專利名稱：滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種基于光纖光柵的滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警方法和系統(tǒng)。涉及 測量應(yīng)力及管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
滑坡是指構(gòu)成斜坡的巖土體在重力作用下伴隨其下部軟弱面上的剪切作用過 程而產(chǎn)生整體運(yùn)動現(xiàn)象?；聻?zāi)害是造成人類生命財(cái)產(chǎn)損失的地質(zhì)災(zāi)害的主要形 式之一。長距離輸油或輸氣管道輸送距離可達(dá)數(shù)千公里，穿越眾多地質(zhì)地貌單元， 常不可避免地要穿過地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)，如山區(qū)、凍土區(qū)等。因?yàn)檫x線的不充 分或管道建設(shè)誘發(fā)滑坡或地震誘發(fā)滑坡等原因，在山區(qū)敷設(shè)的管道有可能在活動 滑坡體內(nèi)通過，管道的安全運(yùn)營遭受這些活動滑坡的嚴(yán)重威脅。這些有可能要威 脅管道安全的滑坡稱之為管道滑坡。
在過去四十年的管道運(yùn)輸歷史中，以滑坡為主的地質(zhì)災(zāi)害曾多次造成管道事
故。歐洲天然氣管道事故數(shù)據(jù)小組(EGIG)調(diào)查的1970年到2001年的西歐管道 事故中，7%是由地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的；美國交通部統(tǒng)計(jì)的1984年到2001天然氣輸送 數(shù)據(jù)表明，8.5%的事故是由地質(zhì)災(zāi)害引起的；加拿大國家能源委員會調(diào)査顯示影 響加拿大運(yùn)營的管道事故的12%是地質(zhì)災(zāi)害導(dǎo)致的。1987年3月由地震導(dǎo)致的巨 型滑坡使橫貫厄瓜多爾管道發(fā)生40km長的斷裂，停輸兩個(gè)星期，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)7 億美元。1995年及1996年冬天，由于華盛頓西部的特強(qiáng)降雨誘發(fā)滑坡，導(dǎo)致美 國西北輸氣管線三處管道發(fā)生斷裂。
我國的管道工業(yè)正處在蓬勃發(fā)展之中，這些管道大多將我國西部豐富的石油 天然氣輸送到我國的東部，而我國的西部、西南部集中了我國大多數(shù)山地，管道 就不可避免地要穿越地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重地區(qū)。忠武輸氣管道忠縣-宜昌409公里段處于 渝東鄂西山區(qū)，山峰層巒疊嶂、高差顯著，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，發(fā)育有多組地 質(zhì)災(zāi)害易發(fā)巖層，是滑坡、危巖崩塌的頻發(fā)地段。2003年建成投產(chǎn)的蘭成渝成品 油管道蘭州至廣元段，構(gòu)造活躍，巖性破碎，地形切割發(fā)育，投產(chǎn)后投入巨資用 于地質(zhì)災(zāi)害防治，但2007年的調(diào)查顯示威脅管道安全的地質(zhì)災(zāi)害仍有530處之多。 西氣東輸工程干線總長約4000公里，遭受各種地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重威脅，其中查明的滑 坡災(zāi)害達(dá)39處之多。面對眾多的管道滑坡災(zāi)害，我國的管道運(yùn)營公司經(jīng)常釆取積極的工程治理措 施，但這些措施也存在一些的弊端，首先是成本高，其次是防治工程也并非"一 勞永逸"，設(shè)計(jì)施工的不確定因素較多，再者治理的周期長。而監(jiān)測則是一種高效、 低成本的防治措施。意大利SNAM公司將監(jiān)測管道作為防治滑坡災(zāi)害的主要方式， 他們對管道進(jìn)行了長達(dá)三十年的監(jiān)測，成功避免了大量的管道事故。我國的西氣 東輸、忠武線等管道投產(chǎn)后對滑坡也進(jìn)行有效的監(jiān)測。
傳統(tǒng)的滑坡深部位移監(jiān)測主要采用多點(diǎn)位移計(jì)或鉆孔測斜儀，表部變形采用
全站儀或GPS手段，這些方法的實(shí)時(shí)性都較差，難以滿足滑坡監(jiān)測長期實(shí)時(shí)的要
求。傳統(tǒng)的管道應(yīng)變監(jiān)測以電阻式應(yīng)變計(jì)、振弦式應(yīng)變計(jì)為主，在耐腐蝕、抗干
擾方面較差，穩(wěn)定性也難以滿足要求。近年興起的分布式光纖傳感技術(shù)(以B0TDR 為代表)在滑坡或管道監(jiān)測已有一定的應(yīng)用。
分布式光纖技術(shù)已應(yīng)用于監(jiān)測滑坡變形，有兩種方式。 一種是不選任何物體 作為載體，光纖直接感受土體的變形，因?yàn)橥馏w顆粒松散且容易大變形，這樣光 纖很難與土體協(xié)調(diào)變形，且局部土體的大變形容易破壞光纖。另一種方式是選構(gòu) 筑體作為載體，通過監(jiān)測構(gòu)筑體的變形間接反映滑坡的變形。通常的方法是選滑 坡治理工程的構(gòu)筑物作為載體，這種方法一般應(yīng)用于滑坡治理工程的效果監(jiān)測； 另外的方法是選取滑坡體上的已有的其他構(gòu)筑物(如自上而下的階梯)作為變形 載體，這種方法可操作性強(qiáng)，但監(jiān)測結(jié)果難以定量計(jì)算變形。
目前的這些監(jiān)測方式均局限于對滑坡(致災(zāi)體)或管道(承災(zāi)體)進(jìn)行獨(dú)立 監(jiān)測，還未對滑坡及其影響下的管道進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)合監(jiān)測。聯(lián)合監(jiān)測不僅能判斷 滑坡的活動情況、發(fā)育發(fā)展規(guī)律、破壞機(jī)理，還能查明滑坡對管道的影響方式和 程度，更重要的是能掌握鋼質(zhì)管道的應(yīng)力位移變化規(guī)律，判斷管道的安全等級。 綜合以上的信息，就能對管道滑坡進(jìn)行安全預(yù)警，提前預(yù)報(bào)管道的危險(xiǎn)狀態(tài)，為 減災(zāi)方案的設(shè)計(jì)實(shí)施提供依據(jù)。聯(lián)合監(jiān)測代表了管道滑坡監(jiān)測的趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種空間分辨率高、成本低的滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù) 警方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明提出了 一種基于光纖光柵傳感技術(shù)的滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警方法 和系統(tǒng)。這種系統(tǒng)釆用光纖光柵傳感技術(shù)，對滑坡及其影響下的管道進(jìn)行聯(lián)合監(jiān) 測，監(jiān)測內(nèi)容包括滑坡對管道的推力監(jiān)測及管道應(yīng)變監(jiān)測。并構(gòu)建了監(jiān)測系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動釆集、遠(yuǎn)程傳輸和自動分析。光纖布喇格光柵(Fiber Bragg Grating, FBG,簡稱光纖光柵)是近20年來 迅速發(fā)展起來的微光學(xué)元件，是利用光纖中的光敏性制成的。所謂光纖中的光敏 性是指激光通過摻雜光纖時(shí)，光纖的折射率將隨光強(qiáng)的空間分布發(fā)生相應(yīng)變化的 特性。而在纖芯內(nèi)形成的空間相位光柵，其作用的實(shí)質(zhì)就是在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄 帶的(透射或反射)濾波器或反射鏡。
光纖光柵傳感是一種在由光纖刻制而成的波長選擇反射器，其背向反射光中 心波長^與光柵周期A和纖芯折射率"^有關(guān)，即
義s = 2"^A
FBG光纖光柵傳感的基本原理是，當(dāng)光柵周圍的溫度、應(yīng)變、應(yīng)力或其它待 測物理量發(fā)生變化時(shí)，將導(dǎo)致光柵周期或纖芯折射率的變化，從而使光纖光柵的 中心波長產(chǎn)生位移A^，通過檢測光柵波長的位移情況，即可獲得待測物理量的 變化情況。即
式中&為應(yīng)變傳感靈敏度系數(shù)，^為光纖光柵溫度傳感靈敏度系數(shù)。
對于FBG纖芯為純石英的情況，^為lpm/ue, ^'為10pm廣C。光纖材質(zhì)、 寫入工藝和封裝材料都會影響FBG的應(yīng)變和溫度傳感靈敏度系數(shù)，應(yīng)用前必須對 以上參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。
光纖光柵可制成各種傳感器件，在傳感領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的電傳感 器相比，光纖光柵傳感器具有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)l.傳感頭結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重 量輕、外形可變，適合埋入各種大型結(jié)構(gòu)中，可測量結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變及結(jié) 構(gòu)損傷等，穩(wěn)定性、重復(fù)性好；2.與光纖之間存在天然的兼容性，易與光纖連接、 光損耗低、光譜特性好、可靠性高；3.具有非傳導(dǎo)性，對被測介質(zhì)影響小，又具
有抗腐蝕、抗電磁干擾的特點(diǎn)，適合在惡劣環(huán)境中工作；4.輕巧柔軟，可以在一
根光纖中寫入多個(gè)光柵，構(gòu)成傳感陣列，與波分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)
現(xiàn)分布式傳感；5.測量信息以波長編碼，因而光纖光柵傳感器不受光源的光強(qiáng)波 動、光纖連接與耦合損耗、光波偏振態(tài)變化等因素的影響，具較強(qiáng)的抗干擾能力；
6.高靈敏度、高分辯力。
與廣泛使用的布里淵光時(shí)域反射計(jì)BOTDR相比，光纖光柵傳感器的優(yōu)點(diǎn)有 l.對測量點(diǎn)能精確定位，分辨率高；2.成本低；3.能對傳感部分進(jìn)行加工、封裝， 使其更適合現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。
由于這些優(yōu)點(diǎn)，在巖土工程領(lǐng)域中，光纖光柵傳感器很容易埋入巖土體中對其內(nèi)部的應(yīng)變和溫度進(jìn)行高分辨率和大范圍測量，技術(shù)優(yōu)勢非常明顯，尤其體現(xiàn)在能獲得長期、可靠的巖土體變形數(shù)據(jù)。
本發(fā)明提出的基于光纖光柵傳感技術(shù)的滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警方法如圖l所示，是將監(jiān)測分為滑坡對管道的推力監(jiān)測及管道應(yīng)變監(jiān)測兩部分。這是因?yàn)椴徽撌腔律畈课灰七€是滑坡表部位移，終將表現(xiàn)為對管道的推力，而對管道的推力又體現(xiàn)在管道應(yīng)變上。因此，滑坡對管道的推力監(jiān)測和管道應(yīng)變監(jiān)測就是滑坡對管道影響監(jiān)測的主要內(nèi)容。
滑坡對管道的推力監(jiān)測方法是用固定在管道上的封裝土壓力盒光纖光柵傳
感器4測壓力；土壓力盒光纖光柵傳感器4通過土壓力盒支架21固定在管道14上，并土壓力盒光纖光柵傳感器4感受壓力的敏感面朝向滑坡13的滑動方向。這樣土壓力盒光纖光柵傳感器4測量的壓力就是滑坡13對管道14的正面推力。
管道應(yīng)變監(jiān)測方法是:在滑坡13的兩側(cè)邊緣及滑坡的中心位置的管道14上，均勻布置管道監(jiān)測截面，且監(jiān)測截面的間距不宜超過60m;在管道14的每個(gè)監(jiān)測截面上均勻布置3個(gè)管體光纖光柵應(yīng)變傳感器3,監(jiān)測管道14軸向的應(yīng)變。
大量的研究表明，滑坡13對管道14作用應(yīng)力關(guān)鍵表現(xiàn)在軸向上，對管道14軸向應(yīng)力的測量就能較好地判斷管道14的可接受應(yīng)力狀態(tài)。因此管體光纖光柵應(yīng)變傳感器3僅測量管道軸向的應(yīng)變，基于鋼材彈性理論，已知應(yīng)變就可求出應(yīng)力。
按照上述的方法構(gòu)建的滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)如圖1和圖2所示，是由滑坡對管道的推力監(jiān)測裝置、管道應(yīng)變監(jiān)測裝置、現(xiàn)場監(jiān)測站、辦公室的接收終端組成。以一定結(jié)構(gòu)形式安裝在滑坡內(nèi)管道上的現(xiàn)場滑坡對管道推力監(jiān)測裝置的土壓力盒應(yīng)變光纖光柵傳感器4和管道應(yīng)變監(jiān)測裝置的管體應(yīng)變光纖光柵傳感器3輸出分別接現(xiàn)場監(jiān)測站的自動光轉(zhuǎn)換開關(guān)6,自動光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸出接光纖光柵解調(diào)儀7的輸入，另外上位計(jì)算機(jī)8的一端輸出接自動光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的一端輸入；光纖光柵解調(diào)儀7的輸出也接上位計(jì)算機(jī)8的輸入；上位計(jì)算機(jī)8的輸出接GPRS傳輸模塊9,由辦公室的接收終端GPRS接收模塊10接下位計(jì)算機(jī)11的輸入，下位計(jì)算機(jī)11的輸出接報(bào)警器12和顯示器。
該系統(tǒng)的電原理如圖3所示，分別監(jiān)測滑坡對管道的推力和管道應(yīng)變的兩個(gè)光纖光柵傳感器一土壓力盒光纖光柵傳感器4、管體光纖光柵傳感器3的PC接頭用光纖與光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的PC接頭連接，光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的R232直接接上位計(jì)算機(jī)8的R232,光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的PC接頭連接光纖光柵解調(diào)儀7 SM125的CH1端，光纖光柵解調(diào)儀7 SM125的L認(rèn)端口接上位計(jì)算機(jī)8的LAN端口 ，上位計(jì)算機(jī)8的R232端口接GPRS傳輸模塊9西門子MC35i的R232端口 ，GPRS傳輸模塊9經(jīng)天線GSM、GPRS網(wǎng)絡(luò)，被GPRS接收模塊10天線GSM接收后由R232接到下位計(jì)算機(jī)11的R232，下位計(jì)算機(jī)11的輸出由R232接報(bào)警器12 DS-7400的R232，下位計(jì)算機(jī)11的輸出由VGA端接顯示器的VGA端。
監(jiān)測滑坡對管道的推力和管道應(yīng)變的兩種光纖光柵傳感器的輸出信號經(jīng)逐一導(dǎo)通給光纖光柵解調(diào)儀7，光纖光柵解調(diào)儀7解調(diào)出各光纖光柵傳感器的中心波長位移量輸給上位計(jì)算機(jī)8,光轉(zhuǎn)換開關(guān)6給光纖光柵解調(diào)儀7導(dǎo)通信號的周期由上位機(jī)8控制。上位計(jì)算機(jī)8自動計(jì)算出各監(jiān)測量輸給GPRS傳輸模塊9并接受GPRS傳輸模塊9的信號進(jìn)行控制，GPRS傳輸模塊9將上位計(jì)算機(jī)8計(jì)算的各監(jiān)測量通過公眾無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿挥谵k公室的接受終端GPRS接收模塊10,也可接受接收終端的信號，發(fā)送給下位計(jì)算機(jī)ll處理后，由顯示器顯示并由報(bào)警器12報(bào)警。
滑坡對管道的推力監(jiān)測裝置的構(gòu)成如圖4所示，是滑坡13對管道14推力監(jiān)
測的土壓力盒光纖光柵傳感器4輸出接光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸入，光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸出接光柵解調(diào)儀7輸入，光柵解調(diào)儀的輸出接現(xiàn)場上位計(jì)算機(jī)8。而滑坡13對管道14推力監(jiān)測的光纖光柵傳感器釆用光纖光柵封裝土壓力盒光纖光柵傳感器4; 土壓力盒光纖光柵傳感器4通過土壓力盒支架21固定在管道14上，并土壓力盒光纖光柵傳感器4感受壓力的敏感面朝向滑坡13的滑動方向。這樣土壓力盒光纖光柵傳感器3測量的壓力就是滑坡13對管道14的正面推力。
具體構(gòu)成是土壓力盒光纖光柵傳感器4通過土壓力盒支架21固定在管道14上，土壓力盒光纖光柵傳感器4感受壓力的敏感面朝向滑坡13的滑動方向。這樣土壓力盒光纖光柵傳感器4測量的壓力就是滑坡13對管道14的正面推力。土壓力盒支架21由兩塊圓弧形鋼板卡箍組成，其中一段圓弧形鋼板上焊有底座，土壓力盒光纖光柵傳感器4嵌入底座中，并保持一定的裕量，使土壓力盒能自由變形。土壓力盒支架21兩端的卡箍連接件23通過螺帽連接。當(dāng)滑坡13滑動時(shí),滑坡13對土壓力盒的推力可通過土壓力盒光纖光柵傳感器4測量，該測量值減去土壓力盒光纖光柵傳感器4承受的土體自重壓力，即為滑坡13變形對管道14產(chǎn)
生的推力。
管體應(yīng)力的監(jiān)測裝置的構(gòu)成如圖5和圖6所示，是在滑坡的兩側(cè)邊緣及滑坡的中心位置各布置一管道監(jiān)測截面，在管道14的每個(gè)監(jiān)測截面的外周均勾布置3個(gè)管體光纖光柵傳感器3且3個(gè)管體光纖光柵傳感器3布置在與管道14軸線垂直的平面上。管體光纖光柵傳感器3輸出接光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸入，光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸出
接光纖光柵解調(diào)儀7輸入，光纖光柵解調(diào)儀7的輸出接現(xiàn)場上位計(jì)算機(jī)8。
具體構(gòu)成是在滑坡的兩側(cè)邊緣及滑坡的中心位置各布置一管道監(jiān)測截面，且監(jiān)測截面的間距不宜超過60m。在管道14的每個(gè)監(jiān)測截面的外周均勻布置3個(gè)管體光纖光柵傳感器3且3個(gè)管體光纖光柵傳感器3布置在與管道14軸線垂直的平面上。安裝管體光纖光柵傳感器3時(shí)，完全刮開管道14防腐層，并打磨管道14表面至光滑，用快干膠3粘貼管體光纖光柵傳感器封裝24封裝好管體光纖光柵傳感器3。待三個(gè)管體光纖光柵傳感器3全部粘貼好后，將管體光纖光柵傳感器3的引纖一并引至地面，并進(jìn)行保護(hù)。
當(dāng)管道14軸向承受拉/壓應(yīng)力時(shí)，三個(gè)管體光纖光柵傳感器3承受拉/壓應(yīng)變；按照一定的算法，由該截面三處應(yīng)變，即可求出該管道14截面上最大應(yīng)變的大小和位置?；阡摬膹椥岳碚摚纯汕蟪龉艿?4截面上最大的拉/壓應(yīng)力的大小。監(jiān)測截面的選擇對監(jiān)測效果很重要。
大量的研究表明，滑坡13對管道14作用應(yīng)力關(guān)鍵表現(xiàn)在軸向上，對管道14軸向應(yīng)力的測量就能較好地判斷管道14的可接受應(yīng)力狀態(tài)。因此，管體光纖光柵傳感器3僅測量管道14軸向的應(yīng)變。
現(xiàn)場監(jiān)測站設(shè)置在滑坡現(xiàn)場，包括光纖接線盒、連接光纜5、光轉(zhuǎn)換開關(guān)6、光纖光柵解調(diào)儀7、上位計(jì)算機(jī)8、 GPRS傳輸模塊9;由各光纖光柵傳感器的光纖接線盒和連接光纜5將滑坡13上各個(gè)位置的光纖光柵傳感器接到監(jiān)測站的光轉(zhuǎn)換開關(guān)6，光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸出接光纖光柵解調(diào)儀7,光纖光柵解調(diào)儀7輸出接上位計(jì)算機(jī)8，上位計(jì)算機(jī)8輸出接GPRS傳輸模塊9。各光纖光柵傳感器的光纖接線盒和連接光纜5將滑坡13上各個(gè)位置的光纖光柵傳感器信號集中傳輸?shù)奖O(jiān)測站的光轉(zhuǎn)換開關(guān)6，光轉(zhuǎn)換開關(guān)6將各通道信號依次轉(zhuǎn)換給光纖光柵解調(diào)儀7，光纖光柵解調(diào)儀7解調(diào)出各光纖光柵傳感器的中心波長位移量給上位計(jì)算機(jī)8,上位計(jì)算機(jī)8自動計(jì)算出各監(jiān)測量輸給GPRS傳輸模塊9并接受GPRS傳輸模塊9的信號進(jìn)行控制，GPRS傳輸模塊9將上位計(jì)算機(jī)8計(jì)算的各監(jiān)測量通過公眾無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿挥谵k公室的接受終端，也可接受接收終端的信號，發(fā)送給下位計(jì)算機(jī)11。
其中
光轉(zhuǎn)換開關(guān)6:由于監(jiān)測滑坡和管道的光纖光柵傳感器不止一個(gè)，信號通道多，無法一次連接到光纖光柵解調(diào)儀7上，用光轉(zhuǎn)換開關(guān)6將各通道信號依次轉(zhuǎn)換給光纖光柵解調(diào)儀7分析；該光轉(zhuǎn)換開關(guān)6選用巿銷產(chǎn)品；光纖光柵解調(diào)儀7:用于解調(diào)出各光纖光柵傳感器的中心波長位移量；選用巿銷產(chǎn)品；
上位計(jì)算機(jī)8及程序用于控制光纖光柵解調(diào)儀7解調(diào)的頻率，并將光纖光柵解調(diào)儀7解調(diào)出的中心波長位移量自動計(jì)算出各監(jiān)測量，如滑坡的深部位移、表部位移、管體最大應(yīng)變等，將監(jiān)測量發(fā)送給GPRS傳輸模塊9，并接受GPRS傳輸模塊9的信號進(jìn)行控制；上位計(jì)算機(jī)8選用巿銷產(chǎn)品，程序自編；
GPRS傳輸模塊9:用于將上位計(jì)算機(jī)8計(jì)算的各監(jiān)測量通過公眾無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿挥谵k公室的接受終端，也可接受接收終端的信號，發(fā)送給下位計(jì)算機(jī)11。
位于辦公室的接收終端包括如下2個(gè)部分
1) GPRS接收模塊IO,用于接收現(xiàn)場監(jiān)測站GPRS傳輸模塊9發(fā)送的監(jiān)測量，并傳輸給終端下位計(jì)算機(jī)11，也可給現(xiàn)場GPRS傳輸模塊9發(fā)送反饋指令；
2) 下位計(jì)算機(jī)ll及程序，用于下載終端GPRS接收模塊10的信號，并調(diào)用程序進(jìn)行自動分析，將分析結(jié)果與報(bào)警閥值進(jìn)行對比，必要的時(shí)候?qū)嵤﹫?bào)警；
3) 報(bào)警器12,用于當(dāng)分析結(jié)果超過報(bào)警閥值時(shí)，發(fā)生聲音警示信號；報(bào)警器12由下位計(jì)算機(jī)11及程序控制。
該系統(tǒng)的工作原理是這樣的，滑坡13活動過程中，管道14承受滑坡13推力而發(fā)生管體14應(yīng)變變化，通過管體光纖光柵傳感器3測量；在管道14與滑坡13的接觸面上，滑坡13對管道14的推力通過土壓力盒光纖光柵傳感器4測量。
通過連接光纜5,將滑坡上各個(gè)位置的傳感器信號集中傳輸?shù)焦廪D(zhuǎn)換開關(guān)6,光轉(zhuǎn)換開關(guān)6將各通道信號依次轉(zhuǎn)換給光纖光柵解調(diào)儀7,光纖光柵解調(diào)儀7解調(diào)出各傳感器波長中心波長位移量并傳感給上位計(jì)算機(jī)8,上位計(jì)算機(jī)8將解調(diào)儀解調(diào)出的中心波長位移量自動計(jì)算為各監(jiān)測量，如滑坡13的深部位移、表部位移、管體最大應(yīng)變、界面推力等，并將監(jiān)測量發(fā)送給現(xiàn)場GPRS傳輸模塊9， GPRS傳輸模塊9通過公眾無線通信網(wǎng)絡(luò)將信號傳輸給終端GPRS接收模塊10,終端GPRS接收模塊10發(fā)送給終端下位計(jì)算機(jī)11,終端下位計(jì)算機(jī)11將各監(jiān)測量與報(bào)警閥值對比，必要的時(shí)候給出報(bào)警。
本方法和系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在
1)提出對滑坡13影響下管道14進(jìn)行聯(lián)合監(jiān)測的方法，用多指標(biāo)進(jìn)行滑坡13影響下的管道14的安全預(yù)警，極大避免了管道14滑坡監(jiān)測預(yù)警中的不確定性或錯誤預(yù)警；2) 將光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用于管道滑坡13的系統(tǒng)監(jiān)測，該技術(shù)抗干擾、耐腐蝕、易于組網(wǎng)等有時(shí)明顯；通過構(gòu)筑特定的載體，實(shí)現(xiàn)了用光纖光柵傳感技術(shù)監(jiān)測滑坡對管道的影響，與傳統(tǒng)的技術(shù)手段相比，光纖光柵傳感技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)自
動實(shí)時(shí)監(jiān)測，空間分辨率高，且成本較低；
3) 管道應(yīng)變監(jiān)測，是在每個(gè)監(jiān)測截面均勻安裝3個(gè)傳感器，通過特定的算法
得出該監(jiān)測截面的最大應(yīng)變分布，用最少的監(jiān)測點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測目的，節(jié)約了成本，
也減少的安裝時(shí)間及對管道的損傷；
4) 所有的監(jiān)測量均通過光纖光柵傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，易于構(gòu)建監(jiān)測系統(tǒng)，易于
實(shí)現(xiàn)管道滑坡聯(lián)合監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動采集分析及遠(yuǎn)程發(fā)布，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)自動報(bào)警；避免了繁瑣的人工釆集數(shù)據(jù)，減少了報(bào)警時(shí)間，這對管道應(yīng)急措施的釆取至關(guān)重


圖l滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)成示意圖
圖2滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)原理框圖
圖3滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)電原理圖
圖4土壓力傳感器示意圖
圖5管體應(yīng)力的監(jiān)測裝置示意圖(橫斷面圖)
圖6管體應(yīng)力的監(jiān)測裝置示意圖
其中
3—管體光纖光柵傳感器5—光纜
7—光纖光柵解調(diào)儀9—GPRS傳輸模塊ll一下位計(jì)算機(jī)13-滑坡15-滑動面21-土壓力盒支架23-卡箍連接件
具體實(shí)施例方式
ii
4一土壓力盒光纖光柵傳感器6—光轉(zhuǎn)換開關(guān)8—上位計(jì)算機(jī)IO—GPRS接收模塊12-報(bào)警器14-管道18-邊坡22-支架卡箍
24-管體光纖光柵傳感器封裝實(shí)施例.本例是一試驗(yàn)方法和系統(tǒng)，并在一寬300m、滑坡厚29m、基覆截面即 為滑面的覆蓋層慢速滑坡體上作試驗(yàn)。本管道滑坡監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)原理如圖2所示， 是由滑坡對管道的推力監(jiān)測裝置、管道應(yīng)變監(jiān)測裝置、現(xiàn)場監(jiān)測站、辦公室的接 收終端組成。以一定結(jié)構(gòu)形式安裝在滑坡內(nèi)管道上的現(xiàn)場滑坡對管道的推力監(jiān)測 裝置的土壓力盒應(yīng)變光纖光柵傳感器4和管道應(yīng)變監(jiān)測裝置的管體應(yīng)變光纖光柵 傳感器3輸出分別接現(xiàn)場監(jiān)測站的自動光轉(zhuǎn)換開關(guān)6,自動光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸出接 光纖光柵解調(diào)儀7的輸入，另外上位計(jì)算機(jī)8的一端輸出接自動光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的 一端輸入；光纖光柵解調(diào)儀7的輸出也接上位計(jì)算機(jī)8的輸入；上位計(jì)算機(jī)8的 輸出接GPRS傳輸模塊9,由辦公室的接收終端GPRS接收模塊10接下位計(jì)算機(jī)11 的輸入，下位計(jì)算機(jī)11的輸出接報(bào)警器12和顯示器。
該系統(tǒng)的電原理如圖3所示，分別監(jiān)測滑坡對管道的推力和管道應(yīng)變的兩個(gè) 光纖光柵傳感器一土壓力盒光纖光柵傳感器4、管體光纖光柵傳感器3的PC接頭 用光纖與光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的PC接頭連接，光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的R232直接接上位計(jì)算機(jī) 8的R232,光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的PC接頭連接光纖光柵解調(diào)儀7SM125的CH1端，光纖 光柵解調(diào)儀7 SM125的LAN端口接上位計(jì)算機(jī)8的LAN端口 ，上位計(jì)算機(jī)8的R232 端口接GPRS傳輸模塊9西門子MC35i的R232端口 ， GPRS傳輸模塊9經(jīng)天線GSM、 GPRS網(wǎng)絡(luò),被GPRS接收模塊10天線GSM接收后由R232接到下位計(jì)算機(jī)11的R232, 下位計(jì)算機(jī)11的輸出由R232接報(bào)警器12 DS-7400的R232，下位計(jì)算機(jī)11的輸 出由VGA端接顯示器的VGA端。
監(jiān)測滑坡對管道的推力和管道應(yīng)變的兩種光纖光柵傳感器的輸出信號經(jīng)逐一 導(dǎo)通給光纖光柵解調(diào)儀7,光纖光柵解調(diào)儀7解調(diào)出各光纖光柵傳感器的中心波 長位移量輸給上位計(jì)算機(jī)8，光轉(zhuǎn)換開關(guān)6給光纖光柵解調(diào)儀7導(dǎo)通信號的周期 由上位機(jī)控制8。上位計(jì)算機(jī)8自動計(jì)算出各監(jiān)測量輸給GPRS傳輸模塊9并接受 GPRS傳輸模塊9的信號進(jìn)行控制,GPRS傳輸模塊9將上位計(jì)算機(jī)8計(jì)算的各監(jiān)測 量通過公眾無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿挥谵k公室的接受終端GPRS接收模塊10，也可 接受接收終端的信號，發(fā)送給下位計(jì)算機(jī)ll處理后，由顯示器顯示并由報(bào)警器 12報(bào)警。
滑坡對管道的推力監(jiān)測裝置的構(gòu)成如圖4所示，是滑坡13對管道14推力監(jiān) 測的土壓力盒光纖光柵傳感器4輸出接光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸入，光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸出接 光柵解調(diào)儀7輸入，光柵解調(diào)儀的輸出接現(xiàn)場上位計(jì)算機(jī)8。而滑坡13對管道14 推力監(jiān)測的光纖光柵傳感器采用光纖光柵封裝土壓力盒光纖光柵傳感器4; 土壓力盒光纖光柵傳感器4通過土壓力盒支架21固定在管道14上，并土壓力盒光纖
光柵傳感器4感受壓力.的敏感面朝向滑坡13的滑動方向。這樣土壓力盒光纖光柵 傳感器4測量的壓力就是滑坡13對管道14的正面推力。
具體是:土壓力盒光纖光柵傳感器4通過土壓力盒支架21固定在管道14上， 土壓力盒光纖光柵傳感器4感受壓力的敏感面朝向滑坡13的滑動方向。這樣土壓 力盒光纖光柵傳感器4測量的壓力就是滑坡13對管道14的正面推力。土壓力盒 支架21由兩塊圓弧形鋼板卡箍組成，其中一段圓弧形鋼板上焊有底座，土壓力盒 光纖光柵傳感器4嵌入底座中，并保持一定的裕量，使土壓力盒能自由變形。土 壓力盒支架21兩端的卡箍連接件23通過螺帽連接。當(dāng)滑坡13滑動時(shí)，滑坡13 對土壓力盒的推力可通過土壓力盒光纖光柵傳感器4測量，該測量值減去土壓力 盒光纖光柵傳感器4承受的土體自重壓力，即為滑坡13變形對管道14產(chǎn)生的推 力。
該裝置單通道的電原理如圖3所示，滑坡13對管道14推力監(jiān)測的土壓力盒 光纖光柵傳感器4的PC接頭用光纖與光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的PC接頭連接，光轉(zhuǎn)換開關(guān) 6的R232直接接上位計(jì)算機(jī)8的R232,光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的PC接頭連接光纖光柵解 調(diào)儀7 SM125的CH1端，光纖光柵解調(diào)儀7 SM125的LAN端口接上位計(jì)算機(jī)8的 LAN端口。
管體應(yīng)力的監(jiān)測裝置的構(gòu)成如圖5和圖6所示，是在滑坡的兩側(cè)邊緣及滑 坡的中心位置各布置一管道監(jiān)測截面，在管道14的每個(gè)監(jiān)測截面的外周均勻布置 3個(gè)管體光纖光柵傳感器3且3個(gè)管體光纖光柵傳感器3布置在與管道14軸線垂 直的平面上。管體光纖光柵傳感器3輸出接光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸入，光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸 出接光纖光柵解調(diào)儀7輸入，光纖光柵解調(diào)儀7的輸出接現(xiàn)場上位計(jì)算機(jī)8。
該裝置單通道的電原理如圖3所示，管體光纖光柵傳感器3的PC接頭用光纖 與光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的PC接頭連接，光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的R232直接接上位計(jì)算機(jī)8的R232， 光轉(zhuǎn)換開關(guān)6的PC接頭連接光纖光柵解調(diào)儀7 SM125的CH1端，光纖光柵解調(diào)儀 7 SM125的LAN端口接上位計(jì)算機(jī)8的LAN端口 。
具體構(gòu)成是在100m寬的滑坡13的兩側(cè)邊緣及滑坡的中心位置各布置一管 道監(jiān)測截面，監(jiān)測截面的間距為50m。在管道14的每個(gè)監(jiān)測截面的外周均勻布置 3個(gè)管體光纖光柵傳感器3且3個(gè)管體光纖光柵傳感器3布置在與管道14軸線垂 直的平面上。安裝管體光纖光柵傳感器3時(shí)，完全刮開管道14防腐層，并打磨管 道14表面至光滑，用快干膠3粘貼管體光纖光柵傳感器封裝24封裝好管體光纖光柵傳感器3。待三個(gè)管體光纖光柵傳感器3全部粘貼好后，將管體光纖光柵傳 感器3的引纖一并引至地面，并進(jìn)行保護(hù)。
當(dāng)管道14軸向承受拉/壓應(yīng)力時(shí)，三個(gè)管體光纖光柵傳感器3承受拉/壓應(yīng)變； 按照一定的算法，由該截面三處應(yīng)變，即可求出該管道14截面上最大應(yīng)變的大小 和位置。基于鋼材彈性理論，即可求出管道14截面上最大的拉/壓應(yīng)力的大小。 監(jiān)測截面的選擇對監(jiān)測效果很重要。
大量的研究表明，滑坡13對管道14作用應(yīng)力關(guān)鍵表現(xiàn)在軸向上，對管道14 軸向應(yīng)力的測量就能較好地判斷管道14的可接受應(yīng)力狀態(tài)。因此，管體光纖光柵 傳感器3僅測量管道14軸向的應(yīng)變。
上述監(jiān)測裝置中
光纖光柵傳感器選用自行設(shè)計(jì)封裝的光纖光柵傳感器。 光轉(zhuǎn)換開關(guān)選用光隆SUM-FSW; 光柵解調(diào)儀選用SM125。
現(xiàn)場監(jiān)測站設(shè)置在滑坡現(xiàn)場，包括光纖接線盒、連接光纜5、光轉(zhuǎn)換開關(guān)6、 光纖光柵解調(diào)儀7、上位計(jì)算機(jī)8、 GPRS傳輸模塊9;由各光纖光柵傳感器的光纖 接線盒和連接光纜5將滑坡13上各個(gè)位置的光纖光柵傳感器接到監(jiān)測站的光轉(zhuǎn)換 開關(guān)6,光轉(zhuǎn)換開關(guān)6輸出接光纖光柵解調(diào)儀7，光纖光柵解調(diào)儀7輸出接上位計(jì) 算機(jī)8，上位計(jì)算機(jī)8輸出接GPRS傳輸模塊9。各光纖光柵傳感器的光纖接線盒 和連接光纜5將滑坡13上各個(gè)位置的光纖光柵傳感器信號集中傳輸?shù)奖O(jiān)測站的光 轉(zhuǎn)換開關(guān)6，光轉(zhuǎn)換開關(guān)6將各通道信號依次轉(zhuǎn)換給光纖光柵解調(diào)儀7，光纖光柵 解調(diào)儀7解調(diào)出各光纖光柵傳感器的中心波長位移量給上位計(jì)算機(jī)8,上位計(jì)算 機(jī)8自動計(jì)算出各監(jiān)測量輸給GPRS傳輸模塊9并接受GPRS傳輸模塊9的信號進(jìn) 行控制，GPRS傳輸模塊9將上位計(jì)算機(jī)8計(jì)算的各監(jiān)測量通過公眾無線通信網(wǎng)絡(luò) 傳輸?shù)轿挥谵k公室的接受終端，也可接受接收終端的信號，發(fā)送給下位計(jì)算機(jī)11。
其中
光轉(zhuǎn)換開關(guān)選用光隆科技SUM-FSW; 光纖光柵解調(diào)儀選用SM125; 上位計(jì)算機(jī)及程序選用研華IPC-610，程序自編； GPRS傳輸模塊西門子MC35i 位于辦公室的接收終端包括如下2個(gè)部分
(1 )GPRS接收模塊IO，用于接收現(xiàn)場監(jiān)測站GPRS傳輸模塊9發(fā)送的監(jiān)測量,
14并傳輸給終端下位計(jì)算機(jī)11，也可給現(xiàn)場GPRS傳輸模塊9發(fā)送反饋指令；
(2) 下位計(jì)算機(jī)ll及程序，用于下載終端GPRS接收模塊10的信號，并調(diào) 用程序進(jìn)行自動分析，將分析結(jié)果與報(bào)警閥值進(jìn)行對比，必要的時(shí)候?qū)嵤﹫?bào)警；
(3) 報(bào)警器12,用于當(dāng)分析結(jié)果超過報(bào)警閥值時(shí)，發(fā)生聲音警示信號；報(bào) 警器12由下位計(jì)算機(jī)11及程序控制。
該系統(tǒng)的工作原理是這樣的，當(dāng)滑坡13滑動時(shí)，埋于滑坡13深部的測斜管 1受滑坡13 土體推力而發(fā)生彎曲應(yīng)變，測斜管1上的測斜管光纖光柵傳感器16 感受到拉應(yīng)變，通過計(jì)算可得出測斜管上的水平位移，即滑坡13深部的水平位移； 埋于滑坡13淺表部的地梁2在承受滑坡13推力的過程中產(chǎn)生伸長應(yīng)變，地梁2 上的地梁光纖光柵傳感器20感受到拉應(yīng)變，通過計(jì)算可得出地梁水平向的位移分 布，即滑坡表部的水平位移分布；滑坡13活動過程中，管道14承受滑坡13推力 而發(fā)生管體14應(yīng)變變化，通過管體光纖光柵傳感器3測量；在管道14與滑坡13 的接觸面上，滑坡13對管道14的推力通過土壓力盒光纖光柵傳感器4測量。
通過連接光纜5,將滑坡上各個(gè)位置的傳感器信號集中傳輸?shù)焦廪D(zhuǎn)換開關(guān)6， 光轉(zhuǎn)換開關(guān)6將各通道信號依次轉(zhuǎn)換給光纖光柵解調(diào)儀7,光纖光柵解調(diào)儀7解 調(diào)出各傳感器波長中心波長位移量并傳感給上位計(jì)算機(jī)8，上位計(jì)算機(jī)8將解調(diào) 儀解調(diào)出的中心波長位移量自動計(jì)算為各監(jiān)測量，如滑坡13的深部位移、表部位 移、管體最大應(yīng)變、界面推力等，并將監(jiān)測量發(fā)送給現(xiàn)場GPRS傳輸模塊9， GPRS 傳輸模塊9通過公眾無線通信網(wǎng)絡(luò)將信號傳輸給終端GPRS接收模塊10,終端GPRS 接收模塊10發(fā)送給終端下位計(jì)算機(jī)11，終端下位計(jì)算機(jī)11將各監(jiān)測量與報(bào)警閥 值對比，必要的時(shí)候給出報(bào)警。
其中
GPRS接收模塊10:選用西門子MC35i; 下位計(jì)算機(jī)ll及程序下位機(jī)選用研華IPC-610;程序自編。 報(bào)警器12:選用博世DS-7400。
用上述方法構(gòu)建的系統(tǒng)在進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，滑坡13活動過程中，管道14承受滑 坡13推力而發(fā)生管體14應(yīng)變變化，通過管體光纖光柵傳感器3測量；在管道14 與滑坡13的接觸面上,滑坡13對管道14的推力通過封裝土壓力盒光纖光柵傳感 器4測量；由此，就可完整地測量出管道14上所受到的各種應(yīng)力。
經(jīng)長時(shí)間的監(jiān)測，本例易于構(gòu)建監(jiān)測系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)管道滑坡13聯(lián)合監(jiān)測數(shù) 據(jù)的實(shí)時(shí)自動釆集分析及遠(yuǎn)程發(fā)布，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)自動報(bào)警。避免了繁瑣的人工釆集數(shù)據(jù)，減少了報(bào)警時(shí)間，這對管道應(yīng)急措施的釆取至關(guān)重要。
權(quán)利要求
1.一種滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警方法，其特征是將監(jiān)測分為滑坡對管道的推力監(jiān)測及管道應(yīng)變監(jiān)測兩部分滑坡對管道的推力監(jiān)測方法是用固定在管道(14)上的封裝土壓力盒光纖光柵傳感器(4)并土壓力盒光纖光柵傳感器(4)感受壓力的敏感面朝向滑坡(13)的滑動方向測壓力；這樣土壓力盒光纖光柵傳感器(4)測量的壓力就是滑坡(13)對管道的正面推力；管道應(yīng)變監(jiān)測方法是在滑坡(13)的兩側(cè)邊緣及滑坡的中心位置的管道(14)上，均勻布置管道(14)監(jiān)測截面，且監(jiān)測截面的間距不宜超過60m；在管道(14)的每個(gè)監(jiān)測截面上均勻布置3個(gè)管體應(yīng)變光纖光柵傳感器(3)，監(jiān)測管道(14)軸向的應(yīng)變。
2. —種如權(quán)利要求1所述滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警方法的滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征是由滑坡對管道的推力監(jiān)測裝置、管道應(yīng)變監(jiān)測裝置、現(xiàn)場監(jiān)測站、辦公室的接收終端組成；以一定結(jié)構(gòu)形式安裝在滑坡內(nèi)管道上的現(xiàn)場滑坡對管道的推力監(jiān)測裝置的土壓力盒光纖光柵傳感器(4)和管道應(yīng)變監(jiān)測裝置的管體光纖光柵傳感器(3 )輸出分別接現(xiàn)場監(jiān)測站的自動光轉(zhuǎn)換開關(guān)(6 )，自動光轉(zhuǎn)換開關(guān)(6)輸出接光纖光柵解調(diào)儀(7)的輸入，光纖光柵解調(diào)儀(7)的輸出也接上位計(jì)算機(jī)(8 )的輸入；上位計(jì)算機(jī)(8 )的輸出接GPRS傳輸模塊(9 )，由辦公室的接收終端GPRS接收模塊(10)接下位計(jì)算機(jī)(11)的輸入，下位計(jì)算機(jī)(11)的輸出接報(bào)警器(12)和顯示器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)的電原理是分別監(jiān)測滑坡對管道的推力和管道應(yīng)變的兩個(gè)光纖光柵傳感器--土壓力盒光纖光柵傳感器(4)、管體光纖光柵傳感器(3)的PC接頭用光纖與光轉(zhuǎn)換開關(guān)(6)的(PC)接頭連接，光轉(zhuǎn)換開關(guān)(6)的(R232)直接接上位計(jì)算機(jī)(8 )的(R232 ),光轉(zhuǎn)換開關(guān)(6 )的(PC )接頭連接光纖光柵解調(diào)儀(7 ) SM125的(CH1)端，光纖光柵解調(diào)儀(7 ) SM125的(LAN)端口接上位計(jì)算機(jī)(8)的(LAN)端口 ，上位計(jì)算機(jī)(8 )的(R232 )端口接GPRS傳輸模塊(9 )西門子MC35i的(R232)端口， GPRS傳輸模塊(9)經(jīng)天線GSM、 GPRS網(wǎng)絡(luò)，被GPRS接收模塊(10) 天線GSM接收后由(R232)接到下位計(jì)算機(jī)(11)的(R232)，下位計(jì)算機(jī)(11) 的輸出由(R232 )接報(bào)警器(12 ) DS-7400的(R232 )，下位計(jì)算機(jī)(11)的輸出由(VGA)端接顯示器的(VGA)端；監(jiān)測滑坡對管道的推力和管道應(yīng)變的兩光纖光柵傳感器的輸出信號經(jīng)光纖光柵解調(diào)儀(7)光纖光柵(7)解調(diào)出各光纖光柵傳感器的中心波長位移量輸給上位計(jì)算機(jī)(8);上位計(jì)算機(jī)(8)自動計(jì)算出各監(jiān)測量輸給GPRS傳輸模塊(9)并接受GPRS傳輸模塊(9 )的信號進(jìn)行控制，GPRS傳輸模塊(9 )將上位計(jì)算機(jī)(8 )計(jì)算的各監(jiān)測量通過公眾無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)轿挥谵k公室的接受終端GPRS接收模塊(IO)，也可接受接收終端的信號，發(fā)送給下位計(jì)算機(jī)(ll)處理后，由顯示器顯示并由報(bào)警器(12)報(bào)警。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述滑坡對管道的推力監(jiān)測裝置的構(gòu)成是土壓力盒光纖光柵傳感器(4 )通過土壓力盒支架(21)固定在管道(14)上,土壓力盒光纖光柵傳感器(4)感受壓力的敏感面朝向滑坡(13)的滑動方向；土壓力盒支架(21)由兩塊圓弧形鋼板卡箍組成，其中一段圓弧形鋼板上焊有底座，土壓力盒光纖光柵傳感器(4)嵌入底座中，并保持一定的裕量，使土壓力盒能自由變形；土壓力盒支架(21)兩端的卡箍連接件(23)通過螺帽連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述管體應(yīng)力的監(jiān)測裝置的構(gòu)成是在滑坡的兩側(cè)邊緣及滑坡的中心位置各布置一管道監(jiān)測截面，且監(jiān)測截面的間距不宜超過60m;在管道(14)的每個(gè)監(jiān)測截面的外周均勻布置3個(gè)管體光纖光柵傳感器(3),且3個(gè)管體光纖光柵傳感器(3 )布置在與管道(14)軸線垂直的平面上；管體光纖光柵傳感器(3)安裝在光滑的管道(14)表面上，用快干膠粘貼管體光纖光柵傳感器封裝(24 )封裝好管體光纖光柵傳感器(3);將管體光纖光柵傳感器(3)的引纖一并引至地面，并進(jìn)行保護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明是一種滑坡對管道影響的監(jiān)測預(yù)警方法和系統(tǒng)。它將監(jiān)測分為滑坡對管道的推力監(jiān)測及管道應(yīng)變監(jiān)測兩部分滑坡對管道的推力監(jiān)測方法是用固定在管道(14)上的封裝土壓力盒光纖光柵傳感器(4)并土壓力盒光纖光柵傳感器(4)感受壓力的敏感面朝向滑坡(13)的滑動方向測壓力；這樣土壓力盒光纖光柵傳感器(4)測量的壓力就是滑坡(13)對管道的正面推力；管道應(yīng)變監(jiān)測方法是在滑坡(13)的兩側(cè)邊緣及滑坡的中心位置的管道(14)上，均勻布置管道(14)監(jiān)測截面，且監(jiān)測截面的間距不宜超過60m；在管道(14)的每個(gè)監(jiān)測截面上均勻布置3個(gè)管體應(yīng)變光纖光柵傳感器(3)，監(jiān)測管道(14)軸向的應(yīng)變。
文檔編號G08B21/00GK101667326SQ20081011955
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日
發(fā)明者劉建平, 胡志新, 荊宏遠(yuǎn), 蔡永軍, 郝建斌, 陳朋超, 馬云賓 申請人:中國石油天然氣股份有限公司