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(jiǎn)單介紹現(xiàn)有監(jiān)測(cè)方法所存在不足的基礎(chǔ)上，結(jié)合長(zhǎng)距離運(yùn)輸所表現(xiàn)出特征，提出了對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)加以設(shè)計(jì)的方案，希望能夠給人以啟發(fā)，使長(zhǎng)距離運(yùn)輸所面臨問(wèn)題得到徹底解決。

關(guān)鍵詞 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);管線位移;長(zhǎng)距離輸送

前言

持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)，使國(guó)內(nèi)對(duì)礦漿、石油等能源的需求量不斷增加，資源供應(yīng)形勢(shì)也因此而變得更為嚴(yán)峻，對(duì)輸送管線進(jìn)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(wèn)題，影響輸送質(zhì)效，要想避免該問(wèn)題的影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，設(shè)計(jì)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)位移情況的系統(tǒng)，成為必然選擇。

1項(xiàng)目介紹

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

2管線位移概述

長(zhǎng)距離管線一旦出現(xiàn)位移或是沉降等情況，不僅會(huì)影響礦漿的輸送，還會(huì)縮短管線壽命，增加施工成本?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)用來(lái)監(jiān)測(cè)管線位移的方法主要為大地測(cè)量，此方法擁有較為理想的精度，但需要逐一測(cè)量長(zhǎng)線各點(diǎn)，無(wú)法保證所獲取信息具備良好的安全性，這并不符合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所提出要求。另外，力學(xué)方法也有較高的“出鏡率”，此方法強(qiáng)調(diào)對(duì)管線所表現(xiàn)出軸向應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)推測(cè)的方式，得出位移值，實(shí)踐結(jié)果表明，力學(xué)測(cè)量所得結(jié)論的精度有較大上升空間，并不適用于長(zhǎng)距離管線[1]。

3實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析

下文以位于熱帶雨林的礦漿輸送管線為例，對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管線位移情況的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(biāo)、計(jì)算機(jī)、采集/處理/傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。合作目標(biāo)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(cè)管線上對(duì)合作目標(biāo)進(jìn)行固定，借助監(jiān)視器對(duì)管線位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此項(xiàng)工作既要對(duì)管線位移情況加以判斷，又要對(duì)問(wèn)題的形成原因進(jìn)行分析，這就要求有關(guān)人員對(duì)壓力/溫度傳感器加以運(yùn)用，確保分析所得結(jié)論的準(zhǔn)確性。該系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)傳感器數(shù)值進(jìn)行采集，并向處理系統(tǒng)進(jìn)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(duì)原有構(gòu)件進(jìn)行了代替。將單片機(jī)視為核心的數(shù)字變送器，在應(yīng)答上位機(jī)呼叫，放大并轉(zhuǎn)換拉力信號(hào)，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(jī)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(wú)法連接多臺(tái)設(shè)備，并不符合該系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集所提出要求，基于此，有關(guān)人員選擇用對(duì)原有串行口進(jìn)行代替，此串行口既具備雙向通信與多點(diǎn)通信的能力，而且擁有長(zhǎng)達(dá)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(jī)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(xiàng)目對(duì)監(jiān)測(cè)管線進(jìn)行了嚴(yán)格劃分，每段所對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量均為15個(gè)，可被用來(lái)對(duì)1.5km內(nèi)的管線位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，任意監(jiān)測(cè)點(diǎn)都有合作目標(biāo)與之對(duì)應(yīng)，且任意段均具備單獨(dú)采集/處理/傳輸數(shù)據(jù)的裝置與能力，總臺(tái)計(jì)算機(jī)的任務(wù)是對(duì)所有段所傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并借助交互界面加以顯示，提升監(jiān)測(cè)質(zhì)效。

3.2 技術(shù)指標(biāo)

結(jié)合試驗(yàn)所得結(jié)論，現(xiàn)將技術(shù)指標(biāo)歸為以下幾點(diǎn)：首先，該系統(tǒng)的最長(zhǎng)觀測(cè)距離是1.5km，其中，所設(shè)置點(diǎn)目標(biāo)的數(shù)量為15個(gè)，任意2個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的間距均是100m。其次，報(bào)警點(diǎn)的位移最大值，通常是任意2個(gè)報(bào)警點(diǎn)間距的1%。最后，綜合考慮多方因素，對(duì)重復(fù)處理數(shù)據(jù)的時(shí)間加以確定。

3.3 軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要利用 對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，其功能可被歸納為：第一，全天候?qū)λ轿灰瞥两登闆r進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);第二，若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)范圍，及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息;第三，自動(dòng)存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);第四，瀏覽監(jiān)測(cè)所得位移數(shù)據(jù);第五，同時(shí)對(duì)多個(gè)位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行編號(hào)并顯示;第六，對(duì)位移數(shù)據(jù)、發(fā)出警報(bào)的位置加以展示;第七，經(jīng)由聲音、紅色方塊，傳達(dá)警報(bào)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(duì)全線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)[2]。

出于對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行直觀顯示，降低系統(tǒng)管理難度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題的考慮，該系統(tǒng)對(duì)交互界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在所設(shè)計(jì)界面中，與控制信息設(shè)置相關(guān)的內(nèi)容，主要有監(jiān)測(cè)對(duì)象、傳感器參數(shù)、信息存儲(chǔ)位置等，而監(jiān)測(cè)所得管線位移信息，描述的內(nèi)容為監(jiān)測(cè)段所對(duì)應(yīng)15個(gè)點(diǎn)，在對(duì)程序進(jìn)行初始化處理時(shí)，設(shè)定位移閾值，一旦監(jiān)測(cè)所得結(jié)論表明合作目標(biāo)存在超出閾值的情況，則應(yīng)立即發(fā)出警報(bào)信息，避免更嚴(yán)重問(wèn)題的出現(xiàn)。事實(shí)證明，交互界面對(duì)監(jiān)測(cè)工作有較為積極的影響，一方面，有關(guān)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的依賴(lài)性減弱，轉(zhuǎn)而選擇對(duì)監(jiān)控點(diǎn)位移進(jìn)行人為測(cè)量，另一方面，有關(guān)人員可參考監(jiān)控點(diǎn)所表現(xiàn)出顏色，對(duì)其狀態(tài)加以了解，以便于及時(shí)掌握監(jiān)控點(diǎn)所發(fā)出警報(bào)信息，并向示意圖進(jìn)行切換，完成定位，在減小人員負(fù)擔(dān)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)復(fù)雜度、事件危險(xiǎn)性進(jìn)行了降低。

4結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)效率高，所得數(shù)值準(zhǔn)確等，對(duì)交互界面進(jìn)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(duì)該系統(tǒng)加以?xún)?yōu)化，能夠使其擁有更加廣闊的應(yīng)用空間，這將是未來(lái)一段時(shí)間，相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者研究的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 何小龍，楊天鴻，周云偉，等.考慮管-土分離的基坑開(kāi)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(bào)（中英文），2019，41（6）：9-16.

[2] 劉小兵，陳有亮，孟偉波.深基坑開(kāi)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(bào)，2019，41（5）：479-484.