一种滑坡区管道变形监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种滑坡区管道变形监测系统，包括滑坡稳定性监测模块、滑坡支护体监测模块、环境参量监测模块、管道应变监测模块和光纤光栅解调仪；滑坡稳定性监测模块、滑坡支护体监测模块、环境参量监测模块和管道应变监测模块使用若干个光纤光栅传感器监测管道变形及管道所处滑坡区的滑坡灾害情况；滑坡稳定性监测模块、滑坡支护体监测模块、环境参量监测模块和管道应变监测模块通过传输光纤与光纤光栅解调仪连接。本实用新型专利技术可远程实时监测管道设置的滑坡区岩土体变形的核心参量，具有引线少、抗干扰、耐腐蚀、测量操作方便、易于管理的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种滑坡区管道变形监测系统
本技术属于管道监测
，具体涉及一种滑坡区管道变形监测系统。
技术介绍
石油与天然气的安全运输是国家经济发展和人民物质生活的命脉，管道作为油气运输的主要方式其自身安全性问题显得尤为重要。近年来，由于我国油气资源地区分布不平衡，建立了一大批长距离的输油管道，其中有大量管道穿越山区。穿越山区的管道受到滑坡等地质灾害的威胁，因此及时、准确、高效地获取管道及沿线地质灾害的监测信息十分重要，从而对油气管道安全监测及沿线临危地质体监测技术手段提出了更高的要求。针对管道的安全监测，目前采用的监测方法主要是管道内检测技术，这种技术是指在不影响油气管道输送条件下，通过使用智能检测设备完成对管道存在缺陷的检测，并对所发现的缺陷进行适用性评价以进行科学合理的维修。当前国内外所应用的智能检测器主要以漏磁检测技术(MFL)和超声检测技术(UT)为典型代表，经过近40多年的发展，得到了工业界的广泛应用。但这些技术通常无法做到长期实时长距离的检测，缺乏预警的功能，而且受到电磁场的干扰，其测量精度和适应性也受到较大影响。针对滑坡表面变形监测，最为常见的方法有如红外测距仪、经纬仪、水准仪、全站仪、GPS等，目前使用最为成熟广泛的是GPS监测，在西气东输工程忠武输气管道中，陈珍等运用HD8200G单频GPS接收机监测滑坡，高性能配置的GPS水平定位精度可达毫米级,可用于崩塌、滑坡的位移监测。但此类方法受场地等条件的约束，实时性较差，无法满足长期监测的需要。在滑坡内部，传统方法主要采用在边坡支护体中植入电阻式应变计、振弦式应变计等方式，但这些传感器存在不耐腐蚀、易受电磁干扰等问题。因此，急需一种具备实时、长距离、稳定监测能力的滑坡区管道变形监测系统。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供一种滑坡区管道变形监测系统，该滑坡区管道变形监测系统可远程实时监测管道设置的滑坡区岩土体变形的核心参量，具有引线少、抗干扰、耐腐蚀、测量操作方便、易于管理的优点。本技术提供了如下的技术方案：一种滑坡区管道变形监测系统，包括滑坡稳定性监测模块、滑坡支护体监测模块、环境参量监测模块、管道应变监测模块和光纤光栅解调仪；滑坡稳定性监测模块、滑坡支护体监测模块、环境参量监测模块和管道应变监测模块使用若干个光纤光栅传感器监测监测管道变形及管道所处滑坡区的滑坡灾害情况；滑坡稳定性监测模块、滑坡支护体监测模块、环境参量监测模块和管道应变监测模块通过传输光纤与光纤光栅解调仪连接；滑坡稳定性监测模块用于监测滑坡区不同深度的土层变形量和位移量；滑坡支护体监测模块用于监测管道及滑坡区支护设施的变形量和应变力；环境参量监测模块用于监测滑坡区不同深度的土层温度、含水层的孔隙水压力以及滑坡区周围水体的水位；管道应变监测模块用于监测管道轴向的应变力和应变值；光纤光栅解调仪接收并解算滑坡稳定性监测模块、滑坡支护体监测模块、环境参量监测模块、管道应变监测模块传输的信号。优选的，滑坡稳定性监测模块包括光纤光栅位移计、光纤光栅测斜管和光纤光栅定点光缆；光纤光栅位移计设置在滑坡区不同深度土层中，各光纤光栅位移计通过光缆串联以检测滑坡区各土层变形量；光纤光栅测斜管设置在滑坡区基岩面以下用于监测滑坡区深部土体水平位移；光纤光栅定点光缆固定在滑坡区表面沿滑坡区主滑方向的两坡表固定物之间用于监测滑坡区沿坡表方向的变形量。优选的，滑坡支护体监测模块包括光纤光栅土压力盒、光纤光栅钢筋应力计、光纤光栅锚索测力计和光纤光栅埋入应变计，光纤光栅土压力盒设置于管道两侧，用于监测管道壁土体的压力；滑坡支护设施包括桩体；桩体包括钢筋，钢筋包括锚杆和钢筋笼；光纤光栅钢筋应力计焊接在钢筋笼和锚杆上，光纤光栅钢筋应力计用于测量钢筋的应变力；光纤光栅锚索测力计用于测量锚杆的锚头的应变力；光纤光栅埋入应变计绑扎在钢筋笼上，用来测量桩体内变形量和应变力。优选的，环境参量监测模块包括光纤光栅渗压计、光纤光栅液位计和光纤光栅温度计，光纤光栅渗压计、光纤光栅液位计、光纤光栅温度计设置在不同深度土层中分别用于监测滑坡区不同深度土层的温度、水位和含水层的孔隙水压力。优选的，管道应变监测模块包括光纤光栅串，光纤光栅串沿管道表面轴向设置用于监测管道轴向应变力和应变值。优选的，还包括监控主机，监控主机通过无线远程传输网络接收光纤光栅解调仪传输的数据并进行数据处理。优选的，各光纤光栅传感器一端熔接引线互相串联连接，各光纤光栅传感器另一端熔接跳线连接光纤光栅解调仪。优选的，无线远程传输网络为3G或4G移动通信网络。优选的，所述光纤光栅解调仪包括温度控制系统，所述温度控制系统包括温度控制电路、温度传感器和温度调节装置。优选的，所述温度传感器与所述温度控制电路相耦合，所述温度调节装置与所述温度控制电路相耦合，所述温度传感器包括一组温度传感器，所述温度调节装置包括制冷加热器，所述制冷加热器为半导体制冷器。本技术基于光纤布拉格光栅传感原理、利用各类光纤光栅传感器植入管道和管道设置的滑坡区土体、结构体中监测应力、应变、温度和含水率，以测量滑坡区岩土体变形核心参量，监测滑坡地区埋地输油管道变形情况，有效预警地质灾害及管道破坏情况，提升滑坡区输油管道监测的技术水平。光纤光栅传感器较常规电测类传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、长距离传输、易于组网、长期稳定性好等优势，在工程检测与监测中得到了广泛应用。光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating，FBG)技术是一种准分布式光纤监测技术，它通过复用技术可将多个FBG串在同一根光纤上，形成监测网络。FBG感测原理是利用光纤中反射光波长变化量和光纤轴向应变或环境温度之间的线性关系来实现传感，该关系可以表示为：式中，Δλ为FBG波长变化量，ε为光纤轴向应变，ΔT为温度变化，Pe为光纤的弹光系数，α为光纤热膨胀系数，ξ为光纤的热光系数。本技术的有益效果是：本技术的滑坡区管道综合监测系统兼具滑坡灾害和管道变形监测的功能，不仅可以即时地反映滑坡体的稳定性，还可全面监测管道的受力变形状态，实现了滑坡区管道变形的多参量监测。光纤光栅传感监测技术可对岩土体变形、温度、支护抗滑桩、锚固体受力、地下水位变化等进行全面定期监测，运用多种指标进行判别和预警，降低了单一因素导致的误报警概率，提升了应用价值和推广前景；本技术中各类光纤光栅传感器小巧灵活，易于植入各类岩土体、结构体中，降低了大规模开挖铺设的成本；光纤光栅传感器高灵敏度的特点提升了测量数据的分辨力和精确性；光纤光栅传感器采用光作为传输媒介，不受电磁场等外界因素干扰，提升了监测的长期性和稳定性；各类光纤光栅传感器均可串联成网，减少了接线的数量，提高了测量的效率；本技术的监测系统可结合地质灾害事件探测器及时对滑坡、滚石、坍塌及拉裂等事件进行探测，可实现远程自动化监测。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滑坡区管道变形监测系统，其特征在于，包括滑坡稳定性监测模块、滑坡支护体监测模块、环境参量监测模块、管道应变监测模块和光纤光栅解调仪；/n所述滑坡稳定性监测模块、所述滑坡支护体监测模块、所述环境参量监测模块和所述管道应变监测模块使用若干个光纤光栅传感器监测监测管道变形及管道所处滑坡区的滑坡灾害情况；/n所述滑坡稳定性监测模块、所述滑坡支护体监测模块、所述环境参量监测模块和所述管道应变监测模块通过传输光纤与所述光纤光栅解调仪连接；/n所述滑坡稳定性监测模块用于监测滑坡区不同深度的土层变形量和位移量；/n所述滑坡支护体监测模块用于监测管道及滑坡区支护设施的变形量和应变力；/n所述环境参量监测模块用于监测滑坡区不同深度的土层温度、含水层的孔隙水压力以及滑坡区周围水体的水位；/n所述管道应变监测模块用于监测管道轴向的应变力和应变值；/n所述光纤光栅解调仪接收并解算所述滑坡稳定性监测模块、所述滑坡支护体监测模块、所述环境参量监测模块、所述管道应变监测模块传输的信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种滑坡区管道变形监测系统，其特征在于，包括滑坡稳定性监测模块、滑坡支护体监测模块、环境参量监测模块、管道应变监测模块和光纤光栅解调仪；
所述滑坡稳定性监测模块、所述滑坡支护体监测模块、所述环境参量监测模块和所述管道应变监测模块使用若干个光纤光栅传感器监测监测管道变形及管道所处滑坡区的滑坡灾害情况；
所述滑坡稳定性监测模块、所述滑坡支护体监测模块、所述环境参量监测模块和所述管道应变监测模块通过传输光纤与所述光纤光栅解调仪连接；
所述滑坡稳定性监测模块用于监测滑坡区不同深度的土层变形量和位移量；
所述滑坡支护体监测模块用于监测管道及滑坡区支护设施的变形量和应变力；
所述环境参量监测模块用于监测滑坡区不同深度的土层温度、含水层的孔隙水压力以及滑坡区周围水体的水位；
所述管道应变监测模块用于监测管道轴向的应变力和应变值；
所述光纤光栅解调仪接收并解算所述滑坡稳定性监测模块、所述滑坡支护体监测模块、所述环境参量监测模块、所述管道应变监测模块传输的信号。


2.根据权利要求1所述的一种滑坡区管道变形监测系统，其特征在于，所述滑坡稳定性监测模块包括光纤光栅位移计、光纤光栅测斜管和光纤光栅定点光缆；所述光纤光栅位移计设置在滑坡区不同深度土层中，各所述光纤光栅位移计通过光缆串联以检测滑坡区各土层变形量；所述光纤光栅测斜管设置在滑坡区基岩面以下用于监测滑坡区深部土体水平位移；所述光纤光栅定点光缆固定在滑坡区表面沿滑坡区主滑方向的两坡表固定物之间用于监测滑坡区沿坡表方向的变形量。


3.根据权利要求1所述的一种滑坡区管道变形监测系统，其特征在于，所述滑坡支护体监测模块包括光纤光栅土压力盒、光纤光栅钢筋应力计、光纤光栅锚索测力计和光纤光栅埋入应变计，所述光纤光栅土压力盒设置于管道两侧，用于监测管道壁土体的压力；所述滑坡支护设施包括桩体；所述桩体包括钢筋，所述钢筋包括锚杆和钢筋笼；所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯靖宇，张继清，费瑞振，郭朝，王林辉，田小芳，王彪，王彦伟，焦忺玥，曹纯博，张振，贾立翔，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，苏州南智传感科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12