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武汉理工大学三亚科教创新园郭运华获国家专利权

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龙图腾网获悉武汉理工大学三亚科教创新园申请的专利基于双波长与光纤光栅网络的海岸边坡变形协同监测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120740484B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511148835.6,技术领域涉及:G01B11/16;该发明授权基于双波长与光纤光栅网络的海岸边坡变形协同监测方法是由郭运华;梁文羲;瞿登星;焦阳;董舒娅设计研发完成,并于2025-08-18向国家知识产权局提交的专利申请。

基于双波长与光纤光栅网络的海岸边坡变形协同监测方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于双波长与光纤光栅网络的海岸边坡变形协同监测方法,属于岩土工程安全监测技术领域,根据网络拓扑结构对海岸边坡的顶边层、斜边层和底边层进行传感器部署;分配顶边层传感器和斜边层传感器的工作波长,实现环境干扰与变形信号的光谱分离,再动态标定参数,采集信号提取应变,通过静水压力补偿和波浪滤波去除潮汐作用的干扰,以确保信号精准性;对顶边层传感器和底边层传感器进行年尺度监测累计位移修正以及传感器使用寿命预测。本发明三层网络的空间协同与双波长信号的融合,其多层协同、动态修正,精准监测边坡变形,最终实现海岸边坡变形的高精度、抗干扰监测,保障海岸边坡安全。

本发明授权基于双波长与光纤光栅网络的海岸边坡变形协同监测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于双波长与光纤光栅网络的海岸边坡变形协同监测方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤: S1根据网络拓扑结构对海岸边坡的顶边层、斜边层和底边层进行传感器部署,其中,顶边层传感器实现环境干扰捕获,斜边层传感器捕捉剪切变形数据,底边层传感器建立绝对位移基准点,构建协同监测的空间拓扑基础; 对海岸边坡进行传感器网络拓扑结构部署,包括: 在海岸边坡的顶边层、斜边层和底边层上部署传感器网络拓扑结构,其中,顶边层传感器阵列用于捕获纯环境干扰信号;斜边层传感器阵列用于沿边坡主应变方向捕捉剪切变形;底边层传感器阵列用于建立绝对位移基准点; S2分配顶边层传感器和斜边层传感器的工作波长,再动态修正参数保障精度;采集信号提取应变,建立潮位-波长偏移映射表补偿静水压力,用相位差分析过滤波浪干扰,以抑制潮汐作用的干扰,实现海岸边坡变形的监测,为边坡稳定评估提供可靠数据; 分配顶边层传感器和斜边层传感器的工作波长,再动态修正参数保障精度,采集信号提取应变,建立潮位-波长偏移映射表补偿静水压力,用相位差分析过滤波浪干扰,具体步骤如下: a1.双波长分工 对顶边层传感器阵列的工作波长和斜边层传感器阵列的工作波长进行光谱空间分配,具体如下: 1将顶边层传感器阵列的工作波长限定于仅敏感于环境物理量的第一波段; 2将斜边层传感器阵列的工作波长限定于同步响应机械应变与环境干扰的第二波段; 3底边层传感器阵列的工作波长部署涵盖第一波段和第二波段中; 第一波段与第二波段在光谱域保持一段间隔,避免波长混叠; a2.动态修正 在以下四种情况重新动态标定环境耦合因子、应变灵敏度系数和腐蚀衰减系数,具体操作如下: 1当出现盐雾突变事件时,环境对底边层传感器发生干扰,重新计算环境耦合因子;当底边层传感器检测,对环境耦合因子进行修正,计算环境耦合因子,的公式如下: ; 其中,为阶跃变化阈值;为基准环境噪声变化量,即基准环境噪声信号;为应变和环境干扰下的基准应变零点变化量,即基准应变零点信号;为当前基准值;为初始标定值;为初始环境噪声变化量,即初始环境噪声信号;为初始应变零点变化量,即初始应变零点信号; 2当斜边层传感器监测到变形超过长期漂移阈值时,即传感器应变,对应变灵敏度系数进行修正,计算应变灵敏度系数的步骤如下: 在底边层施加液压荷载,液压荷载依据实时反演的岩土弹性模量E动态调整,满足液压荷载倍潮位最大静压,采集并记录底边层传感器的环境波长偏移和混合波长偏移;先消除环境干扰,得到变形后导致的波长变化,将其通过岩土弹性模量E,换算成受力导致的变形量,再用液压荷载计算应变灵敏度系数,公式如下: 式中为第一波段下环境干扰的环境噪声波长偏移,为第二波段下应变和环境干扰的混合波长偏移; 3当温度处于平稳时段时,以24小时为一个周期修正环境耦合因子;用顶边层传感器24小时环境干扰总变化量和底边层传感器环境干扰总变化量的比值,计算修正后的环境耦合因子,公式如下: ; 其中,为修正后的环境耦合因子;为修正前的环境耦合因子;为顶边层传感器测得的波长随时间的变化量;为底边层传感器测得的波长随时间的变化量; 4以每年为一个周期修正腐蚀衰减系数以及应变灵敏度系数,以保持顶边层传感器和底边层传感器的长期精度;用顶边层传感器腐蚀波长变化率和底边层传感器基准波长变化率的比值,修正腐蚀衰减系数,计算修正后的腐蚀衰减系数以及应变灵敏度系数,公式如下: ; 其中,为修正后的腐蚀衰减系数;为修正前的腐蚀衰减系数;为顶边层传感器波长变化率的绝对值,;为底边层传感器波长变化率的绝对值,;为一个周期修正后的应变灵敏度系数;为一个周期修正前的应变灵敏度系数;为盐雾浓度;为盐度环境下的持续时间; a3.采集信号提取应变 1采集顶边层传感器波长偏移量,将其作为纯环境噪声参考; 2采集斜边层传感器波长偏移量,将其作为混合监测信号; 3从斜边层传感器的里,去掉环境干扰,再通过应变灵敏度系数转换成应变,按以下运算式提取未考虑潮汐作用干扰的应变,公式如下: ; 其中,为未考虑潮汐作用干扰的应变; a4.去除潮汐作用的干扰 1静水压力补偿 先依据潮位高度数据,建潮位-波长偏移映射表,标定潮位高度数据对应的波长偏移量和等效应变;实时采集潮位查映射表得等效应变,从斜边层传感器实测值中扣除,获消除潮汐干扰的真实应变; 2波浪动力滤波 同步采实时应变监测信号与潮汐理论仿真信号,经频域变换分解为不同频率;通过相位差判别,过滤判定为波浪干扰的频段,保留<0.1Hz低频和>10Hz高频的真实变形信号; S3通过顶边层传感器和底边层传感器分别提取顶边层年均漂移和底边层基准漂移,计算年度腐蚀衰减系数,修正年尺度监测累计位移; 具体步骤如下: 1提取顶边层传感器年均漂移; 2获取底边层传感器基准漂移; 3计算年度腐蚀衰减系数的公式如下: ; 其中,时间为一年,为盐雾浓度函数; 4修正年尺度监测累计位移的公式如下: ; 其中,为修正后的累计位移,为修正前的累计位移,为年度腐蚀衰减系数,为累计时间,为动态腐蚀因子; S4依据年度腐蚀衰减系数和盐雾浓度,计算正常工作时长,以预测传感器使用寿命。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人武汉理工大学三亚科教创新园,其通讯地址为:572025 海南省三亚市崖州区崖州湾科技城用友产业园9号楼;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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