CN108592871A - 储罐地基沉降监测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种储罐地基沉降监测装置及系统，其中，该装置包括：传动线缆，第一端固定在待测储罐地基上；滑块，第一端与传动线缆延伸至地面的第二端连接，用于在待测储罐地基沉降时，随着传动线缆向地面水平方向传动而滑动；光纤传感器，光纤传感器的光纤探头朝向滑块的第二端，用于检测滑块滑动后第二端的端面反射的光信号；该光信号用于确定待测储罐地基的沉降位移。利用上述技术方案进行储罐地基沉降，监测过程无电流传输，提高了储罐地基沉降监测的安全性，同时提高了储罐地基沉降监测的精度和灵活性。

Description

储罐地基沉降监测装置及系统

技术领域

本发明涉及地基沉降监测技术领域，特别涉及一种储罐地基沉降监测装置及系统。

背景技术

地基沉降是大型储罐建造或生产过程中面临的重大风险之一，会引发安全和环保事故。因此，对储罐地基沉降进行监测是十分重要的。传统地基沉降监测技术是基于在线监测，在对机械和电气进行实时控制和动态监测的传统方法中，信号传递是依靠电流相互转换的，而化工行业储罐多装有危险化学品，容易产生泄漏事故，泄露的化学品与可能产生电火花的电流相遇是十分危险的。因此，现有储罐地基沉降监测方法不安全。

另外，现有依靠电流相互转换的储罐地基沉降监测方案监测精度低。同时，现有储罐地基沉降监测方案仅仅是靠设置在储罐地基上的位置传感器进行竖直位移监测，灵活性也低。

发明内容

本发明实施例提供了一种储罐地基沉降监测装置，用以提高储罐地基沉降监测的安全性、精度和灵活性，该监测装置包括：

传动线缆，第一端固定在待测储罐地基上；

滑块，第一端与所述传动线缆延伸至地面的第二端连接，用于在待测储罐地基沉降时，随着传动线缆向地面水平方向传动而滑动；

光纤传感器，光纤传感器的光纤探头朝向所述滑块的第二端，用于检测滑块滑动后第二端的端面反射的光信号；所述光信号用于确定待测储罐地基的沉降位移。

本发明实施例还提供了一种储罐地基沉降监测系统，用以提高储罐地基沉降监测的安全性、精度和灵活性，该监测系统包括：

如上所述的储罐地基沉降监测装置；

光纤应变监测与评估系统，与上述储罐地基沉降监测装置连接，用于根据储罐地基沉降监测装置检测到的光信号，评估监测待测储罐地基的沉降位移情况；光纤应变监测与评估系统为上述外部光纤应变监测与评估系统。

与现有技术中依靠电流相互转换进行信号传递的监测技术方案相比较，本发明实施例提供的技术方案：

首先，在待测储罐地基沉降时，光纤传感器检测滑块随着传动线缆向地面水平方向传动而滑动后的滑块第二端的端面反射的光信号，光信号用于确定待测储罐地基的沉降位移，监测过程无电流传输，防火防爆，提高了监测的安全性。

其次，采用光纤方法进行位移监测，灵敏度高，提高了储罐地基沉降监测的精度。

另外，与传统监测储罐地基的竖直位移的方案相比较，本发明实施例提供的技术方案可以将固定在储罐地基上传动线缆随地基沉降时发生的竖直位移转化成水平位移，滑块的水平滑动位移即为待测储罐地基的沉降位移，提高了储罐地基沉降监测的灵活性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中储罐地基沉降监测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中储罐地基沉降监测装置中地面部分的放大结构示意图；

图3是本发明实施例中储罐地基沉降监测系统的结构示意图；

图4是本发明另一实施例中储罐地基沉降监测系统的俯视结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在介绍本发明实施例提供的技术方案之前，首先介绍本发明实施例中涉及的专业名词：软轴(别名：软钢丝绳)是刚性很小、具有弹性可自由弯曲传动的轴。

发明人发现：传统地基沉降监测技术是基于在线监测，实时控制和动态监测的机械和电气检测检验的传统方法，信号传递是依靠电流相互转换的，而化工行业储罐多装有危险化学品，容易产生泄漏事故，与可能产生电火花的电流相遇是十分危险的。因此，如何把储罐地基产生的竖直位移转换成无“电流”的数据信号，并且在安全防爆的前体下，如何将数据信号远距离传输，实现实时监测储罐沉降量是十分重要的。

由于发明人发现了上述技术问题，提出了一种储罐地基沉降监测方案，以解决传统储罐地基沉降监测手段存在的一些问题。该方案采用软轴作为位移的传输机构，监测过程无电流传输，提高了监测的安全性，可以将地基沉降竖直位移转化成水平位移，增加了监测的灵活性；本发明实施例采用固定导轨，可以保证滑块运动的稳定性；采用光纤方法进行位移监测可以实现远程在线监测，灵敏度高；本发明实施例中数据传输采用光纤传输，具有防火防爆，稳定性好的特点。下面对该储罐地基沉降监测方案进行详细介绍如下。

图1是本发明实施例中储罐地基沉降监测装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：

传动线缆2，第一端固定在待测储罐地基1上；

滑块11，第一端与所述传动线缆2延伸至地面的第二端连接，用于在待测储罐地基1沉降时，随着传动线缆2向地面水平方向传动而滑动；

光纤传感器3，所述光纤传感器3的光纤探头朝向所述滑块11的第二端，用于检测滑块11滑动后第二端的端面反射的光信号；所述光信号用于确定待测储罐地基1的沉降位移。

具体实施时，本发明实施例提供的储罐地基沉降监测装置工作时，在待测储罐地基1沉降时，传动线缆2的第一端随着待测储罐地基1的沉降向下传动，一直向地面水平方向传动，滑块11随着传动线缆向地面水平方向传动而滑动，光纤传感器3检测滑块11滑动后第二端的端面反射的光信号，根据该光信号就可以确定待测储罐地基1的沉降位移。

与现有技术中依靠电流相互转换进行信号传递的监测技术方案相比较，本发明实施例提供的技术方案：

首先，在待测储罐地基沉降时，光纤传感器检测滑块随着传动线缆向地面水平方向传动而滑动后的滑块第二端的端面反射的光信号，光信号用于确定待测储罐地基的沉降位移，监测过程无电流传输，防火防爆，提高了监测的安全性。

其次，采用光纤方法进行位移监测，灵敏度高，提高了储罐地基沉降监测的精度。

另外，与传统监测储罐地基的竖直位移的方案相比较，本发明实施例提供的技术方案可以将固定在储罐地基上传动线缆随地基沉降时发生的竖直位移转化成水平位移，滑块的水平滑动位移即为待测储罐地基的沉降位移，提高了储罐地基沉降监测的灵活性。

具体实施时，传动线缆的第一端可以固定在待测储罐地基侧面的靠上位置，例如距离测储罐地基1上方建有的底板720厘米处。所述光纤传感器3的光纤探头朝向滑块11的远离第一端的第二端。在附图1中待测储罐地基1上方建有储罐6及底板7。

在一个实施例中，上述传动线缆2可以为软轴。

具体实施时，当储罐地基发生沉降，直接作用在所述软轴上，所述光纤传感器也同时通过滑块的滑动，接收软轴传递的位移信号(光信号)。

具体实施时，软轴(别名：软钢丝绳)是刚性很小、具有弹性可自由弯曲传动的轴。因此，传动线缆为软轴方便对储罐地基沉降进行监测，利于将竖直位移转化成水平位移，可提高储罐地基沉降监测的精确度和灵活性。

在一个实施例中，上述储罐地基沉降监测装置还可以包括：地面固定支架10，设置在待测储罐地基1的下端；传动线缆2的第二端穿过地面固定支架10与滑块11的第一端连接。

具体实施时，传动线缆2的第二端可以是穿过地面固定支架10上一固定环与滑块11的第一端连接。设置固定支架10可以保证传动线缆传动的稳定性，提高了储罐地基沉降的监测精度。具体地，固定支架10的设置位置可以是：传动线缆第一端穿过固定支架10的线缆部分与地面垂直，也提高了储罐地基沉降的监测精度。

在一个实施例中，上述储罐地基沉降监测装置还可以包括：软轴套9，设置在传动线缆2的外表面。

具体实施时，软轴套9设置在传动线缆2的外表面，首先可以起到保护传动线缆2的作用，提高传动线缆2使用寿命，另外也可以保证传动线缆的稳定传动。

在一个实施例中，如图2所示，上述储罐地基沉降监测装置还可以包括：导轨4，第一端与软轴套9远离待测储罐地基1的一端连接，导轨4的第二端与光纤传感器3连接；滑块11随着软轴2的传动在导轨4上滑动。

具体实施时，设置导轨的目的是：滑块可以平稳地滑动在导轨上，保证滑动的稳定性，从而提高了储罐地基沉降的监测的安全性和精度。当然还可以利用滚珠丝杠的方式进行传动。

具体实施时，根据该光信号确定待测储罐地基1的沉降位移的方法可以包括两种，下面对这两种方式进行介绍如下。

在一个实施例中，储罐地基沉降监测装置还可以包括：光纤5，光纤5的第一端与光纤传感器3的输出端连接，光纤5的第二端与外部光纤应变监测与评估系统8连接，用于将光纤传感器3检测到的光信号传输至外部光纤应变监测与评估系统8；外部光纤应变监测与评估系统8用于根据检测到的光信号，确定待测储罐地基1的沉降位移。

基于此，第一种确定待测储罐地基1的沉降位移的方法可以是：通过光纤传感器3输出端连接的光纤5将检测到的光信号传输至外部光纤应变监测与评估系统8。外部光纤应变监测与评估系统8根据检测到的光信号，确定待测储罐地基1的沉降位移，具体地可以是：外部光纤应变监测与评估系统8内存储有光信号强度与沉降位移的关系(该关系可以是一张表格或一个函数关系)，将检测到的光信号与该关系进行匹配，得到检测到的光信号对应的沉降位移。

具体实施时，数据传输采用光纤传输，具有防火防爆，稳定性好的特点。

在一个实施例中，光纤传感器3具体用于检测滑块11滑动后第二端的端面反射的光信号，根据所述光信号，确定待测储罐地基1的沉降位移。

基于此，第二种确定待测储罐地基1的沉降位移的方法可以是：光纤传感器3内部即有确定沉降位移的单元，具体也可以是：根据预先存储的光信号强度与沉降位移的关系，将检测到的光信号与该关系进行匹配，得到检测到的光信号对应的沉降位移。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种储罐地基沉降监测系统，如下面的实施例。由于储罐地基沉降监测系统解决问题的原理与储罐地基沉降监测装置相似，因此储罐地基沉降监测系统的实施可以参考储罐地基沉降监测装置的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图3是本发明实施例中储罐地基沉降监测系统的结构示意图，如图3所示，该装置包括：

如上述所述的储罐地基沉降监测装置；

光纤应变监测与评估系统，与所述储罐地基沉降监测装置连接，用于根据所述储罐地基沉降监测装置检测到的光信号，评估监测待测储罐地基的沉降位移情况；所述光纤应变监测与评估系统为所述外部光纤应变监测与评估系统8。

发明人在实际工作中还发现：储罐地基沉降会引发安全和环保事故，尤其是当储罐发生不均匀沉降时，会引发罐体倾斜、破裂泄漏、罐体变形卡盘等安全和环保事故。因此，发明人提出了如下监测储罐地基不均匀沉降的技术方案。

图4是本发明另一实施例中储罐地基沉降监测系统的俯视结构示意图，如图4所示，在一个实施例中，储罐地基沉降监测装置的数量为多个，均匀地设置在待测储罐地基的不同方向上；

光纤应变监测与评估系统8与每个所述待测储罐地基沉降监测装置连接，用于接收每个待测储罐地基沉降监测装置发来的光信号，根据每个光信号，确定不同方向上待测储罐地基的沉降位移，根据不同方向上待测储罐地基的沉降位移，确定待测储罐地基的倾斜情况。

具体实施时，本发明实施例提供的储罐地基沉降监测系统，根据不同方向上待测储罐地基的沉降位移，确定待测储罐地基的倾斜情况，起到了提前预警的作用，提前避免了罐体倾斜、破裂泄漏、罐体变形卡盘等安全和环保事故的发生，提高了储罐地基沉降监测的安全性。

具体实施时，图4中仅仅示出了有3个储罐地基沉降监测装置的示意图，具体应用时，可以根据实际需要设置该监测装置的数目，例如标准要求一个罐子至少8个测点，即包括至少8个储罐地基沉降监测装置。

在一个实施例中，光纤应变监测与评估系统8还用于显示待测储罐地基的沉降位移。

具体实施时，光纤应变监测与评估系统8实时显示待测储罐地基的沉降位移，方便工作人员监测，实现了沉降位移可视化。提高了储罐地基沉降监测的安全性。

当然还可以设置报警装置，储罐地基沉降监测系统在根据监测结果确定储罐地基沉降位移会引发安全和环保事故时，控制报警装置发出警报。起到了提前预警的作用，提高了储罐地基沉降监测的安全性。

本发明实施提供的技术方案的有益技术效果为：

本发明采用软轴作为位移的传输机构，通过光纤传感器进行光信号监测，监测过程无电流传输，提高了监测的安全性，可以将地基沉降垂直位移转化成水平位移，增加了监测的灵活性；本发明采用固定导轨，可以保证滑块运动的稳定性；采用光纤方法进行位移监测可以实现远程在线监测，灵敏度高；数据传输采用光纤传输，具有防火防爆，稳定性好的特点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储罐地基沉降监测装置，其特征在于，包括：

传动线缆(2)，第一端固定在待测储罐地基(1)上；

滑块(11)，第一端与所述传动线缆(2)延伸至地面的第二端连接，用于在待测储罐地基(1)沉降时，随着传动线缆(2)向地面水平方向传动而滑动；

光纤传感器(3)，所述光纤传感器(3)的光纤探头朝向所述滑块(11)的第二端，用于检测滑块(11)滑动后第二端的端面反射的光信号；所述光信号用于确定待测储罐地基(1)的沉降位移。

2.如权利要求1所述的储罐地基沉降监测装置，其特征在于，所述传动线缆(2)为软轴。

3.如权利要求1所述的储罐地基沉降监测装置，其特征在于，还包括：地面固定支架(10)，设置在待测储罐地基(1)的下端；所述传动线缆(2)的第二端穿过所述地面固定支架(10)与滑块(11)的第一端连接。

4.如权利要求1所述的储罐地基沉降监测装置，其特征在于，还包括：软轴套(9)，设置在所述传动线缆(2)的外表面。

5.如权利要求4所述的储罐地基沉降监测装置，其特征在于，还包括：导轨(4)，第一端与所述软轴套(9)远离待测储罐地基(1)的一端连接，所述导轨(4)的第二端与所述光纤传感器(3)连接；所述滑块(11)随着软轴(2)的传动在所述导轨(4)上滑动。

6.如权利要求1所述的储罐地基沉降监测装置，其特征在于，还包括：光纤(5)，第一端与所述光纤传感器(3)的输出端连接，所述光纤(5)的第二端与外部光纤应变监测与评估系统(8)连接，用于将光纤传感器(3)检测到的光信号传输至外部光纤应变监测与评估系统(8)；所述外部光纤应变监测与评估系统(8)用于根据检测到的光信号，确定待测储罐地基(1)的沉降位移。

7.如权利要求1所述的储罐地基沉降监测装置，其特征在于，所述光纤传感器(3)具体用于检测滑块(11)滑动后第二端的端面反射的光信号，根据所述光信号，确定待测储罐地基(1)的沉降位移。

8.一种储罐地基沉降监测系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至7任一所述的储罐地基沉降监测装置；

光纤应变监测与评估系统，与所述储罐地基沉降监测装置连接，用于根据所述储罐地基沉降监测装置检测到的光信号，评估监测待测储罐地基的沉降位移情况；所述光纤应变监测与评估系统为所述外部光纤应变监测与评估系统(8)。

9.如权利要求8所述的储罐地基沉降监测系统，其特征在于，所述储罐地基沉降监测装置的数量为多个，均匀地设置在待测储罐地基的不同方向上；

所述光纤应变监测与评估系统(8)与每个所述待测储罐地基沉降监测装置连接，用于接收每个待测储罐地基沉降监测装置发来的光信号，根据每个光信号，确定不同方向上待测储罐地基的沉降位移，根据不同方向上待测储罐地基的沉降位移，确定待测储罐地基的倾斜情况。

10.如权利要求8所述的储罐地基沉降监测系统，其特征在于，所述光纤应变监测与评估系统(8)还用于显示待测储罐地基的沉降位移。