4所述的基于分布式光纤传感技术的涌浪监测装置，其特征是：多个所述的浮标(1)连接的铠装扰动监测光缆(2)与信号传输光缆(5)连接。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志禹，周文松，刘伟康，向欣，李晶，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：新型
国别省市：