一种油气管道轴向应变智能化监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及油气管道应力应变监测技术领域，特别是涉及一种油气管道轴向应变智能化监测装置。


背景技术：

2.长输管道的安全运行需要管体在工作载荷和周围环境变化(包括可能的地质灾害在内)引发的各种附加载荷作用下满足强度要求，并且不发生屈曲、整体失稳或断裂等失效行为。近年来，为实现地埋管道安全的实时监测，各种传感技术、测试设备和计算机软硬件系统不断发展；目前管道应变监测仍是管道安全监测中普遍采用的监测技术。通过对管道进行实时或定期应变监测，能够掌握管道工作状态的变化，进而评估管道强度、损伤累积和可靠性，为管道运维提供科学依据。
3.现有技术中，已有：中国专利cn201922399768.1公开了一种基于传感器的管道应变监测系统，其中包括均匀敷设安装在待测管周的三支振弦式应变计，通过焊接固定在管道圆周的0点、4点及8点钟方向；中国专利cn201220257107.0公开了一种长输油气管道应力应变监测装置，其中包括安装在长输油气管道外表面的三支光纤光栅式传感器，通过焊接或者磁吸附方式成品字形(即管周0点、3点、9点钟方向)安装固定在管道外表面上部。
4.上述提及专利及相关类似专利技术中公开的有关于油气管道应变监测装置均为在管周截面安装最多3支轴向应变传感器；此种情况下，若部分传感器发生故障失效会导致无法获取监测数据的问题，并且监测数据的准确性也有待提高。
5.为解决上述问题，本实用新型提供了一种油气管道轴向应变智能化监测装置。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种油气管道轴向应变智能化监测装置，能够提高监测装置运行的稳定性，同时提高了监测数据的可靠性。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
8.本实用新型提供了一种油气管道轴向应变智能化监测装置，所述装置包括：多个应变监测传感器组、综合监测桩和远程终端；
9.所述应变监测传感器组，用于采集所在轴向截面的轴向应变数据；每个应变监测传感器组包括n支轴向应变传感器，各所述轴向应变传感器沿油气管道的截面圆周上依次布置；n大于等于4；
10.所述综合监测桩，与各所述应变监测传感器组连接，用于接收所述应变监测传感器组采集的轴向应变数据，并将所述轴向应变数据传输给远程终端；
11.远程终端，与所述综合监测桩无线连接，用于对接收到的所述轴向应变数据进行处理，以对所述油气管道轴向应变进行实时监测。
12.可选地，所述油气管道轴向应变智能化监测装置还包括：
13.引出线缆，呈s形缠绕在所述油气管道的外表面，用于连接所述应变监测传感器和
所述综合监测桩；
14.传感器保护罩，安装在所述应变监测传感器外表面并将所述应变监测传感器包裹。
15.可选地，所述综合监测桩包括：
16.数据获取模块，通过连接管与所述轴向应变传感器的所述引出线缆电连接，用于获取所述轴向应变传感器采集的轴向应变数据；
17.无线传输模块，与所述数据获取模块和所述远程终端连接，用于将所述轴向应变数据无线传输至所述远程终端。
18.可选地，所述综合监测桩还包括：蓄电池、太阳能板和太阳能控制器；
19.所述蓄电池，与所述太阳能控制器连接，用于通过所述太阳能控制器为所述数据获取模块、所述无线传输模块供电；
20.所述太阳能板，与所述太阳能控制器连接，用于将太阳能转化成电能，通过所述太阳能控制器为所述数据获取模块和所述无线传输模块供电，并为所述蓄电池充电；
21.所述太阳能控制器，分别与所述数据获取模块和所述无线传输模块连接，用于控制所述太阳能板为所述数据获取模块和所述无线传输模块供电，并控制所述太阳能板为所述蓄电池充电。
22.可选地，所述综合监测桩还包括：
23.集成板，所述无线传输模块、所述数据获取模块、所述太阳能控制器、所述蓄电池集中排布于所述集成板上；
24.综合监测桩外壳，用于容纳所述无线传输模块、所述数据获取模块、所述太阳能控制器、所述蓄电池和所述集成板，所述集成板经防水处理后嵌入在综合监测箱外壳的背板上。
25.可选地，所述综合监测桩还包括：
26.避雷针、接地线和接地体；所述接地线连接所述避雷针和所述接地体。
27.可选地，所述油气管道轴向应变智能化监测装置还包括：
28.监测截面保护带，缠绕在所述监测截面上，用于保护位于监测截面上的引出线缆和应变监测传感器；
29.线缆保护管，套设在所述引出线缆上，用于保护所述引出线缆。
30.可选地，所述应变监测传感器为振弦式传感器或光纤光栅式传感器。
31.可选地，所述综合监测桩还包括：
32.拓展端口，用于连接雨量采集传感器、温度传感器和振动传感器
33.根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
34.本实用新型提供了一种油气管道轴向应变智能化监测装置，包括：多个应变监测传感器组，用于采集应变监测传感器组所在轴向截面的轴向应变数据；每个应变监测传感器组包括n支轴向应变传感器，各轴向应变传感器沿油气管道的截面圆周上依次布置；n大于等于4；综合监测桩，与各应变监测传感器组连接，用于获取应变监测传感器组采集的轴向应变数据，并将轴向应变数据传输给远程终端；远程终端，与综合监测桩无线连接，用于对接收到的轴向应变数据进行处理，以对油气管道轴向应变进行实时监测。通过设置n支传感器，确保部分传感器出现故障时，该装置仍然能够实现轴向应变监测，提高了装置运行的
稳定性，且多支传感器包含了更丰富的信息，对数据的监测更准确。
附图说明
35.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本实用新型油气管道轴向应变智能化监测装置结构示意图；
37.图2为本实用新型油气管道轴向应变智能化监测装置实体结构示意图；
38.图3为本实用新型轴向应变传感器的安装角度示意图。
39.符号说明：
40.应变监测传感器组-1，综合监测桩-2，远程终端-3，油管-4，轴向应变传感器-11，太阳能板-21，一体化综合监测箱-22，避雷针-23，接地线-24，接地体-25。
具体实施方式
41.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
42.本实用新型的目的是提供一种油气管道轴向应变智能化监测装置，能够确保管道长期运行监测中不会因传感器故障失效而导致无法获取监测数据的问题，同时多支传感器的加入带来更多有效信息，能够提高油气管道轴向应变数据监测的准确性。
43.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
44.如图1所示，本实用新型油气管道轴向应变智能化监测装置，包括：多个应变监测传感器组1、综合监测桩2和远程终端3。
45.所述应变监测传感器组1，用于采集所述应变监测传感器组1所在轴向截面的轴向应变数据；每个应变监测传感器组1包括n支轴向应变传感器11，各所述轴向应变传感器11沿油气管道4的截面圆周上依次布置；n大于等于4。其中，以顺油气管道气流方向，沿圆形截面圆周按顺时针方向布设轴向应变传感器，基于现有技术中的方法，依据任意3支传感器采集的轴向应变数据能够组合计算出当前管道所受轴力、竖向弯矩和侧向弯矩，即可得到一组截面受力状态。轴向应变传感器11安装角度为轴向应变传感器与截面圆心的连线与零点方向的夹角；所述零点方向为经过轴向应变传感器所在截面的圆心且垂直油气管道轴向的方向，如图2所示，以4支轴向应变传感器为例，图2中的z轴所在方向即为零点方向，安装角度如图中的θ1、θ2、θ3和θ4。
46.所述综合监测桩2，与各所述应变监测传感器组1连接，用于接收所述应变监测传感器组1采集的轴向应变数据，并将所述轴向应变数据传输给远程终端3。
47.远程终端3，与所述综合监测桩2无线连接，用于对接收到的所述轴向应变数据进行处理，以对所述油气管道4轴向应变进行实时监测。
48.进一步地，油气管道轴向应变智能化监测装置还包括：引出线缆，呈s形缠绕在所述油气管道的外表面，用于连接所述应变监测传感器和所述综合监测桩。
49.传感器保护罩，安装在所述应变监测传感器外表面并将所述应变监测传感器包裹。
50.具体地，所述综合监测桩2包括：数据获取模块和无线传输模块。
51.数据获取模块，通过连接管与所述轴向应变传感器11的所述引出线缆电连接，用于获取所述轴向应变传感器11采集的轴向应变数据。在本实用新型的具体实施例中，数据获取模块可为数据采集仪，包括振弦采集仪、光纤光栅采集仪或应变片采集仪等。
52.无线传输模块，与所述数据获取模块和所述远程终端3连接，用于将所述轴向应变数据无线传输至所述远程终端3。在本实用新型的具体实施例中，无线传输模块可为4g/5g等远程移动通讯模块、卫星通讯模块及lora等无线射频模块等。
53.进一步地，如图3所示，所述综合监测桩2还包括：蓄电池、太阳能板21、太阳能控制器、集成板和综合监测桩外壳。
54.所述蓄电池，与所述太阳能控制器连接，用于通过所述太阳能控制器，在所述太阳能板电压小于设定电压阈值时，为所述数据获取模块、所述无线传输模块供电。
55.所述太阳能板21，与所述太阳能控制器连接，用于将太阳能转化成电能，在太阳能板21电压大于设定电压阈值时，通过所述太阳能控制器为所述数据获取模块、所述无线传输模块供电，并为所述蓄电池充电。
56.所述太阳能控制器，分别与所述数据获取模块和所述无线传输模块连接，用于在太阳能板21的电压大于设定电压阈值时，控制所述太阳能板21为所述数据获取模块和所述无线传输模块供电，并为所述蓄电池充电；在太阳能板21的电压小于设定电压阈值时，控制所述蓄电池为所述数据获取模块和所述无线传输模块供电。在本实用新型的具体实施例中，太阳能控制器为适应12v铅酸蓄电池或8.4v锂电池等存储电量设备的充放电控制设备。
57.集成板，所述无线传输模块、所述数据获取模块、所述太阳能控制器、所述蓄电池集中排布于所述集成板上。
58.综合监测桩外壳，用于容纳所述无线传输模块、所述数据获取模块、所述太阳能控制器、所述蓄电池和所述集成板，所述集成板经防水处理后嵌入在综合监测箱外壳的背板上。进一步地，所述无线传输模块、所述数据获取模块、所述蓄电池、太阳能控制器、集成板和综合监测桩外壳形成一体化综合监测箱22。
59.进一步地，如图3所示，所述综合监测桩2还包括：避雷针23、接地线24和接地体25；所述接地线24连接所述避雷针23和所述接地体25。所述避雷针23通过热镀锌不锈钢处理，所述接地体25间通过接地线24连接并做防腐处理，且埋深不小于0.5米。
60.优选地，还包括监测截面保护带，缠绕在所述监测截面上，用于保护位于监测截面上的引出线缆和应变监测传感器。
61.线缆保护管，套设在所述引出线缆上，用于保护所述引出线缆。
62.在本实用新型的具体实施中，所述的应变监测传感器组1通常安装在风险程度较高的油气管段，需安装在管道钢体表面，传感器外安装保护罩保护，保护罩外使用粘弹体膏完全覆盖，起到防水、防潮作用，延长传感器使用寿命。监测截面使用防腐带、冷缠带作为外保护；监测截面引出线缆呈s形沿管道轴线方向盘绕于管道上方，并使用冷缠带、橡胶板保
护。所述监测截面引出线缆与管道敷设并保护，使用线缆保护管引入综合监测桩2内。
63.具体地，所述应变监测传感器为振弦式传感器或光纤光栅式传感器。
64.优选地，所述综合监测桩还包括：
65.拓展端口，用于连接雨量采集传感器、温度传感器和振动传感器，或者其他类型的传感器，在此不作限制。综合监测桩自带扩展端口，在不增加额外采集设备的前提下实现多类型传感器数据的采集，可满足现场多参数测量需求。
66.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
67.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。