[發明專利]礦物輸送管道實時監測系統

有效

• 申請號: 201610168280.6
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105865515B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 張耀銘;張千新
• 申請（專利權）人: 武平紫金礦業有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司11530
• 代理人: 趙永強

技術領域

本發明涉及管道監測領域，具體涉及礦物輸送管道實時監測系統。

背景技術

相關技術中，一般通過監測傳感器進行礦物輸送管道的健康監測，然而傳感器大多數無法根據監測的數據預測該礦物輸送管道的剩余壽命。這一缺陷導致礦物輸送管道維護人員需要通過自己的相關經驗判斷傳感器所反饋的數據，降低了對礦物輸送管道監測的及時性，同時也大大增加了礦物輸送管道維護人員的工作量。

發明內容

針對上述問題，本發明提供礦物輸送管道實時監測系統。

本發明的目的采用以下技術方案來實現：

礦物輸送管道實時監測系統，包括：

(1)監測模塊，包括對礦物輸送管道健康進行監測的無線傳感器網絡、用于監測礦物輸送管道各危險部位的應變傳感器組件和位移傳感器，所述無線傳感器網絡全覆蓋對礦物輸送管道健康結構進行監測，同時，網絡采用先進的物理信息融合系統，對礦物輸送管道結構健康進行實時感知；所述位移傳感器以用于監測危險部位位移變化的工作基點和用于校核工作基點穩定性的全局基準點為基礎進行三維空間位移監測，所述礦物輸送管道的各危險部位、工作基點和全局基準點通過對礦物輸送管道進行有限元模擬分析確定；所述應變傳感器組件包括參數性能及結構完全相同的工作用應變傳感器和溫度補償用應變傳感器，所述工作用應變傳感器和溫度補償用應變傳感器串聯后設置于礦物輸送管道的各個危險部位上；

(2)數據處理模塊，其包括采集中心站、對采集中心站收集到的數據進行調理放大處理的信號調理器和對信號調理器處理的數據進行傳送的信號傳輸裝置；

(3)安全狀態評估模塊，所述安全狀態評估模塊包括連接信號傳輸裝置的微處理器，所述微處理器將由信號傳輸裝置傳送的位移數據進行計算得到兩個時間階段t之間的平均位移差，由于礦物輸送管道存在熱脹冷縮現象因此先要對位移差進行補償，然后將平均位移差與規定位移差閾值進行比較，判斷所述平均位移差是否處于安全狀態，并根據應變傳感器組件24h的監測數據進行計算，得到應力幅譜，根據應力幅譜計算結構的剩余疲勞壽命，并將所述剩余疲勞壽命與結構設計壽命進行比較，判斷所述剩余疲勞壽命是否處于安全狀態；

a、平均位移w_(i)的計算公式為：

其中，取0.5h為采樣時間間隔，max&min_(i+t)為前一時間階段的位移數據中的極大值和極小值之和，max&min_(i+2t)為后一時間階段的位移數據中的極大值和極小值之和；

b、設膨脹系數為α，修正后的平均位移為：

其中，α₁，α₂，…，α_n為各危險部位的材料溫度膨脹系數，a₁，a₂，…，a_n為系數，T為選定時間段內平均溫度，T₀為礦物輸送管道所在地年平均溫度。

c、所述壽命安全評估的判斷公式為：

當σ_x(i)≥σ_b時，

當σ_x(i)<σ_b時，

其中，σ_b為結構疲勞極限，σ_x為各監測點的熱點應力幅，k為疲勞曲線的斜率倒數，p_i為在熱點應力幅下結構實際經歷的應力循環系數，T_B為結構設計疲勞壽命，在實際應用中，會受礦物輸送管道過載影響，因此是動態變化的，且隨著過載使用天數的變化是一個非線性的過程，T_A為初始結構設計疲勞壽命，d_z表示礦物輸送管道總設計使用天數，d_g表示礦物輸送管道過載使用天數；當A大于0，判定結構壽命處于安全狀態，當A小于或等于0時，輸出報警信號；

(4)預警報警模塊，其包括用于防止誤報警的分析處理器、報警器和信息記錄數據庫，所述分析處理器的輸入端連接所述微處理器，分析處理器的輸出端連接所述報警器；

(5)仿真顯示模塊，包括與微處理器連接的三維GIS仿真平臺，所述三維GIS仿真平臺對安全狀態評估模塊的評估結果進行仿真顯示，模擬礦物輸送管道的健康狀況，仿真步驟為：