一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法及系统，涉及管道应力安全监测领域，其中，所述方法包括：获得N支传感器的位置信息；获得应变监测数据；获得第一应变监测数据处理集；获得第二应变监测数据处理集；获得应变监测数据处理结果；获得应力函数模型；获得特征应力函数模型；获得管道截面最大应力位置信息和管道截面最大应力信息。解决了现有技术中缺少一种可以有效监测实际管道应力状态的传感器布设及计算方法，无法反馈贴近管道截面真实的最大应力变化的技术问题。达到了设计一种可以有效监测实际管道应力状态的传感器布设及计算方法，进而有效反馈贴近管道截面真实的最大应力变化的技术效果。截面真实的最大应力变化的技术效果。截面真实的最大应力变化的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法及系统


[0001]本专利技术涉及管道应力安全监测领域，具体涉及一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法及系统。

技术介绍

[0002]随着我国油气管道里程的跨越式发展以及国家油气管网的初具规模，长输油气管道面临的风险问题越来越多，其中一个主要影响因素就是管道由外载荷引起的应力超过管道的最大屈服极限而引起材料失效。尤其对于钢制长输油气管道，常常会穿越一些滑坡、采空、冻土区等地质灾害区，土体会对管道产生较大应力叠加且变化程度不可预测，常常需要采用安装应变传感器的方式对管道应力进行长期监测。
[0003]为了得到管道截面上的最大应力一般采用在管道截面上安装3支传感器的方式进行数学计算来推得截面上的最大应力。但是通过研究发现，推导的过程中存在着较多的限制条件，甚至在实际开展应用的过程中这些条件是很难满足的。因此，采用传统三支传感器的监测方式就很难满足实际管段监测的需要。即使采用更多的传感器也并未充分发挥更多传感器的效用。
[0004]但现有技术存在缺少一种可以有效监测实际管道应力状态的传感器布设及计算方法，无法反馈贴近管道截面真实的最大应力变化的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法及系统，解决了现有技术中缺少一种可以有效监测实际管道应力状态的传感器布设及计算方法，无法反馈贴近管道截面真实的最大应力变化的技术问题。
[0006]鉴于上述问题，本申请提供了一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法及系统。
[0007]第一方面，本申请提供了一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法，其中，所述方法应用于一种用于埋地管道应力应变传感器的布设系统，所述方法包括：根据传感器位置布设模型进行N支传感器的布设，获得N支传感器的位置信息，其中，N≥4；基于所述N支传感器的位置信息进行应变监测，获得应变监测数据；基于平衡方程，结合所述N支传感器的位置信息、所述应变监测数据，获得第一应变监测数据处理集；对所述第一应变监测数据处理集进行转化，获得第二应变监测数据处理集；根据所述第二应变监测数据处理集，获得应变监测数据处理结果；根据所述应变监测数据处理结果和所述平衡方程，获得应力函数模型；基于管道截面函数，结合所述应力函数模型，获得特征应力函数模型；根据所述应力函数模型和所述特征应力函数模型，获得管道截面最大应力位置信息和管道截面最大应力信息。
[0008]第二方面，本申请还提供了一种用于埋地管道应力应变传感器的布设系统，其中，所述系统包括：第一获得单元，所述第一获得单元用于根据传感器位置布设模型进行N支传
感器的布设，获得N支传感器的位置信息，其中，N≥4；第二获得单元，所述第二获得单元用于基于所述N支传感器的位置信息进行应变监测，获得应变监测数据；第三获得单元，所述第三获得单元用于基于平衡方程，结合所述N支传感器的位置信息、所述应变监测数据，获得第一应变监测数据处理集；第四获得单元，所述第四获得单元用于对所述第一应变监测数据处理集进行转化，获得第二应变监测数据处理集；第五获得单元，所述第五获得单元用于根据所述第二应变监测数据处理集，获得应变监测数据处理结果；第六获得单元，所述第六获得单元用于根据所述应变监测数据处理结果和所述平衡方程，获得应力函数模型；第七获得单元，所述第七获得单元用于基于管道截面函数，结合所述应力函数模型，获得特征应力函数模型；第八获得单元，所述第八获得单元用于根据所述应力函数模型和所述特征应力函数模型，获得管道截面最大应力位置信息和管道截面最大应力信息。
[0009]本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0010]利用传感器位置布设模型进行N支传感器的布设，获得N支传感器的位置信息；基于此，获得应变监测数据；基于平衡方程，结合所述N支传感器的位置信息、所述应变监测数据，获得第一应变监测数据处理集；对其进行转化，获得第二应变监测数据处理集；获得应变监测数据处理结果；根据所述应变监测数据处理结果和所述平衡方程，获得应力函数模型；基于管道截面函数，结合所述应力函数模型，获得特征应力函数模型；根据所述应力函数模型和所述特征应力函数模型，获得管道截面最大应力位置信息和管道截面最大应力信息。达到了设计一种可以有效监测实际管道应力状态的传感器布设及计算方法，进而有效反馈贴近管道截面真实的最大应力变化的技术效果。
附图说明
[0011]图1为本申请一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法的流程示意图；
[0012]图2为本申请一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法中4支传感器的截面布设方式的示意图；
[0013]图3为本申请一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法中6支传感器的截面布设方式的示意图；
[0014]图4为本申请管道应力安全监测系统的示意图；
[0015]图5为本申请一种用于埋地管道应力应变传感器的布设系统的结构示意图。
[0016]附图标记说明：载荷区管段1，应力应变传感器组2，采集保护单元桩3，太阳能板4，数据传输系统5，数据采集系统6，供电系统7，传感器布设模块11，应变监测模块12，数据处理模块13，转化模块14，中间处理模块15，函数转换模块16，特征函数转换模块17，函数处理模块18。
具体实施方式
[0017]本申请通过提供一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法及系统，解决了现有技术中缺少一种可以有效监测实际管道应力状态的传感器布设及计算方法，无法反馈贴近管道截面真实的最大应力变化的技术问题。达到了设计一种可以有效监测实际管道应力状态的传感器布设及计算方法，进而有效反馈贴近管道截面真实的最大应力变化的技术效果。
[0018]下面，将参考附图对本申请的实施例进行描述。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例。
[0019]实施例一
[0020]如图1所示，本申请提供了一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法，其中，所述方法应用于一种用于埋地管道应力应变传感器的布设系统，所述方法包括：
[0021]S100：根据传感器位置布设模型进行N支传感器的布设，获得N支传感器的位置信息，其中，N≥4；
[0022]进一步的，本申请步骤S100还包括：
[0023]S110：获得N支传感器编号信息；
[0024]S120：基于神经网络构建传感器位置布设模型；
[0025]S130：将所述N支传感器编号信息输入所述传感器位置布设模型，获得所述N支传感器的位置信息。
[0026]具体而言，对N支传感器进行编号，获得N支传感器编号信息。其中，N≥4。示例性地，所述N支传感器编号信息为S
i
(i＝1,2,....,N)。进一步，将所述N支传感器编号信息作为输入信息，输入所述传感器位置布设模型，获得所述N支传感器的位置信息。示例性地，所述N支传感器的位置信息包括N支传感器中各支传感器与笛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于埋地管道应力应变传感器的布设方法，其特征在于，所述方法应用于一种用于埋地管道应力应变传感器的布设系统，所述方法包括：根据传感器位置布设模型进行N支传感器的布设，获得N支传感器的位置信息，其中，N≥4；基于所述N支传感器的位置信息进行应变监测，获得应变监测数据；基于平衡方程，结合所述N支传感器的位置信息、所述应变监测数据，获得第一应变监测数据处理集；对所述第一应变监测数据处理集进行转化，获得第二应变监测数据处理集；根据所述第二应变监测数据处理集，获得应变监测数据处理结果；根据所述应变监测数据处理结果和所述平衡方程，获得应力函数模型；基于管道截面函数，结合所述应力函数模型，获得特征应力函数模型；根据所述应力函数模型和所述特征应力函数模型，获得管道截面最大应力位置信息和管道截面最大应力信息。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据传感器位置布设模型进行N支传感器的布设，获得N支传感器的位置信息，所述方法还包括：获得N支传感器编号信息；基于神经网络构建传感器位置布设模型；将所述N支传感器编号信息输入所述传感器位置布设模型，获得所述N支传感器的位置信息。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于平衡方程，结合所述N支传感器的位置信息、所述应变监测数据，获得第一应变监测数据处理集，所述方法还包括：根据管道截面平衡方式，获得所述平衡方程，其中，所述平衡方程为lx+my+nz＝1，其中，l,m,n为平衡方程的待定系数；z为管道圆周上各点的轴向应变大小；x,y为管道圆周上各点的坐标位置。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于管道截面函数，结合所述应力函数模型，获得特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：施宁，李秋娟，金哲，马云宾，刘冰，陶冶，贾建敏，闫既龙，张瑞志，张丽稳，牛亚琨，王凯濛，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司，
类型：发明
国别省市：