[发明专利]冻结管断裂监测预警系统与方法

摘要

本发明提供一种冻结管断裂监测预警系统与方法，属于冻结管安全监测技术领域。该系统包括信号采集模块、信号采集放大模块、数据处理模块、数据存储模块、数据备份模块、信号分析判断模块、显示输出模块和预警模块，通过上述模块进行常温和低温条件下冻结管变形过程声发射信号的检测和盐水流动噪声识别及漏失检测，建立冻结管断裂临界状态的声发射判据，通过在冻结管安装监测传感器，监测冻结过程中冻结管声发射信号；对采集的声发射信号进行分析，运用冻结管断裂临界状态的声发射判据进行判断。本发明能够实现冻结管受力工作状态的实时分析与评价，可提早发现冻结管的断裂危险，为冻结法的安全施工提供有力保障。

主权项

1.一种冻结管断裂监测预警系统进行监测预警的方法，其特征在于：该监测预警系统包括信号采集模块、信号采集放大模块、数据处理模块、数据存储模块、数据备份模块、信号分析判断模块、显示输出模块和预警模块，信号采集模块连接冻结管(1)上的拾振器(2)，信号采集模块与信号采集放大模块相连；数据处理模块对信号采集放大模块的声发射信号进行处理，识别其波形和频谱特征点；数据存储模块连接数据处理模块，用于存储冻结管声发射信号；数据备份模块连接数据存储模块，用于备份数据；显示输出模块连接数据处理模块，用于将处理后的声发射信号实时显示；信号分析判断模块连接数据处理模块，用于将处理后的声发射数据特征点与断裂信号数据库进行对比分析，判断是否属于冻结管断裂危险信号；预警模块与信号分析判断模块连接，用于给出声光警报；该方法包括如下步骤：(一)进行常温和低温条件下冻结管变形过程声发射信号的检测，获得冻结管受载声发射信号的频谱特征；(二)进行盐水流动噪声识别及漏失检测，获得盐水正常流动和盐水泄漏条件下的声发射信号特征；(三)进行冻结施工条件下环境噪声测试与分析，包括：冻结施工环境下声学噪声测试及关键信号提取，获得井口翻矸台卸矸、渣土装运、车辆行走及井下机械、工具、爆破震动、浇筑井壁的振动信号和将声发射信号与施工工况对应，分析冻结施工环境下的噪声信号特征；(四)建立冻结管断裂临界状态的声发射判据，包括：不同应力条件下声发射信号频段的分布模式及其与冻结管变形、断裂信息的相关性和基于声发射信号特征与力学特征耦合分析的冻结管断裂判别模式及识别特征；(五)在冻结管安装监测传感器，监测传感器与该监测预警系统相连，监测冻结过程中冻结管声发射信号；(六)对步骤(五)中采集的声发射信号进行分析，获得相应的频谱特征，运用步骤(四)建立的冻结管断裂临界状态的声发射判据进行判断。