【技术实现步骤摘要】
本申请涉及监测分析，尤其是涉及一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统。
技术介绍
1、光纤光栅传感技术通过外界物理参量对光纤布拉格光栅波长的调制来获取传感信息，实现对温度、应变等物理量的直接测量。光纤光栅传感器除了具有普通光纤的许多优点外，还拥有本身的传感信号主要为波长调制，测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、不受光源功率波动和系统损耗影响的特点，在地下工程、煤矿工程、边坡工程及桩基工程等岩土工程中，实时监测岩土环境的物理参数如应力、应变、温度和湿度对于工程安全和风险评估至关重要。
2、相关技术中，在对岩土工程的检测过程中还存在部分需要进行优化的地方，具体体现在以下几个方面：
3、当前在使用光纤光栅对岩土工程中的参量进行测量时，光纤光栅的复用容量小，可靠性差，且制备和敷设工艺复杂，进而难以满足岩土工程监测的需求，进一步降低了工作效率，存在待改进之处；
4、当前基于光纤光栅传感技术输出的应变数据没有从多层次的角度进行分析，容易造成分析数据存在差异性，进而提高了出现安全事故的风险，存在待改进之处。
技术实现思路
1、鉴于以上现有技术存在的问题，本申请提供一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统。
2、本申请提供的一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，采用如下的技术方案：
3、一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，包括：
4、传感器布设模块，用于在目标岩土工程中各监测节点布设传感器，进而确认各监测节点对应的
5、解调模块，用于对各监测节点的信号数据进行解调处理，进而确认出各监测节点对应的参量数据；
6、数据评估模块，用于对各监测节点对应的参量数据进行分析，进而确认出目标岩土工程中各监测节点对应的安全评分值；
7、综合分析模块，用于将目标岩土工程中各监测节点对应的安全评分值与预设安全评分区间进行对比，得出目标岩土工程中对应的异常监测节点，进而根据所述异常监测节点输出预警信号，并基于所述异常监测节点进行调节。
8、优选的，所述解调模块包括前置电路、测试单元和信号处理单元；
9、所述前置电路包括宽带光源、第一半导体激光放大器、掺铒激光放大器和环形器；所述宽带光源与所述第一半导体激光放大器连接，所述第一半导体激光放大器与所述掺铒激光放大器连接，其中，所述环形器设置有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与所述掺铒激光放大器连接；
10、所述测试单元包括光栅阵列光纤和弱光栅阵列光纤；
11、所述信号处理单元包括第二半导体激光放大器、第三半导体激光放大器、f-p滤波解调系统、成像光谱解调系统和可编程器件fpga；所述第二半导体激光放大器与所述f-p滤波解调系统连接，所述第三半导体激光放大器与所述成像光谱解调系统连接。
12、优选的，所述f-p滤波解调系统包括可调谐f-p滤波器、光电探测器和第一a/d转换器，所述成像光谱解调系统包括ingaas光电探测器和第二a/d转换器，所述可编程器件fpga包括脉冲产生器、d/a转换器、采样控制器、时间间隔模块、数据传输模块；
13、所述脉冲产生器用于产生周期性脉冲光，并控制所述第一半导体激光放大器输出脉冲光；
14、所述d/a转换器与所述可调谐f-p滤波器连接，用于输出锯齿波；
15、所述采样控制器与所述第一a/d转换器、所述第二a/d转换器和所述数据传输模块连接，用于采集信号。
16、优选的，所述第二半导体激光放大器和所述第三半导体激光放大器还用作光开关；通过可编程器件fpga中的时间间隔模块控制第二半导体激光放大器和第三半导体激光放大器的开关状态，通过高电平驱动第二半导体激光放大器和/或所述第三半导体激光放大器使其工作状态为on，允许反射光通过，低电平时为off，阻止反射光通过；
17、其中，所述第二半导体激光放大器与所述f-p滤波解调系统连接，用于对光纤光栅的反射光进行解调获取参量数据，所述第三半导体激光放大器与所述成像光谱解调系统连接，用于对弱光纤光栅的反射光进行解调获取参量数据。
18、优选的，对各监测节点对应的参量数据进行分析，进而确认出目标岩土工程中各监测节点对应的安全评分值，具体包括：
19、从各监测节点对应的参量数据中提取出各监测节点对应的应变值，并通过胡克定律确认出各监测节点对应的应力值，其中，表示为各监测节点对应的编号，；
20、将各监测节点对应的应力值与预设屈服极限值进行比对，进而确认各监测节点对应的量化应变类型，其中，若存在监测节点对应的应力值低于预设屈服极限值时，则将所述监测节点对应的量化应变类型为0，反之，则将所述监测节点对应的量化应变类型为1；
21、在预设时间窗口内，获取各监测节点对应的最大应力值，并将各监测节点对应的最大应力值与各监测节点对应的预设设计应力阈值进行比例计算，进而确认出各监测节点对应的应力集中因子；
22、通过计算公式，得出目标岩土工程中各监测节点对应的安全评分值，其中，分别表示为第个监测节点对应的温度影响系数、量化应变类型，表示为预设的临界应力集中因子，表示为第个监测节点对应的应变速率，表示为应变速率修正系数，表示为权重系数。
23、优选的，将目标岩土工程中各监测节点对应的安全评分值与预设安全评分区间进行对比，得出目标岩土工程中对应的异常监测节点，进而根据所述异常监测节点输出预警信号，并基于所述异常监测节点进行调节，具体包括：
24、将目标岩土工程中各监测节点对应的安全评分值与预设安全评分区间进行对比；
25、若存在监测节点对应的安全评分值处于中，则判定所述监测节点处于危险状态，则将所述监测节点设置为异常监测节点，且需要及时进行加固处理，并输出一级预警信号，其中，分别表示为第一预设安全评分阈值、第二预设安全评分阈值；
26、若存在监测节点对应的安全评分值中处于中时，则需对所述监测节点做进一步分析，并输出二级预警信号，其中，表示为第三预设安全评分阈值，且所述一级预警信号的预警等级大于所述二级预警信号；
27、若各监测节点对应的安全评分值均大于，则判定为目标岩土工程中各监测节点均处于安全状态，且无需做出调节。
28、优选的，对所述监测节点做进一步分析，具体包括：
29、在预设时间间隔内，在各采集时间节点获取监测节点对应的时间应变序列数据，其中，表示为各采集时间节点对应的编号，；
30、通过计算公式，得出监测节点对应的风险系数，其中，表示为预设的许可应力差值，表示为修正系数；
31、将监测节点对应的风险系数与预设的风险系数阈值进行比对；
32、若小于时，则将判定所述监测节点处于安全状态，且无需做出调节；反之，则将所述监测节点设置为异常监测节点，且需要及时进行加固处理，并输出一级预警信号。
33、优选的，还包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，其特征在于，所述解调模块包括前置电路、测试单元和信号处理单元；
3.根据权利要求2所述的一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，其特征在于，所述F-P滤波解调系统包括可调谐F-P滤波器、光电探测器和第一A/D转换器，所述成像光谱解调系统包括InGaAs光电探测器和第二A/D转换器，所述可编程器件FPGA包括脉冲产生器、D/A转换器、采样控制器、时间间隔模块、数据传输模块；
4.根据权利要求3所述的一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，其特征在于，所述第二半导体激光放大器和所述第三半导体激光放大器还用作光开关；通过可编程器件FPGA中的时间间隔模块控制第二半导体激光放大器和第三半导体激光放大器的开关状态，通过高电平驱动第二半导体激光放大器和/或所述第三半导体激光放大器使其工作状态为ON，允许反射光通过，低电平时为OFF，阻止反射光通过；
5.根据权利要求1所述的一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系
6.根据权利要求5所述的一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，其特征在于：将目标岩土工程中各监测节点对应的安全评分值与预设安全评分区间进行对比，得出目标岩土工程中对应的异常监测节点，进而根据所述异常监测节点输出预警信号，并基于所述异常监测节点进行调节，具体包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，其特征在于，对所述监测节点做进一步分析，具体包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，其特征在于，所述解调模块包括前置电路、测试单元和信号处理单元；
3.根据权利要求2所述的一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，其特征在于，所述f-p滤波解调系统包括可调谐f-p滤波器、光电探测器和第一a/d转换器，所述成像光谱解调系统包括ingaas光电探测器和第二a/d转换器，所述可编程器件fpga包括脉冲产生器、d/a转换器、采样控制器、时间间隔模块、数据传输模块；
4.根据权利要求3所述的一种基于岩土工程多参量监测的光纤传感系统，其特征在于，所述第二半导体激光放大器和所述第三半导体激光放大器还用作光开关；通过可编程器件fpga中的时间间隔模块控制第二半导体激光放大器和第三半导体激光放大器的开关状态，通过高电平驱动第二半导体激...
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