CN115077683A - 基于分布式光纤传感的边坡检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于分布式光纤传感的边坡检测装置及方法，其中，包括：布设于边坡内部的光纤测量单元，对边坡的多个状态参数的加速度时间序列进行测量；解调仪，解调仪与光纤测量单元相连，接收边坡测量的加速度时间序列；终端设备，终端设备与解调相连，对加速度时间序列进行多域耦联分析，生成边坡的特征云图，并根据特征云图及预设的多域特征参数指标进行边坡稳定状态分项检测，得到边坡状态的分项检测结果，继而生成边坡的动力特性及变形特征的检测结果，从而综合多域分析结果对边坡健康状态进行综合性准确高效判识，提升了边坡稳定性健康检测及诊断的可靠性以及分布式光纤测量的精度及效率。
Description
技术领域
本申请涉及岩土工程震动测量技术领域，特别涉及一种基于分布式光纤传感的边坡检测装置及方法。
背景技术
边坡变形是全球性的主要自然灾害之一，在外界诱发因素下导致边坡失稳出现滑动破坏，滑坡灾害已成为了一种严重威胁人民生命财产的地质灾害。在地震、强降雨、开挖卸荷、自然风化、冻融、裂隙发育等长期的内外动力作用下，自然界的许多边坡出现了一定程度的损伤变形，致使边坡的稳定性减弱，在诱发因素下易产生滑坡灾害。在临近人类活动区域范围内，滑坡灾害防控成为了减少地质灾害威胁的重要工程措施之一。边坡健康检测及诊断可快速判识边坡的稳定性状态及损失位置等变形特征，成为了滑坡防控的重要前提。尤其是，边坡内结构面、节理、软弱夹层等具有明显的不连续特征，导致边坡的稳定性判识十分复杂。因此，有必要针对人类活动区域内边坡的变形特征及稳定性状态进行健康检测和诊断。
分布式光纤声波传感(Distributed fiber Acoustic Sensing，DAS)技术是一种以光纤本身作为传感器，基于光的瑞利散射实现振动信号采集的新型光纤传感技术，具有成本低、测量精度高、不易受电磁干扰和安装简便等优点。相比于常规单点式和准分布式传感器，DAS更适合用于长距离或时间及空间分辨率要求较高的应用场景，并在石油勘探、管道泄漏监测以及边防安全监测等方面被广泛应用。但是，目前DAS技术在岩土工程领域的应用仍处于发展阶段。受地质结构、地震荷载、周期性强降雨等内外动力作用，边坡内部遭到不同程度的损伤，导致边坡的灾变过程极为复杂。为此，开展复杂边坡稳定性健康检测及诊断尤为必要。目前大多采用加速度、位移等传感器对边坡坡体进行监测，或是采用弹性波方法对边坡进行微震检测，通过分析加速度、位移等数据变化特征，对边坡的变形趋势及稳定性状态进行判识。仅基于加速度、位移等时间域参数对边坡的稳定性状态的判识结果往往具有诸多的不确定性。边坡的振动特性包含时间-频率-幅值三个因子，需要进一步结合时间域、频率域及时频域对边坡的稳定性状态进行判识。多荷载耦合和复杂地质条件下边坡在时域、频域和时频域有特征规律。针对边坡不同区域损伤状态的精准检测识别，是边坡分时分区精准加固的前提条件。但是，目前采用时间域、频率域及时频域多域参数***性分析边坡的稳定性状态的研究较少，尤其是基于DAS技术多域多参数的边坡稳定性健康检测及诊断方法鲜有研究，此领域尚属于空白。
光纤的轴向敏感性导致光纤对不同类型的地震波具有不同的响应机理，从地震波的传播特征出发研究地震波入射角、速度特征和介质物性对光纤轴向应变的影响有助于更好地理解DAS在地震资料采集中的作用。由于纵波和横波耦合在一起，在常规的岩土工程检测中，采集到的是X，Y，Z三个方向相互正交的振动信号，需要通过对三个分量信号进行处理间接获得纵横波信息。目前，采用三分量地震动三分量应变的分布式光纤测量技术，还未在边坡工程领域开展应用，此领域尚属于空白。
综上所述，针对现有复杂边坡的损伤状态及稳定性健康检测诊断问题，相关技术缺少高效高精度的分时分区精准靶向加固治理的科学检测分析方法和技术，亟待解决。
发明内容
本申请提供一种基于分布式光纤传感的边坡检测装置及方法，以解决相关技术缺少高效高精度的分时分区精准靶向加固治理的科学检测分析方法等问题。
本申请第一方面实施例提供一种基于分布式光纤传感的边坡检测装置，包括：布设于边坡内部的光纤测量单元，对所述边坡的多个状态参数的加速度时间序列进行测量；解调仪，所述解调仪与所述光纤测量单元相连，接收所述边坡测量的加速度时间序列；终端设备，所述终端设备与所述解调相连，对所述加速度时间序列进行多域耦联分析，生成所述边坡的特征云图，并根据所述特征云图及预设的多域特征参数指标进行所述边坡稳定状态分项检测，得到所述边坡状态的分项检测结果，并根据所述分项检测结果生成所述边坡的动力特性及变形特征的检测结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述边坡的状态参数包括：边坡震动、温度、压力、应变和含水率中的一个或多个。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述光纤测量单元的布设方式包括：沿着所述边坡表面以预设间距呈S形环绕布设，在所述边坡内部通过定点钻孔的方式将所述光纤测量单元环绕串联至钻孔内部。
可选地，在本申请的一个实施例中，利用所述加速度时间序列进行多域耦联分析生成特征云图，包括：将所述加速度时间序列进行时间域变换分析，得到所述边坡不同位置处的峰值加速度，根据所述峰值加速度生成所述边坡不同横纵剖面峰值加速度的第一分布云图；将所述加速度时间序列进行频率域变换分析，通过分析频谱及峰值变化特征，生成所述边坡不同横纵剖面频谱峰值的第二分布云图；将所述加速度时间序列进行时频域变换分析，通过分析能量谱特征及峰值变化，生成所述边坡不同横纵剖面能量谱峰值的第三分布云图；基于所述第一分布云图、所述第二分布云图和所述第三分布云图生成所述边坡的特征云图。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述多域特征参数指标包括时间域参数指标、频率域参数指标和时频域参数指标，其中，所述时间域参数指标包括峰值加速度、PGA、放大系数、峰值位移、RD和PEC中的一个或多个；所述频率域参数指标包括固有频率、相对位移、谱峰值中的一个或多个；所述时频域参数指标包括阿里亚斯强度、地震Hilbert能量谱峰值和边际谱峰值中的一个或多个。
本申请第二方面实施例提供一种基于分布式光纤传感的边坡检测方法，包括以下步骤：获取边坡多个状态参数的加速度时间序列；对所述加速度时间序列进行多域耦联分析，生成所述边坡的特征云图；根据所述特征云图及预设的多域特征参数指标进行所述边坡稳定状态分项检测，得到所述边坡状态的分项检测结果，并根据所述分项检测结果生成所述边坡的动力特性及变形特征的检测结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，利用所述加速度时间序列进行多域耦联分析生成特征云图，包括：将所述加速度时间序列进行时间域变换分析，得到所述边坡不同位置处的峰值加速度，根据所述峰值加速度生成所述边坡不同横纵剖面峰值加速度的第一分布云图；将所述加速度时间序列进行频率域变换分析，通过分析频谱及峰值变化特征，生成所述边坡不同横纵剖面频谱峰值的第二分布云图；将所述加速度时间序列进行时频域变换分析，通过分析能量谱特征及峰值变化，生成所述边坡不同横纵剖面能量谱峰值的第三分布云图；基于所述第一分布云图、所述第二分布云图和所述第三分布云图生成所述边坡的特征云图。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述多域特征参数指标包括时间域参数指标、频率域参数指标和时频域参数指标，其中，所述时间域参数指标包括峰值加速度、PGA、放大系数、峰值位移、RD和PEC中的一个或多个；所述频率域参数指标包括固有频率、相对位移、谱峰值中的一个或多个；所述时频域参数指标包括阿里亚斯强度、地震Hilbert能量谱峰值和边际谱峰值中的一个或多个。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以执行如上述实施例所述的基于分布式光纤传感的边坡检测方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以执行如上述实施例所述的基于分布式光纤传感的边坡检测方法。
由此，本申请的实施例具有以下有益效果：
本申请的实施例通过布设于边坡内部的光纤测量单元，对边坡的多个状态参数的加速度时间序列进行测量，利用解调仪与光纤测量单元相连，接收边坡测量的加速度时间序列，进一步地，通过终端设备与解调相连，对加速度时间序列进行多域耦联分析，生成边坡的特征云图，并根据特征云图及预设的多域特征参数指标进行边坡稳定状态分项检测，得到边坡状态的分项检测结果，并根据分项检测结果生成边坡的动力特性及变形特征的检测结果，从而综合多域分析结果对边坡健康状态进行综合性准确高效判识，提升了边坡稳定性健康检测及诊断的可靠性以及分布式光纤测量的精度及效率。由此，解决了相关技术缺少高效高精度的分时分区精准靶向加固治理的科学检测分析方法等问题。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例的基于分布式光纤传感的边坡检测装置的示例图；
图2为根据本申请的一个实施例提供的一种基于分布式光纤传感的边坡剖面及俯视示意图；
图3为根据本申请的一个实施例提供的一种采用光纤环绕方式改进的三分量光纤传感器示意图；
图4为根据本申请的一个实施例提供的一种采用增加光纤纤芯方式改进的三分量光纤传感器示意图；
图5为根据本申请的一个实施例提供的一种基于分布式光纤传感的边坡检测装置的执行逻辑示意图；
图6为根据本申请实施例提供的一种基于分布式光纤传感的边坡检测方法的流程图；
图7为申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
附图标记说明：光纤测量单元-1、解调仪-2、终端设备-3、边坡-4、边坡坡体内竖向钻孔及布设-5、金属管材-6、光纤纤芯-7、光栅信号-8、镀层-9、存储器-701、处理器-702、通信接口-703。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的基于分布式光纤传感的边坡检测装置及方法。针对上述背景技术中提到的问题，本申请提供了一种基于分布式光纤传感的边坡检测装置，本申请的实施例通过布设于边坡内部的光纤测量单元，对边坡的多个状态参数的加速度时间序列进行测量，利用解调仪与光纤测量单元相连，接收边坡测量的加速度时间序列，进一步地，通过终端设备与解调相连，对加速度时间序列进行多域耦联分析，生成边坡的特征云图，并根据特征云图及预设的多域特征参数指标进行边坡稳定状态分项检测，得到边坡状态的分项检测结果，并根据分项检测结果生成边坡的动力特性及变形特征的检测结果，从而综合多域分析结果对边坡健康状态进行综合性准确高效判识，提升了边坡稳定性健康检测及诊断的可靠性以及分布式光纤测量的精度及效率。由此，解决了相关技术缺少高效高精度的分时分区精准靶向加固治理的科学检测分析方法等问题。
具体而言，图1是本申请实施例的基于分布式光纤传感的边坡检测装置的方框示意图。
如图1所示，该基于分布式光纤传感的边坡检测装置10包括：光纤测量单元1、解调仪2以及终端设备3。
其中，布设于边坡内部的光纤测量单元1对边坡的多个状态参数的加速度时间序列进行测量；解调仪2与光纤测量单元1相连，接收边坡测量的加速度时间序列；终端设备3与解调仪2相连，对加速度时间序列进行多域耦联分析，生成边坡的特征云图，并根据特征云图及预设的多域特征参数指标进行边坡稳定状态分项检测，得到边坡状态的分项检测结果，并根据分项检测结果生成边坡的动力特性及变形特征的检测结果。
需要说明的是，本申请的实施例对现有的DAS技术中采用的常规光纤传感器进行改进，将边坡的状态参数集成在单一***中，形成三分量地震动三分量光纤传感器，该传感器包括光纤测量单元。
可选地，在本申请的一个实施例中，边坡的状态参数包括：边坡震动、温度、压力、应变和含水率中的一个或多个。
可以理解的是，在本申请的实施例中，上述光纤传感器用于对边坡的多个状态参数的加速度时间序列进行测量，以获取震动、温度、压力、应变及含水率等实时数据，从而为对边坡稳定检测进行分项判识结果，对边坡健康状态进行准确高效判识提供实时可靠的数据来源。
可选地，在本申请的一个实施例中，光纤测量单元1的布设方式包括：沿着边坡表面以预设间距呈S形环绕布设，在边坡内部通过定点钻孔的方式将光纤测量单元1环绕串联至钻孔内部。
如图2所示，本申请的实施例在边坡表面/内部4布设一定长度的分布式光纤传感器，光纤传感器沿着坡体表面呈S形环绕布设，且缠绕金属等材质管材，光纤沿螺旋形绕制的铠装光缆，光纤环绕具有一定的间距，如图3所示，从而使光纤在坡表的分布范围更广，在边坡内部采用定点钻孔的方式5将光纤环绕串联至钻孔内部。
此外，如图4所示，在本申请的实施例中，除了利用光纤环绕以外，光纤测量单元1还采用增加纤芯数量的方法，通过对常规光纤进行改进，增加原有光纤内的纤芯7的数量，获取所需的光栅信号8，纤芯内置于镀层9中，达到获取三分量地震动三分量应变光纤传感器的目的。
需要说明的是，本申请的实施例在光纤铺设过程中可以采用挖沟埋置或快干水泥粘接的方式进行，采用光纤缠绕金属等材质管材，并通过光缆丁基强力胶耦合后植入岩土体内用沙土回填强化耦合，在重点关注的边坡纵剖面进行定位钻孔光纤布设，光纤传感器内置于岩土体内，从而实现光纤传感器与地层之间的耦合。
由此，本申请的实施例将温度、应变、含水率、加速度等参数集成在单一***中，实现了对边坡稳定检测进行分项判识结果，综合多域分析结果对边坡健康状态进行综合性准确高效判识，提升了现有分布式光纤测量方法的精度及效率。
继而，本申请的实施例可通过与光纤测量单元1相连的解调仪2接收边坡测量的加速度时间序列，并把上述数据序列转变为相应的波形信号，将信号进行数字化。
进一步地，本申请的实施例可利用与解调仪2相连的终端设备3对加速度时间序列进行多域耦联分析。其中，终端设备3可以为计算机决策分析终端。
具体地，本申请的实施例可接收地面解调仪2的数字化信号并进行数据处理。其中，数据处理包括自动化处理和人工处理，自动处理包括滤波、参数选择等，人工处理包括降噪、基于数据界面提取的精度并通过图形界面显示出边坡内部出现震动、温度、压力等变化时的震动位置、震级及震源参数等。计算机决策分析终端用于根据上述处理后得到的数据及图像，对边坡内部损伤状态进行预测，并根据对边坡内部损伤分析预测。
可选地，在本申请的一个实施例中，利用加速度时间序列进行多域耦联分析生成特征云图，包括：将加速度时间序列进行时间域变换分析，得到边坡不同位置处的峰值加速度，根据峰值加速度生成边坡不同横纵剖面峰值加速度的第一分布云图；将加速度时间序列进行频率域变换分析，通过分析频谱及峰值变化特征，生成边坡不同横纵剖面频谱峰值的第二分布云图；将加速度时间序列进行时频域变换分析，通过分析能量谱特征及峰值变化，生成边坡不同横纵剖面能量谱峰值的第三分布云图；基于第一分布云图、第二分布云图和第三分布云图生成边坡的特征云图。
需要说明的是，上述计算机决策分析终端采用一种综合考虑时间域、频率域及时频域的多域耦联分析方法，以获取所测数据的时间域、频率域及时频域数据处理程序，并进一步生成特征云图，具体步骤如下所述：
步骤一：计算机决策分析终端3中时间域数据处理程序，可获取的加速度时间序列的峰值，通过分析峰值变化特征，绘制边坡不同横纵剖面峰值加速度的分布云图；
步骤二：计算机决策分析终端3中频率域数据处理程序，可将测得的加速度时间序列进行频率域变换分析，通过分析频谱及其峰值变化特征，绘制边坡不同横纵剖面频谱峰值的分布云图；
步骤三：计算机决策分析终端3中时频域数据处理程序，可将测得的加速度时间序列进行时频域变换分析，通过分析其能量谱特征及其峰值变化，绘制边坡不同横纵剖面能量谱峰值的分布云图。
进一步地，本申请的实施例通过对获取的边坡内部的加速度信号进行时间域、频率域及时频域分析，获取震动信号的多域波形特征，并对边坡内部及表面的时间域、频率域及时频域的多域多参数的分布特征利用Surfer等软件进行成像处理，继而通过插值法进行云图绘制，以获取边坡多域多参数的云图。
由此，本申请实施例利用多域耦联分析方法，将时间域、频率域及时频域数据集成于一套***中，根据多域的特征参数指标，从而获取边坡的动力特性及变形特征。
可选地，在本申请的一个实施例中，多域特征参数指标包括时间域参数指标、频率域参数指标和时频域参数指标，其中，时间域参数指标包括峰值加速度、PGA(Peak GroundAcceleration，峰值地面加速度)、放大系数、峰值位移、RD(Residual Displacement，残余位移)和PEC(Plastic Effect Coefficient，塑性效应系数)中的一个或多个；频率域参数指标包括固有频率、相对位移、谱峰值中的一个或多个；时频域参数指标包括阿里亚斯强度、地震Hilbert能量谱峰值和边际谱峰值中的一个或多个。
具体地，在本申请的中，边坡动力特性多域多参数架构包括时间域、频率域及时频域主要分析参数指标。
其中，时间域参数主要包括PGA、PGV(Peak Ground Velocity，峰值地面速度)、PGD(Peak Ground Displacement，峰值地面位移)、RD和PEC，频率域参数主要包括频谱、频率f和Fourier谱峰值PFSA，时频域参数主要包括Ia(Arias Intensity，阿里亚斯强度)、地震Hilbert能量谱峰值PHSA和边际谱峰值PMSA，具体表征意义如下：
在时间域参数中，PGA表征动力荷载下边坡承受的最大惯性力；放大系数MPGA表征坡体任一处的所承受最大惯性力与坡脚处惯性力比值；PGD表征动荷载下边坡某点运动的位移最大绝对值；PEC表征任一时刻塑性变形量与峰值位移之比，表示坡体不可恢复的损伤程度。
在频率域参数中，频率f由边坡的硬度、质量、外形尺寸等固有特征决定；相对位移U为某一固有频率振动下某点与坡脚相比的相对变形程度；PFSA表征傅里叶频谱中不同固有频率段内能量十分集中的区域，可揭示不同频率成分与边坡变形特征的关系。
在时频域参数中，Ia反映仪器记录的边坡某点地面震动释放能量，表征地面吸收地震总能量的量度与破坏程度、局部强度；PHSA表征原始信号的总地震能量在坡内的传播特征，用于分析边坡的全域变形响应特征；PMSA反映原信号的某一阶高分辨率的分信号的能量传播特征，用于反映边坡的局变形响应特征。
可以理解的是，本申请的实施例利用加速度时间序列进行多域耦联分析生成特征云图，从而可通过分析时间域、频率域及时频域的参数分布特征，预测边坡的稳定性及变形趋势，实现对边坡的稳定性健康状态进行综合判识。
下述将通过一个具体的实施例对本申请的基于分布式光纤传感的边坡检测装置进行说明。
图5是基于分布式光纤传感的边坡检测过程的执行逻辑示意图，如图5所示，本申请实施例进行边坡检测的具体步骤如下所述：
步骤一、基于改进的三分量DAS技术，根据现场实际情况确定现场光纤布设方案，对边坡典型剖面及区域进行密集式光纤布设。通过钻孔将光纤植入岩土体内，获取边坡纵向及横向多个剖面及区域的成像云图。采集温度、应变、含水率及加速度等数据；
步骤二、建立边坡动力特性多域多参数分析架构体系。时间域参数主要包括PGA、PGV、PGD、RD和PEC；频率域参数主要包括频谱、f和PFSA；时频域参数主要包括Ia、PHSA和PMSA；
步骤三、在地面调制解调仪或计算机中，内置信号处理及数据成像软件，将上述多域多参数在计算机中形成可视化云图。通过分析各个域不同参数特征可视化云图分布特征及其参数表征的物理意义，对边坡的稳定状态进行分项检测及诊断，并得出分项检测及诊断结论；
步骤四、综合边坡动力响应多域多参数分项结果，对目前及未来边坡健康检测及诊断进行准确高效综合性判识，并以word/图片的形式输出，为工程师对工程现场决策提供参考。
根据本申请实施例提出的基于分布式光纤传感的边坡检测装置，本申请的实施例通过布设于边坡内部的光纤测量单元，对边坡的多个状态参数的加速度时间序列进行测量，利用解调仪与光纤测量单元相连，接收边坡测量的加速度时间序列，进一步地，通过终端设备与解调相连，对加速度时间序列进行多域耦联分析，生成边坡的特征云图，并根据特征云图及预设的多域特征参数指标进行边坡稳定状态分项检测，得到边坡状态的分项检测结果，并根据分项检测结果生成边坡的动力特性及变形特征的检测结果，从而综合多域分析结果对边坡健康状态进行综合性准确高效判识，提升了边坡稳定性健康检测及诊断的可靠性以及分布式光纤测量的精度及效率。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的基于分布式光纤传感的边坡检测方法。
图6为本申请实施例所提供的一种基于分布式光纤传感的边坡检测方法的流程图。
如图6所示，该基于分布式光纤传感的边坡检测方法包括以下步骤：
在步骤S601中，获取边坡多个状态参数的加速度时间序列.
在步骤S602中，对加速度时间序列进行多域耦联分析，生成边坡的特征云图。
可选地，在本申请的一个实施例中，利用加速度时间序列进行多域耦联分析生成特征云图，包括：将加速度时间序列进行时间域变换分析，得到边坡不同位置处的峰值加速度，根据峰值加速度生成边坡不同横纵剖面峰值加速度的第一分布云图；将加速度时间序列进行频率域变换分析，通过分析频谱及峰值变化特征，生成边坡不同横纵剖面频谱峰值的第二分布云图；将加速度时间序列进行时频域变换分析，通过分析能量谱特征及峰值变化，生成边坡不同横纵剖面能量谱峰值的第三分布云图；基于第一分布云图、第二分布云图和第三分布云图生成边坡的特征云图。
在步骤S603中，根据特征云图及预设的多域特征参数指标进行边坡稳定状态分项检测，得到边坡状态的分项检测结果，并根据分项检测结果生成边坡的动力特性及变形特征的检测结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，多域特征参数指标包括时间域参数指标、频率域参数指标和时频域参数指标，其中，时间域参数指标包括峰值加速度、PGA、放大系数、峰值位移、RD和PEC中的一个或多个；频率域参数指标包括固有频率、相对位移、谱峰值中的一个或多个；时频域参数指标包括阿里亚斯强度、地震Hilbert能量谱峰值和边际谱峰值中的一个或多个。
需要说明的是，前述对基于分布式光纤传感的边坡检测装置实施例的解释说明也适用于该实施例的基于分布式光纤传感的边坡检测方法，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的基于分布式光纤传感的边坡检测方法，通过获取边坡多个状态参数的加速度时间序列，对加速度时间序列进行多域耦联分析，生成边坡的特征云图，继而根据特征云图及预设的多域特征参数指标进行边坡稳定状态分项检测，得到边坡状态的分项检测结果，并根据分项检测结果生成边坡的动力特性及变形特征的检测结果，从而对边坡内部的稳定性健康状态进行分项判识，综合多域分析结果对边坡健康状态进行综合性准确高效判识，提升了边坡稳定性健康检测及诊断的可靠性，并将温度、应变、含水率、加速度等参数集成在单一***中，提升现有分布式光纤测量方法的精度及效率。此外采用测量得到的振动信号的时间域、频率域及时频域多域多参数分项成像分项，可以使边坡稳定性健康检测及诊断更加便捷直观，提升了对边坡局部变形的识别能力。
图7为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器701、处理器702及存储在存储器701上并可在处理器702上运行的计算机程序。
处理器702执行程序时实现上述实施例中提供的基于分布式光纤传感的边坡检测方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口703，用于存储器701和处理器702之间的通信。
存储器701，用于存放可在处理器702上运行的计算机程序。
存储器701可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器701、处理器702和通信接口703独立实现，则通信接口703、存储器701和处理器702可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器701、处理器702及通信接口703，集成在一块芯片上实现，则存储器701、处理器702及通信接口703可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器702可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上的基于分布式光纤传感的边坡检测方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
Claims (10)
1.一种基于分布式光纤传感的边坡检测装置，其特征在于，包括：
布设于边坡内部的光纤测量单元，对所述边坡的多个状态参数的加速度时间序列进行测量；
解调仪，所述解调仪与所述光纤测量单元相连，接收所述边坡测量的加速度时间序列；
终端设备，所述终端设备与所述解调相连，对所述加速度时间序列进行多域耦联分析，生成所述边坡的特征云图，并根据所述特征云图及预设的多域特征参数指标进行所述边坡稳定状态分项检测，得到所述边坡状态的分项检测结果，并根据所述分项检测结果生成所述边坡的动力特性及变形特征的检测结果。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述边坡的状态参数包括：边坡震动、温度、压力、应变和含水率中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光纤测量单元的布设方式包括：沿着所述边坡表面以预设间距呈S形环绕布设，在所述边坡内部通过定点钻孔的方式将所述光纤测量单元环绕串联至钻孔内部。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，利用所述加速度时间序列进行多域耦联分析生成特征云图，包括：
将所述加速度时间序列进行时间域变换分析，得到所述边坡不同位置处的峰值加速度，根据所述峰值加速度生成所述边坡不同横纵剖面峰值加速度的第一分布云图；
将所述加速度时间序列进行频率域变换分析，通过分析频谱及峰值变化特征，生成所述边坡不同横纵剖面频谱峰值的第二分布云图；
将所述加速度时间序列进行时频域变换分析，通过分析能量谱特征及峰值变化，生成所述边坡不同横纵剖面能量谱峰值的第三分布云图；
基于所述第一分布云图、所述第二分布云图和所述第三分布云图生成所述边坡的特征云图。
5.根据权利要求1或4所述的装置，其特征在于，
所述多域特征参数指标包括时间域参数指标、频率域参数指标和时频域参数指标，其中，所述时间域参数指标包括峰值加速度、PGA、放大系数、峰值位移、RD和PEC中的一个或多个；所述频率域参数指标包括固有频率、相对位移、谱峰值中的一个或多个；所述时频域参数指标包括阿里亚斯强度、地震Hilbert能量谱峰值和边际谱峰值中的一个或多个。
6.一种基于分布式光纤传感的边坡检测方法，其特征在于，用于权利要求1-5任一项所述的基于分布式光纤传感的边坡检测装置，该方法包括以下步骤：
获取边坡多个状态参数的加速度时间序列；
对所述加速度时间序列进行多域耦联分析，生成所述边坡的特征云图；
根据所述特征云图及预设的多域特征参数指标进行所述边坡稳定状态分项检测，得到所述边坡状态的分项检测结果，并根据所述分项检测结果生成所述边坡的动力特性及变形特征的检测结果。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，利用所述加速度时间序列进行多域耦联分析生成特征云图，包括：
将所述加速度时间序列进行时间域变换分析，得到所述边坡不同位置处的峰值加速度，根据所述峰值加速度生成所述边坡不同横纵剖面峰值加速度的第一分布云图；
将所述加速度时间序列进行频率域变换分析，通过分析频谱及峰值变化特征，生成所述边坡不同横纵剖面频谱峰值的第二分布云图；
将所述加速度时间序列进行时频域变换分析，通过分析能量谱特征及峰值变化，生成所述边坡不同横纵剖面能量谱峰值的第三分布云图；
基于所述第一分布云图、所述第二分布云图和所述第三分布云图生成所述边坡的特征云图。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，
所述多域特征参数指标包括时间域参数指标、频率域参数指标和时频域参数指标，其中，所述时间域参数指标包括峰值加速度、PGA、放大系数、峰值位移、RD和PEC中的一个或多个；所述频率域参数指标包括固有频率、相对位移、谱峰值中的一个或多个；所述时频域参数指标包括阿里亚斯强度、地震Hilbert能量谱峰值和边际谱峰值中的一个或多个。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求6-8任一项所述的基于分布式光纤传感的边坡检测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求6-8任一项所述的基于分布式光纤传感的边坡检测方法。
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