本發明涉及邊坡工程安全監測技術領域，尤其涉及一種高速公路邊坡的監測預警系統。
背景技術：
高速公路沿線邊坡數量眾多，坡體高度較大，坡體結構十分復雜，盡管在其建設過程中采取了相當數量的防護加固工程措施，基本能夠保障多數邊坡的總體穩定與安全，但是，在當前極端氣象條件日趨嚴重的不利情況下，仍然難以避免個別邊坡失穩或局部邊坡破壞現象的發生，甚至危及道路暢通和交通安全。因此，高速公路邊坡工程監測預警工作非常必要，也十分重要，并且應該盡可能擴大監控覆蓋范圍，特別是復雜的高填深挖路基的邊坡應該力求達到全覆蓋。
近年來，隨著OTDR檢測儀（光時域反射儀）技術在邊坡安全監測預警工作中的推廣和應用，有效地降低了邊坡監測成本，大大提高了邊坡安全預警的可靠性。但是，對于大量的高速公路邊坡工程，其邊坡工程監測總體投入仍然相對較大，難以達到全部覆蓋風險源。同時，大量的邊坡現場監測站的設備保護也是一個非常現實的問題。因此，亟需研發一種成本較低、自動化、智能化的高速公路邊坡監測預警系統。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題在于克服上述現有技術存在的不足，而提出一種邊坡無源監測預警系統，尤其在高速公路邊坡，以解決投入成本較高、監測區域受限，現場設備維護與保護的問題。
為解決上述技術問題，本發明提出一種邊坡無源監測預警系統，包括分布光纖、分光器和傳輸光纜。分布光纖埋設在邊坡體內，所述分布光纖的端頭均設有反射編碼器；分光器用以連接到邊坡體上的多路分布光纖；傳輸光纜用以將多個邊坡體的所述分光器連接到監控中心，所述監控中心進行遠程監測數據的采集、分析、處理與報警；其中，所述監控中心包括光開關、光時域反射儀和數據分析處理服務器；所述光開關用以將光時域反射儀輪選連接所述每個邊坡的分布光纖；所述光時域反射儀用以向所述每個邊坡的分布光纖內發射光脈沖并接收返回的反射信息；所述數據分析處理服務器用以對所述光時域反射儀所采集的監測數據進行分析和處理。
進一步地，所述監控中心還包括終端設備，所述終端設備用以命令、查詢、統計和報警發布與管理。
進一步地，所述邊坡為高速公路的邊坡。
進一步地，所述傳輸光纜安裝在所述高速公路的通信管道中。
進一步地，所述分布光纖沿邊坡坡面橫向埋設，用以監測邊坡巖土與結構表層變形破壞。
進一步地，所述分布光纖垂直邊坡巖土層豎向埋設，用以監測邊坡巖土深部變形破壞。
與現有技術相比，本發明的優點和積極效果在于：本發明在邊坡現場布設的分布光纖、分光器和反射編碼器均為無源設備，不需要供電，且全部埋置于地表以下，本系統監測數據采集、分析、處理和報警等有源設備都設監控中心，同時利用高速公路通信管道，通過傳輸光纜直接連接邊坡分布光纖來進行光纖檢測，以分布光纖故障并確定邊坡破壞位置，實現對各邊坡變形破壞程度和安全風險等級進行遠程自動監測報警。本實施例邊坡無源監測預警系統對于高速公路的大量邊坡工程監測可以顯著降低成本，全部現場設備無需供電且埋置于地面以下，并可利用高速公路通信管道布設專用監測光纜，從根本上解決了現場設備維護與保護的問題。
附圖說明
圖1是本發明邊坡無源監測預警系統的結構示意圖。
附圖標記說明如下：1、高速公路；2、邊坡；3、監控中心；4、分布光纖；5、反射編碼器；6、分光器；7、分支接頭；8、傳輸光纜；9、光開關；10、光時域反射儀；11、數據分析處理服務器；12、終端設備。
具體實施方式
體現本發明特征與優點的典型實施方式將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的實施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的范圍，且其中的說明及圖示在本質上是當作說明之用，而非用以限制本發明。
參閱圖1，本發明提供了一種邊坡無源監測預警系統，本實施例是高速公路邊坡無源監測預警系統，本監測預警系統包括分布光纖4、反射編碼器5、分光器6、傳輸光纜8和監控中心3；其中，監控中心3包括光開關9、光時域反射儀10、數據分析處理服務器11以及終端設備12；監控中心3進行遠程監測數據的采集、分析、處理與報警。
分布光纖4埋設在邊坡2的邊坡體內，優選地，分布光纖4沿邊坡2坡面橫向埋設用以監測邊坡2巖土與結構表層變形破壞；分布光纖4垂直邊坡2巖土層豎向埋設用以監測邊坡2巖土深部變形破壞。在本實施例中，分布光纖4的端頭均設有反射編碼器5，用以增強反射信號和標識編號。
分光器6用以連接到邊坡體上的多路分布光纖4。傳輸光纜8通過分支接頭7與多個邊坡體的分光器6連接，同時，傳輸光纜8用以將多個邊坡體的分光器6連接到監控中心3。進一步地，每個邊坡2的分布光纖4后端連接到監控中心3的光開關9對應的通道上。較優地，傳輸光纜8安裝在高速公路1的通信管道中省去了專門鋪裝通道的工序，大大節省了成本。
在監控中心3中，光開關9用以將光時域反射儀10輪選連接每個邊坡2的分布光纖4，光時域反射儀10用以向每個邊坡2的分布光纖4內發射光脈沖并接收返回的反射信息，數據分析處理服務器11用以對光時域反射儀10所采集的監測數據進行分析和處理，終端設備12用以命令、查詢、統計和報警發布與管理。終端設備12可以登陸系統的數據分析處理服務器11發出監測指令、啟動對光時域反射儀10，通過光開關9輪選，對每個邊坡2的分布光纖4進行光纖故障檢測，當檢測到光纖宏彎變形或斷裂破壞故障且符合報警閥值條件時，進行高速公路邊坡安全報警發布與管理。
在本實施例中，邊坡無源監測預警系統的工作原理是：在高速公路1邊坡2的邊坡體上埋設多路分布光纖4組成邊坡監測網絡，且可以在各路分布光纖4末端連接反射編碼器5以增強反射信號和對分布光纖4進行標識編號。通過在邊坡2上埋設一個分光器6連接多路分布光纖4，用以達到一次同時檢測多路分布光纖4的作用。高速公路1通信管道中埋設的傳輸光纜8連接每個邊坡2上的分光器6和監控中心3的光開關9，達到利用一臺光時域反射儀10對多個邊坡2進行光纖故障監測。設在監控中心3的光時域反射儀10和光開關9對每一個邊坡2上的分布光纖4故障進行監測數據采集。設在監控中心3的數據分析處理服務器11對光時域反射儀10采集的監測數據進行分析和處理，以評估各邊坡的變形破壞程度和安全風險等級，當發現光纖宏彎變形和斷裂破壞等故障點并達到警戒值時，則發出報警信號。同時，通過終端設備12，例如個人電腦或手機等，登陸該邊坡無源監測預警系統的數據分析處理服務器11，執行命令、查詢、統計和報警發布與管理等服務。
本實施例的邊坡無源監測預警系統，在邊坡現場布設的分布光纖、分光器和反射編碼器均為無源設備，不需要供電，且全部埋置于地表以下；本系統監測數據采集、分析、處理和報警等有源設備都設監控中心，同時利用高速公路通信管道，通過傳輸光纜直接連接邊坡分布光纖來進行光纖檢測，以分布光纖故障并確定邊坡破壞位置，實現對各邊坡變形破壞程度和安全風險等級進行遠程自動監測報警。本發明實現了大量的邊坡工程監測，且監測區域不受限，降低了工程成本，從根本上解決了現場設備維護與保護的問題。除了高速公路邊坡，本發明還適應于其他類似邊坡上進行監測預警。
雖然已參照幾個典型實施方式描述了本發明，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由于本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施方式不限于任何前述的細節，而應在隨附權利要求所限定的精神和范圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內的全部變化和改型都應為隨附權利要求所涵蓋。