长距离管线位移实时监测分析

张涛

摘 要 文章以位于热带雨林的某矿浆输送管线为例，在简单介绍现有监测方法所存在不足的基础上，结合长距离运输所表现出特征，提出了对实时监测系统加以设计的方案，希望能够给人以启发，使长距离运输所面临问题得到彻底解决。

关键词 实时监测;管线位移;长距离输送

前言

持续发展的经济，使国内对矿浆、石油等能源的需求量不断增加，资源供应形势也因此而变得更为严峻，对输送管线进行建设的意义不言而喻。但输送管线较易受到外界因素的影响，从而出现位移等问题，影响输送质效，要想避免该问题的影响范围进一步扩大，设计可实时监测位移情况的系统，成为必然选择。

1项目介绍

本文所研究矿浆输送管线位于热带雨林，地形相对复杂。管线对矿浆进行输送的浓度约为19%，流量高达2000m3/h。此管线以某矿山的矿浆贮槽为输送起点，历经多个监控站，最终到达某冶炼厂的消能站，矿浆经过消能处理后，方可向矿浆贮槽进行输送。出于使无人值守监控设想成为现实的考虑，相关企业决定对实时监控系统进行建立，这便是本文研究的主要内容。

2管线位移概述

长距离管线一旦出现位移或是沉降等情况，不仅会影响矿浆的输送，还会缩短管线寿命，增加施工成本。现阶段，国内用来监测管线位移的方法主要为大地测量，此方法拥有较为理想的精度，但需要逐一测量长线各点，无法保证所获取信息具备良好的安全性，这并不符合实时监测所提出要求。另外，力学方法也有较高的“出镜率”，此方法强调对管线所表现出轴向应力进行测量，通过推测的方式，得出位移值，实践结果表明，力学测量所得结论的精度有较大上升空间，并不适用于长距离管线[1]。

3实时监测系统分析

下文以位于热带雨林的矿浆输送管线为例，对实时监测管线位移情况的系统进行设计并应用，供有关人员参考。

3.1 系统构成

该系统的构成部件，主要有交互界面、合作目标、计算机、采集/处理/传输数据的系统。合作目标又可分为压力/温度/位移传感器，在日常工作中，有关人员应在监测管线上对合作目标进行固定，借助监视器对管线位移进行监测。此项工作既要对管线位移情况加以判断，又要对问题的形成原因进行分析，这就要求有关人员对压力/温度传感器加以运用，确保分析所得结论的准确性。该系统利用数据采集系统对传感器数值进行采集，并向处理系统进行传输，出于使传感器所传输数据得到有效处理的考虑，处理系统用数字变送器对原有构件进行了代替。将单片机视为核心的数字变送器，在应答上位机呼叫，放大并转换拉力信号，还有向传输装置发送数据方面，均具有较为突出的表现。该系统所选用PC机的原通信模式为串行口，此串行口的不足，主要是通信距离较其他串行口较短，无法连接多台设备，并不符合该系统对数据采集所提出要求，基于此，有关人员选择用对原有串行口进行代替，此串行口既具备双向通信与多点通信的能力，而且拥有长达数千米的通信距离，与该系统所提出要求高度契合。另外，要想使PC机和变送器保持通信，转换器是不可或缺的部分，因此，有关人员还应将转换器加装于传输系统中，为数据查看提供便利。

本文所研究项目对监测管线进行了严格划分，每段所对应监测点数量均为15个，可被用来对1.5km内的管线位移情况进行监测，任意监测点都有合作目标与之对应，且任意段均具备单独采集/处理/传输数据的装置与能力，总台计算机的任务是对所有段所传输数据进行汇总，并借助交互界面加以显示，提升监测质效。

3.2 技术指标

结合试验所得结论，现将技术指标归为以下几点：首先，该系统的最长观测距离是1.5km，其中，所设置点目标的数量为15个，任意2个目标点的间距均是100m。其次，报警点的位移最大值，通常是任意2个报警点间距的1%。最后，综合考虑多方因素，对重复处理数据的时间加以确定。

3.3 软件设计

该系统主要利用 对软件进行设计，其功能可被归纳为：第一，全天候对水平位移沉降情况进行实时监测;第二，若监测数据超出预设范围，及时发出警报信息;第三，自动存储监测数据;第四，浏览监测所得位移数据;第五，同时对多个位置的数据进行编号并显示;第六，对位移数据、发出警报的位置加以展示;第七，经由声音、红色方块，传达警报信息;第八，可选定不同位置的位置范围，及更换编码;第九，数字技术的应用，使该系统拥有了网络功能，有关人员可视情况串接现有系统，并对全线监测系统进行设计[2]。

出于对监测结果进行直观显示，降低系统管理难度，及时发现并处理问题的考虑，该系统对交互界面进行了设计。在所设计界面中，与控制信息设置相关的内容，主要有监测对象、传感器参数、信息存储位置等，而监测所得管线位移信息，描述的内容为监测段所对应15个点，在对程序进行初始化处理时，设定位移阈值，一旦监测所得结论表明合作目标存在超出阈值的情况，则应立即發出警报信息，避免更严重问题的出现。事实证明，交互界面对监测工作有较为积极的影响，一方面，有关人员对现场勘测的依赖性减弱，转而选择对监控点位移进行人为测量，另一方面，有关人员可参考监控点所表现出颜色，对其状态加以了解，以便于及时掌握监控点所发出警报信息，并向示意图进行切换，完成定位，在减小人员负担的基础上，对系统复杂度、事件危险性进行了降低。

4结束语

该系统拥有诸多优点，例如，结构简单，监测效率高，所得数值准确等，对交互界面进行引入，使定位并排除故障的难度出现了较为明显的降低，可被用于以矿浆输送为代表的诸多领域。另外，借助嵌入技术对该系统加以优化，能够使其拥有更加广阔的应用空间，这将是未来一段时间，相关领域学者研究的重点。

参考文献

[1] 何小龙，杨天鸿，周云伟，等.考虑管-土分离的基坑开挖引起邻近地下管线位移分析[J].土木与环境工程学报（中英文），2019，41（6）：9-16.

[2] 刘小兵，陈有亮，孟伟波.深基坑开挖引起邻近地下管线位移的两阶段法[J].上海理工大学学报，2019，41（5）：479-484.