(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211067435.9 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 国家石油天然气管网集团有限公司 地址 100013 北京市朝阳区东土城路5号A 座6层08-10室 (72)发明人 蔡永军　陈朋超　张栋　吴张中　 李亮亮　施宁　白路遥　马云宾　 (74)专利代理 机构 北京润平知识产权代理有限 公司 11283 专利代理师 王晓晓 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G08B 19/00(2006.01) (54)发明名称 用于监控 管土耦合作用的方法、 装置及控制 器 (57)摘要 本申请公开了一种用于监控管土耦合作用 的方法、 装置及控制器。 该方法包括： 实时获取多 个传感器发送的埋地管道的环 境参数、 土体参数 和管道参数； 通过环境参数修正土体参数， 以得 到修正后的土体参数； 根据修正后的土体参数确 定土体对埋地管道的作用力； 根据管道参数确定 埋地管道的应变变化率； 根据修正后的土体参 数、 土体对埋地管道的作用力或埋地管道的应变 变化率发送对应的报警信号至显示设备。 本申请 能够确定土体对埋地管道的作用力及土体与埋 地管道在相互作用下的演变规律， 实现对埋地管 道与土体在相互作用下的安全进行监控的目的， 并提高预警预报的可靠性与准确性。 权利要求书3页 说明书15页 附图5页 CN 115371737 A 2022.11.22 CN 115371737 A 1.一种用于监控管土耦合作用的方法， 其特征在于， 应用于控制器， 所述控制器分别与 多个传感器和显示设备通信， 所述多个传感器设置在埋地管道的周边或所述埋地管道上， 所述方法包括： 实时获取 所述多个传感器发送的所述 埋地管道的环境 参数、 土体参数和管道参数； 通过所述环境 参数修正所述土体参数， 以得到修 正后的土体参数； 根据所述 修正后的土体参数确定 土体对所述 埋地管道的作用力； 根据所述管道参数确定所述 埋地管道的应 变变化率； 根据所述修正后的土体参数、 所述土体对埋地管道的作用力或所述埋地管道的应变变 化率发送对应的报警信号至所述显示设备。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述环境参数包括降雨量， 所述土体参数 包括含水量和温度， 所述通过所述环境参数修正所述土体参数， 以得到修正后的土体参数 包括： 根据所述降雨 量确定土体的含水量的预测值； 根据所述含水量的预测值和所述温度确定 土体力学性能参数； 所述根据 所述修正后的土体参数、 所述土体对埋地管道的作用力或所述埋地管道的应 变变化率发送对应的报警信号至所述显示设备包括： 在所述土体力学性能参数小于第一设定值的情况 下， 发送三级报警信号。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述多个传感器包括降雨传感器、 水分传 感器和温度传感器， 所述 根据所述降雨 量确定土体的含水量的预测值包括： 通过所述降雨传感器采集所述 埋地管道周边环境的降雨 量； 通过所述水分传感器采集所述土体的含水量； 根据所述土体的含水量和所述降雨 量确定所述土体的含水量预测值； 根据所述含水量的预测值和所述温度确定 土体力学性能参数包括： 通过所述温度传感器采集所述土体的温度； 根据所述含水量的预测值和所述温度确定所述土体力学性能参数。 4.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述修正后的土体参数还包括深部位移和 表部位移， 所述 根据所述 修正后的土体参数确定 土体对埋 地管道的作用力包括： 根据所述深部位移和所述表部位移确定 土体的体积； 根据所述土体的体积和所述土体力学性能参数确定所述土体对埋 地管道的作用力； 所述根据 所述修正后的土体参数、 所述土体对埋地管道的作用力或所述埋地管道的应 变变化率发送对应的报警信号至所述显示设备包括： 在所述土体对埋 地管道的作用力大于第二设定值的情况 下， 发送二级报警信号。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述多个传感器包括深部位移传感器和表 部位移传感器， 所述 根据所述深部位移和所述表部位移确定 土体的体积包括： 通过深部位移传感器采集所述深部位移； 通过表部位移传感器采集所述表部位移； 根据所述深部位移和所述表部位移确定 土体的体积。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述管道参数包括管道应变， 所述多个传 感器包括应变传感器， 所述实时获取所述多个传感器发送的所述埋地管道的环境参数、 土权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115371737 A 2体参数和管道参数包括： 通过所述应变传感器获取 所述埋地管道的所述管道应 变； 所述根据所述管道参数确定所述 埋地管道的应 变变化率包括： 将所述管道应 变进行微分， 以得到所述 埋地管道的应 变变化率； 所述根据 所述修正后的土体参数、 所述土体对埋地管道的作用力或所述埋地管道的应 变变化率发送对应的报警信号至所述显示设备包括： 在所述埋地管道的应 变变化率在第一预设范围内的情况 下， 发送一级报警信号； 在所述埋地管道的应 变变化率在第二预设范围内的情况 下， 发送二级报警信号； 在所述埋地管道的应 变变化率在第三预设范围内的情况 下， 发送三级报警信号。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述管道参数还包括管道位移， 所述多个 传感器还 包括管体位移传感器， 所述方法还 包括： 通过所述管体位移传感器获取 所述埋地管道的多个点的所述管道位移； 根据所述多个点中的相邻两个点的所述管道位移的相对值确定所述埋地管道的宏观 应变趋势； 根据所述埋地管道的目标点的所述管道应变的方向与所述宏观应变趋势确定重要截 面的位置； 将所述重要截面的位置发送至所述显示设备。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述多个传感器包括布里渊光纤传感器， 所述方法还 包括： 通过布里渊光纤传感器确定所述 埋地管道的伴行光 缆应变的位置； 在所述伴行光缆应变的位置的数量超过 预设数量的情况 下， 发送二级报警信号。 9.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述环境参数还包括 次声波信号和震动信 号， 所述多个传感器包括次声 波传感器和地震传感器， 所述方法还 包括： 通过所述次声 波传感器 检测所述次声 波信号； 通过所述地震传感器 检测所述震动信号； 在检测到所述次声 波信号和所述震动信号的情况 下， 发送三级报警信号。 10.一种控制器， 其特 征在于， 包括： 存储器， 被配置成存 储指令； 以及 处理器， 被配置成从所述存储器调用所述指令以及在执行所述指令时能够实现根据权 利要求1至9中任一项所述的用于监控管土耦合作用的方法。 11.一种用于监控管土耦合作用的装置， 其特 征在于， 包括： 多个传感器， 设置在埋地管道的周边或所述埋地管道上， 被配置成采集所述埋地管道 的环境参数、 土体参数和管道参数； 根据权利要求10所述的控制器， 与所述多个传感器通信； 显示设备， 与所述控制器通信， 被 配置成接收所述控制器发送的报警信号。 12.根据权利要求1 1所述的装置， 其特 征在于， 所述多个传感器包括： 降雨传感器， 被 配置成监测所述 埋地管道周边环境的降雨 量； 水分传感器， 被 配置成监测土体的含水量； 温度传感器， 被 配置成监测所述土体的温度；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115371737 A 3