[发明专利]一种PCCP爆管监测预警系统及方法

权利要求书

1.一种PCCP爆管监测预警系统，其特征在于，包括断丝监测分析子系统、服役环境监测分析子系统和结构安全预警分析子系统；

所述断丝监测分析子系统，用于实时监测长距离管道上的断丝数量和位置，并传输至所述结构安全预警分析子系统；

所述服役环境监测分析子系统，用于实时监测长距离管道上的内水压力以及地表堆占荷载和跨管交通荷载，并传输至所述结构安全预警分析子系统；

所述结构安全预警分析子系统，根据从所述断丝监测分析子系统和所述服役环境监测子系统接收到的信息计算得到管道管壁轴向变形分布，并与实时监测得到的管道管壁轴向变形分布进行比对得到误差，根据误差调整管道结构参数，进而得到管壁内钢筒应力，根据钢筒应力判断是否发出预警，实现预警；

所述断丝监测分析子系统包括高频声波信号检测模块、分布式声波定位模块和断丝声波信号综合分析模块；

所述高频声波信号检测模块，当检测到10kHz以上信号的强度超过预先设定第三阈值后，记录该时刻前后预先设定时长的高频声波数据，并传输至所述分布式声波定位模块，同时，对这些高频声波信号进行频谱分析和时频分析，提取高频声波信号在时频域上的脉冲特征传输至断丝声波信号综合分析模块，确认断丝信号；

所述分布式声波定位模块，根据接收到的高频声波数据定位记录该声波信号发生的多个可能位置，当确认为断丝信号时，并对多个可能位置上出现的声波信号进行频谱分析和时频分析，获取这些信号在低频段上的脉冲特征，传输至所述断丝声波信号综合分析模块；

所述断丝声波信号综合分析模块，提取高频声波信号检测模块获取信号在低频段的脉冲特征，并与分布式声波定位模块得到的声波信号在低频段上的脉冲特征进行对比，确定断丝发生的位置及断丝区域位置。

2.如权利要求1所述预警系统，其特征在于，所述服役环境监测分析子系统包括管内水压监测模块、水锤预测分析模块和管外地表监测模块；

所述管内水压监测模块，用于监测管内水压力，并传输至所述水锤预测分析模块；

所述水锤预测分析模块，根据接收到的管内水压力，基于水锤波分析方法预测管内水压实时沿程分布，并传输至所述结构安全预警分析子系统；

所述管外地表监测模块，用于监测管外地表的堆占荷载及管外地表跨管的交通荷载，并传输至所述结构安全预警分析子系统。

3.如权利要求2所述预警系统，其特征在于，所述结构安全预警分析子系统包括管壁变形监测模块和结构承载力分析模块；

所述管壁变形监测模块，用于监测管壁轴向变形的沿程分布，并计算管壁结构的轴向变形和钢筒应力分布，传输至所述结构承载力分析模块；

所述结构承载力分析模块，根据接收到的断丝数量和位置、内水压力以及地表堆占荷载和跨管交通荷载，计算得到管道管壁轴向变形分布；并与管壁变形监测模块实测得到的轴向变形分布进行比对得到两者的误差，调整管道结构参数使计算变形分布与实测变形分布误差小于设定的第一阈值；根据调整后的管道结构参数计算管壁内钢筒应力，当钢筒应力超过设定的第二阈值，则发出预警。

4.如权利要求3所述预警系统，其特征在于，当输水系统中的泵站运行控制发生变化导致内水压力发生变化时，根据所述水锤预测分析模块预测管道中压力的沿程变化，将该压力的沿程变化代入所述结构承载力分析模块，预测各节管道内钢筒应力分布，当钢筒的力超过设定的第二阈值，发出预警。

5.一种PCCP爆管监测预警方法，其特征在于，该方法基于如权利要求1至4任一项所述预警系统实现，包括：

步骤1、实时监测长距离管道上的断丝数量和位置；

步骤2、实时监测长距离管道上的内水压力以及地表堆占荷载和跨管交通荷载；

步骤3、实时监测得到的管道管壁轴向变形分布，根据步骤1和步骤2的监测结果计算得到管道管壁轴向变形分布与实时监测得到的管道管壁轴向变形分布进行比对得到误差，根据误差调整管道结构参数，进而得到管壁内钢筒应力，根据钢筒应力判断是否发出预警，实现预警。