CN110895865A - 管道地质灾害监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道地质灾害监测预警系统，属于管道监测技术领域。该系统包括：数据采集装置、数据传输装置和数据处理装置；数据采集装置包括：至少一个振弦式传感器、至少一个光纤光栅式传感器和至少一个电位式传感器和数据采集和处理单元；至少一个振弦式传感器、至少一个光纤光栅式传感器和至少一个电位式传感器包括：应变计、位移计、压力计、多点位移计、雨量计、温度计和加速度计；数据采集和处理单元用于将采集数据传输给数据传输装置；数据传输装置用于将采集数据发送给数据处理装置；数据处理装置用于对采集数据中的数据进行解析及数据分析，确定管道及地质灾害的预警级别。该系统涵盖如此多类型的传感器，可以针对更多的灾害类型。

Description

管道地质灾害监测预警系统

技术领域

本发明涉及管道监测技术领域，特别涉及一种管道地质灾害监测预警系统。

背景技术

石油天然气管道具有高投资、建设规模大等特点，在石油天然气运输方面具有非常重要的作用。但近年来，管道沿线地质灾害频发，严重威胁管道运营安全。因此，掌握地质灾害影响下管道安全状态对于防范灾害事故发生大有裨益。管道及地质灾害监测是管道安全的重要组成部分，能够及时感知管道及其周边地质灾害的发生、发展及变化，为防范管道安全事故提供服务。

相关技术中记载了一种基于光纤光栅传感采空塌陷区油气管道监测系统，分为现场数据采集传输系统和远程接收分析系统，其中包括管体应变监测装置、管土相对位移监测装置、采空塌陷区水平变形监测装置三部分。管体应变、管土相对位移、塌陷区水平变形的三类光纤光栅传感器的输出信号经光开关逐一导通传输至光纤光栅解调仪。光纤光栅解调仪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，光开关导通信号的周期由下位机控制。下位机对数据进行预处理，并将处理后的数据传输给通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service，GPRS)传输模块，GPRS传输模块将下位机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。上位机通过自编软件对数据进行分析处理，并将各检测量与报警阈值对比，必要时候给出报警。

然而，该方案采用光纤光栅传感器进行数据采集，单一类型的传感器造成的可测参数类型少的问题，只能对塌陷区管体应变、管土相对位移、塌陷区水平变形等少数参数进行测量，导致对管道及地质灾害体无法全方位进行监测。另外，现有监测系统在传输数据时，通常采用明文传输或者简单的加密方式传输，安全性较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种管道地质灾害监测预警系统，能够对管道及地质灾害体进行全方位的监测。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种管道地质灾害监测预警系统，所述管道地质灾害监测预警系统包括：数据采集装置、数据传输装置和数据处理装置；

所述数据采集装置包括：至少一个振弦式传感器、至少一个光纤光栅式传感器、至少一个电位式传感器和数据采集和处理单元；

所述至少一个振弦式传感器、至少一个光纤光栅式传感器和至少一个电位式传感器包括：应变计、位移计、压力计、多点位移计、雨量计、温度计和加速度计；

所述数据采集和处理单元，用于对各个传感器进行数据采集，得到所述各个传感器的传感器数据；根据所述各个传感器的类型确定加密算法，所述传感器的类型为所述振弦式传感器、所述光纤光栅式传感器或者所述电位式传感器，不同传感器的类型对应不同的加密算法；采用所述各个传感器对应的加密算法对所述各个传感器的传感器数据进行加密，得到所述各个传感器的加密数据；根据所述各个传感器的编号和所述各个传感器的加密数据生成所述各个传感器的采集数据；将所述各个传感器的采集数据传输给所述数据传输装置；

所述数据传输装置，用于通过公众无线通信网络、卫星通信网和无线局域网无线中的至少一种将所述采集数据发送给所述数据处理装置；

所述数据处理装置，用于根据所述采集数据中的传感器的编号确定传感器的类型；根据确定出的传感器的类型确定加密算法；采用确定出的加密算法对所述采集数据中的所述加密数据进行解密，得到所述传感器数据；对所述传感器数据进行解析及数据分析；根据所述各个传感器的数据分析结果确定管道及地质灾害的预警级别，并输出预警信息。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述数据采集和处理单元，用于按照所述各个传感器对应的采集频率，对所述各个传感器进行数据采集；或者，

所述数据采集和处理单元，用于接收所述数据处理装置发送的唤醒信号，当接收到所述唤醒信号时，对所述各个传感器进行数据采集。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述数据处理装置，用于当设定传感器对应的指标超过阈值时，提高发送所述唤醒信号的频率。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述数据采集和处理单元，用于将所述采集数据存储到存储器中；周期性地向所述数据传输装置发送存储在所述存储器中的所述采集数据。

在本发明实施例的一种实现方式中，当所述数据传输装置位于公众无线通信网络覆盖区域时，所述数据传输装置包括通用分组无线服务技术通信模块；

当所述数据传输装置位于公众无线通信网络未覆盖区域，且所在区域通视条件符合要求时，所述数据传输装置包括紫蜂协议通信模块；

所述数据传输装置位于公众无线通信网络未覆盖区域，且所在区域通视条件不符合要求时，所述数据传输装置包括卫星通信模块。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述数据处理装置包括：

数据分析模块，用于对所述各个传感器的传感器数据进行筛选，剔除异常数据；对剔除异常数据后的数据进行编码和存储；对存储的数据进行分析处理，生成监测指标分析结果；

预警模块，用于确定各项指标的评价标准；比较所述监测指标分析结果和所述各项指标的评价标准，并根据比较结果生成预警信息。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述预警模块，用于向终端设备发送所述预警信息，或者向移动终端推送所述预警信息。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述数据采集装置还包括：光电转换模块；

所述光纤光栅式传感器通过光电转换模块与光缆连接后共同接入所述数据采集和处理单元连接。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述监测预警系统在每个监测位置分别设置有三支应变计；

所述三支应变计均安装在管道的钢制外壁上，且所述三支应变计位于所述管道轴向的相同位置，且在周向上相邻的应变计间隔90度。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述数据采集装置还包括：太阳能电池板、蓄电池以及恒流源单元；

所述太阳能电池板，用于将太阳能转换为电能并通过所述恒流源单元给所述蓄电池充电；

所述蓄电池，用于对所述太阳能电池板产生的电能进行存储，并通过所述恒流源单元给所述数据采集和处理单元供电。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在本发明实施例中，通过设计多种不同类型的传感器能够实现对管道应变(应变计)、管土相对位移(位移计)、土体压力(压力计)、土体深部位移(多点位移计)、降雨量(雨量计)、管体温度(温度计)、土壤温度(温度计)和振动速度(加速度计)等参数的测量，能够适用于更多的灾害类型或工况运行环境，比如崩塌、滑坡、泥石流、地面沉陷(地面沉降)、高填方、冻胀融沉、地震、铁路(地铁、高铁)交叉振动影响等。在信息采集完成后，数据采集和处理单元根据采集到的数据对应的传感器的编号和采集到的数据生成采集数据，通过数据传输装置将采集数据发送给数据处理装置，由数据处理装置确定出管道的预警级别。另外，在该系统进行数据传输时，对于不同的传感器的类型采集的数据采用不同的加密算法进行加密传输，即使数据被窃取，甚至其中一种加密算法被破解，由于本申请采用了三种类型的传感器，使用了三种加密算法加密，由于无法得到另外两种加密算法，仍然能够保证整个系统的安全性。另外采用不同的加密算法加密不同类型的传感器数据，可以根据各个传感器数据的特点，选择加密算法，更加合理和智能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种管道地质灾害监测预警系统的框图；

图2是图1提供的管道地质灾害监测预警系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种应变计的安装示意图；

图4是本发明实施例提供的一种数据采集和处理单元的结构示意图。

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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

管道地质灾害类型有滑坡、崩塌、泥石流、采空塌陷、地面沉陷、冻胀融沉等多种。针对各种不良地质环境的致灾体，掌握地质灾害影响下管道安全状态对于防范灾害事故发生大有裨益。管道地质灾害监测是管道地质灾害风险评价的重要手段和依据，其作用是通过必要的监测手段对已知和潜在的地质灾害体与受威胁的管道进行形变、位移、应力状态等特征测量、分析，为管道地质灾害风险评估提供定量的数据，为防治决策提供相关依据，有效避免盲目施工造成的经济损失。

为此，本申请提供了一种管道地质灾害监测预警系统，通过对管道地质灾害进行监测预警，为灾害预报预警、校准治理过程、支持风险评价、评价治理效果和优化资源配置等管道管控过程提供数据支持。

图1是本发明实施例提供的一种管道地质灾害监测预警系统的框图。参见图1，管道地质灾害监测预警系统包括：数据采集装置101、数据传输装置102和数据处理装置103。

图2是图1提供的管道地质灾害监测预警系统的结构示意图。参见图2，数据采集装置101包括：至少一个振弦式传感器111、至少一个光纤光栅式传感器112、至少一个电位式传感器113和数据采集和处理单元114。

至少一个振弦式传感器111、至少一个光纤光栅式传感器112和至少一个电位式传感器113包括：应变计、位移计、压力计、多点位移计、雨量计、温度计和加速度计。

数据采集和处理单元114，用于对各个传感器进行数据采集，得到各个传感器的传感器数据；根据各个传感器的类型确定加密算法，传感器的类型为振弦式传感器、光纤光栅式传感器或者电位式传感器，不同传感器的类型对应不同的加密算法；采用各个传感器对应的加密算法对各个传感器的传感器数据进行加密，得到各个传感器的加密数据；根据各个传感器的编号和各个传感器的加密数据生成各个传感器的采集数据；将各个传感器的采集数据传输给数据传输装置。

数据传输装置102，用于通过公众无线通信网络、卫星通信网和无线局域网无线中的至少一种将采集数据发送给数据处理装置。

数据处理装置103，用于根据采集数据中的传感器的编号确定传感器的类型；根据确定出的传感器的类型确定加密算法；采用确定出的加密算法对采集数据中的加密数据进行解密，得到传感器数据；对传感器数据进行解析及数据分析；根据各个传感器的数据分析结果确定管道及地质灾害的预警级别，并输出预警信息。

其中，数据采集和处理单元114和数据处理装置103中均存储有各个传感器的编号与传感器的类型的对应关系、各个传感器的类型与加密算法的对应关系、以及各个加密算法及密钥。

在本发明实施例中，通过设计多种不同类型的传感器能够实现对管道应变(应变计)、管土相对位移(位移计)、土体压力(压力计)、土体深部位移(多点位移计)、降雨量(雨量计)、管体温度(温度计)、土壤温度(温度计)和振动速度(加速度计)等参数的测量，能够适用于更多的灾害类型或工况运行环境，比如崩塌、滑坡、泥石流、地面沉陷(地面沉降)、高填方、冻胀融沉、地震、铁路(地铁、高铁)交叉振动影响等。在信息采集完成后，数据采集和处理单元根据采集到的数据对应的传感器的编号和采集到的数据生成采集数据，通过数据传输装置将采集数据发送给数据处理装置，由数据处理装置确定出管道的预警级别。另外，在该系统进行数据传输时，对于不同的传感器的类型采集的数据采用不同的加密算法进行加密传输，即使数据被窃取，甚至其中一种加密算法被破解，由于本申请采用了三种类型的传感器，使用了三种加密算法加密，由于无法得到另外两种加密算法，仍然能够保证整个系统的安全性。另外采用不同的加密算法加密不同类型的传感器数据，可以根据各个传感器数据的特点，选择加密算法，更加合理和智能。

其中，加密算法可以采用SM系列加密算法，如SM1、SM2、SM3、SM4加密算法，或者采用AES(Advanced Encryption Standard)加密算法，或者采用DES(Data EncryptionStandard)加密算法等。上述加密算法均可以采用加密芯片或加密模块实现，也即前述数据处理装置包括加密芯片或加密模块。

具体地，在选择加密算法时，可以根据各种类型传感器数据的重要程度以及数据量多少选择，例如三种传感器采集的数据中重要程度较高的优先选用安全性好的加密算法，例如AES加密算法；三种传感器采集的数据中数据量较大的优先选用加密速度快的加密算法，例如DES加密算法。

例如，振弦式传感器111、光纤光栅式传感器112、电位式传感器113分别采用DES、AES、SM4加密算法，或者振弦式传感器111、光纤光栅式传感器112、电位式传感器113分别采用SM4、AES、DES加密算法。这样一方面不仅增强了加密强度，另一方面可以在选择单个加密算法时，考虑加密强度和速度等，既能保证整个系统的安全性，又能保证数据处理的速度。

在本发明实施例中，由前述多种无源传感器组成的传感器子系统，负责本申请提供的系统的数据采集工作。各个传感器根据测量的需要选择合适的精度和量程。下表1为各个传感器的类型和监测内容。

表1

表1中的各个传感器按照各自要求进行安装，保证传感器能够不受监测环境的影响和破坏，同时要保证传感器之间无相互干扰，从而使得测得的数据能够真实反映管道和环境信息的变化。

图3是本发明实施例提供的一种应变计的安装示意图。参见图3，该监测预警系统进行管道应变测量时在每个监测位置分别设置有三支应变计100A。三支应变计100A均安装在管道300的外壁上，且三支应变计100A位于管道300轴向的相同位置，且在周向上相邻的应变计间隔90度。例如，如图3所示，三支应变计100A在周向上分别布置在管道300的0度、90度和270度处，0度为管道300水平放置时管道的钢制外壁的顶部。

在本发明实施例中，数据采集和处理单元114，用于按照各个传感器对应的采集频率，对各个传感器进行数据采集。

或者，数据采集和处理单元114，用于接收数据处理装置103发送的唤醒信号，当接收到唤醒信号时，对各个传感器进行数据采集。

进一步地，数据处理装置103，用于当设定传感器对应的指标超过阈值时，提高发送唤醒信号的频率。例如，当雨量计检测的数据指示降雨量超过阈值时，提高发送唤醒信号的频率，以加强降雨量大的情况下的监测力度，进而保证安全。上述降雨量只是举例，也可以是温度等其他指标。

在本发明实施例中，数据采集和处理单元114，用于将采集数据存储到存储器中；周期性地向数据传输装置发送存储在存储器中的采集数据。

图4是本发明实施例提供的一种数据采集和处理单元的结构示意图。参见图4，该数据采集和处理单元114包括采集仪1141、控制器1142和存储器1143。

其中，采集仪1141在控制器1142的控制下完成对各个传感器测得的数据的采集，然后存储到存储器1143中。

具体地，采集仪1141具有多个采集通道，每个传感器分别与一个采集通道连通，具体地，可以是一个传感器对应一个采集通道，也可以是多个传感器对应一个采集通道。控制器1142可以根据各个传感器的测量范围和精度，分别控制采集仪1141的各个通道进行数据采集，以使得各个采集通道的采集方式能够与各个传感器的测量范围和精度相匹配。

进一步地，控制器1142还可以接收数据处理装置103发送的各种控制信号，根据控制信号控制采集仪1141的工作。例如，控制器1142在接收数据处理装置103发送的唤醒信号时，控制采集仪1141对各个传感器进行数据采集，如果开机后未收集到唤醒信号，则控制采集仪1141不对各个传感器进行数据采集。再例如，控制器1142可以通过数据处理装置103发送的控制信号，获取采集参数，例如采集频率等，从而根据采集参数控制采集仪1141。其中，采集参数可以分传感器设置，例如不同的传感器可以采用不同的采集参数。

在本发明实施例中，存储器1143需保证能够保存一定监测周期的数据，存储器1143的存储空间大小根据各个传感器的类型、数据采集的频率(采集频率分为每日采集次数、每时采集次数、每分钟采集次数或者每秒采集次数等)以及连续监测时长确定。

另外，本发明实施例提供的数据采集和处理单元114应与传感器子系统邻近布设，为准确获取监测数据，宜采用直连方式与传感器子系统相连，原则上不增加过渡方式。

再次参见图2，振弦式传感器111和电位式传感器113可以直接与数据采集和处理单元114连接。

进一步地，数据采集装置还包括：光电转换模块115，光纤光栅式传感器112通过光电转换模块115与光缆连接后共同接入数据采集和处理单元114连接。

例如，该光电转换模块115可以包括光纤转换接头(FC-APC)与接续盒，光纤光栅式传感器112通过光纤转换接头(FC-APC)与接续盒连接，接续盒通过光纤转换接头与数据采集和处理单元114连接。接续盒能起到保护和接续光纤的作用，既可以一个光纤光栅式传感器112通过接续盒连接数据采集和处理单元114，也可以是两个或多个光纤光栅式传感器112通过接续盒连接数据采集和处理单元114。

进一步地，为了保证该数据采集和处理单元114的安全，该数据采集和处理单元114还包括避雷器1144，避雷器1144设置在采集仪1141和控制器1142之间。

进一步地，该数据采集和处理单元114还包括电源，该电源需要满足野外长时间工作需求。在本发明实施例中，该电源也可以采用太阳能电源。在其他实施例中，该电源也可以为其他类型电源。

如图4所示，该数据采集装置还可以包括太阳能电池板116、恒流源单元117和蓄电池118。

其中，太阳能电池板116用于将太阳能转换为电能并通过恒流源单元117给蓄电池118充电；蓄电池118用于对太阳能电池板116产生的电能进行存储，并通过恒流源单元117给数据采集和处理单元114供电。

为了实现节能环保，该数据采集和处理单元114中各个组件均选用节能、低功耗产品，具备自动待机、休眠与唤醒功能。蓄电池118应确保无太阳供电情况下系统能正常工作时间不小于20h。

其中，恒流源单元117可以包括进行电能控制的电能控制器；以及对输出电压进行处理的稳压器和浪涌保护器，避免蓄电池过充、电路过载或遭雷击等，保证电源安全可靠。

进一步地，该电源还应该对管道及附属设施无害，在场站、阀室等特殊环境下应具备防爆功能。

参见图4，该数据采集和处理单元114还包括接口单元1145。接口单元1145包括RS232或RS485接口，数据采集和处理单元114通过RS232或RS485接口与数据传输装置102连接。

数据采集和处理单元114和数据传输装置102通过屏蔽对绞线连接，以减少信号干扰。

数据采集和处理单元114和数据传输装置102之间的通信接口及通信协议应选取能够满足数据传输要求的，可采用且不限于有线通信接口以及互联网协议(InternetProtocol，IP)。

在本发明实施例中，当数据传输装置102位于公众无线通信网络覆盖区域时，数据传输装置102包括GPRS通信模块。

当数据传输装置102位于公众无线通信网络未覆盖区域，且所在区域通视条件符合要求时，数据传输装置102包括紫蜂协议(Zigbee)通信模块。

数据传输装置102位于公众无线通信网络未覆盖区域，且所在区域通视条件不符合要求时，数据传输装置102包括卫星通信模块。

在本发明实施中，该管道地质灾害监测预警系统可以包括多个数据传输装置102，每个数据传输装置102作为一个传输节点，每个传输节点包括的通信模块的类型与所处的区域相关。前述通视是指两个传输节点之间的视线连通条件，当两个传输节点之没有障碍物，视线可以连通时，通视条件符合要求；否者，通视条件不符合要求。

下面结合表2对几种常见通信方式进行说明：

表2

其中，公众无线通信网络宜选用4G模式实现向下兼容，如全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，GSM)、码分多址(Code Division MultipleAccess，CDMA)2000、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)、时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)、时分长期演进(Time Division Long Term Evolution，TD-LTE)。无线局域网宜采用Zigbee无线局域网。卫星通信网宜选用北斗卫星卫星通信网。

再次参见图2，数据处理装置103可以包括：

数据分析模块131，用于对各个传感器的传感器数据进行筛选，剔除异常数据；对剔除异常数据后的数据进行编码和存储；对存储的数据进行分析处理，生成监测指标分析结果。

预警模块132，用于确定各项指标的评价标准(预警阈值)；比较监测指标分析结果和各项指标的评价标准，并根据比较结果生成预警信息。

进一步地，预警模块132，用于向终端设备发送预警信息，或者向移动终端推送预警信息，从而更好地进行预警提示。

在本发明实施例中，数据分析模块131可以按照如下方式剔除异常数据：根据各个传感器的量程范围，确定数据是否在量程范围内，当数据不在量程范围内，则判断该数据为异常数据，剔除异常数据。

数据分析模块131可以按照如下方式进行数据编码：确定每个传感器的编码代码，比如A001是振弦传感器的编码代码，系统包括三支振弦传感器，每支振弦传感器两个数据，则依次采用A001-11，A001-12，A001-21，A002-22与相应的数据建立对应关系，然后存储在数据库中。具体编码代码会在数据库建立前制定编码规则，每个编码在数据库中会有相应的存储域。

数据分析模块131可以按照如下方式进行数据析处理：确定每个传感器的计算处理流程，采用对应的计算处理流程处理数据得到待测物理量的结果。然后，对于该待测物理量的结果可能进一步分析计算，比如根据需要进行平均计算，或更加复杂的专业计算，得到前述数据分析结果。

其中，评价标准可以根据管道地质灾害预测模型和管道本体应力、应变设计规范等确定。其中，预测模型可以认为是对地质灾害体或管道本体设置的预警阈值，当数据计算整理后的结果大于相应预警阈值就发出报警。管道本体应力、应变设计规范是指国家或行业的相关标准。

在本发明实施例中，预警模块132可以按照如下方式生成预警信息：根据数据分析结果超出预警的程度确定预警等级。比如，根据超出预警的程度从低到高预警等级依次为蓝色预警、黄色预警和红色预警。当预警达到某一级别时，需要进行更高频率的监测。

其中，监测指标分析结果以数据表、趋势图、动画等直观方式表示。另外，监测指标分析结果还可以包括温度监测图，如温度云图、温度-时间图，温度-深度图。

其中，趋势图可以表现指标相对时间的变化趋势，包括但不限于周曲线图、月曲线图、年曲线图。

数据分析模块131还可以根据监测指标分析结果生成电子报告，电子报告可以为PDF格式文档，包含了趋势图和数据表两项内容。

表3是本发明实施例中，监测指标分析结果中采用的检测指标：

表3

监测指标分析结果里还考虑，雨量、地下水位等气象、水文、地质等外界影响因子，该类因子作为触发条件，使系统自动调整监测设备的监测频率、上线时间等。

此外，数据分析模块131还提供查询接口，该查询接口应满足多条件查询方式，可获取任意时刻或时间段的监测指标分析结果。如图2所示，数据处理装置103可以与若干台客户端200连接，用户可以通过客户端200查看监测指标分析结果。

再次参见图2，数据处理装置103还可以包括：

控制模块133，用于向数据采集装置发送控制信号，该控制信号可以包括控制指令以及唤醒信号，唤醒信号用于指示各个传感器进行数据采集。

其中，控制模块133通过控制指令可以向数据采集和处理单元发布系统控制信息，如开、关、调节参数配置及更新等。

另外，控制模块133还可以通过发送控制指令来查询底层工作状态并返回提示信息，如数据采集和处理单元工作时间、数据传输装置102上下线时间、电源电量等。用户还可以通过控制模块133设置用户(客户端)访问权限。

再次参见图2，数据处理装置103还可以包括：

日常管理模块134，用于进行数据备份，以及产生用户操作历史记录。

在本发明实施例中，管道地质灾害监测预警系统中传感器除了表1中所选定的传感器外，还可以根据需要监测的灾害类型以及监测方法选取更多的其他传感器，具体参见下表4。

表4

下面通过举例对本发明实施例提供的管道地质灾害监测预警系统中传感器的安装进行说明。管道的设计压力10MPa，运行压力6.4MPa，管径1016mm，材质X80，壁厚12.8mm。根据现场灾害情况，为掌控管道应力应变状态，现场共安装5组监测截面。每组监测截面中，传感器在管道轴向应变的安装工法如图3所示：截面定义为从输送介质的上游向下游方向为正方向，在此角度确定管道的左右方向，截面顶端定义为角度的0度。在管道0度、90度、270度三个位置安装三支振弦式传感器。

本发明实施例提供的管道地质灾害监测预警系统，实现了对管道监测所采集到的数据的汇总、存储和分析处理。以图文报表的形式，直观展示监测隐患点的灾情状况和演变过程。通过设定预警阈值，实现管道地质灾害风险的预警发布。监测预警信息系统也是管道地质灾害监测作业管理的重要组成部分，嵌入了部分管理功能。

另外，该管道地质灾害监测预警系统能够针对不同类型或同一类型程度不同的地质灾害，且可以根据不同的监测手段以及不同的监测对象，选取不同的传感器类型进行数据采集。针对不同的地质灾害或不良地质条件，可以实现管道及致灾体的联合监测。管道地质灾害监测预警系统具备系统控制、数据分析处理、预警发布及日常管理功能。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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)

1.一种管道地质灾害监测预警系统，其特征在于，所述管道地质灾害监测预警系统包括：数据采集装置、数据传输装置和数据处理装置；

所述数据采集装置包括：至少一个振弦式传感器、至少一个光纤光栅式传感器、至少一个电位式传感器和数据采集和处理单元；

所述至少一个振弦式传感器、至少一个光纤光栅式传感器和至少一个电位式传感器包括：应变计、位移计、压力计、多点位移计、雨量计、温度计和加速度计；

所述数据采集和处理单元，用于对各个传感器进行数据采集，得到所述各个传感器的传感器数据；根据所述各个传感器的类型确定加密算法，所述传感器的类型为所述振弦式传感器、所述光纤光栅式传感器或者所述电位式传感器，不同传感器的类型对应不同的加密算法；采用所述各个传感器对应的加密算法对所述各个传感器的传感器数据进行加密，得到所述各个传感器的加密数据；根据所述各个传感器的编号和所述各个传感器的加密数据生成所述各个传感器的采集数据；将所述各个传感器的采集数据传输给所述数据传输装置；

所述数据传输装置，用于通过公众无线通信网络、卫星通信网和无线局域网无线中的至少一种将所述各个传感器的采集数据发送给所述数据处理装置；

所述数据处理装置，用于根据所述采集数据中的传感器的编号确定传感器的类型；根据确定出的传感器的类型确定加密算法；采用确定出的加密算法对所述采集数据中的所述加密数据进行解密，得到所述传感器数据；对所述传感器数据进行解析及数据分析；根据所述各个传感器的数据分析结果确定管道及地质灾害的预警级别，并输出预警信息。

2.根据权利要求1所述的管道地质灾害监测预警系统，其特征在于，所述数据采集和处理单元，用于按照所述各个传感器对应的采集频率，对所述各个传感器进行数据采集；或者，

所述数据采集和处理单元，用于接收所述数据处理装置发送的唤醒信号，当接收到所述唤醒信号时，对所述各个传感器进行数据采集。

3.根据权利要求2所述的管道地质灾害监测预警系统，其特征在于，所述数据处理装置，用于当设定传感器对应的指标超过阈值时，提高发送所述唤醒信号的频率。

4.根据权利要求1所述的管道地质灾害监测预警系统，其特征在于，所述数据采集和处理单元，用于将所述采集数据存储到存储器中；周期性地向所述数据传输装置发送存储在所述存储器中的所述采集数据。

5.根据权利要求1所述的管道地质灾害监测预警系统，其特征在于，当所述数据传输装置位于公众无线通信网络覆盖区域时，所述数据传输装置包括通用分组无线服务技术通信模块；

当所述数据传输装置位于公众无线通信网络未覆盖区域，且所在区域通视条件符合要求时，所述数据传输装置包括紫蜂协议通信模块；

所述数据传输装置位于公众无线通信网络未覆盖区域，且所在区域通视条件不符合要求时，所述数据传输装置包括卫星通信模块。

6.根据权利要求1至5任一项所述的管道地质灾害监测预警系统，其特征在于，所述数据处理装置包括：

数据分析模块，用于对所述各个传感器的传感器数据进行筛选，剔除异常数据；对剔除异常数据后的数据进行编码和存储；对存储的数据进行分析处理，生成监测指标分析结果；

预警模块，用于确定各项指标的评价标准；比较所述监测指标分析结果和所述各项指标的评价标准，并根据比较结果生成预警信息。

7.根据权利要求6所述的管道地质灾害监测预警系统，其特征在于，所述预警模块，用于向终端设备发送所述预警信息，或者向移动终端推送所述预警信息。

8.根据权利要求1至5任一项所述的管道地质灾害监测预警系统，其特征在于，所述数据采集装置还包括：光电转换模块；

所述光纤光栅式传感器通过光电转换模块与光缆连接后共同接入所述数据采集和处理单元连接。

9.根据权利要求1至5任一项所述的管道地质灾害监测预警系统，其特征在于，所述监测预警系统在每个监测位置分别设置有三支应变计；

所述三支应变计均安装在管道的钢制外壁上，且所述三支应变计位于所述管道轴向的相同位置，且在周向上相邻的应变计间隔90度。

10.根据权利要求1至5任一项所述的管道地质灾害监测预警系统，其特征在于，所述数据采集装置还包括：太阳能电池板、蓄电池以及恒流源单元；

所述太阳能电池板，用于将太阳能转换为电能并通过所述恒流源单元给所述蓄电池充电；

所述蓄电池，用于对所述太阳能电池板产生的电能进行存储，并通过所述恒流源单元给所述数据采集和处理单元供电。

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