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龙图腾网获悉山西大学申请的专利基于FBG和管道3D轨迹的土壤沉降监测系统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：CN120926950B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20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：202511473901.7，技术领域涉及：G01C5/00；该发明授权基于FBG和管道3D轨迹的土壤沉降监测系统是由马杰;孙丹丹;陈鹏;付永明;赵泽家;谢岚伟设计研发完成，并于2025-10-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于FBG和管道3D轨迹的土壤沉降监测系统在说明书摘要公布了：本发明属于光纤传感技术领域，公开了一种基于FBG和管道3D轨迹的土壤沉降监测系统，包括：光纤传感模块、光纤监测仪和计算单元，光纤传感模块包括地下管道、第一检测光纤和第二检测光纤；第一、第二检测光纤的一端均与光纤监测仪连接，另一端沿地下管道长度方向设置在地下管道表面，且均分布设置有多个FBG；各个FBG均分别通过一个固定底座设置在地下管道表面；光纤监测仪用于根据第一、第二检测光纤中的反射数据确定管道各个测量位置的应变数据并发送至计算单元，计算得到管道各个测量位置的曲率和扭转参数，并重构出管道的三维曲线，进而判断土壤沉降点。本发明可以实现土壤沉降点的高效、精准识别。

本发明授权基于FBG和管道3D轨迹的土壤沉降监测系统在权利要求书中公布了：1.一种基于FBG和管道3D轨迹的土壤沉降监测系统，其特征在于，包括：光纤传感模块、光纤监测仪和计算单元，所述光纤传感模块包括地下管道、第一检测光纤和第二检测光纤；所述第一检测光纤和第二检测光纤的一端均与所述光纤监测仪连接，另一端分别沿地下管道长度方向设置在地下管道表面，且第一检测光纤与第二检测光纤在管道截面上对应的圆心角A大于30°； 所述第一检测光纤上分布设置有多个第一FBG，所述第二检测光纤上均分布设置有多个第二FBG，所述地下管道上设置有多个测量位置，所述第一FBG和第二FBG分布设置在各个所述测量位置对应的管道截面上； 各个所述第一FBG和第二FBG均分别通过一个固定底座设置在地下管道表面；所述固定底座包括狗骨形底座和保护柱，所述保护柱固定设置在狗骨形底座中心，且所述保护柱中心设置有光纤孔；所述第一FBG和第二FBG设置在对应保护柱的光纤孔内，且其两端固定在所述狗骨形底座上，固定时设置有预应力； 所述光纤监测仪用于根据第一检测光纤和第二检测光纤中的反射数据，确定管道各个测量位置的第一应变数据和第二应变数据并发送至所述计算单元； 所述第一检测光纤或第二检测光纤上还设置有用于测量环境温度的FBG温度传感器； 所述计算单元用于根据管道各个测量位置处的第一应变数据和第二应变数据，计算得到管道各个测量位置的曲率和扭转参数，并重构出管道的三维曲线，进而判断土壤沉降点；所述管道各个测量位置的曲率和扭转参数的计算公式为： ； ； 其中，表示热应变，通过FBG温度传感器测量到的温度确定；表示第i个测量位置的曲率，d表示FBG到地下管道中心轴的径向距离，表示第i个测量位置的扭转参数，表示第一检测光纤在第i个测量位置处检测到的第一应变，表示第二检测光纤在第i个测量位置处检测到的第二应变； 重构管道的三维曲线的方法为： 步骤1：计算各个测量位置的副法向量旋转角度和切向量旋转角度，计算公式为： ； ； 其中，和分别表示第i个测量位置的副法向量旋转角度和切向量旋转角度；表示第i个测量位置的曲率，和表示第i+1和第i个测量位置的扭转参数；表示第i个到第i+1个测量位置的弧长； 步骤2：计算各个测量位置对应的齐次变换矩阵，计算公式为： ； 步骤3：根据齐次变换矩阵，逐步递归计算各个测量位置的三维坐标，计算公式为： 其中，表示第n个测量位置的三维坐标矩阵。

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