[发明专利]一种PCCP断丝在线监测方法及系统

权利要求书

1.一种PCCP断丝在线监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：

获取管线的几何参数；

将光纤沿管线运行方向铺设在管底并拉直；

将光纤固定在管线内壁底部；

接入分布式声波传感设备；

设置所述分布式声波传感设备的设备参数；

采用设置后的所述分布式声波传感设备采集管道中预应力钢丝断裂时的振动信号；

对采集到的所述振动信号进行特征提取；

基于特征提取后的振动信号确定断丝事件的发生时间、位置以及数量。

2.根据权利要求1所述的PCCP断丝在线监测方法，其特征在于，所述监测方法在所述步骤“获取管线的几何参数”之后和所述步骤“将光纤沿管线运行方向铺设在管底并拉直”之前还包括：对管线内壁的底部进行清理。

3.根据权利要求1所述的PCCP断丝在线监测方法，其特征在于，所述监测方法在所述步骤“将光纤固定在管线内壁底部”之后和所述步骤“接入分布式声波传感设备”之前，还包括：

将多段光纤首尾焊接。

4.根据权利要求1所述的PCCP断丝在线监测方法，其特征在于，所述将光纤固定在管线内壁底部具体包括：

用胶水将光纤固定在管线内壁底部；

采用玻璃丝布将用胶水固定后的光纤完全覆盖；

在所述玻璃丝布上涂刷浸渍胶以完全固定光纤。

5.根据权利要求1所述的PCCP断丝在线监测方法，其特征在于，所述设备参数具体包括：光纤长度、采样频率以及空间分辨率。

6.根据权利要求1所述的PCCP断丝在线监测方法，其特征在于，所述对采集到的所述振动信号进行特征提取具体包括以下步骤：

对所述振动信号进行预处理，滤除噪音；

对所述预处理后的振动信号进行时域分析，得到时域信号；

对所述时域信号进行分帧处理；

分析分帧处理后的各时域信号的信号幅值、持续时间、短时过零率及短时能量，得到不同位置处的断丝信号；

采用MATLAB对所述断丝信号进行特征提取，确定断丝事件在管线中发生的位置、时间以及数量。

7.根据权利要求5所述的PCCP断丝在线监测方法，其特征在于，所述光纤长度即为最大监测距离，所述最大监测距离的表达式为：

其中，f_m为调制脉冲的重复频率，c为真空中光的传播速度，n_g为光折射率。

8.根据权利要求5所述的PCCP断丝在线监测方法，其特征在于，所述采样频率为待测振动时间的2～4倍。

9.根据权利要求5所述的PCCP断丝在线监测方法，其特征在于，所述空间分辨率的表达式为：

Δz＝max(Δz₁,Δz₂,Δz₃)

其中，Δz₁为受脉冲宽度所影响的空间分辨率；Δz₂为受设备采样率所影响的空间分辨率；Δz₃为受延时响应所影响的空间分辨率。

10.一种PCCP断丝在线监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：

参数获取模块，用于获取管线的几何参数；

光纤铺设模块，用于将光纤沿管线运行方向铺设在管底并拉直；

光纤固定模块，用于将光纤固定在管线内壁底部；

设备接入模块，用于接入分布式声波传感设备；

参数设置模块，用于设置所述分布式声波传感设备的设备参数；

信号采集模块，用于采用设置后的所述分布式声波传感设备采集管道中预应力钢丝断裂时的振动信号；

特征提取模块，用于对采集到的所述振动信号进行特征提取；

监测结果确定模块，用于基于特征提取后的振动信号确定断丝事件的发生时间、位置以及数量。