長距離管線位移實時監(jiān)測分析

張濤

摘 要 文章以位于熱帶雨林的某礦漿輸送管線為例，在簡單介紹現(xiàn)有監(jiān)測方法所存在不足的基礎(chǔ)上，結(jié)合長距離運輸所表現(xiàn)出特征，提出了對實時監(jiān)測系統(tǒng)加以設(shè)計的方案，希望能夠給人以啟發(fā)，使長距離運輸所面臨問題得到徹底解決。

關(guān)鍵詞 實時監(jiān)測;管線位移;長距離輸送

前言

持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟，使國內(nèi)對礦漿、石油等能源的需求量不斷增加，資源供應(yīng)形勢也因此而變得更為嚴峻，對輸送管線進行建設(shè)的意義不言而喻。但輸送管線較易受到外界因素的影響，從而出現(xiàn)位移等問題，影響輸送質(zhì)效，要想避免該問題的影響范圍進一步擴大，設(shè)計可實時監(jiān)測位移情況的系統(tǒng)，成為必然選擇。

1項目介紹

本文所研究礦漿輸送管線位于熱帶雨林，地形相對復(fù)雜。管線對礦漿進行輸送的濃度約為19%，流量高達2000m3/h。此管線以某礦山的礦漿貯槽為輸送起點，歷經(jīng)多個監(jiān)控站，最終到達某冶煉廠的消能站，礦漿經(jīng)過消能處理后，方可向礦漿貯槽進行輸送。出于使無人值守監(jiān)控設(shè)想成為現(xiàn)實的考慮，相關(guān)企業(yè)決定對實時監(jiān)控系統(tǒng)進行建立，這便是本文研究的主要內(nèi)容。

2管線位移概述

長距離管線一旦出現(xiàn)位移或是沉降等情況，不僅會影響礦漿的輸送，還會縮短管線壽命，增加施工成本。現(xiàn)階段，國內(nèi)用來監(jiān)測管線位移的方法主要為大地測量，此方法擁有較為理想的精度，但需要逐一測量長線各點，無法保證所獲取信息具備良好的安全性，這并不符合實時監(jiān)測所提出要求。另外，力學(xué)方法也有較高的“出鏡率”，此方法強調(diào)對管線所表現(xiàn)出軸向應(yīng)力進行測量，通過推測的方式，得出位移值，實踐結(jié)果表明，力學(xué)測量所得結(jié)論的精度有較大上升空間，并不適用于長距離管線[1]。

3實時監(jiān)測系統(tǒng)分析

下文以位于熱帶雨林的礦漿輸送管線為例，對實時監(jiān)測管線位移情況的系統(tǒng)進行設(shè)計并應(yīng)用，供有關(guān)人員參考。

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)的構(gòu)成部件，主要有交互界面、合作目標、計算機、采集/處理/傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。合作目標又可分為壓力/溫度/位移傳感器，在日常工作中，有關(guān)人員應(yīng)在監(jiān)測管線上對合作目標進行固定，借助監(jiān)視器對管線位移進行監(jiān)測。此項工作既要對管線位移情況加以判斷，又要對問題的形成原因進行分析，這就要求有關(guān)人員對壓力/溫度傳感器加以運用，確保分析所得結(jié)論的準確性。該系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對傳感器數(shù)值進行采集，并向處理系統(tǒng)進行傳輸，出于使傳感器所傳輸數(shù)據(jù)得到有效處理的考慮，處理系統(tǒng)用數(shù)字變送器對原有構(gòu)件進行了代替。將單片機視為核心的數(shù)字變送器，在應(yīng)答上位機呼叫，放大并轉(zhuǎn)換拉力信號，還有向傳輸裝置發(fā)送數(shù)據(jù)方面，均具有較為突出的表現(xiàn)。該系統(tǒng)所選用PC機的原通信模式為串行口，此串行口的不足，主要是通信距離較其他串行口較短，無法連接多臺設(shè)備，并不符合該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集所提出要求，基于此，有關(guān)人員選擇用對原有串行口進行代替，此串行口既具備雙向通信與多點通信的能力，而且擁有長達數(shù)千米的通信距離，與該系統(tǒng)所提出要求高度契合。另外，要想使PC機和變送器保持通信，轉(zhuǎn)換器是不可或缺的部分，因此，有關(guān)人員還應(yīng)將轉(zhuǎn)換器加裝于傳輸系統(tǒng)中，為數(shù)據(jù)查看提供便利。

本文所研究項目對監(jiān)測管線進行了嚴格劃分，每段所對應(yīng)監(jiān)測點數(shù)量均為15個，可被用來對1.5km內(nèi)的管線位移情況進行監(jiān)測，任意監(jiān)測點都有合作目標與之對應(yīng)，且任意段均具備單獨采集/處理/傳輸數(shù)據(jù)的裝置與能力，總臺計算機的任務(wù)是對所有段所傳輸數(shù)據(jù)進行匯總，并借助交互界面加以顯示，提升監(jiān)測質(zhì)效。

3.2 技術(shù)指標

結(jié)合試驗所得結(jié)論，現(xiàn)將技術(shù)指標歸為以下幾點：首先，該系統(tǒng)的最長觀測距離是1.5km，其中，所設(shè)置點目標的數(shù)量為15個，任意2個目標點的間距均是100m。其次，報警點的位移最大值，通常是任意2個報警點間距的1%。最后，綜合考慮多方因素，對重復(fù)處理數(shù)據(jù)的時間加以確定。

3.3 軟件設(shè)計

該系統(tǒng)主要利用 對軟件進行設(shè)計，其功能可被歸納為：第一，全天候?qū)λ轿灰瞥两登闆r進行實時監(jiān)測;第二，若監(jiān)測數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)范圍，及時發(fā)出警報信息;第三，自動存儲監(jiān)測數(shù)據(jù);第四，瀏覽監(jiān)測所得位移數(shù)據(jù);第五，同時對多個位置的數(shù)據(jù)進行編號并顯示;第六，對位移數(shù)據(jù)、發(fā)出警報的位置加以展示;第七，經(jīng)由聲音、紅色方塊，傳達警報信息;第八，可選定不同位置的位置范圍，及更換編碼;第九，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，使該系統(tǒng)擁有了網(wǎng)絡(luò)功能，有關(guān)人員可視情況串接現(xiàn)有系統(tǒng)，并對全線監(jiān)測系統(tǒng)進行設(shè)計[2]。

出于對監(jiān)測結(jié)果進行直觀顯示，降低系統(tǒng)管理難度，及時發(fā)現(xiàn)并處理問題的考慮，該系統(tǒng)對交互界面進行了設(shè)計。在所設(shè)計界面中，與控制信息設(shè)置相關(guān)的內(nèi)容，主要有監(jiān)測對象、傳感器參數(shù)、信息存儲位置等，而監(jiān)測所得管線位移信息，描述的內(nèi)容為監(jiān)測段所對應(yīng)15個點，在對程序進行初始化處理時，設(shè)定位移閾值，一旦監(jiān)測所得結(jié)論表明合作目標存在超出閾值的情況，則應(yīng)立即發(fā)出警報信息，避免更嚴重問題的出現(xiàn)。事實證明，交互界面對監(jiān)測工作有較為積極的影響，一方面，有關(guān)人員對現(xiàn)場勘測的依賴性減弱，轉(zhuǎn)而選擇對監(jiān)控點位移進行人為測量，另一方面，有關(guān)人員可參考監(jiān)控點所表現(xiàn)出顏色，對其狀態(tài)加以了解，以便于及時掌握監(jiān)控點所發(fā)出警報信息，并向示意圖進行切換，完成定位，在減小人員負擔(dān)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)復(fù)雜度、事件危險性進行了降低。

4結(jié)束語

該系統(tǒng)擁有諸多優(yōu)點，例如，結(jié)構(gòu)簡單，監(jiān)測效率高，所得數(shù)值準確等，對交互界面進行引入，使定位并排除故障的難度出現(xiàn)了較為明顯的降低，可被用于以礦漿輸送為代表的諸多領(lǐng)域。另外，借助嵌入技術(shù)對該系統(tǒng)加以優(yōu)化，能夠使其擁有更加廣闊的應(yīng)用空間，這將是未來一段時間，相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者研究的重點。

參考文獻

[1] 何小龍，楊天鴻，周云偉，等.考慮管-土分離的基坑開挖引起鄰近地下管線位移分析[J].土木與環(huán)境工程學(xué)報（中英文），2019，41（6）：9-16.

[2] 劉小兵，陳有亮，孟偉波.深基坑開挖引起鄰近地下管線位移的兩階段法[J].上海理工大學(xué)學(xué)報，2019，41（5）：479-484.