边坡安全监测传感方案
边坡监测光纤传感系统主要对边坡变形及环境进行在线监测及自动报警。由于自然灾害频发及人工活动对边坡稳定的影响，近几年边坡灾害频繁发生，给公众安全及国家财产带来极大的危害，边坡灾害发生多以位移形变为主要表现形式，因此本系统主要对边坡位移及应变进行监测，取代现有的人工巡查方式进行智能化监测，监测结果实时传输到数据中心，数据中心根据获取的边坡监测值进行相关操作，如有滑坡则发布报警信息，并同步派人进行抢修工作。
煤矿边坡地处荒野，且环境中可能存在瓦斯、煤粉尘等可燃易爆气体，对监测设备的本安防爆及可靠性有较高的要求。
光纤传感系统采用无源的光纤敏感单元进行温度、应变、位移、水位、气体等多种物理量的实时采集，并通过光波长被动调制的方式实现传感信号的编码和光谱传输，具有本质安全，不带电、不需供电、全光感测和信号传输等特点，在煤矿安全监测领域具有显著的技术优势。
一、 监测系统设计方案
基于光纤传感技术的边坡位移监测系统是一个以边坡护坡体为平台，应用新型光纤传感技术，对边坡内部应变、边坡位移、环境温度分布等多项参数进行实时监测的综合监测系统，它能够实时有效地提供边坡应变、位移、温度的状态，为养护管理提供的科学依据，显著提高边坡安全的整体管理水平，从而能够最大限度地确保边坡安全监控，预诊断边坡对公路运营的危害。
系统组网图如下所示：
边坡安全监测光纤传感系统设置
针对本项目的监测需求，多个光纤位移、应变、温度等传感器可以按照首尾串联或并接的方式复用到一芯光纤上，对应连接到光纤传感分析仪的一个通道；通过选用多通道光纤传感分析仪（1-64可选）和多芯传输光缆，可以轻易构成传感监测网络，实现数十公里范围内成百上千个监测点的实时数据采集。
光纤传感系统组网
二、 监测设备简介
1、光纤传感分析仪
带液晶触摸屏及控制接口的19英寸3U机箱型光纤传感分析仪（1-64通道）
带液晶触摸屏及无线传输模块，适于太阳能供电的微小型化低功耗光纤传感分析仪（1-16通道）
主要性能指标如下：
² 通道数：1-64
² 每通道最大测点数：25（与传感器量程有关）；
² 波长范围：1525nm~1565nm；
² 波长分辨率：0.1pm；
² 波长精度：±1pm；
² 同步采集频率：1-100Hz(可软件设置数据存储频率)；
² 光纤传输距离：40km；
² 动态范围：>40dB；
² 光学接口类型：FC/APC；
² 通信接口：100M以太网接口（RJ45）；
² 具有自动测距™功能：可消除光纤传输距离误差影响
² 工作温度：-10℃~ +60℃；
² 电源：AC220V/50Hz，15W或DC12V，12W；
² 软件：支持WINDOWS2000及以上版本，提供友好人机界面及SDK二次开发库函数。
2、光纤传感器
2.1 光纤位移计
产品型号：OF-D200
光纤位移计用来测量结构自身伸缩变形及周围地面沉降变形以及边坡的滑移变形。
OF-D200光纤位移计
技术参数：
Ø 量程：0-20cm
Ø 精度：1mm
Ø 工作温度范围： -50～＋80℃
Ø 传感器引出线：PU外套铠装光缆
Ø 可构成多点位移计
2.2 光纤应变计
产品型号：OF-S200E
OF-S200E型光纤埋入式应变计是专门用于混凝土、钢筋混凝土或可塑性材料内部应变测量，以便长期观测其结构应变的变化，进行状态分析，达到示警以及故障诊断的目的。
OF-S200E光纤埋入式应变计
技术参数：
Ø 量程：±1500µε
Ø 分辨率：1µε
Ø 标距：100mm～200mm
Ø 工作温度范围：-30～＋80℃
Ø 传感器引出线：PU外套铠装光缆
2.3 光纤温度计
产品型号：OF-T10
OF-T10型光纤温度计是专门用于混凝土、钢筋混凝土或可塑性材料内部温度测量，以及环境温度监测
OF-T10光纤温度计
技术参数：
Ø 量程：-30～＋120℃
Ø ±0.5℃
Ø 分辨率：0.1℃
Ø 传感器引出线：PU外套铠装光缆
2.4 光纤水位计
产品型号：OF-P50
光纤水位传感器在边坡监测系统中用于地下水位及水压力的测量。
OF-P50光纤水位计
技术参数：
Ø 量程：0-1m，0-10m，0-50m，0-100m，0-200m
Ø 分辨率：0.01%
Ø 工作温度范围： -50～＋80℃
Ø 传感器引出线：铠装光缆
2.5 光纤甲烷传感器
产品型号：OF-CH410
光纤甲烷传感器使用于煤矿现场空气中甲烷浓度的实时监测,采用光谱吸收法原理,不受环境干扰因素的影响。
OF-CH410光纤甲烷传感器
技术参数：
Ø 量程：0～10%
Ø 分辨率：0.1%
Ø 工作温度范围： -50～＋80℃
Ø 传感器引出线：铠装光缆
Ø 适用于煤矿井下有甲烷、煤尘爆炸性混合物环境
三、 监测软件简介
边坡安全监测信息管理系统建设在监控室内，通常设置一个专用的19英寸标准机柜（600mmX600mmX1600mm），内置设备主要包括光纤传感分析仪、通信网络、工业计算机、UPS电源和安全监测信息管理系统软件。
光纤传感分析仪主要实现对边坡现场安装布设的光纤传感器进行光信号输入激励并对其返回的光信号进行识别转换和自动数据采集，光纤传感分析仪与计算机服务器之间通过标准以太网进行通信。
边坡安全监测信息管理系统软件运行于工业计算机硬件平台上，对边坡监测数据在线采集、实时处理、显示和存储，以及自动预警、报警。
信息管理系统采用标准交流220V电源供电，系统功耗小于500W。
边坡安全监测信息管理系统应用模式
边坡安全监测信息管理系统为B/S模式，系统用户可在授权允许的情况下，通过局域网或Internet访问本系统，客户端不需安装任何软件，使用IE即可访问。
系统主要的应用对象是日常使用人员、系统维护人员、养护人员、数据分析和评估人员、养护管理人员、专家、领导等。
外场作业人员（养护人员、系统维护人员）还可通过便携式电脑及PDA维护系统数据。结构健康指标预警信息及突发事件预警信息可通过软件界面、WEB网页及手机短信等模式及时通知相关人员。
边坡安全监测信息管理系统具有数据共享接口，方便进行后续开发和信息共享。
边坡安全监测信息管理系统主界面
实时监测数据显示界面
自动报警设置界面
四、 光纤位移监测施工方案
利用滑坡表面已完成的地质钻孔，将数根不锈钢位移测杆分段浇注在地质钻孔内部，形成测点，测点通过不锈钢杆与外部的光纤位移传感器相连。
地埋防水箱外部尺寸：600*305*305，内部尺寸：540*270*280
坡体滑移前，记录下各传感器的初始值，滑移发生时，处于滑带深部的锚头带动不锈钢位移测杆发生同步位移，坡体表面固定的光纤位移传感器将位移信息转换为光波长信号，通过光缆传送到采集站。根据不同深度处测点位移值的不同就可以测定不同地层的位移量。可根据需要设置数据采集周期，深部位移监测系统测量精度0.5mm～1mm。
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