CN112879813B - 一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统及方法 - Google Patents

一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112879813B
CN112879813B CN202110111731.3A CN202110111731A CN112879813B CN 112879813 B CN112879813 B CN 112879813B CN 202110111731 A CN202110111731 A CN 202110111731A CN 112879813 B CN112879813 B CN 112879813B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical cable
temperature
soil
pipeline
depth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110111731.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112879813A (zh
Inventor
杨宇烨
邵翰林
史波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Jiazhao Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Jiazhao Instrument Equipment Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Jiazhao Instrument Equipment Co ltd filed Critical Nanjing Jiazhao Instrument Equipment Co ltd
Priority to CN202110111731.3A priority Critical patent/CN112879813B/zh
Publication of CN112879813A publication Critical patent/CN112879813A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112879813B publication Critical patent/CN112879813B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

本发明公开一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统，包括管道、温度传感光缆和温度解调仪，管道埋设于土体内，在距离管道正上方10～20cm处的土体中敷设温度传感光缆，温度传感光缆沿着管道轴向全程敷设；温度解调仪与温度传感光缆的两端相连形成环路。具有安装简易、反馈即时、全覆盖监测、节约人力的特点。

Description

一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统及方法
技术领域
本发明属于地质监测技术，具体涉及一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统及方法。
背景技术
管道工程中，保证管道的完整性以防止因泄漏导致的油气损耗和高后果区的严重污染是需要考虑的重要因素。管道埋深的确定对于防止泄漏有着重要意义，无论是自然侵蚀或是人为挖掘，管道表面的覆土变薄容易使得其裸露从而被环境腐蚀发生泄漏。而对于砂土来说，其比其他土质更容易发生侵蚀。目前，在管道表面覆土层厚度监测方面，业内主要采用人工巡查和重要地区采取砂标立杆的方法，但这两种方法均难以做到真正的全覆盖监测，且因为需要人员现场确认，所以均有一定的时滞性。其中人工巡查往往需要管道在某区域出现了部分裸露后才能发现问题，而对管道覆土保护层的变薄难以识别。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统及方法，具有安装简易、反馈即时、全覆盖监测、节约人力的特点。
技术方案：本发明提供一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统，包括管道、温度传感光缆和温度解调仪，所述管道埋设于土体内，在距离管道正上方10～20cm处的土体中敷设温度传感光缆，且温度传感光缆沿着管道轴向全程敷设；温度解调仪与温度传感光缆的两端相连形成环路。
进一步地，所述温度传感光缆采用通信光缆，该通信光缆包括光纤以及包裹于光纤外周的保护层。
进一步地，所述温度传感光缆环路集成于复合光缆内；所述复合光缆和管道均埋设在土体内，复合光缆位于管道正上方。通过将温度传感光缆集成在复合光缆外周的,保护套内，来增加温度传感光缆抵抗环境侵蚀以及外力的能力，也便于巡查和检修。
本发明还公开一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统的监测方法，包括以下步骤：
S1、安装好管道、温度传感光缆、温度解调仪；
S2、启动温度解调仪，实时生成所测土体的温度-小时曲线，根据土体中某位置处温度随时间的变化规律得到如下公式(1)：
T(z,t)＝T(z)+A(z)sin(ωt+ψ(z)) 式(1)
其中，T(z,t)是埋深z处在t时的土体温度值，z为温度传感光缆的实际埋设深度，T(z)为z处土体的平均温度，A(z)为z处的振幅，t为时间，ω为z处的频率，ψ为z处的初相位；
S3、根据砂土的温度-小时曲线得到对应振幅，再根据振幅与温度传感光缆的监测埋设深度的关系，即可对某处土体的深度进行判断；
其中,砂土的温度-小时曲线振幅与深度的拟合公式为：
y＝-0.148ln(A(Z))+0.3397 式(2)
其中，A(z)是砂土的温度-小时曲线的振幅，y是温度传感光缆的监测埋设深度，即是对应的砂土覆盖深度；
S4、如果步骤S3所得埋设深度z超过预设阈值，则通过温度解调仪向阀室人员发出警报。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的监测系统仅需要温度传感光缆和温度解调仪，结构精巧、安装简易，维修方便，成本低；
(2)本发明利用温度传感光缆中传输光的物理量的变化来表征温度，能够做到信息的即时传递；
(3)本发明沿着管道全长埋设光缆，能够实现对管道工程的全程监测；
(4)本发明将相关温度信息传递到相应阀室，仅需要在阀室驻守人员，而不需要安排巡线人员。
附图说明
图1为本发明一实施例中整体结构示意图；
图2为本发明一实施例中温度传感光缆与管道的相对位置敷设图；
图3为本发明一实施例中的砂土中不同埋深位置的温度-小时曲线图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1和2所示，本发明的一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统，包括管道1、温度传感光缆2和温度解调仪3，所述管道1埋设于土体内，在距离管道1正上方10～20cm处的土体中敷设温度传感光缆2，且温度传感光缆2沿着管道轴向全程敷设；温度解调仪3与温度传感光缆2的两端相连形成环路，温度解调仪3通过温度传感光缆2来采集埋设处的土体温度。
其中，温度传感光缆2的埋设深度(10～20cm，例如15cm)能够最大限度的精准测试管道1上方的覆土深度，一旦温度传感光缆2裸露在砂土外，意味着需要工作人员来检查维护。
温度传感光缆2采用通信光缆，该通信光缆包括光纤以及包裹于光纤外周的保护层。
为保证该监测系统运行时的数据精确度，本实施例中的温度传感光缆2环路集成于复合光缆4内；所述复合光缆4和管道1均埋设在土体内，复合光缆4位于管道1正上方。
上述分布式的管道1覆土深度监测系统的监测方法，包括以下步骤：
S1、安装好管道1、温度传感光缆2、温度解调仪3；
S2、启动温度解调仪3，实时生成所测土体的温度-小时曲线，已知土体中某位置处温度随时间的变化规律近似如以下公式的正弦函数：
公式为T(z,t)＝T(z)+A(z)sin(ωt+ψ(z)) 式(1)
其中，T(z,t)是埋深z处在t时的土体温度值，z为温度传感光缆的实际埋设深度，T(z)为z处土体的平均温度，A(z)为z处的振幅，t为时间，ω为z处的频率，ψ为z处的初相位；
S3、根据砂土的温度-小时曲线得到对应振幅，再根据振幅与温度传感光缆的监测埋设深度的关系，即可对某处土体的深度进行判断；
其中,砂土的温度-小时曲线振幅与深度的拟合公式为：
y＝-0.148ln(A(Z))+0.3397 式(2)
其中，A(z)是砂土的温度-小时曲线的振幅，y是温度传感光缆的监测埋设深度，即是对应的砂土覆盖深度。
实施例：
本实施例中管道1和温度传感光缆2所埋设的土体为砂土。
已知管道工程中光缆通常埋设在具有均匀土壤条件的沟渠中，当没有外部热源或热汇对振幅A(z)造成影响的情况下，如图3所示，当管道1的埋深小于50cm时，土体的温度-小时曲线呈现明显的周期变化，且其振幅随着埋深的增加而减小，直到当管道1的埋深大于50cm时，曲线的振幅基本为零。
本实施例通过对砂土进行的测试，可得砂土的温度-小时曲线振幅-深度对应数据如表1所示。
表1砂土的温度-小时曲线振幅-深度对应关系
振幅大小(℃) 砂土覆盖深度(m)
7.5 0
2.5 0.2
0.5 0.5
0 1
因此依据砂土的土体温度-小时曲线振幅与深度的关系即可对某处土体的深度进行量化判断。

Claims (3)

1.一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统的监测方法，其特征在于：所述监测系统包括管道、温度传感光缆和温度解调仪，所述管道埋设于土体内，在距离管道正上方10～20cm处的土体中敷设温度传感光缆，温度传感光缆沿着管道轴向全程敷设；温度解调仪与温度传感光缆的两端相连形成环路；
所述监测方法，包括以下步骤：
S1、安装好管道、温度传感光缆、温度解调仪；
S2、启动温度解调仪，实时生成所测土体的温度-小时曲线，根据土体中某位置处温度随时间的变化规律得到如下公式：
T(z,t)＝T(z)+A(z)sin(ωt+ψ(z))
其中，T(z,t)是埋深z处在t时的土体温度值，z为温度传感光缆的实际埋设深度，T(z)为z处土体的平均温度，A(z)为z处的振幅，t为时间，ω为z处的频率，ψ为z处的初相位；
S3、根据砂土的温度-小时曲线得到对应振幅，再根据振幅与温度传感光缆的监测埋设深度的关系，即可对某处土体的深度进行判断；
其中,砂土的温度-小时曲线振幅与深度的拟合公式为：
y＝-0.148ln(A(z))+0.3397
其中，A(z)是砂土的温度-小时曲线的振幅，y是温度传感光缆的监测埋设深度，即是对应的砂土覆盖深度；
S4、若步骤S3所得埋设深度y超过预设阈值，则通过温度解调仪向阀室人员发出警报。
2.根据权利要求1所述的适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统的监测方法，其特征在于：所述温度传感光缆采用通信光缆，该通信光缆包括光纤以及包裹于光纤外周的保护层。
3.根据权利要求1所述的适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统的监测方法，其特征在于：所述温度传感光缆环路集成于复合光缆内；所述复合光缆和管道均埋设在土体内，复合光缆位于管道正上方。
CN202110111731.3A 2021-01-27 2021-01-27 一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统及方法 Active CN112879813B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110111731.3A CN112879813B (zh) 2021-01-27 2021-01-27 一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110111731.3A CN112879813B (zh) 2021-01-27 2021-01-27 一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112879813A CN112879813A (zh) 2021-06-01
CN112879813B true CN112879813B (zh) 2021-09-14

Family

ID=76052773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110111731.3A Active CN112879813B (zh) 2021-01-27 2021-01-27 一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112879813B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113781749B (zh) * 2021-09-09 2023-05-30 太原理工大学 一种地下管廊内管道泄露定位与预警装置、系统及方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6244106B1 (en) * 1996-08-23 2001-06-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Electrical power cable underground laying depth measuring method
WO2014056541A1 (en) * 2012-10-11 2014-04-17 Omnisens S.A. Method for monitoring soil erosion around buried devices, instrumented device and system implementing the method
CN106052614A (zh) * 2015-04-07 2016-10-26 Lios技术有限公司 用于监测海底缆线的方法及设备
CN106225908A (zh) * 2016-07-08 2016-12-14 大连理工大学 基于光纤光栅的管路系统振动故障监测方法
CN106405660A (zh) * 2016-08-26 2017-02-15 国脉科技股份有限公司 通信管道埋深探测装置及方法
CN108592855A (zh) * 2018-04-28 2018-09-28 中国民航大学 一种基于botda传感技术的机场道面下部开挖变形监测装置
EP3514488A1 (en) * 2018-01-23 2019-07-24 Fluves NV Method for monitoring a burial depth of a submarine power cable
CN110207787A (zh) * 2019-07-10 2019-09-06 南京城建隧桥经营管理有限责任公司 一种隧道积水深度分布式监测系统及监测方法
CN110645899A (zh) * 2019-09-10 2020-01-03 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种结构裂缝分布式光纤监测方法及装置
CN210485301U (zh) * 2019-07-09 2020-05-08 刘国君 一种油气管道位置移动监测装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2534008B2 (ja) * 1992-08-07 1996-09-11 住友電気工業株式会社 水底電力ケ―ブルの埋設深度測定法
JPH1172323A (ja) * 1997-06-17 1999-03-16 Konoike Constr Ltd 地表設置式地盤変位測定装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6244106B1 (en) * 1996-08-23 2001-06-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Electrical power cable underground laying depth measuring method
WO2014056541A1 (en) * 2012-10-11 2014-04-17 Omnisens S.A. Method for monitoring soil erosion around buried devices, instrumented device and system implementing the method
CN106052614A (zh) * 2015-04-07 2016-10-26 Lios技术有限公司 用于监测海底缆线的方法及设备
CN106225908A (zh) * 2016-07-08 2016-12-14 大连理工大学 基于光纤光栅的管路系统振动故障监测方法
CN106405660A (zh) * 2016-08-26 2017-02-15 国脉科技股份有限公司 通信管道埋深探测装置及方法
EP3514488A1 (en) * 2018-01-23 2019-07-24 Fluves NV Method for monitoring a burial depth of a submarine power cable
CN108592855A (zh) * 2018-04-28 2018-09-28 中国民航大学 一种基于botda传感技术的机场道面下部开挖变形监测装置
CN210485301U (zh) * 2019-07-09 2020-05-08 刘国君 一种油气管道位置移动监测装置
CN110207787A (zh) * 2019-07-10 2019-09-06 南京城建隧桥经营管理有限责任公司 一种隧道积水深度分布式监测系统及监测方法
CN110645899A (zh) * 2019-09-10 2020-01-03 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种结构裂缝分布式光纤监测方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
埋地管道气密性试验过程温度场的理论模型及试验研究;杜斌康等;《机电工程》;20131120(第11期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112879813A (zh) 2021-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Monitoring the behavior of segment joints in a shield tunnel using distributed fiber optic sensors
CN102735996B (zh) 一种海底电缆故障点准确定位方法
White et al. Best practice geotechnical characterization and pipe-soil interaction analysis for HPHT pipeline design
CN112504336A (zh) 一种滑坡区管道变形监测系统
CN112697301B (zh) 一种基于光纤传感的全分布式管道侵蚀监测系统及方法
US11506562B2 (en) Monitoring of fluid pipes
CN112879813B (zh) 一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统及方法
CN111623733A (zh) 一种冻土区埋地油气管道多场耦合监测预警系统
Mergelas et al. Leak locating method for precommissioned transmission pipelines: North American case studies
AU2021203618A1 (en) Systems and methods for monitoring subsea wellhead systems
Wong et al. Fatigue damage monitoring of a cast iron pipeline using distributed optical fibre sensors
CN107289332A (zh) 红外热像耦合土壤温湿度检测埋地热力管网异常的方法
CN209638791U (zh) 一种海底管道泄漏监测系统
CN109577392A (zh) 基于光纤测温的地连墙接缝渗漏监测修复装置及方法
CN203703626U (zh) 查找管道泄漏点的实际位置的系统
RU2301941C1 (ru) Способ обнаружения дефектов внутрипромысловых трубопроводов
CN209636880U (zh) 基于光纤测温的地连墙接缝渗漏监测修复装置
CN111337062A (zh) 基于分布式光纤的渗水盲沟破损检测系统及施工、检测方法
CN213748552U (zh) 一种滑坡区管道变形监测系统
KR101759200B1 (ko) 센싱모듈이 적용되는 매설관로의 누수 검지 시스템
Inaudi et al. Paradigm shifts in monitoring levees and earthen dams: distributed fiber optic monitoring systems
CN114110443B (zh) 一种输流管道奇点特征智能检测方法
RU2635957C1 (ru) СПОСОБ МОНИТОРИНГА ТРУБОПРОВОДА (варианты)
CN218762746U (zh) 埋地天然气管道泄漏检测装置
Li et al. Research on active thermal based distributed fiber optic temperature sensing for leakage detection in water pipeline

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: Room 709 and 711, Building 3, No. 56, Lingzhi Road, Xuanwu District, Nanjing City, Jiangsu Province, 210000

Patentee after: Nanjing Jiazhao Technology Co.,Ltd.

Address before: 210000 room 208, building 2, 155 Longpan Road, Xuanwu District, Nanjing City, Jiangsu Province

Patentee before: NANJING JIAZHAO INSTRUMENT EQUIPMENT Co.,Ltd.