[实用新型]一种埋地管道悬空状态分布式光纤监测装置

说明书

一种埋地管道悬空状态分布式光纤监测装置及其监测方法，属于结构安全监测技术领域。该监测装置包括光纤传感器和数据采集仪器，光纤传感器纵向平行并固定在相当于时钟3点、9点、12点位置的埋地管道的外壁上，通过光纤传感器获得管道的纵向应变数据，提取弯曲应变数据按照悬空管道附加弯矩分布特征识别管道悬空位置和长度。与传统的管道监测方法相比，具有实时监测、远程传感、分布式测量的优势。可以获取管道全长的应变分布状态，根据悬空管道附加弯矩分布特征判断管道任意位置的悬空出现，识别管道悬空长度及其影响范围，并可根据监测数据实时评估管道弯曲应力，避免因悬空未能及时发现而导致的管道破坏，实现管道悬空状态的实时监测和科学预警。

技术领域

本实用新型涉及一种埋地管道悬空状态分布式光纤监测装置，属于结构安全监测技术领域。

背景技术

天然气、石油与煤炭作为当今世界一次性能源的三大支柱，在国家的经济发展中起着相当重要的作用。长期以来，我国一直都是煤炭消费大国，在发展经济的同时也带来了严重的环境问题。进入新时代以来，我国逐步进行能源结构调整优化，走向大力开发清洁能源的道路。我国对石油和天然气消费量呈井喷式的增长，埋地管道作为油气资源的主要运输方式之一，是较为经济、合理的运输方式。我国埋地管道的大力兴建，铺设场地环境越来越复杂，埋地管道安全运行形势也较为严峻。

通常，管道在滑坡、侵蚀、沉降、洪水以及流动沙丘等地质或自然灾害作用下会产生悬空，管道应力会发生变化。若管道弯曲应力过大，会导致管道发生塑性变形甚至破裂。而本身运输介质具有易燃、易爆等特点，一旦发生事故，可能会造成重大的经济损失和严重的环境污染，甚至对人民的生命安全构成威胁。因此，对管道悬空状态进行及时预警显得十分重要。

传统的管道监测方法包括超声波法、负压波法、涡流检测法、漏磁监测法、压电阻抗法、光纤光栅监测技术。但是对于沙漠或山区等野外条件，这些方法会受到天气环境、交通荷载、电磁干扰以及复杂环境腐蚀的影响，无法及时发现管道悬空。

本实用新型针对此问题，提出将基于Brillouin散射原理原理的布里渊光纤传感技术应用于埋地管道，利用其实时监测、远程传感、分布式测量的优势，可以对管道全长的应变分布状况进行监测，根据悬空管道附加弯矩分布特征准确判断管道任意位置的悬空出现，识别管道悬空长度及其影响范围，并可根据监测数据实时评估管道弯曲应力，避免因悬空未能及时发现而导致的管道破坏，实现管道悬空状态的实时监测和科学预警。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种埋地管道悬空状态分布式光纤监测装置，通过将Brillouin分布式应变光纤传感器纵向布设到埋地管道表面进行分布式测量，可以根据悬空管道附加弯矩分布特征准确判断管道任意位置的悬空出现，识别悬空长度及其影响范围，并可根据分布式传感器采集的管道全长应变分布状况，实时评估管道弯曲应力，为悬空状态导致的管道失效提供科学预警。

本实用新型的技术方案是：一种埋地管道悬空状态分布式光纤监测装置，它包括分布式应变光纤传感器和数据采集仪器，所述分布式应变光纤传感器纵向平行并固定在相当于时钟3点、9点、12点位置的埋地管道的外壁上，时钟12点位置的第二分布式应变光纤传感器分别连接时钟3点位置的第一分布式应变光纤传感器和时钟9点位置的第三分布式应变光纤传感器，第一分布式应变光纤传感器和第三分布式应变光纤传感器分别与数据采集仪器连接；由于沿埋地管道纵向布设的分布式应变光纤传感器采集的应变是弯曲应变和轴向应变叠加的结果，通过分布式应变光纤传感器获得管道的纵向应变数据，提取弯曲应变数据按照悬空管道附加弯矩分布特征识别管道悬空位置和长度。