專利名稱：一種地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器。
背景技術(shù)：
我國(guó)是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家。近30多年來，隨著我國(guó)基礎(chǔ)工程建設(shè)的高速發(fā)展，例如三峽工程、西南三江大型水電群、南水北調(diào)西線工程、青藏鐵路、中緬管道和西電東送等工程的建設(shè)，人類工程活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的破壞前所未有，并大大加劇了各類自然災(zāi)害和工程災(zāi)害的發(fā)生，直接影響到人民的生活和生產(chǎn)安全，嚴(yán)重威脅到我國(guó)重大基礎(chǔ)工程的安全運(yùn)行，制約了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因各類自然和工程災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千億。因此，防治各類自然和工程災(zāi)害，減少災(zāi)害損失，解決相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，是擺在我國(guó)政府和科技工作者面前不可回避的使命。了減小各類災(zāi)害造成的損失，世界各國(guó)如日本、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等已投入大量的人力和物力，進(jìn)行各種災(zāi)害的監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù)的研發(fā)，開發(fā)了諸如大地精密測(cè)量、近景攝影、GPS衛(wèi)星定位、激光掃描、雷達(dá)差分干涉、各種光電傳感測(cè)量技術(shù)如電阻式、電磁式、振弦式傳感技術(shù)等。但由于地質(zhì)災(zāi)害事件具有規(guī)模大、影響因素復(fù)雜，環(huán)境惡劣、突發(fā)性強(qiáng)、監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出無法全天候工作(近景攝影)、雷擊破壞(電阻式、電磁式、振弦式)、反應(yīng)不及時(shí)(大地精密測(cè)量、近景攝影、GPS衛(wèi)星定位、激光掃描、雷達(dá)差分干涉)等缺陷。目前的監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段難以滿足防災(zāi)減災(zāi)的需求，并給災(zāi)害的預(yù)警預(yù)報(bào)和防治帶來了巨大的挑戰(zhàn)。為了提高災(zāi)害的監(jiān)測(cè)水平，光纖傳感技術(shù)先后被應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中。光纖傳感技術(shù)是一種以光為載體，光纖為媒介，感知和傳輸外界信號(hào)的新型傳感技術(shù)。由于傳感光纖本身具有抗電磁干擾、耐腐蝕、靈敏度高、響應(yīng)快、輕細(xì)柔韌，匹配性好、外形可變等特點(diǎn)，備受工程界青睞。光纖傳感技術(shù)在我國(guó)處于起步階段，其主流是基于布里淵光時(shí)域反射技術(shù)的BOTDR和B0TDA，基于拉曼分布式溫度傳感技術(shù)的R0TDR，和基于準(zhǔn)分布布拉格光纖光柵傳感技術(shù)的FBG等，這些技術(shù)性能優(yōu)越，但是價(jià)格十分昂貴，無法達(dá)到推廣應(yīng)用程度。本實(shí)用新型裝置系統(tǒng)將采用光纖作為傳感和通訊媒介，利用光能量探測(cè)低成本方案，實(shí)用新型出一套具有抗雷擊、耐腐蝕、長(zhǎng)期穩(wěn)定好，覆蓋范圍大，反應(yīng)速度快的全光纖傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)耐用，可以大范圍推廣應(yīng)用，提升我國(guó)防災(zāi)減災(zāi)水平。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種提升地質(zhì)災(zāi)害事件的預(yù)警穩(wěn)定性和響應(yīng)速度的地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器，包括控制主機(jī)，所述主機(jī)包括信號(hào)發(fā)生模塊、信號(hào)探測(cè)模塊和控制模塊，所述信號(hào)發(fā)生模塊與信號(hào)探測(cè)模塊之間通過光纜連接有事件傳感器，所述信號(hào)探測(cè)模塊與控制模塊連接，所述控制模塊的另一端還連接有報(bào)警模塊和電源模塊。[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述信號(hào)發(fā)生模塊配置有光纖輸出的紅光源。[0009]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化,所述光纖輸出的紅光源為C，L波段光纖激光器。[0010]所述預(yù)警系統(tǒng)中時(shí)間探測(cè)傳感器通過彎曲和拉斷來實(shí)現(xiàn)光通能量變化，安裝在地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū)域，探測(cè)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)的壓力、位移變化引起的光通量變化。[0011]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述光纜的外側(cè)設(shè)置有保護(hù)套。保護(hù)套能夠抗擊拉和折破壞，光纖外層護(hù)套具有彈性，能讓光纖保持彎曲時(shí)圓弧過渡。[0012]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述報(bào)警模塊可以是交通信號(hào)燈、短信息提示、郵件提不、聲光報(bào)警器和交互式無線控制開關(guān)的其中一種。[0013]本實(shí)用新型一種地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器的有益效果主要表現(xiàn)為:[0014](I)提升地質(zhì)災(zāi)害事件的預(yù)警響應(yīng)速度，將相應(yīng)時(shí)間由現(xiàn)今的數(shù)十秒提升到I秒以內(nèi)，爭(zhēng)取更多時(shí)間來避難，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。[0015](2)提升地質(zhì)災(zāi)害事件的預(yù)警穩(wěn)定性，本實(shí)用新型將大大提升預(yù)警率的同時(shí)，也將降低誤報(bào)率，提升預(yù)警準(zhǔn)確性。[0016](3)提升地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)覆蓋范圍和降低監(jiān)測(cè)成本，本實(shí)用新型縮減光纖傳感附件功能，突出重點(diǎn)內(nèi)容，并將實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，提升災(zāi)害監(jiān)測(cè)效率，降低監(jiān)測(cè)成本。


[0017]圖1是本實(shí)用新型地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。[0018]圖2是本實(shí)用新型地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器的電路原理示意圖。
具體實(shí)施方式
[0019]
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例描述本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
:[0020]如圖1-2所示，作為本實(shí)用新型一種地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器的最佳實(shí)施方式，其包括控制主機(jī)，所述主機(jī)包括信號(hào)發(fā)生模塊、信號(hào)探測(cè)模塊和控制模塊，所述信號(hào)發(fā)生模塊與信號(hào)探測(cè)模塊之間通過光纜I連接有事件傳感器，所述信號(hào)探測(cè)模塊與控制模塊連接，所述控制模塊的另一端還連接有報(bào)警模塊和電源模塊。[0021]所述信號(hào)發(fā)生模塊配置有光纖輸出的紅光源。[0022]所述光纖輸出的紅光源為C，L波段光纖激光器。[0023]所述預(yù)警系統(tǒng)中時(shí)間探測(cè)傳感器通過彎曲和拉斷來實(shí)現(xiàn)光通能量變化，安裝在地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū)域，探測(cè)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)的壓力、位移變化引起的光通量變化。[0024]所述光纜I的外側(cè)設(shè)置有保護(hù)套。保護(hù)套能夠抗擊拉和折破壞，光纖外層護(hù)套具有彈性，能讓光纖保持彎曲時(shí)圓弧過渡。[0025]所述報(bào)警模塊可以是短信息提示和郵件提示、聲光報(bào)警器。[0026]圖2為電路功能示意圖。主電源及變換模塊為光電轉(zhuǎn)換電路、控制器、硬件閾值分級(jí)判斷模塊、報(bào)警及輔助報(bào)警模塊供電。光電轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)探測(cè)器接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓大小并傳送給硬件閾值分級(jí)判斷模塊分析，當(dāng)能量不大于閾值時(shí)，發(fā)送一個(gè)事件信號(hào)給控制器和報(bào)警及輔助報(bào)警模塊，控制器和報(bào)警和輔助報(bào)警模塊接收該信號(hào)后便輸出報(bào)警信息。信號(hào)發(fā)生模塊用于生成光信號(hào)，該信號(hào)可以是連續(xù)光信號(hào)、脈沖光信號(hào)或者時(shí)控調(diào)頻式光信號(hào)，該光信號(hào)通過光纜I傳輸至信號(hào)探測(cè)模塊，信號(hào)探測(cè)模塊用于接收信號(hào)發(fā)生模塊發(fā)出的光信號(hào)。事件傳感器用于使光纜I產(chǎn)生一定的微彎，控制光纜I中光信號(hào)的能量通過率。當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害事件發(fā)生后，事件作用于事件傳感器，通過事件傳感器的作用使光纜I產(chǎn)生一定微彎而控制光纜I中能量的傳輸率。當(dāng)信號(hào)探測(cè)模塊接收到的光信號(hào)能量不大于閾值能量時(shí)，控制模塊控制報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信息。本實(shí)施例在實(shí)施時(shí)，主機(jī)可設(shè)置待監(jiān)測(cè)區(qū)域，例如可以將主機(jī)設(shè)置于山腳等位置。將光纜和事件傳感器設(shè)置在待監(jiān)測(cè)區(qū)域，例如將事件傳感器設(shè)置在山坡下、山腳，或者將事件傳感器和光纜網(wǎng)狀布置于山坡，光纜可設(shè)置500m-20km的長(zhǎng)度，可根據(jù)待監(jiān)測(cè)范圍大小來確定，亦可將光纜和多個(gè)事件傳感器鋪設(shè)在多個(gè)待監(jiān)測(cè)區(qū)域，同時(shí)監(jiān)測(cè)多處地質(zhì)災(zāi)害，通過增加光纜長(zhǎng)度和事件傳感器數(shù)量可以擴(kuò)大預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警范圍。當(dāng)電源模塊為主機(jī)和報(bào)警模塊供電時(shí)，預(yù)警系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，預(yù)警系統(tǒng)信號(hào)發(fā)生模塊生成的光信號(hào)沿光纜傳輸至信號(hào)探測(cè)模塊，信號(hào)探測(cè)模塊可持續(xù)接收到光信號(hào)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，災(zāi)害產(chǎn)生的巖土體位移、壓力等作用于事件傳感器，事件傳感器使光纜產(chǎn)生微彎損耗，此時(shí)光纜中傳輸?shù)哪芰勘粨p耗至閾值，在光纜中傳輸能量不大于閾值時(shí)，信號(hào)探測(cè)模塊接收到的能量低于閾值，控制模塊檢測(cè)到信號(hào)探測(cè)模塊接收到的能量低于閾值之后，控制報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信息。當(dāng)電源模塊停止為主機(jī)和報(bào)警模塊供電時(shí)，預(yù)警系統(tǒng)處于撤防狀態(tài)。本實(shí)用新型公開的基于能量解調(diào)技術(shù)的全光纖型地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警系統(tǒng)，光纜和事件傳感器設(shè)置在地質(zhì)災(zāi)害已發(fā)生區(qū)域，當(dāng)發(fā)生山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，災(zāi)害產(chǎn)生的巖土體位移、壓力等作用于等災(zāi)害指示變量轉(zhuǎn)化光纖的微彎，光纖通過微彎而改變了光路中通光的強(qiáng)度，當(dāng)光纜中通過的能量不大于閾值時(shí)，控制模塊控制報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信息，其預(yù)警性能比較好。光信號(hào)通過光纜傳輸，報(bào)警模塊只在光信號(hào)傳輸能量不大于閾值時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，而不會(huì)由于普通小石塊滾落、人為觸碰或其他野生動(dòng)物的誤碰而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，降低了誤報(bào)率，進(jìn)而避免了由于誤報(bào)而造成的頻繁擾民現(xiàn)象。光纜的長(zhǎng)度根據(jù)災(zāi)害預(yù)警區(qū)域大小可設(shè)置為500m至20km，也可以通過光纜將多個(gè)預(yù)警區(qū)域進(jìn)行串聯(lián)，同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)災(zāi)害預(yù)警區(qū)域，擴(kuò)大了預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警范圍。上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下做出各種變化。不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型不限于特定的實(shí)施方式，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器，其特征在于，包括控制主機(jī)，所述主機(jī)包括信號(hào)發(fā)生模塊、信號(hào)探測(cè)模塊和控制模塊，所述信號(hào)發(fā)生模塊與信號(hào)探測(cè)模塊之間通過光纜連接有事件傳感器，所述信號(hào)探測(cè)模塊與控制模塊連接，所述控制模塊的另一端還連接有報(bào)警模塊和電源模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)生模塊配置有光纖輸出的紅光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器，其特征在于，所述光纖輸出的紅光源為C，L波段光纖激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器，其特征在于，所述光纜的外側(cè)設(shè)置有保護(hù)套。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器，其特征在于，所述報(bào)警模塊可以是交通信號(hào)燈、短信息提示、郵件提示、聲光報(bào)警器和交互式無線控制開關(guān)的其中一種。
專利摘要本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種地質(zhì)災(zāi)害事件預(yù)警器，包括控制主機(jī)，所述主機(jī)包括信號(hào)發(fā)生模塊、信號(hào)探測(cè)模塊和控制模塊，所述信號(hào)發(fā)生模塊與信號(hào)探測(cè)模塊之間通過光纜連接有事件傳感器，所述信號(hào)探測(cè)模塊與控制模塊連接，所述控制模塊的另一端還連接有報(bào)警模塊和電源模塊。提升地質(zhì)災(zāi)害事件的預(yù)警響應(yīng)速度和穩(wěn)定性，并提升地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)覆蓋范圍和降低監(jiān)測(cè)成本。
文檔編號(hào)G08B21/10GK203070491SQ20132008093
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者魏廣慶, 李書華, 許鳳高 申請(qǐng)人:蘇州南智傳感科技有限公司