長距離管線位移實時監測分析

張濤

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

關鍵詞 實時監測;管線位移;長距離輸送

前言

持續發展的經濟，使國內對礦漿、石油等能源的需求量不斷增加，資源供應形勢也因此而變得更為嚴峻，對輸送管線進行建設的意義不言而喻。但輸送管線較易受到外界因素的影響，從而出現位移等問題，影響輸送質效，要想避免該問題的影響范圍進一步擴大，設計可實時監測位移情況的系統，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，歷經多個監控站，最終到達某冶煉廠的消能站，礦漿經過消能處理后，方可向礦漿貯槽進行輸送。出于使無人值守監控設想成為現實的考慮，相關企業決定對實時監控系統進行建立，這便是本文研究的主要內容。

2管線位移概述

長距離管線一旦出現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。現階段，國內用來監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，這并不符合實時監測所提出要求。另外，力學方法也有較高的“出鏡率”，此方法強調對管線所表現出軸向應力進行測量，通過推測的方式，得出位移值，實踐結果表明，力學測量所得結論的精度有較大上升空間，并不適用于長距離管線[1]。

3實時監測系統分析

下文以位于熱帶雨林的礦漿輸送管線為例，對實時監測管線位移情況的系統進行設計并應用，供有關人員參考。

3.1 系統構成

該系統的構成部件，主要有交互界面、合作目標、計算機、采集/處理/傳輸數據的系統。合作目標又可分為壓力/溫度/位移傳感器，在日常工作中，有關人員應在監測管線上對合作目標進行固定，借助監視器對管線位移進行監測。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，這就要求有關人員對壓力/溫度傳感器加以運用，確保分析所得結論的準確性。該系統利用數據采集系統對傳感器數值進行采集，并向處理系統進行傳輸，出于使傳感器所傳輸數據得到有效處理的考慮，處理系統用數字變送器對原有構件進行了代替。將單片機視為核心的數字變送器，在應答上位機呼叫，放大并轉換拉力信號，還有向傳輸裝置發送數據方面，均具有較為突出的表現。該系統所選用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，無法連接多臺設備，并不符合該系統對數據采集所提出要求，基于此，有關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，而且擁有長達數千米的通信距離，與該系統所提出要求高度契合。另外，要想使PC機和變送器保持通信，轉換器是不可或缺的部分，因此，有關人員還應將轉換器加裝于傳輸系統中，為數據查看提供便利。

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

3.2 技術指標

結合試驗所得結論，現將技術指標歸為以下幾點：首先，該系統的最長觀測距離是1.5km，其中，所設置點目標的數量為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，對重復處理數據的時間加以確定。

3.3 軟件設計

該系統主要利用 對軟件進行設計，其功能可被歸納為：第一，全天候對水平位移沉降情況進行實時監測;第二，若監測數據超出預設范圍，及時發出警報信息;第三，自動存儲監測數據;第四，瀏覽監測所得位移數據;第五，同時對多個位置的數據進行編號并顯示;第六，對位移數據、發出警報的位置加以展示;第七，經由聲音、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，數字技術的應用，使該系統擁有了網絡功能，有關人員可視情況串接現有系統，并對全線監測系統進行設計[2]。

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

4結束語

該系統擁有諸多優點，例如，結構簡單，監測效率高，所得數值準確等，對交互界面進行引入，使定位并排除故障的難度出現了較為明顯的降低，可被用于以礦漿輸送為代表的諸多領域。另外，借助嵌入技術對該系統加以優化，能夠使其擁有更加廣闊的應用空間，這將是未來一段時間，相關領域學者研究的重點。

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].土木與環境工程學報（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].上海理工大學學報，2019，41（5）：479-484.