[发明专利]一种PCCP断丝在线监测方法及系统

说明书

本发明涉及一种PCCP断丝在线监测方法及系统，属于混凝土管线监测领域，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。本发明中的上述方法能够对PCCP中预应力钢丝的断裂进行及时、高效、准确的捕捉和识别，及时评估管线的运行状况。

技术领域

本发明涉及混凝土管线监测领域，特别是涉及一种PCCP断丝在线监测方法及系统。

背景技术

由于预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，PCCP)具有承压能力高、耐久性好等诸多优势，PCCP在管线输水方面已具有较强的竞争力。然而，PCCP部分管线可能会在服役一段时间后逐步地发生腐蚀和恶化，并最终失效。在运行过程中，管线主要承担来自内压的环向拉应力，由于混凝土具有抗压不抗拉的特性，因而需要在输水管道中布置钢丝来承担拉应力。由于长期处于压力较大的环境中，故管道易发生不同程度的破坏。其主要失效模式包括管芯混凝土和保护层砂浆的开裂、砂浆的碳化、分层剥离、预应力钢丝的腐蚀断裂、爆管等，其中预应力钢丝的腐蚀导致管道的爆裂是主要的失效模式。预应力钢丝作为整个管道的核心部件，其可靠稳定的工作是管道安全运行的重要保证，长期的断丝监测对于评估PCCP的状态和避免灾难性的后果至关重要。国内对PCCP断丝监测的研究相对较少，难以全面把握管线的运行状况并进行及时的补强加固，预防爆管事故的发生。因此，对PCCP断丝的在线监测成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种PCCP断丝在线监测方法及系统，能够对PCCP中预应力钢丝的断裂进行及时、高效、准确的捕捉和识别，及时评估管线的运行状况。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种PCCP断丝在线监测方法，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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；