[发明专利]管道应变监测预警系统及方法

说明书

本发明提供一种管道应变监测预警系统，其包含：弹性监测杆件，系统包含两条弹性监测杆件，对称设置在待监测管段的两侧，采用矩形中空截面设计，中空截面的两侧外壁设有矩形凹槽；传感光纤，包含两条传感光纤，分别设置在两条弹性监测杆件的矩形凹槽内；多通道切换模块，与传感光纤连接，用于在两条传感光纤之间进行通道切换；分布式光纤应变解调仪，与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，其用于连接分布式光纤应变解调仪与多通道切换模块、多通道切换模块与传感光纤。本发明提出了监测预警系统的布设方案，对采集系统获取的数据进行分析，为管道到结构安全提供依据，实现准确、全面的管道结构健康监测和安全预警。

技术领域

本发明涉及管道结构安全监测技术领域，具体地说，涉及一种管道应变监测预警系统及方法。

背景技术

随着现代化建设的快速发展，能源需求量日益增加。管道作为油气输送的主要方式，是油气资源开发的“生命线工程”系统。由于国民经济和社会发展对于油气管道的依赖性逐渐提高，管道安全对经济、环境和社会稳定的敏感度也愈加重要，油气管道的服役安全已经成为公众、政府和企业关注的焦点。

但是，随着管线的增多、管龄的增长，管道服役过程中多种复杂因素的长期作用，管道结构状态退化现象普遍存在，管道安全事故时有发生，给人们的生命、财产安全和生态环境等造成了巨大威胁。因此，迫切需要研发先进的管道在位监测和精细检测的技术手段，实时评估管道结构状态，定量预测管道剩余寿命，为管道全寿命周期安全运行提供决策支持，为提升油气管网效益、防止公共安全事故提供科技支撑。

因此，本发明提供了一种管道应变监测预警系统及方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种管道应变监测预警系统，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；

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。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包含环氧树脂层，用于布设所述传感光纤。

根据本发明的一个实施例，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。

根据本发明的一个实施例，所述连接光纤以及所述传感光纤均为单模光纤。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种管道应变监测预警方法，通过如上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。

根据本发明的一个实施例，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。