[发明专利]基于分布式光纤的子弹罐应变和温度智能监测系统及方法

权利要求书

1.基于分布式光纤的子弹罐应变和温度智能监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：利用数值模拟系统（10）在有限元软件中建立子弹罐体（1）与下方沙床基础（11）的1：1仿真模型，并进行不同工况条件下的模拟，确定温度、应力和应变变化范围，作为现场控制系统（8）监测的初始范围；

步骤2：从子弹罐体（1）的封头处开始，呈“米”字型布设分布式应变光缆（2）和分布式温度光缆（3）；在子弹罐体（1）落位位置正下方沙床基础（11）中布设多个土压力计（4）；再将完成光缆布设的子弹罐体（1）落位到沙床基础（11）上；

步骤3：分布式温度光缆（3）采集温度数据汇集到温度采集器（5），分布式应变光缆（2）采集应变数据汇集到应变采集器（6），土压力计（4）采集土压力基础值汇集到土压力采集器（7），同时对各采集器的精度进行修正校准；各采集器的数据均传输至现场控制系统（8）中进行比对分析，判断是否在初始范围内，在初始范围内则进入步骤4，否则调整现场控制系统（8）的初始范围，修正数值模拟系统（10）的模拟模块；

步骤4：对子弹罐体（1）进行水压试验，根据应变采集器（6）以及土压力采集器（7）采集的数据，现场控制系统（8）进一步对应变监测范围进行细化修正，同时比对获取子弹罐体（1）罐内外温度差，作为后续其他试验的修正值；

步骤5：对子弹罐体（1）进行充装试验，通过分布式温度光缆（3）监测子弹罐体（1）表面温度数据，并与充装速度建立联系，通过分布式应变光缆（2）监测子弹罐体（1）表面应变情况，并与充装量建立联系，进而建立应变情况的温度补偿关系；

步骤6：对子弹罐体（1）进行渗漏模拟试验，观察温度采集器（5）和应变采集器（6）的变化情况，据此调整采集器的精度，同时调整现场控制系统（8）的控制精度；

步骤7：开启现场控制系统（8）的智能识别模式，进行智能监测工作；首先控制各采集器进行试采集，将采集到的数据与现场控制系统（8）内部存储的数据范围进行比对，选择最接近的作为数据采集条件，并向各采集器发出调整为当前条件下采集精度的指令；同时，数值模拟系统（10）根据现场控制系统（8）选取的条件进行对应调整；

调整后的数值模拟系统（10）根据现场控制系统（8）传输的数据形成温度和应变云图，现场控制系统（8）将各项监测数据以及云图数据传输至中控室显示屏（9）上显示；现场控制系统（8）将采集到的数据与内部存储的初始范围进行实时比对，当检测数据超出范围时，向中控室显示屏（9）传递警告信息；

针对出现渗漏的情况，利用如下公式对渗漏位置进行定位：

其中，表示温度；表示分布式温度光缆（3）位置的环境温度；表示子弹罐体（1）的半径；表示土体的热扩散系数；表示罐体的热扩散系数；表示相邻分布式温度光缆（3）的径向距离；表示渗漏点到分布式温度光缆（3）测量点的最短距离或分布式温度光缆（3）测量点到罐体内部的距离。

2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤的子弹罐应变和温度智能监测方法，其特征在于，所述步骤7中，首先通过收集分布式温度光缆（3）采集的数据确定最低温度点的位置，模糊确定渗漏点大概位置；然后通过数值模拟系统（10）对最低温度点上下两个测量点的温度值进行比较，选择更接近最低温度的次低温度进行计算，获取最低温度和次低温度的比值关系；最后，根据温度与距离的公式，通过已知的最低温度点与次低温度点间距离、最低温度与次低温度的比值，算出渗漏点与最低温度点的距离，确定渗漏点的准确位置。

3.根据权利要求1所述的基于分布式光纤的子弹罐应变和温度智能监测方法，其特征在于，所述步骤5中，根据公式 、以及测得的温度值与当前温度下的应变数据，计算出实际应变值，从而建立应变与温度的补偿关系，进而对现场控制系统（8）的监测范围进行针对性地调整，数值模拟系统（10）也随之更新；式中，表示应变偏差，表示罐体的热膨胀系数，表示分布式应变光缆（2）的热膨胀系数，表示温度变化值，表示分布式应变光缆（2）的温度-应变系数，表示分布式应变光缆（2）的灵敏系数，表示实际应变值，表示测量得到的应变值。