隨著我國基礎交通設施的建設,山區(qū)工程邊坡激增,存在發(fā)生滑坡的潛在可能性,不斷威脅著周邊居民及過往車輛的安全。基于OTDR的邊坡監(jiān)測系統(tǒng),使用光時域反射儀(OTDR)作為核心測量元件,結(jié)合計算機技術及無線通信技術實現(xiàn)邊坡自動化、智能化監(jiān)測,保證實時性,解決了傳統(tǒng)監(jiān)測手段存在的問題,對保障人們生命財產(chǎn)安全,減少經(jīng)濟損失具有重大意義。本論文研究意義在于分析并解決系統(tǒng)中存在的問題,尤其是系統(tǒng)長時間運行后無響應;并重新規(guī)劃硬件電路,設計更專用的電路系統(tǒng);同時增加硬件系統(tǒng)程序異常處理,增強系統(tǒng)可靠性。另外,開發(fā)基于Android系統(tǒng)的移動端監(jiān)控系統(tǒng)用于實現(xiàn)用戶隨時隨地查看最新數(shù)據(jù)。本論文的主要工作內(nèi)容:第一,闡述了課題的研究背景及意義,并講述了邊坡監(jiān)測技術的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀,以及實現(xiàn)基于OTDR的邊坡監(jiān)測系統(tǒng)的必要性。第二,在研究光纖、光纖傳感器和OTDR的原理基礎上,結(jié)合與其他分布式光纖傳感技術的對比,確定采用OTDR作為系統(tǒng)測量元件。第三,根據(jù)系統(tǒng)設計方案,確定系統(tǒng)各部分實現(xiàn),調(diào)研硬件電路及軟件開發(fā)相關內(nèi)容,規(guī)劃并實現(xiàn)硬件電路,完善軟件程序設計,增強系統(tǒng)穩(wěn)定性,并解決系統(tǒng)中的問題。在實驗室環(huán)境下模擬監(jiān)測環(huán)境,分析測量數(shù)據(jù),驗證其監(jiān)測告警性能。第四,分析移動端系統(tǒng)功能,調(diào)研相關技術,設計移動端頁面布局并實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務邏輯,使用真機測試,系統(tǒng)性能良好,操作簡單,界面簡潔,可滿足用戶時刻查看數(shù)據(jù)�；贠TDR的集成監(jiān)控管理系統(tǒng)實現(xiàn)智能化、自動化、遠程操控邊坡監(jiān)測,由測量結(jié)果反饋邊坡形變,可保證實時監(jiān)測預警,降低事故風險,且成本合適,可推廣使用,具有可觀的應用前景。
【學位單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TP311.52;TP277
【部分圖文】：

并不斷壯大，在通信領域占據(jù)了主要地位。逡逑組成光纖的基本結(jié)構(gòu)可分為三層，最里面是纖芯，中間是包層、最外面則是逡逑保護層，具體如圖２－１所示。其中為實現(xiàn)光波全反射傳輸，纖芯的折射率略大逡逑于包層的折射率。而保護層則是用于保護光纖不被外界環(huán)境污染，并避免光纖受逡逑到機械損傷。逡逑包展邐邐逡逑纖芯邐ｙＳＬ邐／逡逑攟護雇逡逑圖２－１光纖結(jié)構(gòu)逡逑２．１．１基本原理逡逑受光波在光纖中傳輸時，光的振幅、相位、頻率等特征參數(shù)在壓力、溫度、逡逑電磁場等外界環(huán)境因素的干擾下發(fā)生變化的現(xiàn)象啟發(fā)［１９］，研宄人員反向利用光逡逑的強度、波長等特征參數(shù)變化量，以實現(xiàn)對被測參數(shù)的測量。逡逑光纖傳感器的組成結(jié)構(gòu)如圖２－２所示，光源發(fā)出的光信號，經(jīng)過入射光纖逡逑進入到調(diào)制區(qū)，在調(diào)制區(qū)，光波受到被測物理量的影響，會產(chǎn)生一個攜帶了入射逡逑光的強度、波長、相位等光學性質(zhì)變化量的調(diào)制信號，此信號經(jīng)由出射光纖被光逡逑探測器接收到

２．２．２菲涅爾反射逡逑菲涅爾反射指的是光波入射到兩種折射率不同的介質(zhì)分界面時，有一部分光逡逑發(fā)生反射的現(xiàn)象，如圖２－４所示。在ＯＴＤＲ系統(tǒng)中，通常在光纖端面、光纖連逡逑接處由于兩種物質(zhì)折射率不同，會產(chǎn)生菲涅爾反射；另外，若是光纖中存在與空逡逑氣接觸的斷裂處，則在該斷裂處也會發(fā)生菲涅爾反射。逡逑ｒ邋一邋ｒｉｉ邋ｃｏｓ邋0ｉ－ｎ２邋ｃｏｓ邋６ｔ逡逑ｓ邐ｎ±邋ｃｏｓ0ｉ＋ｎ２邋ｃｏｓ６ｔ逡逑＿邋２ｎ－ｉ邋ｃｏｓ0ｉ逡逑ｓ邐ｒｉｉ邋ｃｏｓ0ｉ＋ｎ２邋ｃｏｓ６ｔ邐／Ｉ逡逑＾邐＿邋ｒｉｘ邋ｃｏｓ邋０ｔ－ｎ２邋ｃｏｓ邋６１邐（一邐）逡逑Ｐ邐ｒｉｉ邋ｃｏｓ邋0ｔ＋ｎ２邋ｃｏｓ邋ｉ逡逑一邋Ｉｎ－ｉ邋ｃｏｓ0ｉ逡逑ｖ邐ｐ邐ｎｘ邋ｃｏｓ６ｔ＋ｎ２邋ｃｏｓ0ｉ逡逑上式為菲涅爾公式，＆、ｎ２是兩種不同介質(zhì)的折射率，＆、０ｔ分別表示入射逡逑角和折射角。前兩子式表示電矢量垂直于入射面的反射光的反射系數(shù)和折射光的逡逑９逡逑

２．３邋ＯＴＤＲ邋系統(tǒng)逡逑２．３．１邋ＯＴＤＲ組成結(jié)構(gòu)逡逑ＯＴＤＲ的組成結(jié)構(gòu)如圖２－５所示，包括脈沖發(fā)生器、激光器、定向耦合器、逡逑檢測器、放大器等。其中脈沖發(fā)生器產(chǎn)生特定的電脈沖，經(jīng)過激光器轉(zhuǎn)換為光脈逡逑沖，作為測量用的光波。之后光波經(jīng)過定向耦合器注入至待測光纖，光波在待測逡逑光纖中傳輸發(fā)生背向散射，返回的光波經(jīng)過定向耦合器在光檢測器處被接收，并逡逑轉(zhuǎn)為電信號，通過放大器進行放大，然后將電信號通過ＡＤ轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信逡逑號，最后對數(shù)字信號進行處理，并使用設備展示測量結(jié)果。逡逑１０逡逑

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本文編號：2812408