[发明专利]管道应变监测预警系统及方法

权利要求书

1.一种管道应变监测预警系统，其特征在于，对管道沿程周围流沙变化进行监测，获得管道在流沙作用下的管道结构真实响应，所述系统包含：

弹性监测杆件，所述系统包含两条所述弹性监测杆件，对称设置在待监测管段的两侧，每条所述弹性监测杆件的长度与所述待监测管段的长度相同，所述弹性监测杆件采用矩形中空截面设计，所述中空截面的两侧外壁设有矩形凹槽，每条所述弹性监测杆件布设于所述待监测管段的管腰处，与所述待监测管段的外壁的直线距离为第一预设长度，由于所述弹性监测杆件布设位置距管道为所述第一预设长度，对流沙作用能够起到预警作用，实现管道风险预警功能，获取所述弹性监测杆件侧向弯曲引起的纯弯曲作用下的应变，实现监测流沙对待监测管段的作用程度和影响大小；

传感光纤，所述系统包含两条所述传感光纤，分别设置在两条所述弹性监测杆件的矩形凹槽内，每条所述传感光纤采用对称折返布设，每条所述传感光纤的长度为所述待监测管段的两倍；

多通道切换模块，其与所述传感光纤连接，用于在两条所述传感光纤之间进行通道切换；

分布式光纤应变解调仪，其与所述多通道切换模块连接，用于发出探测激光并接收反馈信号；

连接光纤，其用于连接所述分布式光纤应变解调仪与所述多通道切换模块、所述多通道切换模块与所述传感光纤。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包含环氧树脂层，用于布设所述传感光纤。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述连接光纤以及所述传感光纤均为单模光纤。

4.一种管道应变监测预警方法，其特征在于，通过如权利要求1-3中任一项所述的系统进行管道应变监测预警，其包含以下步骤：

步骤一：通过所述分布式光纤应变解调仪向入射段传感光纤发出所述探测激光，并接收返回段传感光纤反馈的所述反馈信号，其中，每条所述传感光纤划分为所述入射段传感光纤以及所述返回段传感光纤；

步骤二：对所述反馈信号进行应变分析，分别得到两条所述弹性监测杆件的轴心分布式弯曲应变，以对所述待监测管段的安全情况进行评估，当有风险时发出预警。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤一之前，所述方法还包含：在布设所述监测预警系统时，基于所述待监测管段的长度，对所述反馈信号进行倒转处理，使得所述反馈信号的与所述探测激光的入射方向一致。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算所述入射段传感光纤的分布式应变：

ε_f1(x)＝ε_M(x)+ε_N(x)+ε_OT(x)

其中，ε_f1(x)表示所述入射段传感光纤的分布式应变，ε_M(x)表示侧向弯曲引起的弯曲应变，ε_N(x)表示轴力引起的应变，ε_OT(x)表示光热效应引起的应变。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算所述返回段传感光纤的分布式应变：

ε_f2(x)＝-ε_M(x)+ε_N(x)+ε_OT(x)

其中，ε_f2(x)所述返回段传感光纤的分布式应变。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算得到每条所述弹性杆件的轴心分布式弯曲应变：

其中，ε_BM1(x)表示每条所述弹性杆件的轴心分布式弯曲应变。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过所述多通道切换模块进行通道切换，以分别得到两条所述弹性监测杆件的轴心分布式弯曲应变。