[发明专利]一种油气管道轴向应变智能化监测装置与方法

权利要求书

1.一种油气管道轴向应变智能化监测装置，其特征在于，所述装置包括：多个应变监测传感器组、综合监测桩和远程终端；

所述应变监测传感器组，用于采集所在轴向截面的轴向应变数据；每个应变监测传感器组包括N支轴向应变传感器，各所述轴向应变传感器沿油气管道的截面圆周上依次布置；N大于等于4；

所述综合监测桩，与各所述应变监测传感器组连接，用于接收所述应变监测传感器组采集的轴向应变数据，并将所述轴向应变数据传输给远程终端；

远程终端，与所述综合监测桩无线连接，用于对接收到的所述轴向应变数据进行处理，以对所述油气管道轴向应变进行实时监测。

2.根据权利要求1所述的油气管道轴向应变智能化监测装置，其特征在于，所述综合监测桩包括：

数据获取模块，通过连接管与所述轴向应变传感器的引出线缆电连接，用于获取所述轴向应变传感器采集的轴向应变数据；

无线传输模块，与所述数据获取模块和所述远程终端连接，用于将所述轴向应变数据无线传输至所述远程终端。

3.根据权利要求2所述的油气管道轴向应变智能化监测装置，其特征在于，所述综合监测桩还包括：蓄电池、太阳能板、太阳能控制器、集成板和综合监测桩外壳；

所述蓄电池，与所述太阳能控制器连接，用于通过所述太阳能控制器为所述数据获取模块、所述无线传输模块供电；

所述太阳能板，与所述太阳能控制器连接，用于将太阳能转化成电能，通过所述太阳能控制器为所述数据获取模块和所述无线传输模块供电，并为所述蓄电池充电；

所述太阳能控制器，分别与所述数据获取模块和所述无线传输模块连接，用于控制所述太阳能板为所述数据获取模块和所述无线传输模块供电，并控制所述太阳能板为所述蓄电池充电；

所述集成板，所述无线传输模块、所述数据获取模块、所述太阳能控制器和所述蓄电池集中排布于所述集成板上；

所述综合监测桩外壳，用于容纳所述无线传输模块、所述数据获取模块、所述太阳能控制器、所述蓄电池和所述集成板，所述集成板经防水处理后嵌入在综合监测箱外壳的背板上。

4.根据权利要求3所述的油气管道轴向应变智能化监测装置，其特征在于，所述综合监测桩还包括：

避雷针、接地线和接地体；所述接地线连接所述避雷针和所述接地体。

5.一种油气管道轴向应变智能化监测方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-4任一项所述的油气管道轴向应变智能化监测装置，包括：

S1：获取待测截面上N支轴向应变传感器实时采集的油气管道截面的轴向应变数据和各所述轴向应变传感器的安装角度；根据各所述轴向应变传感器的安装角度和N组轴向应变数据，确定待测截面应变分量和待测截面最优应变分量；N大于等于4；所述安装角度为轴向应变传感器与截面圆心的连线与零点方向的夹角；所述零点方向为经过轴向应变传感器所在截面的圆心且垂直油气管道轴向的方向；所述截面应变分量包括：轴向平均拉压应变、水平弯曲应变和竖向弯曲应变；所述截面最优应变分量包括：最优轴向平均拉压应变、最优水平弯曲应变和最优竖向弯曲应变；

S2：根据所述待测截面应变分量，确定待测截面轴向应变初始值；

S3：根据所述待测截面最优应变分量，确定不同时刻待测截面圆周上任意一点处的轴向应变值；

S4：基于待测截面轴向应变初始值和不同时刻待测截面圆周上任意一点处的轴向应变值的得到轴向应变变化量；根据所述轴向应变变化量对油气管道截面的轴向应变进行实时监测。

6.根据权利要求5所述的油气管道轴向应变智能化监测方法，其特征在于，计算油气管道待测截面应变分量采用公式：

其中，θ_i、θ_j、θ_k表示待测截面上三个轴向应变传感器的安装角度，ε_i、ε_j、ε_k分别为与安装角度对应的轴向应变传感器采集的轴向应变数据；ε_m表示平均拉压应变，ε_by表示竖向弯曲应变，ε_bz表示水平弯曲应变。