管道监测方法及系统与流程

本发明涉及管道监测领域，具体地，涉及一种管道监测方法及系统。

背景技术：

与公路运输、铁路运输、水路运输、航空运输相比，油气管道凭借运输成本低、损耗少、永久性占用土地少、建设速度快、运输量大且安全性能高等优势，已成为油气输送的主要手段。但部分油气埋地管道由于处于软基带，而软地基对管道承载能力差，当管道在受到外力扰动时，会造成管道不均匀沉降，甚至致使管道凹陷。目前，工作人员无法及时发现管道的沉降与凹陷，降低了管道运输的安全性。

技术实现要素：

本发明实施例的主要目的在于提供一种管道监测方法及系统，以及时监测到管道的沉降与凹陷，提高管道运输的安全性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种管道监测方法，包括：

在监测到管道沉降和/或管道凹陷时，输出报警信号；其中，

通过如下方式在监测到管道沉降时输出报警信号：

根据管道的抗弯截面模量和管道的相当应力计算管道的截面许用弯矩；

根据截面许用弯矩、管道的长度、管道的弹性模量、管道的惯性力矩和管道距支座的距离，计算管道的沉降挠度；

比较沉降挠度与预设挠度的大小，当沉降挠度大于预设挠度时，输出管道沉降报警信号；

通过如下方式在监测到管道凹陷时输出报警信号：

根据测量管道凹陷时的圆周应力或测量管道凹陷时的环带应力、移开致损物后的管道凹陷深度和管道的塑性变形应力，计算管道凹陷的最大深度；

比较管道凹陷的最大深度与预设凹陷深度的大小，当管道凹陷的最大深度大于预设凹陷深度时，输出管道凹陷报警信号。

本发明实施例还提供一种管道监测系统，包括：

报警模块，用于在监测到管道沉降和/或管道凹陷时，输出报警信号；其中，

在监测管道沉降时，报警模块包括：

截面许用弯矩单元，用于根据管道的抗弯截面模量和管道的相当应力计算管道的截面许用弯矩；

沉降挠度单元，用于根据截面许用弯矩、管道的长度、管道的弹性模量、管道的惯性力矩和管道距支座的距离，计算管道的沉降挠度；

第一比较单元，用于比较沉降挠度与预设挠度的大小；

第一报警单元，用于输出管道沉降报警信号；

在监测管道凹陷时，报警模块包括：

管道凹陷的最大深度单元，用于根据测量管道凹陷时的圆周应力或测量管道凹陷时的环带应力、移开致损物后的管道凹陷深度和管道的塑性变形应力，计算管道凹陷的最大深度；

第二比较单元，用于比较管道凹陷的最大深度与预设凹陷深度的大小；

第二报警单元，用于输出管道凹陷报警信号。

本发明实施例的管道监测方法及系统在监测到管道沉降和/或管道凹陷时，输出报警信号，可以及时监测到管道的沉降与凹陷，提高管道运输的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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是本发明实施例中管道监测方法的流程图；

图2是梁左侧受到载荷作用的示意图；

图3是梁右侧受到载荷作用的示意图；

图4是梁受到均布载荷作用的示意图；

图5是本发明实施例中管道监测系统第一实施例的结构框图；

图6是本发明实施例中管道监测系统第二实施例的结构框图；

图7是本发明实施例中管道监测系统第三实施例的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

鉴于目前工作人员无法及时发现管道的沉降与凹陷，降低了管道运输的安全性，本发明实施例提供一种管道监测方法及系统，可以及时监测到管道的沉降与凹陷，提高管道运输的安全性。以下结合附图对本发明进行详细说明。

图1是本发明实施例中管道监测方法的流程图。如图1所示，管道监测方法包括：

s101：在监测到管道沉降和/或管道凹陷时，输出报警信号。

s201：根据管道的抗弯截面模量和管道的相当应力计算管道的截面许用弯矩。

s202：根据截面许用弯矩、管道的长度、管道的弹性模量、管道的惯性力矩和管道距支座的距离，计算管道的沉降挠度。

s203：比较沉降挠度与预设挠度的大小，当沉降挠度大于预设挠度时，输出管道沉降报警信号。

s301：根据测量管道凹陷时的圆周应力或测量管道凹陷时的环带应力、移开致损物后的管道凹陷深度和管道的塑性变形应力，计算管道凹陷的最大深度。

s302：比较管道凹陷的最大深度与预设凹陷深度的大小，当管道凹陷的最大深度大于预设凹陷深度时，输出管道凹陷报警信号。

图1所示的管道监测方法的执行主体可以为计算机。由图1所示的流程可知，本发明实施例的管道监测方法在监测到管道沉降和/或管道凹陷时，输出报警信号；其中，通过如下方式在监测到管道沉降时输出报警信号：先根据管道的抗弯截面模量和管道的相当应力计算管道的截面许用弯矩，再根据截面许用弯矩、管道的长度、管道的弹性模量、管道的惯性力矩和管道距支座的距离，计算管道的沉降挠度，最后比较沉降挠度与预设挠度的大小，当沉降挠度大于预设挠度时，输出管道沉降报警信号。通过如下方式在监测到管道凹陷时输出报警信号：先根据测量管道凹陷时的圆周应力或测量管道凹陷时的环带应力、移开致损物后的管道凹陷深度和管道的塑性变形应力，计算管道凹陷的最大深度，然后比较管道凹陷的最大深度与预设凹陷深度的大小，当管道凹陷的最大深度大于预设凹陷深度时，输出管道凹陷报警信号，可以及时监测到管道的沉降与凹陷，提高管道运输的安全性。

在执行s201之前，还包括：根据管道的外环直径和管道的内环直径计算管道的截面惯性矩；根据截面惯性矩和外环直径计算管道的抗弯截面模量。

一实施例中，通过如下公式计算管道的截面惯性矩：

其中，i为截面惯性矩，d为外环直径，d为内环直径。

一实施例中，通过如下公式计算管道的抗弯截面模量：

其中，w为抗弯截面模量，i为截面惯性矩，d为外环直径。

一实施例中，通过如下公式计算管道的截面许用弯矩：

m＝w*σr3；

其中，m为截面许用弯矩，w为抗弯截面模量，σr3为相当应力。

图2是梁左侧受到载荷作用的示意图。如图2所示，当梁左侧受到载荷作用时，通过如下公式计算弹性沉降挠度：

图3是梁右侧受到载荷作用的示意图。如图3所示，当梁右侧受到载荷作用时，通过如下公式计算弹性沉降挠度：

图4是梁受到均布载荷作用的示意图。如图4所示，当梁受到均布载荷作用时，通过如下公式计算弹性沉降挠度：

当梁受到均布载荷作用时，通过如下公式计算跨中沉降挠度：

其中，v为弹性沉降挠度，v'为跨中沉降挠度，m为截面许用弯矩，e为弹性模量，i为惯性力矩，l为长度，x为管道距支座的距离；

q为载荷，如下：

具体实施时，可以根据来自上位机的选择指令来选择不同的公式计算沉降挠度。

一实施例中，通过如下公式计算管道凹陷的最大深度：

其中，dd为管道凹陷的最大深度，ddp为移开致损物后的管道凹陷深度，σp为测量管道凹陷时的圆周应力或测量管道凹陷时的环带应力，σf为管道的塑性变形应力。

本发明的实施方案的流程如下：

计算机在监测到管道沉降和/或管道凹陷时，输出报警信号；其中，

通过如下方式监测管道沉降：

1、计算机根据管道的抗弯截面模量和管道的相当应力计算管道的截面许用弯矩。

2、计算机根据截面许用弯矩、管道的长度、管道的弹性模量、管道的惯性力矩和管道距支座的距离，计算管道的沉降挠度。具体实施时，计算机可以根据来自上位机的选择指令来选择不同的公式计算沉降挠度。

3、计算机比较沉降挠度与预设挠度的大小，当沉降挠度大于预设挠度时，输出管道沉降报警信号，方便工作人员在收到沉降报警信号时及时对沉降的管道进行处理。

通过如下方式监测管道凹陷：

1、计算机根据测量管道凹陷时的圆周应力或测量管道凹陷时的环带应力、移开致损物后的管道凹陷深度和管道的塑性变形应力，计算管道凹陷的最大深度；

2、计算机比较管道凹陷的最大深度与预设凹陷深度的大小，当管道凹陷的最大深度大于预设凹陷深度时，输出管道凹陷报警信号，方便工作人员在收到凹陷报警信号时及时对凹陷的管道进行处理。

综上，本发明实施例的管道监测方法在监测到管道沉降和/或管道凹陷时，输出报警信号；其中，通过如下方式在监测到管道沉降时输出报警信号：先根据管道的抗弯截面模量和管道的相当应力计算管道的截面许用弯矩，再根据截面许用弯矩、管道的长度、管道的弹性模量、管道的惯性力矩和管道距支座的距离，计算管道的沉降挠度，最后比较沉降挠度与预设挠度的大小，当沉降挠度大于预设挠度时，输出管道沉降报警信号。通过如下方式在监测到管道凹陷时输出报警信号：先根据测量管道凹陷时的圆周应力或测量管道凹陷时的环带应力、移开致损物后的管道凹陷深度和管道的塑性变形应力，计算管道凹陷的最大深度，然后比较管道凹陷的最大深度与预设凹陷深度的大小，当管道凹陷的最大深度大于预设凹陷深度时，输出管道凹陷报警信号，可以及时监测到管道的沉降与凹陷，提高管道运输的安全性。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种管道监测系统，由于该系统解决问题的原理与管道监测方法相似，因此该系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图5是本发明实施例中管道监测系统第一实施例的结构框图。图6是本发明实施例中管道监测系统第二实施例的结构框图。图7是本发明实施例中管道监测系统第三实施例的结构框图。如图5至图7所示，管道监测系统包括：

报警模块，用于在监测到管道沉降和/或管道凹陷时，输出报警信号；其中，

在监测管道沉降时，报警模块包括：

截面许用弯矩单元，用于根据管道的抗弯截面模量和管道的相当应力计算管道的截面许用弯矩；

沉降挠度单元，用于根据截面许用弯矩、管道的长度、管道的弹性模量、管道的惯性力矩和管道距支座的距离，计算管道的沉降挠度；

第一比较单元，用于比较沉降挠度与预设挠度的大小；

第一报警单元，用于输出管道沉降报警信号；

在监测管道凹陷时，报警模块包括：

管道凹陷的最大深度单元，用于根据测量管道凹陷时的圆周应力或测量管道凹陷时的环带应力、移开致损物后的管道凹陷深度和管道的塑性变形应力，计算管道凹陷的最大深度；

第二比较单元，用于比较管道凹陷的最大深度与预设凹陷深度的大小；

第二报警单元，用于输出管道凹陷报警信号。

在其中一种实施例中，在监测管道沉降时，报警模块还包括：

截面惯性矩单元，用于根据管道的外环直径和管道的内环直径计算管道的截面惯性矩；

抗弯截面模量单元，用于根据截面惯性矩和外环直径计算管道的抗弯截面模量。

综上，本发明实施例的管道监测系统在监测到管道沉降和/或管道凹陷时，输出报警信号；其中，通过如下方式在监测到管道沉降时输出报警信号：先根据管道的抗弯截面模量和管道的相当应力计算管道的截面许用弯矩，再根据截面许用弯矩、管道的长度、管道的弹性模量、管道的惯性力矩和管道距支座的距离，计算管道的沉降挠度，最后比较沉降挠度与预设挠度的大小，当沉降挠度大于预设挠度时，输出管道沉降报警信号。通过如下方式在监测到管道凹陷时输出报警信号：先根据测量管道凹陷时的圆周应力或测量管道凹陷时的环带应力、移开致损物后的管道凹陷深度和管道的塑性变形应力，计算管道凹陷的最大深度，然后比较管道凹陷的最大深度与预设凹陷深度的大小，当管道凹陷的最大深度大于预设凹陷深度时，输出管道凹陷报警信号，可以及时监测到管道的沉降与凹陷，提高管道运输的安全性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。