【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种基于光纤光栅传感技术的采空塌陷区油气管道监测系统,涉及测量应力、温度的测量、类似线性尺寸的测量及管道系统
技术介绍
地下矿层被开采后形成的空间称为采空区。地下矿层被开采后,其上部岩层失去支撑,平衡条件被破坏,随之产生弯曲、塌落,以致发展到地表下沉变形,造成地表塌陷,形成凹地。随着采空区的不断扩大,凹地不断发展而形成采空塌陷区,进而对地上或地下建(构)筑物产生危害。采空塌陷灾害是造成人类生命财产损失的地质灾害的主要形式之一。长距离输油或输气管道输送距离可达数千公里,常不可避免地要穿过采空塌陷区。由于选线的不充分或地下矿体的进一步开采等原因,在采空塌陷区的管道有可能在活动塌陷盆地内通过,从而使管道的安全运营遭受严重威胁。早在1865年美国建成全球第一条原油管道起,世界即进入到了管道运营的时代,而管道通过采空区问题则不断出现。1975年英国国家煤炭理事会颁布的《塌陷工程手册》中规定了预测管道通过煤矿采空区地表塌陷的“NCB法”。1986年,国际管道科学研究院委托Battelle研究院对穿越采空塌陷区的管道受力性状和防治方法进行了研究,形成了《开采塌陷区的管道监测与防治》报告(NG-18,No.155),该项目系统总结了采空塌陷的特征,分析了呆空区对管道的危害,开发了相应的应力计算软件,提出了塌陷区管道监测方法。我国管道事业虽然起步较晚,但我国的管道工业正处在蓬勃发展之中,这些管 ...
【技术保护点】
1.一种采空塌陷区油气管道监测系统,其特征在于它包括管体应变监测装置、管土相对位移监测装置、采空塌陷区水平变形监测装置三部分;在采空塌陷区1的油气管道a(2)的监测截面上安装光纤光栅应变传感器a(3)和管土相对位移传感器a(4),每个截面上的传感器熔接串联,然后通过光纤接线盒a(6)与引至监测站的光缆a(7)连接,在监测站里,光缆a(7)与光开关(8)连接,光开关(8)与光纤光栅解调仪(9)连接,光纤光栅解调仪(9)与下位机(10)连接,下位机(10)预处理后的数据通过GPRS通讯模块a(11)传输,GPRS通讯模块b(12)接收后传到上位机(13);同时,管顶铺设的光纤光栅传感网a(5)实时监测土体水平位移,也将数据传输至上位机(13);管体应变、管土相对位移、塌陷区水平变形的三类光纤光栅传感器的输出信号经光开关逐一导通传输至光纤光栅解调仪(9),光纤光栅解调仪(9)解调出各光纤光栅传感器的中心波长位移量传输至下位机(10),光开关(8)导通信号的周期由下位机(10)控制。下位机(10)对数据进行预处理,并将处理后的数据输给GPRS传输模块a(11),GPRS传输模块a(11)将下位 ...
【技术特征摘要】
1.一种采空塌陷区油气管道监测系统,其特征在于它包括管体应变监测装
置、管土相对位移监测装置、采空塌陷区水平变形监测装置三部分;在采空塌陷区
1的油气管道a(2)的监测截面上安装光纤光栅应变传感器a(3)和管土相对位移传
感器a(4),每个截面上的传感器熔接串联,然后通过光纤接线盒a(6)与引至监测
站的光缆a(7)连接,在监测站里,光缆a(7)与光开关(8)连接,光开关(8)与光纤
光栅解调仪(9)连接,光纤光栅解调仪(9)与下位机(10)连接,下位机(10)预处理
后的数据通过GPRS通讯模块a(11)传输,GPRS通讯模块b(12)接收后传到上位机
(13);同时,管顶铺设的光纤光栅传感网a(5)实时监测土体水平位移,也将数据
传输至上位机(13);
管体应变、管土相对位移、塌陷区水平变形的三类光纤光栅传感器的输出信
号经光开关逐一导通传输至光纤光栅解调仪(9),光纤光栅解调仪(9)解调出各光
纤光栅传感器的中心波长位移量传输至下位机(10),光开关(8)导通信号的周期由
下位机(10)控制。下位机(10)对数据进行预处理,并将处理后的数据输给GPRS
传输模块a(11),GPRS传输模块a(11)将下位机(10)计算的各监测量通过公众无
线通信网络传输到位于办公室的上位机(13),上位机通过自编软件对数据进行分
析处理,由显示器显示。
2.根据权利要求1所述的采空塌陷区油气管道监测系统,其特征在于该系
统分为现场数据采集传输系统和远程接收分析系统;其中包括了管体应变监测装
置、管土相对位移监测装置、采空塌陷区水平变形监测装置三部分;
现场数据采集传输系统包括光纤光栅传感网、光纤光栅应变传感器、光纤光
栅位移传感器、光开关、光纤光栅解调仪、下位机、GPRS通讯模块,光纤光栅传
感网、光纤光栅应变传感器、光纤光栅位移传感器输出分别接光开关的输入,光
开关的输出接光纤光栅解调仪的输入,光纤光栅解调仪的输出接下位机的输入,
下位机的输出接GPRS通讯模块;
远程接收分析系统包括GPRS通讯模块、上位机、数据信号远程实时接收、
数据信号分析与处理、变化曲线动态显示;GPRS通讯模块的输出接上位机的输入,
上位机的输出分别接数据信号远程实时接收、数据信号分析与处理、变化曲线动
态显示的输入;
光纤光栅应变传感器a(3)和管土相对位移传感器a(4)将管体应变和管土相
对位移信号经光缆a(7)传到光开关(8),光开关(8)后光纤光栅经解调仪(9)解调
传至下位机(10),下位机(10)调用自编的程序,控制光开关(8)和光纤光栅解调仪
(9),实现数据的采集并对数据进行预处理;预处理后的数据通过GPRS通讯模块
a(11)传输、GPRS通讯模块b(12)接收传到上位机(13),上位机(13)对数据进行进
一步的分析处理,判断管道的受力变形状态及管土相对位移;同时,光纤光栅传感
网a(5)实时监测土体水平变形,也以同样方式将数据传输至上位机(13),上位机
(13)对土体变形数据进行分析,并结合管道的变形和管土相对位移的分析结果,
判断采空塌陷区管道的安全状态及采空区土体的塌陷情况。
3.根据权利要求1或2所述的采空塌陷区油气管道监测系统,其特征在于
该系统的电原理是:分别监测管体应变、管土相对位移、塌陷区水平变形的三类光
纤光栅传感器--光纤光栅应变传感器a(3)、光纤光栅位移传感器a(4)、光纤光栅
传感网a(5)的PC接头用光缆a(7)与...
【专利技术属性】
技术研发人员:马云宾,吴张中,谭东杰,蔡永军,郝建斌,韩冰,荆宏远,刘建平,林明春,
申请(专利权)人:中国石油天然气股份有限公司,
类型:发明
国别省市:11
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