[發明專利]智能化塑料管道的制備方法

有效

• 申請號: 201910085894.1
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN109747067B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 周振澤;賈玉璽;萬國順;張雷達;劉安娜;陳忠麗;高琳琳
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B29B11/06
• 分類號: B29B11/06;B29C70/52;B29C48/15;B29C65/18;B29C69/02;G01K11/32;G01L1/24;B29L23/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明公開了一種智能化塑料管道的制備方法，本發明在塑料管材連續擠出成型的過程中采用斜向導入的方式將光纖光柵傳感器長條狀嵌件準確地埋植于管材外表面，從而把預先內植于長條狀嵌件的溫度和應變傳感器內埋于管材中，確保傳感器在惡劣的管道制造和使役環境下存活，實現對管道溫度、應變、壓力等參數的實時在線監測，將傳統的塑料管材連續擠出工藝技術與光纖通信技術相結合，制造的智能化塑料管道可實現對溫度、應變、壓力等參數的實時在線監測，進而實現城市管網的安全預警、故障診斷和自動控制，推動“智慧城市”建設。

本案是申請日為2017-07-14，申請號為2017105751782，發明創造名稱為智能化塑料管道的光纖光柵傳感器嵌件、植入系統及方法的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種智能化塑料管道的制備方法。

背景技術

隨著我國城市化進程加速，城市地下管線建設發展異常迅猛，管線已成為城市基礎設施的重要組成部分，是城市的“血管”和“神經”。伴隨地下管道需求量的日益增加，我國城市也正面臨著各種地下管網問題的挑戰：城市內澇、道路地面塌陷、燃燒爆炸、飲水污染等一系列問題，因此城市管道的智能化建設刻不容緩。

傳感器是實現裝備設施智能化的關鍵技術手段之一。光纖光柵是一種對應變和溫度等外部環境非常敏感的傳感元件，通過光纖光柵串可實現單根光纖的分布式多點測量。此外，光纖光柵傳感器具有質量輕、體積小、靈敏度高、耐腐蝕、抗電磁干擾等優點，在航空航天、大型土木工程結構的健康監測和智能控制等方面應用廣泛。

要實現城市地下管道溫度、應變、壓力等關鍵參數的實時監測、智能數據分析，需要集成地下管網系統與光纖光柵傳感系統的獨特優勢，從而形成智能管道安全監測系統，以實現城市管網的安全預警、故障診斷和自動控制。

目前，光纖光柵傳感器的使用方式主要有表貼和內植兩種。若將光纖光柵傳感器表貼于管道的內表面，則管道內流體的沖刷腐蝕很容易使傳感器發生脫粘、移位甚至折斷；若將光纖光柵傳感器表貼于管道的外表面，管道外部惡劣的施工或使役環境則容易使傳感器斷裂失活，嚴重影響傳感器的測試精度和使役壽命。因此，需要將光纖光柵傳感器內植于管道中以確保其存活率和測試精度。然而在工業化連續擠出管材的過程中內植光纖光柵傳感器相當困難，在連續擠出管材中植入光纖光柵傳感器尚是智能化塑料管道的技術瓶頸。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種智能化塑料管道的制備方法，本發明能夠確保傳感器在惡劣的管道制造和使役環境下存活，實現對管道溫度、應變、壓力等參數的實時在線監測。

本發明的第一目的是提供一種智能化塑料管道的光纖光柵傳感器嵌件，本嵌件采用長條狀結構，利用增強纖維和基體樹脂的配合，保證光纖光柵傳感器嵌件在植入塑料管材時不會發生熔融和拉斷的情況，保證了形成智能化塑料管道的堅實基礎。

本發明的第二目的是提供一種智能化塑料管道的光纖光柵傳感器植入系統，本系統在塑料管材連續擠出成型的過程中采用斜向導入的方式將光纖光柵傳感器長條狀嵌件準確地埋植于管材外表面，從而把預先內植于長條狀嵌件的溫度和應變傳感器內埋于管材中。

本發明的第三目的是提供一種智能化塑料管道的光纖光柵傳感器植入方法，本方法具體包括光纖光柵傳感器長條狀嵌件的制備、塑料和光纖光柵傳感器長條狀嵌件的共擠出成型、內含光纖光柵傳感器長條狀嵌件的管材熔接等重要步驟，全面而系統的保證了智能化塑料管道成品的質量，有助于城市管路建設，構建“智慧城市”。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種智能化塑料管道的光纖光柵傳感器長條狀嵌件，包括基體樹脂、光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵應變傳感器和增強纖維，所述光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵應變傳感器平行并列放置，兩者均具有多個光柵單元，且光柵單元位置相對應，共同組成一個兼具溫度和應變監測功能的光柵對；