确定管道的最大应变的方法、装置和存储介质与流程

本发明涉及管道地质灾害监测技术领域，特别涉及一种确定管道的最大应变的方法、装置和存储介质。

背景技术：

为了充分利用土地的立体空间、减少管道支撑措施的投入，通常采用挖沟填埋的方式对油气输送管道进行铺设。然而，当油气输送管道填埋的区域因为土体压实度低而产生土体移动时，土体移动产生的巨大推力会使油气输送管道发生形变，甚至产生断裂，致使管道内的油气泄露，造成严重的安全生产事故。因此，需要在填埋在易发生土体移动的区域的油气输送管道的管壁上安装应变传感器，通过应变传感器检测的应变数据来确定管道的最大应变，以此来监测管道的形变程度，为进一步预防和保护油气输送管道提供依据。

相关技术在确定管道的最大应变时，是在油气输送管道的径向截面的管壁外按照顺时针方向，将三个应变传感器分别安装在0度，90度，270度所在位置处的管壁上，通过获取三个应变传感器采集的应变数据以及管道半径，并根据如下公式(1)和(2)确定管道最大应变出现的位置以及管道最大应变值。

式中，x是指管道最大应变出现的位置，z是指管道最大应变，r是指管道半径，a是指安装在0度所在位置处的管壁上的应变传感器读取的应变值，b是指安装在90度所在位置处的管壁上的应变传感器读取的应变值，c是指安装在270度所在位置处的管壁上的应变传感器读取的应变值。

然而，由于部分区域的土体过于松散，导致在对管道周围的土体开挖时，开挖的深度达不到设计标准，因此，在该类区域无法按上述固定角度安装三个应变传感器，当在管道上无法按上述固定角度安装三个应变传感器时，也就不能利用相关技术中的公式(1)和(2)确定出管道最大应变值。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种确定管道的最大应变的方法、装置和存储介质，可以用于解决当在管道上无法按固定角度安装三个应变传感器时，不能利用相关技术确定管道最大应变值的问题。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种确定管道的最大应变的方法，所述方法包括：

获取第一应变传感器的第一安装角度和第一应变、第二应变传感器的第二安装角度和第二应变、第三应变传感器的第三应变；

其中，所述第一应变传感器、所述第二应变传感器和所述第三应变传感器位于目标管道的目标横截面的管壁上，安装角度是指在以所述目标横截面的圆心为原点的直角坐标系中对应应变传感器的安装位置与纵轴正方向之间的夹角，所述第三应变传感器的安装角度为0角度，所述第一安装角度和所述第二安装角度为除0角度之外的任意角度；

根据所述第一安装角度、所述第二安装角度、所述第一应变、所述第二应变和所述第三应变，确定所述目标管道的最大弯曲应变和轴向应变；

将所述最大弯曲应变和所述轴向应变之和，确定为所述目标管道的最大应变。

可选地，所述根据所述第一安装角度、所述第二安装角度、所述第一应变、所述第二应变和所述第三应变，确定所述目标管道的最大弯曲应变和轴向应变，包括：

根据所述第一安装角度、所述第二安装角度、所述第一应变、所述第二应变和所述第三应变，确定第一参数、第二参数和第三参数，所述第一参数用于指示所述最大弯曲应变的余弦分量，所述第二参数用于指示所述最大弯曲应变的正弦分量，所述第三参数用于指示所述轴向应变；

根据所述第一参数、所述第二参数和所述第三参数，确定所述最大弯曲应变和所述轴向应变。

可选地，所述根据所述第一安装角度、所述第二安装角度、所述第一应变、所述第二应变和所述第三应变，确定第一参数、第二参数和第三参数，包括：

根据所述第一安装角度、所述第二安装角度、所述第一应变、所述第二应变和所述第三应变，通过下述公式确定所述第一参数、所述第二参数和所述第三参数；

其中，所述m是指所述第一参数，所述n是指所述第二参数，所述t是指所述第三参数，所述a是指所述第一安装角度，所述b是指所述第二安装角度，所述εa是指所述第一应变，所述εb是指所述第二应变，所述εc是指所述第三应变。

可选地，所述根据所述第一参数、所述第二参数和所述第三参数，确定所述最大弯曲应变和所述轴向应变，包括：

根据所述第一参数、所述第二参数和所述第三参数，通过下述公式确定所述最大弯曲应变和所述轴向应变；

其中，所述是指所述最大弯曲应变，所述εt是指所述轴向应变，所述m是指所述第一参数，所述n是指所述第二参数，所述t是指所述第三参数；

可选地，所述将所述最大弯曲应变和所述轴向应变之和，确定为所述目标管道的最大应变之后，还包括：

根据所述目标管道的管道半径、所述第一参数和所述第二参数，确定所述目标管道的最大应变的所在位置。

可选地，所述根据所述目标管道的管道半径、所述第一参数和所述第二参数，确定所述目标管道的最大应变的所在位置，包括：

根据所述目标管道的管道半径、所述第一参数和所述第二参数，通过下述公式确定所述目标管道的最大应变的所在位置；

其中，所述x^max是指所述目标管道的最大应变的所在位置的横坐标，所述y^max是指所述目标管道的最大应变的所在位置的纵坐标，所述m是指所述第一参数，所述n是指所述第二参数，所述r是指所述目标管道的管道半径。

可选地，所述将所述最大弯曲应变和所述轴向应变之和，确定为所述目标管道的最大应变之后，还包括：

根据所述第一参数和所述第二参数，通过下述公式确定目标角度，所述目标角度是指在所述直角坐标系中所述最大应变的所在位置与所述纵轴正方向之间的夹角；

其中，所述φ是指所述目标角度，所述m是指所述第一参数，所述n是指所述第二参数。

第二方面，提供了一种确定管道的最大应变的装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取第一应变传感器的第一安装角度和第一应变、第二应变传感器的第二安装角度和第二应变、第三应变传感器的第三应变；

其中，所述第一应变传感器、所述第二应变传感器和所述第三应变传感器位于目标管道的目标横截面的管壁上，安装角度是指在以所述目标横截面的圆心为原点的直角坐标系中对应应变传感器的安装位置与纵轴正方向之间的夹角，所述第三应变传感器的安装角度为0角度，所述第一安装角度和所述第二安装角度为除0角度之外的任意角度；

第一确定模块，用于根据所述第一安装角度、所述第二安装角度、所述第一应变、所述第二应变和所述第三应变，确定所述目标管道的最大弯曲应变和轴向应变；

第二确定模块，用于将所述最大弯曲应变和所述轴向应变之和，确定为所述目标管道的最大应变。

可选地，所述第一确定模块包括：

第一确定单元，用于根据所述第一安装角度、所述第二安装角度、所述第一应变、所述第二应变和所述第三应变，确定第一参数、第二参数和第三参数，所述第一参数用于指示所述最大弯曲应变的余弦分量，所述第二参数用于指示所述最大弯曲应变的正弦分量，所述第三参数用于指示所述轴向应变；

第二确定单元，用于根据所述第一参数、所述第二参数和所述第三参数，确定所述最大弯曲应变和所述轴向应变。

可选地，所述第一确定单元具体用于：

根据所述第一安装角度、所述第二安装角度、所述第一应变、所述第二应变和所述第三应变，通过下述公式确定所述第一参数、所述第二参数和所述第三参数；

其中，所述m是指所述第一参数，所述n是指所述第二参数，所述t是指所述第三参数，所述a是指所述第一安装角度，所述b是指所述第二安装角度，所述εa是指所述第一应变，所述εb是指所述第二应变，所述εc是指所述第三应变。

可选地，所述第二确定单元具体用于：

根据所述第一参数、所述第二参数和所述第三参数，通过下述公式确定所述最大弯曲应变和所述轴向应变；

其中，所述是指所述最大弯曲应变，所述εt是指所述轴向应变，所述m是指所述第一参数，所述n是指所述第二参数，所述t是指所述第三参数；

可选地，所述装置还包括：

第三确定模块，用于根据所述目标管道的管道半径、所述第一参数和所述第二参数，确定所述目标管道的最大应变的所在位置。

可选地，所述第三确定模块具体用于：

根据所述目标管道的管道半径、所述第一参数和所述第二参数，通过下述公式确定所述目标管道的最大应变的所在位置；

其中，所述x^max是指所述目标管道的最大应变的所在位置的横坐标，所述y^max是指所述目标管道的最大应变的所在位置的纵坐标，所述m是指所述第一参数，所述n是指所述第二参数，所述r是指所述目标管道的管道半径。

可选地，所述装置还包括第四确定模块，所述第四确定模块用于：

根据所述第一参数和所述第二参数，通过下述公式确定目标角度，所述目标角度是指在所述直角坐标系中所述最大应变的所在位置与所述纵轴正方向之间的夹角；

其中，所述φ是指所述目标角度，所述m是指所述第一参数，所述n是指所述第二参数。

第三方面，提供了一种确定管道的最大应变的装置，所述装置包括：

处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行上述第一方面所述的任一项方法。

第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面提供的任一所述的方法。

本发明实施例提供的技术方案至少包含以下有益效果：

本发明实施例可以将3个应变传感器安装在目标横截面的管壁上，并以目标横截面上的圆心为原点建立直角坐标系，将应变传感器的安装位置与该直角坐标系的纵轴正方向之间的夹角确定为安装角度，当第三应变传感器的安装角度为0度，第一安装角度和第二安装角度为除0角度之外的任意角度时，可以根据第一应变传感器的第一安装角度和第一应变、第二应变传感器的第二安装角度和第二应变、第三应变传感器的第三应变，确定目标管道的最大弯曲应变和轴向应变，然后将最大弯曲应变和轴向应变之和，确定为目标管道的最大应变。也即是，本发明可以在管道周围的土体开挖深度达不到设计标准时，通过将一个应变传感器以0角度安装，其他两个应变传感器以任意角度安装来确定管道的最大应变，避免了相关技术中只能通过以三个固定安装角度安装应变传感器来确定管道最大应变的问题，扩大了通过三个应变传感器确定管道的最大应变的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种确定管道的最大应变的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种确定管道的最大应变的方法流程图；

图3是本发明实施例提供的目标横截面中三个应变传感器安装位置示意图；

图4是本发明实施例提供的一种确定管道的最大应变的装置结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种终端500的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在对本发明实施例进行详细的解释说明之前，先对本发明实施例中涉及到的名词进行解释说明。

应变传感器

应变传感器是指基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。

应变

应变是指在外力和非均匀温度场等因素作用下物体局部的相对变形。

弯曲应变

弯曲应变是指在外力和非均匀温度场等因素作用下而造成的物体局部发生的相对弯曲变形。

轴向应变

轴向应变是指方向与施加的载荷方向一致的应变。

图1是本发明实施例提供的一种确定管道的最大应变的方法流程图。参见图1，该方法包括如下步骤：

步骤101：获取第一应变传感器的第一安装角度和第一应变、第二应变传感器的第二安装角度和第二应变、第三应变传感器的第三应变；其中，第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器位于目标管道的目标横截面的管壁上，安装角度是指在以目标横截面的圆心为原点的直角坐标系中对应应变传感器的安装位置与纵轴正方向之间的夹角，第三应变传感器的安装角度为0角度，第一安装角度和第二安装角度为除0角度之外的任意角度。

步骤102：根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，确定目标管道的最大弯曲应变和轴向应变。

步骤103：将最大弯曲应变和轴向应变之和，确定为目标管道的最大应变。

在本发明实施例中，可以将3个应变传感器安装在目标横截面的管壁上，并以目标横截面上的圆心为原点建立直角坐标系，将应变传感器的安装位置与该直角坐标系的纵轴正方向之间的夹角确定为安装角度，当第三应变传感器的安装角度为0度，第一安装角度和第二安装角度为除0角度之外的任意角度时，可以根据第一应变传感器的第一安装角度和第一应变、第二应变传感器的第二安装角度和第二应变、第三应变传感器的第三应变，确定目标管道的最大弯曲应变和轴向应变，然后将最大弯曲应变和轴向应变之和，确定为目标管道的最大应变。也即是，本发明可以在管道周围的土体开挖深度达不到设计标准时，通过将一个应变传感器以0角度安装，其他两个应变传感器以任意角度安装来确定管道的最大应变，避免了相关技术中只能通过以三个固定安装角度安装应变传感器来确定管道最大应变的问题，扩大了通过三个应变传感器确定管道的最大应变的应用范围。

可选地，根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，确定目标管道的最大弯曲应变和轴向应变，包括：

根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，确定第一参数、第二参数和第三参数，第一参数用于指示最大弯曲应变的余弦分量，第二参数用于指示最大弯曲应变的正弦分量，第三参数用于指示轴向应变；

根据第一参数、第二参数和第三参数，确定最大弯曲应变和轴向应变。

可选地，根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，确定第一参数、第二参数和第三参数，包括：

根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，通过下述公式确定第一参数、第二参数和第三参数；

其中，m是指第一参数，n是指第二参数，t是指第三参数，a是指第一安装角度，b是指第二安装角度，εa是指第一应变，εb是指第二应变，εc是指第三应变。

可选地，根据第一参数、第二参数和第三参数，确定最大弯曲应变和轴向应变，包括：

根据第一参数、第二参数和第三参数，通过下述公式确定最大弯曲应变和轴向应变；

其中，是指最大弯曲应变，εt是指轴向应变，m是指第一参数，n是指第二参数，t是指第三参数；

可选地，将最大弯曲应变和轴向应变之和，确定为目标管道的最大应变之后，还包括：

根据目标管道的管道半径、第一参数和第二参数，确定目标管道的最大应变的所在位置。

可选地，根据目标管道的管道半径、第一参数和第二参数，确定目标管道的最大应变的所在位置，包括：

根据目标管道的管道半径、第一参数和第二参数，通过下述公式确定目标管道的最大应变的所在位置；

其中，x^max是指目标管道的最大应变的所在位置的横坐标，y^max是指目标管道的最大应变的所在位置的纵坐标，m是指第一参数，n是指第二参数，r是指目标管道的管道半径。

可选地，将最大弯曲应变和轴向应变之和，确定为目标管道的最大应变之后，还包括：

根据第一参数和第二参数，通过下述公式确定目标角度，目标角度是指在直角坐标系中最大应变的所在位置与纵轴正方向之间的夹角；

其中，φ是指目标角度，m是指第一参数，n是指第二参数。

上述所有可选技术方案，均可按照任意结合形成本发明的可选实施例，本发明实施例对此不再一一赘述。

图2是本发明实施例提供的另一种确定管道的最大应变的方法流程图。该方法可以应用于终端中，该终端可以为手机、平板电脑或计算机等。参见图2，该方法包括如下步骤：

步骤201：获取第一应变传感器的第一安装角度和第一应变、第二应变传感器的第二安装角度和第二应变、第三应变传感器的第三应变。

其中，第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器均安装在目标管道的目标横截面的管壁上，用于检测目标管道的管壁的应变。安装角度是指在以目标横截面的圆心为原点的直角坐标系中对应应变传感器的安装位置与纵轴正方向之间的夹角，且第三应变传感器的安装角度为0度，第一安装角度和所述第二安装角度为除0度之外的任意角度。

需要说明的是，应变传感器是指用于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器，应变传感器可以是由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成的电阻应变式传感器，例如应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器、应变式位移传感器或应变式加速度传感器，只要保证应变传感器可以准确检测目标管道发生形变时产生的应变即可，本发明实施例对应变传感器的种类不做具体限定。可选地，为了使第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器在目标管道发生形变时检测的应变可以互相参考与计算，第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器为同一类传感器。

本发明实施例中，在安装第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器前，可以在目标管道上选择任一横截面作为目标横截面，并以目标横截面的圆心为原点建立直角坐标系，直角坐标系的纵轴正方向可以指向任一方向，例如，直角坐标系的纵轴正方向可以垂直于水平面、可以平行于水平面或与倾斜于水平面，本发明实施例对此不做具体限定。优选地，将直角坐标系的纵轴正方向设置为垂直于水平面向上的方向，横轴正方向设置为平行于水平面上的方向。在确定直角坐标系后，可以将第三应变传感器的安装在安装角度为0度的目标横截面的管壁上，将第一应变传感器和第二应变传感器安装在安装角度为除0度之外的任意角度的目标横截面的管壁上，也即是，这三个应变传感器均安装在目标管道的管壁上，且安装位置位于目标管道的同一横截面上。

此外，第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器可以安装在目标管道的内管壁上，也可以安装在目标管道的外管壁上，本发明实施例对应变传感器的安装位置不做具体限定。当三个应变传感器安装在目标管道的内管壁上时，需要在铺设目标管道的同时确定安装应变传感器的位置，并将三个应变传感器安装在确定的位置上，而当三个应变传感器安装在目标管道的外管壁上时，则可以在铺设好目标管道后，在需要对目标管道的重点位置进行应变检测时，对该重点位置的目标管道进行挖沟，将这三个应变传感器安装在需要检测的目标管道的重点位置的外管壁上，且安装位置位于目标管道的同一横截面上。

在将第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器安装在目标横截面的管壁上后，第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器开始工作，并将检测到的管壁的应变数据发送至终端。具体地，第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器可以通过蓝牙、各代移动通信网络(2g、3g、4g及5g)、无线局域网和/或wifi(wirelessfidelity，无线保真)网络等传输方式远程传输的方式发送至终端，只要能保证应变数据可以被及时的、准确的发送至终端即可，本发明实施例对通讯方式不做具体限定。

在一种可能的实现方式中，假设第三应变传感器的安装角度为0度、第一应变传感器的安装角度为300度、第二应变传感器的安装角度为100度，在某一时刻三个应变传感器检测到在目标管道的目标横截面上发生了形变，此时，第一应变传感器检测到的应变为-36.97με、第二应变传感器检测到的应变为-72.47με、第三应变传感器检测到的应变为9.84με，当第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器分别检测到应变后，第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器可以通过蓝牙将每个应变传感器对应的安装角度和检测到的应变发送至终端。

需要说明的是，上述第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器的安装角度和检测到的应变均是本发明实施例给出的示例性数据，并不构成对上述参数的具体限定。

步骤202：根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，确定目标管道的最大弯曲应变和轴向应变。

具体地，在获取了第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变之后，终端可以通过以下步骤2021-步骤2022确定目标管道的最大弯曲应变和轴向应变。

步骤2021：根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，确定第一参数、第二参数和第三参数。

其中，第一参数用于指示最大弯曲应变的余弦分量，第二参数用于指示最大弯曲应变的正弦分量，第三参数用于指示轴向应变。

需要说明的是，弯曲应变是指在外力等因素作用下而造成的物体局部发生的相对弯曲变形，轴向应变是指方向与施加的载荷方向一致的应变。在实际应用中，由于目标管道为管状，也即是在目标管道的管壁上任意位置均为弯曲状，因此目标管道的管壁上产生的最大形变位置处的应变是由弯曲应变和轴向应变共同构成的。而使用目标管道的最大弯曲应变可以使技术人员对目标管道的弯曲形变进行准确评价，并且使用目标管道的最大弯曲和目标管道的最大应变两个评价指标可以对目标管道的安全进行评价，可以提高对评价结果的准确性。

另外，由于第一参数用于指示最大弯曲应变的余弦分量，第二参数用于指示最大弯曲应变的正弦分量，第三参数用于指示轴向应变，因此，可以根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，确定第一参数、第二参数和第三参数，以便可以根据第一参数、第二参数和第三参数进一步地确定最大弯曲应变和轴向应变。

具体地，可以根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，通过下述公式(3)确定第一参数、第二参数和第三参数；

其中，m是指第一参数，n是指第二参数，t是指第三参数，a是指第一安装角度、b是指第二安装角度、εa是指第一应变，εb是指第二应变，εc是指第三应变。

需要说明的是，目标管道的应变由目标管道的弯曲应变和轴向应变共同确定，且目标管道的应变在数值上等于目标管道的弯曲应变和轴向应变之和，因此，目标管道的应变的计算公式可以由下述公式(4)确定：

ε＝εt+εb(4)

其中，ε是指目标管道的应变，εt是指目标管道的轴向应变，εb是指目标管道的弯曲应变。

又由于目标管道的弯曲应变可以由横截面弯矩，材料弹性模量、截面惯性矩以及弯曲应变的所在位置到目标横截面的中性面的距离确定，因此，目标管道的弯曲应变可以由下述公式(5)确定：

其中，εb是指目标管道的弯曲应变，m是指目标管道的横截面弯矩，y'是指弯曲应变的所在位置到目标横截面的中性面的距离，e是指目标管道的材料弹性模量，i是指目标管道的截面惯性矩。

假设目标管道上发生应变的位置处所受弯矩的中性面p与直角坐标系中纵轴的正方向的夹角为θ，则弯曲应变的所在位置到目标横截面的中性面的距离y′可表示为：

y′＝-xcosθ+ysinθ(6)

其中，y′是指弯曲应变的所在位置到目标横截面的中性面的距离，θ是指中性面p与直角坐标系中纵轴的正方向的夹角，x是指目标管道上发生应变的位置在直角坐标系中的横坐标位置，y是指目标管道上发生应变的位置在直角坐标系中的纵坐标位置。

进一步地，将上述公式(4)、(5)、(6)联立，可以得到下述公式(7)：

其中，ε是指目标管道的应变，εt是指目标管道的轴向应变，m是指目标管道的横截面弯矩，e是指目标管道的材料弹性模量，i是指目标管道的截面惯性矩，θ是指中性面p与直角坐标系中纵轴的正方向的夹角，x是指目标管道上发生应变的位置在直角坐标系中的横坐标位置，y是指目标管道上发生应变的位置在直角坐标系中的纵坐标位置。

将公式(7)进行整理，可以得到目标管道的目标横截面的应变的一般表达式，目标管道的目标横截面的应变的一般表达式可以为下述公式(8)：

ax+by+cε＝1(8)

其中：

其中，ε是指目标管道的应变，x是指目标管道上发生应变的位置在直角坐标系中的横坐标位置，y是指目标管道上发生应变的位置在直角坐标系中的纵坐标位置，a是指第一辅助参数、b是指第二辅助参数、c是指第三辅助参数，εt是指目标管道的轴向应变，m是指目标管道的横截面弯矩，e是指目标管道的材料弹性模量，i是指目标管道的截面惯性矩，θ是指中性面p与直角坐标系中纵轴的正方向的夹角。

图3是本发明实施例提供的目标横截面中三个应变传感器安装位置示意图。参见图3，其中，第三应变传感器的安装角度为0角度，第一安装角度和第二安装角度为除0角度之外的任意角度，目标横截面上发生的弯曲应变点为o，目标横截面的中性面为p，弯曲应变点o的所在位置到目标横截面的中性面p的距离为y′，中性面p与直角坐标系中纵轴的正方向的夹角为θ。

根据第一应变传感器、第二应变传感器、第三应变传感器的安装角度以及所检测到的应变，通过公式(8)可以得到：

根据公式(9)和(10)，可以得到第一辅助参数、第二辅助参数以及第三辅助参数，第一辅助参数、第二辅助参数以及第三辅助参数的具体表达式见下述公式(11)：

其中，a是指第一辅助参数、b是指第二辅助参数、c是指第三辅助参数，a是指第一安装角度、b是指第二安装角度、εa是指第一应变，εb是指第二应变，εc是指第三应变，r是指目标管道的管道半径。

由于目标管道的最大弯曲应变时的y′等于目标管道的管道半径r，因此可以将第一辅助参数和目标管道的管道半径的乘积确定为第一参数，可以将第二辅助参数和目标管道的管道半径的乘积确定为第二参数，可以根据第三辅助参数确定第三参数，从而通过第一参数、第二参数、第三参数确定目标管道的最大应变。

其中，m是指第一参数，n是指第二参数，t是指第三参数，a是指第一辅助参数，b是指第二辅助参数，c是指第三辅助参数，r是指目标管道的管道半径。

之后，可以根据公式(11)-(12)确定出第一参数、第二参数和第三参数的计算公式(3)。

步骤2022：根据第一参数、第二参数和第三参数，确定最大弯曲应变和轴向应变。

需要说明的是，由于目标管道的最大弯曲应变的位置处y′等于目标管道的管道半径，因此，目标管道的最大弯曲应变的确定过程可以由下述公式(13)示出：

目标管道的轴向应变的确定过程可以由下述公式(14)示出：

因此，目标管道的最大弯曲应变和目标管道的轴向应变可以由下述公式(15)确定

其中，是指最大弯曲应变，εt是指轴向应变，m是指第一参数，n是指第二参数，t是指第三参数；

需要说明的是，最大弯曲应变是指的是绝对值最大的弯曲应变。并且，与εt同正负号，当εt为正值时，意味着管体轴向应变为拉伸应变，其最大弯曲应变则为正的拉伸应变当εt为负值时，意味着管体轴向应变为压缩应变，其最大弯曲应变则为负的压缩应变。

步骤203：将最大弯曲应变和轴向应变之和，确定为目标管道的最大应变。

在根据步骤202确定出最大弯曲应变和轴向应变之后，可以将最大弯曲应变和轴向应变之和，确定为目标管道的最大应变。

具体地，由于最大弯曲应变和轴向应变是通过公式(15)确定，因此，确定目标管道的最大应变的过程可以由下述公式(16)示出：

因此，还可以根据第一参数、第二参数、第三参数，通过下述公式(17)确定目标管道的最大应变：

其中，ε^max是指目标管道的最大应变，m是指第一参数，n是指第二参数，t是指第三参数。

步骤204：根据目标管道的管道半径、第一参数和第二参数，确定目标管道的最大应变的所在位置。

需要说明的是，目标管道的最大应变发生在目标管道的目标横截面的管壁上，由于以目标横截面的圆心为原点建立了直角坐标系，因此，可以用最大应变的所在位置在该直角坐标系中的坐标，来表征目标管道的最大应变的所在位置，例如，可以用(x^max，y^max)来表示目标管道的最大应变的所在位置。

其中，x^max和y^max的确定过程可以由下述公式(18)示出：

因此，可以根据目标管道的管道半径、第一参数和第二参数，通过下述公式(19)确定目标管道的最大应变的所在位置：

其中，x^max是指目标管道的最大应变的所在位置的横坐标，y^max是指目标管道的最大应变的所在位置的纵坐标，m是指第一参数，n是指第二参数，r是指目标管道的管道半径。

步骤205：根据第一参数和第二参数，确定目标角度。

需要说明的是，目标角度是指在以目标横截面的圆心为原点的直角坐标系中，最大应变的所在位置与该直角坐标系纵轴正方向之间的夹角。目标角度的范围可以是0-360度。

具体地，可以通过以下公式(20)，确定目标角度：

其中，φ是指目标角度，m是指第一参数，n是指第二参数。

在一种可能的实现方式中，第三应变传感器的安装角度为0度、第一应变传感器的安装角度为300度、第二应变传感器的安装角度为100度，在某一时刻三个应变传感器检测到在目标管道的目标横截面上发生了形变，此时，第一应变传感器检测到的应变为-36.97με、第二应变传感器检测到的应变为-72.47με、第三应变传感器检测到的应变为9.84με，则根据上述公式(3)计算出第一参数m的值为-10.44210、第二参数n的值为-3.42481、第三参数t的值为0.17124；在确定出第一参数、第二参数后第三参数，可以根据上述公式(16)计算出由最大弯曲应变为64.18με，轴向应变为5.84με；在确定出最大弯曲应变和轴向应变后，可以根据上述公式(18)确定出目标管道的最大应变为70.02με。此时，根据第一参数、第二参数后第三参数还可以确定出目标管道的最大应变的所在位置的横坐标0.57m，目标管道的最大应变的所在位置的纵坐标0.19m，目标角度为71.8度。

在一个实施例中，为验证本发明实施例提供的方法中关于目标管道的最大应变的计算正确性，可以在与第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器相同的截面上，以安装角度为90度和270度位置分别安装第四应变传感器和五应变传感器，根据第三应变传感器、第四应变传感器和第五应变传感器，利用相关技术确定的目标管道的最大应变为68.77，目标角度为70.3度。由此可知，通过本发明实施例提供的方法确定出的目标管道的最大应变与相关技术确定的目标管道的最大应变的误差为1.8％，通过本发明实施例提供的方法确定出的目标角度与相关技术确定的目标角度的误差为2.1％。可见，本发明实施例提供的方法确定出的目标管道的最大应变和目标角度与利用相关技术确定出的结果误差较小，准确率较高。

需要说明的是，上述第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器的安装角度和检测到的应变、以及根据第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器的安装角度和检测到的应变计算出的第一参数、第二参数、第三参数、最大应变、最大应变的所在位置以及目标角度均是本发明实施例给出的示例性数据，并不构成对上述参数的具体限定。

在本发明实施例中，可以将3个应变传感器安装在目标横截面的管壁上，并以目标横截面上的圆心为原点建立直角坐标系，将应变传感器的安装位置与该直角坐标系的纵轴正方向之间的夹角确定为安装角度，当第三应变传感器的安装角度为0度，第一安装角度和第二安装角度为除0角度之外的任意角度时，可以根据第一应变传感器的第一安装角度和第一应变、第二应变传感器的第二安装角度和第二应变、第三应变传感器的第三应变，确定目标管道的最大弯曲应变和轴向应变，然后将最大弯曲应变和轴向应变之和，确定为目标管道的最大应变。也即是，本发明可以在管道周围的土体开挖深度达不到设计标准时，通过将一个应变传感器以0角度安装，其他两个应变传感器以任意角度安装来确定管道的最大应变，避免了相关技术中只能通过以三个固定安装角度安装应变传感器来确定管道最大应变的问题，扩大了通过三个应变传感器确定管道的最大应变的应用范围。

图4是本发明实施例提供的一种确定管道的最大应变的装置结构示意图。参见图4，该装置包括：

获取模块401，用于获取第一应变传感器的第一安装角度和第一应变、第二应变传感器的第二安装角度和第二应变、第三应变传感器的第三应变，其中，第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器位于目标管道的目标横截面的管壁上，安装角度是指在以目标横截面的圆心为原点的直角坐标系中对应应变传感器的安装位置与纵轴正方向之间的夹角，第三应变传感器的安装角度为0角度，第一安装角度和第二安装角度为除0角度之外的任意角度。

第一确定模块402，用于根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，确定目标管道的最大弯曲应变和轴向应变。

第二确定模块403，用于将最大弯曲应变和轴向应变之和，确定为目标管道的最大应变。

可选地，第一确定模块包括：

第一确定单元，用于根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，确定第一参数、第二参数和第三参数，第一参数用于指示最大弯曲应变的余弦分量，第二参数用于指示最大弯曲应变的正弦分量，第三参数用于指示轴向应变；

第二确定单元，用于根据第一参数、第二参数和第三参数，确定最大弯曲应变和轴向应变。

可选地，第一确定单元具体用于：

根据第一安装角度、第二安装角度、第一应变、第二应变和第三应变，通过下述公式确定第一参数、第二参数和第三参数；

其中，m是指第一参数，n是指第二参数，t是指第三参数，a是指第一安装角度，b是指第二安装角度，εa是指第一应变，εb是指第二应变，εc是指第三应变。

可选地，第二确定单元具体用于：

根据第一参数、第二参数和第三参数，通过下述公式确定最大弯曲应变和轴向应变；

其中，是指最大弯曲应变，εt是指轴向应变，m是指第一参数，n是指第二参数，t是指第三参数；

可选地，装置还包括：

第三确定模块，用于根据目标管道的管道半径、第一参数和第二参数，确定目标管道的最大应变的所在位置。

可选地，第三确定模块具体用于：

根据目标管道的管道半径、第一参数和第二参数，通过下述公式确定目标管道的最大应变的所在位置；

其中，x^max是指目标管道的最大应变的所在位置的横坐标，y^max是指目标管道的最大应变的所在位置的纵坐标，m是指第一参数，n是指第二参数，r是指目标管道的管道半径。

可选地，装置还包括第四确定模块，第四确定模块用于：

根据第一参数和第二参数，通过下述公式确定目标角度，目标角度是指在直角坐标系中最大应变的所在位置与纵轴正方向之间的夹角；

其中，φ是指目标角度，m是指第一参数，n是指第二参数。

在本发明实施例中，可以将3个应变传感器安装在目标横截面的管壁上，并以目标横截面上的圆心为原点建立直角坐标系，将应变传感器的安装位置与该直角坐标系的纵轴正方向之间的夹角确定为安装角度，当第三应变传感器的安装角度为0度，第一安装角度和第二安装角度为除0角度之外的任意角度时，可以根据第一应变传感器的第一安装角度和第一应变、第二应变传感器的第二安装角度和第二应变、第三应变传感器的第三应变，确定目标管道的最大弯曲应变和轴向应变，然后将最大弯曲应变和轴向应变之和，确定为目标管道的最大应变。也即是，本发明可以在管道周围的土体开挖深度达不到设计标准时，通过将一个应变传感器以0角度安装，其他两个应变传感器以任意角度安装来确定管道的最大应变，避免了相关技术中只能通过以三个固定安装角度安装应变传感器来确定管道最大应变的问题，扩大了通过三个应变传感器确定管道的最大应变的应用范围。

需要说明的是：上述实施例提供的确定管道的最大应变的装置在确定管道的最大应变时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的确定管道的最大应变的装置与确定管道的最大应变的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

图5是本发明实施例提供的一种终端500的结构示意图。该终端500可以是：智能手机、平板电脑、mp3播放器(movingpictureexpertsgroupaudiolayeriii，动态影像专家压缩标准音频层面3)、mp4(movingpictureexpertsgroupaudiolayeriv，动态影像专家压缩标准音频层面4)播放器、笔记本电脑或台式电脑。终端500还可能被称为用户设备、便携式终端、膝上型终端、台式终端等其他名称。

通常，终端500包括有：处理器501和存储器502。

处理器501可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器501可以采用dsp(digitalsignalprocessing，数字信号处理)、fpga(field－programmablegatearray，现场可编程门阵列)、pla(programmablelogicarray，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器501也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称cpu(centralprocessingunit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器501可以在集成有gpu(graphicsprocessingunit，图像处理器)，gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器501还可以包括ai(artificialintelligence，人工智能)处理器，该ai处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器502可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器502还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器502中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器501所执行以实现本申请中方法实施例提供的确定管道的最大应变的方法。

在一些实施例中，终端500还可选包括有：外围设备接口503和至少一个外围设备。处理器501、存储器502和外围设备接口503之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口503相连。具体地，外围设备包括：射频电路504、触摸显示屏504、摄像头506、音频电路507、定位组件508和电源509中的至少一种。

外围设备接口503可被用于将i/o(input/output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器501和存储器502。在一些实施例中，处理器501、存储器502和外围设备接口503被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器501、存储器502和外围设备接口503中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。

射频电路504用于接收和发射rf(radiofrequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路504通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路504将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路504包括：天线系统、rf收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路504可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于：城域网、各代移动通信网络(2g、3g、4g及4g)、无线局域网和/或wifi(wirelessfidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路504还可以包括nfc(nearfieldcommunication，近距离无线通信)有关的电路，本申请对此不加以限定。

显示屏504用于显示ui(userinterface，用户界面)。该ui可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏505是触摸显示屏时，显示屏505还具有采集在显示屏505的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器501进行处理。此时，显示屏505还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，显示屏505可以为一个，设置终端500的前面板；在另一些实施例中，显示屏505可以为至少两个，分别设置在终端500的不同表面或呈折叠设计；在再一些实施例中，显示屏505可以是柔性显示屏，设置在终端500的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏505还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏505可以采用lcd(liquidcrystaldisplay，液晶显示屏)、oled(organiclight-emittingdiode,有机发光二极管)等材质制备。

摄像头组件506用于采集图像或视频。可选地，摄像头组件506包括前置摄像头和后置摄像头。通常，前置摄像头设置在终端的前面板，后置摄像头设置在终端的背面。在一些实施例中，后置摄像头为至少两个，分别为主摄像头、景深摄像头、广角摄像头、长焦摄像头中的任意一种，以实现主摄像头和景深摄像头融合实现背景虚化功能、主摄像头和广角摄像头融合实现全景拍摄以及vr(virtualreality，虚拟现实)拍摄功能或者其它融合拍摄功能。在一些实施例中，摄像头组件506还可以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯，也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合，可以用于不同色温下的光线补偿。

音频电路507可以包括麦克风和扬声器。麦克风用于采集用户及环境的声波，并将声波转换为电信号输入至处理器501进行处理，或者输入至射频电路504以实现语音通信。出于立体声采集或降噪的目的，麦克风可以为多个，分别设置在终端500的不同部位。麦克风还可以是阵列麦克风或全向采集型麦克风。扬声器则用于将来自处理器501或射频电路504的电信号转换为声波。扬声器可以是传统的薄膜扬声器，也可以是压电陶瓷扬声器。当扬声器是压电陶瓷扬声器时，不仅可以将电信号转换为人类可听见的声波，也可以将电信号转换为人类听不见的声波以进行测距等用途。在一些实施例中，音频电路507还可以包括耳机插孔。

定位组件508用于定位终端500的当前地理位置，以实现导航或lbs(locationbasedservice，基于位置的服务)。定位组件508可以是基于美国的gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)、中国的北斗系统、俄罗斯的格雷纳斯系统或欧盟的伽利略系统的定位组件。

电源509用于为终端500中的各个组件进行供电。电源509可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源509包括可充电电池时，该可充电电池可以支持有线充电或无线充电。该可充电电池还可以用于支持快充技术。

也即是，本发明实施例不仅提供了一种终端，包括处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器，其中，处理器被配置为执行图1或图2所示的实施例中的方法，而且，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质内存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可以实现图1或图2所示的实施例中的确定管道的最大应变的方法。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构并不构成对终端500的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。