一种用于水下埋地管道的埋深监测系统及埋深监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于水下埋地管道的埋深监测系统及埋深监测方法，该监测系统包括至少一组前端监测传感器和服务采集端，所述前端监测传感器通过水下电缆与所述服务采集端连接在一起；其中，所述前端监测传感器包括土压力计和水压力计，所述土压力计和所述水压力计组合安装固定在管道表面顶部12点钟位置，或埋设在管道周边任意位置的泥土/泥沙中、且两者保持在同一水平面上。通过上述方式，本发明专利技术提供的用于水下埋地管道的埋深监测系统及监测方法，对水下穿越管道的埋深进行监测，实时掌握管道埋深状况，进一步，对管道埋深不足提前预警。预警。预警。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水下埋地管道的埋深监测系统及埋深监测方法


[0001]本专利技术涉及长输油气管道监测的
，特别是涉及一种用于河道、海底水下埋设管道的埋深监测系统及埋深监测方法。

技术介绍

[0002]穿越河道管道、海底水下管道的上层覆土，难免会受到水流的冲刷，会导致管道上层覆土流失，导致管道埋深不足，甚至露管、悬管，已经成为影响油气管道安全运行的重要因素之一，特别是在穿越河流管段，洪水可导致管段裸露，影响管道运营安全，可能造成管道事故。
[0003]目前，穿越河道管道常用的管道埋深检测方法为电磁
‑
声波的组合式检测方法以电磁法和声纳技术为基础，辅以实时动态载波相位差分技术(RTK)，将探管仪、测深仪和GPS组合应用于穿越段管道敷设情况检测。
[0004]但是此类系统需要检测人员携带检测设备、乘船在水上检测，后期进行数据分析处理，检测周期较长，且只能由检测人员定期到现场检测，无法对管道埋深进行实时监测。
[0005]现有技术专利技术专利《一种管道位置监测装置及监测方法》公布了一种基于浮球定位器，根据位置发生变化的所述浮球的数量计算出管道与河床的基准上端面之间的距离，但此方法缺点为一次性监测措施，如果浮球不慎飘走或被水冲走还得重新装配，维护成本较大。
[0006]现有技术专利技术专利《一种用于地埋管道的冲刷监测系统及方法》公布了一种基于监测预警件，用于在土层上表面因水流冲刷等原因下降至所述预警件处后发出预警信息，依据该专利描述“多个监测预警件沿竖直方向依次排布，且保持一定间距”，——在强大水流冲刷作用下，监测预警件很可能会被直接冲走，无法下降至所述预警件处，无法实现其监测作用，因此该方法监测可靠性值得商榷。

技术实现思路

[0007]本专利技术主要是提供一种用于水下埋地管道的埋深监测系统及埋深监测方法，解决了无法对管道埋深进行实时、精确监测的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供了一种用于水下埋地管道的埋深监测系统，包括至少一组前端监测传感器和服务采集端，所述前端监测传感器通过水下电缆与所述服务采集端连接在一起；
[0009]其中，所述前端监测传感器包括土压力计和水压力计，所述土压力计和所述水压力计组合安装固定在管道表面顶部12点钟位置，或埋设在管道周边任意位置的泥土/泥沙中、且两者保持在同一水平面上。
[0010]在本专利技术一个较佳实施例中，所述土压力计为用来测量作用在结构上的泥土/泥沙和水的总压力的设备及传感器，其类型包括且不仅限于振弦式土压计、电阻应变式土压计、液压式和气压式土压计和光纤式土压计。
[0011]在本专利技术一个较佳实施例中，所述水压力计用来测量地下水压力、泥土/泥沙内部孔隙水压力或渗透压力的设备及传感器，其类型包括且不仅限于差动电阻式水压计、振弦式水压计、压阻式水压计、电阻应变片水压计、液压式和气压式水压计和光纤水压计。
[0012]在本专利技术一个较佳实施例中，所述水压力计包括孔隙水压计、渗压计、扬压计和水位计中的一种或多种。
[0013]在本专利技术一个较佳实施例中，所述服务采集包括相互连接的数据采集仪、太阳能监测桩和服务器；
[0014]数据采集仪，用于对所述土压力计和水压力计的数据采集、存储、转发、处理以及数据上传的采集控制器；
[0015]太阳能监测桩，用于埋深监测系统的供电，数据采集仪、野外电箱、太阳能板均应安装在监控桩上；
[0016]服务器，负责埋深监测系统的软件运行，负责计算处理、存储、管理现场的监测设备采集的实时数据，负责监测信息的发布。
[0017]为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供了一种用于水下埋地管道的埋深监测方法，采用权利要求1
‑
5任一所述的埋深监测装置，包括以下步骤：
[0018]S1、将所述土压力计和所述水压力计组合安装固定在管道表面顶部12点钟位置或埋设在管道周边任意位置的泥土/泥沙中，且两者保持在同一水平面上；
[0019]S2、所述数据采集仪采集所述土压力计测得的压力P
土
和所述水压力计测得的压力P
水
并传输至所述服务器；
[0020]S3、在监测现场取样水底泥土/泥沙和水，测得其密度，所述服务器依据液体压强公式并根据所述土压力计测得的压力P
土
和所述水压力计测得的压力P
水
即可计算得出水底泥土/泥沙表面到土压力计的高度h
土
，并得出水底泥土/泥沙表面到土压力计的高度变化值
△
h
土
；
[0021]S4、当所述土压力计和所述水压力计组合安装固定在管道表面顶部12点位置时，所述水底泥土/泥沙表面到土压力计的高度h
土
即管道埋深值L
管
；当所述土压力计和所述水压力计组合安装埋设在管道周边任意位置的泥土/泥沙中时，使用管线探测仪测量管道埋深L0，并作为管道埋深初始值，根据测得的所述水底泥土/泥沙表面到土压力计的高度变化值
△
h
土
，则管道埋深监测值L
管
＝L0‑△
h土。
[0022]在本专利技术一个较佳实施例中，所述液体压强公式：P＝ρGh，
[0023]其中，h表示液体高度；ρ表示液体密度；G＝9.8N/Kg，
[0024]在本专利技术一个较佳实施例中，所述土压力计测得的压力为：P
土
＝ρ
水
Gh
水
+ρ
土
Gh
土
，
[0025]其中，h
水
表示水面到水底泥土/泥沙的高度；h
土
表示水底泥土/泥沙表面到土压力计的高度；ρ
水
表示水的密度；ρ
土
表示泥土/泥沙的密度；G＝9.8N/kg。
[0026]在本专利技术一个较佳实施例中，所述水压力计测得的压力为：P
水
＝ρ
水
GH
水
，
[0027]其中，ρ
水
表示水的密度；H
水
表示水面到水压力计的高度；G＝9.8N/kg。
[0028]在本专利技术一个较佳实施例中，所述水面到水底泥土/泥沙的高度h
水
等于水面到水压力计的高度H
水
减去水底泥土/泥沙表面到土压力计的高度h
土
，即h
水
＝H
水
‑
h
土
，
[0029]由P
土
＝ρ
水
Gh
水
+ρ
土
Gh
土
，
[0030]可得：P
土
＝ρ
水
G(H
水
‑
h
土
)+ρ
土<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水下埋地管道的埋深监测系统，其特征在于，包括至少一组前端监测传感器和服务采集端，所述前端监测传感器通过水下电缆与所述服务采集端连接在一起；其中，所述前端监测传感器包括土压力计和水压力计，所述土压力计和所述水压力计组合安装固定在管道表面顶部12点钟位置，或埋设在管道周边任意位置的泥土/泥沙中、且两者保持在同一水平面上。2.根据权利要求1所述的用于水下埋地管道的埋深监测系统，其特征在于，所述土压力计为用来测量作用在结构上的泥土/泥沙和水的总压力的设备及传感器，其类型包括且不仅限于振弦式土压计、电阻应变式土压计、液压式和气压式土压计和光纤式土压计。3.根据权利要求1所述的用于水下埋地管道的埋深监测系统，其特征在于，所述水压力计用来测量地下水压力、泥土/泥沙内部孔隙水压力或渗透压力的设备及传感器，其类型包括且不仅限于差动电阻式水压计、振弦式水压计、压阻式水压计、电阻应变片水压计、液压式和气压式水压计和光纤水压计。4.根据权利要求3所述的用于水下埋地管道的埋深监测系统，其特征在于，所述水压力计包括孔隙水压计、渗压计、扬压计或水位计中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的用于水下埋地管道的埋深监测系统，其特征在于，所述服务采集包括相互连接的数据采集仪、太阳能监测桩和服务器；数据采集仪，用于对所述土压力计和水压力计的数据采集、存储、转发、处理以及数据上传的采集控制器；太阳能监测桩，用于埋深监测系统的供电，数据采集仪、野外电箱、太阳能板均安装在监控桩上；服务器，负责埋深监测系统的软件运行，负责计算处理、存储、管理现场监测设备采集的实时数据，负责监测信息的发布。6.一种用于水下埋地管道的埋深监测方法，其特征在于，采用权利要求1
‑
5任一所述的埋深监测装置，包括以下方法步骤：S1、将所述土压力计和所述水压力计组合安装固定在管道表面顶部12点钟位置，或埋设在管道周边任意位置的泥土/泥沙中、且两者保持在同一水平面上；S2、所述数据采集仪采集所述土压力计测得的压力P
土
和所述水压力计测得的压力P
水
并传输至所述服务器；S3、在监测现场取样水底泥土/泥沙和水，测得其密度，所述服务器依据液体压强公式并根据所述土压力计测得的压力P
土
和所述水压力计测得的压力P
水
即可计算得出水底泥土/泥沙表面到土压力计的高度h
土
，并得出水底泥土/泥沙表面到土压力计的高度变化值
△
h
土
；S4、当所述土压力计和所述水压力计组合安装固定在管道表面顶部12点位置时，所述水底泥土/泥沙表面到土压力计的高度h
土
即管道埋深值L
管
；当所述土压力计和所述水压力计组合安装埋设在管道周边任意位置的泥土/泥沙中时，使用管线探测仪测量管道埋深L0，并作为管道埋深初始值，根据测得的所述水底泥土/泥沙表面到土压力计的高度变化值
△
h
土
，则管道埋深监测值L
管
＝L0‑△
h土。7.根据权利要求6所述的用于水下埋地管道的埋深监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：王念勇，
申请(专利权)人：华滋奔腾苏州安监仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：