[发明专利]一种采空塌陷区油气管道管土相对位移监测系统

权利要求书

1.一种采空塌陷区油气管道管土相对位移监测系统，其特征在于在采空塌陷区(1)的油气管道a(2)的监测截面上安装管土相对位移传感器a(3)，然后通过光纤接线盒a(4)与引至监测站的光缆a(5)连接，在监测站里，光缆a(5)与光开关(6)连接，光开关(6)与光纤光栅解调仪(7)连接，光纤光栅解调仪(7)与下位机(8)连接，下位机(8)预处理后的数据通过GPRS通讯模块a(9)传输、GPRS通讯模块b(10)接收到上位机(11)；

管土相对位移的光纤光栅传感器输出信号经光开关导通传输至光纤光栅解调仪(7)，光纤光栅解调仪(7)解调出各光纤光栅传感器的中心波长位移量传输至下位机(8)，光开关(6)导通信号的周期由下位机(8)控制。下位机(8)对数据进行预处理，并将处理后的数据传输给GPRS传输模块a(19)，GPRS传输模块a(9)将下位机(8)计算的各监测量通过公众无线通信网络传输到位于办公室的上位机(11)，上位机通过自编软件对数据进行分析处理，由显示器显示。

2.根据权利要求1所述的采空塌陷区油气管道管土相对位移监测系统，其特征在于该系统分为现场数据采集传输系统和远程接收分析系统；

现场数据采集传输系统包括光纤光栅位移传感器、光开关、光纤光栅解调仪、下位机、GPRS通讯模块，光纤光栅位移传感器输出分别接光开关的输入，光开关的输出接光纤光栅解调仪的输入，光纤光栅解调仪的输出接下位机的输入，下位机的输出接GPRS通讯模块；

远程接收分析系统包括GPRS通讯模块、上位机、数据信号远程实时接收、数据信号分析与处理、变化曲线动态显示；GPRS通讯模块的输出接上位机的输入，上位机的输出分别接数据信号远程实时接收、数据信号分析与处理、变化曲线动态显示的输入；

管土相对位移传感器a(3)将管体应变和管土相对位移信号经光缆a(5)传到光开关(6)，光开关(6)后经光纤光栅解调仪(7)解调传至下位机(8)，下位机(8)调用自编的程序，控制光开关(6)和光纤光栅解调仪(7)，实现数据的采集并对数据进行预处理；预处理后的数据通过GPRS通讯模块a(9)传输、GPRS通讯模块b(10)接收传到上位机(11)，上位机(11)对数据进行进一步的分析处理，判断管道的受力变形状态及管土相对位移；上位机(11)对管道的变形和管土相对位移的分析结果，判断采空塌陷区管道的安全状态及采空区土体的塌陷情况。

3.根据权利要求1或2所述的采空塌陷区油气管道管土相对位移监测系统，其特征在于该系统的电原理是：光纤光栅位移传感器a(3)的PC接头用光缆a(5)与光开关(6)的PC接头连接，光开关(6)的R232连接下位机(8)的R232接口，光开关(6)的PC接头连接光纤光栅解调仪(7)SM125的PC接口，光纤光栅解调仪(7)SM125的LAN端口连接下位机(8)的LAN端口，下位机(8)的输出由VGA端接显示器的VGA端，下位机(8)的R232端口接GPRS传输模块a(9)西门子MC35i的R232端口，GPRS传输模块a(9)经天线GSM、GPRS网络，被GPRS接收模块b(10)天线GSM接收后由R232接到上位机(11)的R232，上位机(11)的输出由VGA端接显示器的VGA端；

管土相对位移的光纤光栅传感器的输出信号经光开关(6)导通传输至光纤光栅解调仪(7)，光纤光栅解调仪(7)解调出各光纤光栅传感器的中心波长位移量传输至下位机(8)，光开关(6)导通信号的周期由下位机(8)控制；下位机(8)对数据进行预处理，并将处理后的数据传输给GPRS传输模块a(9)，GPRS传输模块a(9)将下位机(8)计算的各监测量通过公众无线通信网络传输到位于办公室的上位机(11)，上位机通过自编软件对数据进行分析处理，由显示器显示。

4.根据权利要求1或2所述的采空塌陷区油气管道管土相对位移监测系统，其特征在于所述光纤光栅位移传感器a(3)的构成是：在管道b(17)底部安装光纤光栅位移传感器a(3)，光纤光栅位移传感器a(3)与管道b(17)通过卡件连接，光纤光栅位移传感器a(3)或与应变传感器串联，或单独通过光纤跳线(18)引致光纤接线盒b(19)，通过光纤接线盒b(19)与光缆连接；

所述光纤光栅位移传感器a(3)由安装块(12)、光纤光栅(13)、测力杆(14)、承重盘(25)组成；安装块(12)由测力杆(14)与承重盘(15)连接成“工”字形，光纤光栅(13)固定在测力杆(14)上；承重盘(15)用于承受下塌土体重力，光纤光栅(13)测量测力杆(14)发生的应变，通过对应关系转化为位移；安装块(12)便于传感器稳固的安装于管道上；其中测力杆(14)与承重盘(15)、测力杆(14)与安装块(12)螺纹连接，安装块(12)与管道通过卡件连接。