[发明专利]集成式管道应力监测桩

说明书

技术领域

本发明涉及管道应力在线监测技术领域，尤其涉及一种安装在管道沿线的，用于管道应力监测的现场装置。

背景技术

长输管道线路长、管径大、设计压力高，管道沿途地形、地质条件异常复杂，山岭隧道穿越次数多，因此在管道沿线地质灾害段采用应力在线监测技术，对管道的本质安全运行具有重要意义。目前常规的做法是不对管道进行在线监测，仅通过人工巡检或远端站场监测数据的变化推断事故的发生。这种方式极易出现误判，错过管道治理的最佳时机，导致管道变形破裂，出现重大事故。

目前市场上有不少应力监测设备，但普遍存在以下问题：

1．多是用于路桥、水利设施监测用的通用设备，非专门针对长输管道开发，适用性较差；

2．每个截面布置传感器较少，无法求出真正的管道最大应力点和最大应力值；

3．监测设备需要电力、通信等依托条件，环境适应性差，不适合管道野外使用；

4．未考虑防盗措施，易受人为破坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于长输管道的集成式应力监测设备，测量应力准确，无需外供电和通信依托，具有伪装和防盗功能，适合管道野外恶劣工况使用。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种集成式管道应力监测桩，包括：主控制器、智能采集模块和应力传感器；

所述应力传感器，与所述智能采集模块连接，安装在管道外侧上部，用于对管道应力进行监测采集，每个管道监测截面上至少布置3个以上所述应力传感器；

所述智能采集模块在所述主控制器调度下，完成所述应力传感器的数据采集，并传输给主控制器；

所述主控制器与数个智能采集模块连接，每个智能采集模块与1个管道监测截面上的应力传感器连接以采集该管道监测截面上的应力数据。

优选的，在管道的每个监测截面上布置5个所述应力传感器，所述应力传感器每隔45°均匀分布。

优选的，所述主控制器与1个管道监测截面上的应力传感器直接连接以采集该管道监测截面上的应力数据。

优选的，所述集成式管道应力监测桩，还包括：通信模块；所述主控制器通过所述通信模块将采集的数据统一上传。

优选的，所述通信模块为GPRS通信模块和／或北斗通信模块。

优选的，所述集成式管道应力监测桩，还包括：太阳能供电模块用于提供电能。

优选的，所述集成式管道应力监测桩，还包括：仿线路桩外壳。

优选的，主控制器、通信模块、太阳能供电模块设置在一种仿线路桩外壳内；智能采集模块设置在另一种仿线路桩外壳内。

本发明的管道监测截面采用5点式传感器布置，可计算出管道线性形变区的最大环向应力和轴向应力，根据最大应力值进行报警；本发明采用集成式设计，无外供电和通信依托，微功耗运行（平均功耗小于1W），可选GPRS或北斗通信；本发明采用仿线路桩外壳设计，具有良好的伪装和防盗功能，本发明适应恶劣工况：-30~60℃，防护等级IP67。

附图说明

图1为本发明集成式管道应力监测桩一实施例传感器布置方案示意图。

图2为本发明集成式管道应力监测桩组成的监测系统结构的一实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明可安装在管道附近，经应变和应力的转换计算，实时在线测量管道的受力情况。在管道受力的线性区就可以进行报警，提示操作者提前处理，避免事故发生。同时将采空区、滑坡等地质灾害对管道的影响及处理措施，从过去定性和半定量分析为主的“模糊决策”提升为完全定量化的“精确决策”，具有很好的应用前景。总之，本发明具有结构简单灵活、实用性强、测量准确、造价低等特点。

本发明集成式管道应力监测桩可完成对应力传感器的数据采集和通信传输，采用模块式结构，包括主控制器、智能采集模块、GPRS通信模块、北斗通信模块、太阳能供电模块和仿线路桩外壳。这些模块可以自由组合成两种基本型式：

一是由主控制器、通信模块、太阳能供电模块和仿线路桩外壳组成主控制器监测桩；

二是由智能采集模块和仿线路桩外壳组成采集器监测桩。

根据通信支撑情况通信模块可选择GPRS通信模块和／或北斗通信模块。