[发明专利]一种冻土区油气管道周围温度监测方法

摘要

本发明是一种冻土区油气管道周围温度监测方法。其流程是温度传感器组分别对管道周围的温度进行监测；监测得到的信号经光缆(12)传到光开关(13)，经解调仪(14)解调传至下位机(15)，下位机(15)调用自编的程序，控制光开关(13)和解调仪(14)，采集数据并对数据进行预处理；预处理后的数据通过卫星通信模块(16)传输至低轨道卫星(17)，低轨道卫星(17)接收到数据并转发至卫星通信模块(18)，卫星通信模块(18)将接收到的数据传输到上位机(19)进行分析和处理，判断管道的安全状态，进行灾害预报。本发明精度高、稳定性高、低成本。

主权项

一种冻土区油气管道周围温度监测方法，其特征是在冻土区(1)的油气管道(2)表面及其周围安装光纤光栅温度传感器组，所有传感器串联熔接，然后通过光缆(12)引到监测站里，光缆(12)与光开关(13)连接，光开关(13)与光纤光栅解调仪(14)连接，解调仪(14)与下位机(15)连接，下位机(15)预处理后的数据通过第一卫星通信模块(16)传输至低轨道卫星(17)，低轨道卫星(17)接收到数据后将数据转发至第二卫星通信模块(18)，第二卫星通信模块(18)将接收到的数据传输到上位机(19)进行分析和处理；光纤光栅温度传感器组的构成为：在管道(2)的上下左右，分别安装光纤光栅温度传感器组a(29)、光纤光栅温度传感器组b(30)、光纤光栅温度传感器组c(31)、光纤光栅温度传感器组d(32)；温度传感器组a(29)由若干个光纤光栅温度传感器(33)组成，光纤光栅温度传感器(33)的数量和间隔根据需求设置；温度传感器组b(30)和温度传感器组d(32)之间通过单芯铠装光缆(34)连接；光纤光栅温度传感器组a(29)、光纤光栅温度传感器组b(30)、光纤光栅温度传感器组c(31)、光纤光栅温度传感器组d(32)通过光缆接线盒(35)与数据采集装置连接，实现管道周围温度的监测；冻土区油气管道的监测流程：光纤光栅温度传感器组分别对管道周围的温度进行监测；此监测得到的信号经光缆(12)传到光开关(13)，经解调仪(14)解调传至下位机(15),下位机(15)调用自编的程序，控制光开关(13)和解调仪(14)，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第一卫星通信模块(16)传输至低轨道卫星(17)，低轨道卫星(17)接收到数据后将数据转发至第二卫星通信模块(18)，第二卫星通信模块(18)将接收到的数据传输到上位机(19)进行分析和处理，判断冻土区管道的安全状态,对冻土区冻胀融沉灾害预报、油气管道的安全预警；数据的处理主要由软件完成，其流程是:开始后,下位机数据采集；光开关导通；光纤光栅解调仪采集数据；下位机数据预处理；卫星通信；上位机判断数据是否完整,若否,则返回下位机数据预处理,若是,则处理并判断数据是否超出阈值,若超出,则报警；采用土层温度年变化层底部的年平均温度来表示和对比冻土层温度；首先将各个位置测量的温度值按照深度绘制成曲线，在温度曲线上顺序取点，将各个点的深度和温度数值代入公式(1)，直至方程式两端相等为止，由此得出的温度即为年平均温度tcp，得出的与土层温度对应的深度值加上季节性冻土层深度即为土层温度的年变化深度D；lntcp0.1=ZπKT---(1)]]>式中：tcp为年平均地温(℃)；Z为与土层温度对应的深度值(m)；K为土层导温系数(cm2·s‑1)；T为年周期(s)；根据公式(1)计算出不同土层深度的年平均地温tcp，得知管道对冻土温度场的影响范围，进而通过有限元分析方法计算出在这种影响下管道可能发生的融沉情况。