本發(fā)明屬于安全監(jiān)測，具體涉及一種地下高溫高壓儲氣硐室實時自動安全監(jiān)測智慧系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、壓縮空氣儲能技術(shù)，作為一種將高壓空氣儲存于地下洞穴或水力容器中，并在需要時釋放以驅(qū)動渦輪機發(fā)電的方法，具有儲能密度高、周期長等優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。然而，該技術(shù)也伴隨著一些安全隱患，如儲氣硐室的破裂、泄漏等，這些潛在問題可能對環(huán)境和人類健康構(gòu)成威脅。

2、在天然氣、石油開采與輸送中，高壓儲氣罐及輸氣管道是關(guān)鍵設(shè)施，需承受巨大壓力。為確保安全，常采用多種監(jiān)測手段，如壓力傳感器、溫度傳感器、泄漏檢測裝置及管道完整性管理系統(tǒng)，以實時監(jiān)測并響應(yīng)狀態(tài)變化。

3、與傳統(tǒng)地面儲氣罐相比，地下儲氣硐室深埋百米，維護檢修與安全監(jiān)測挑戰(zhàn)更大。硐室經(jīng)歷急劇溫變與高溫高壓循環(huán)，可能導致圍巖破裂、鋼板疲勞等問題，影響其穩(wěn)定性與安全性。因此，全面監(jiān)測硐室的變形、滲壓和應(yīng)力響應(yīng)等關(guān)鍵指標至關(guān)重要。

4、傳統(tǒng)監(jiān)測手段多限于常溫常壓環(huán)境，未充分考慮極端環(huán)境影響。如電測類傳感器僅能耐約80℃高溫，而地下硐室溫度可能高達數(shù)百攝氏度，氣體壓力可達數(shù)十兆帕，對傳統(tǒng)監(jiān)測構(gòu)成嚴峻挑戰(zhàn)。

5、近年來，光纖傳感技術(shù)因高精度、高靈敏度與卓越抗干擾能力，在地下工程監(jiān)測中受關(guān)注。但現(xiàn)有系統(tǒng)多僅監(jiān)測單一參數(shù)，難以實現(xiàn)全斷面自動化綜合監(jiān)測，且在考慮溫度和應(yīng)力協(xié)同變形方面存在不足。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提供一種地下高溫高壓儲氣硐室實時自動安全監(jiān)測智慧系統(tǒng)，實現(xiàn)自動、全面、實時監(jiān)測各類型物理量，有效掌握儲氣硐室的安全運行狀態(tài)，降低人工觀測成本，解決高溫高壓環(huán)境下難以全面、自動、準確監(jiān)測儲氣硐室安全狀態(tài)的技術(shù)難題。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種地下高溫高壓儲氣硐室實時自動安全監(jiān)測智慧系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集層和監(jiān)測控制層，

3、所述數(shù)據(jù)采集層包括數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，所述數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備用于監(jiān)測儲氣硐室的結(jié)構(gòu)參數(shù)信息，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備用于對結(jié)構(gòu)參數(shù)信息進行分析處理形成監(jiān)測數(shù)據(jù)并傳輸至通信設(shè)備；

4、所述監(jiān)測控制層包括通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全保障設(shè)備和遠程監(jiān)控管理設(shè)備，所述通信設(shè)備用于將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)安全保障設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)安全保障設(shè)備用于對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)安全管理，所述遠程監(jiān)控管理設(shè)備用于基于傳輸至網(wǎng)絡(luò)安全保障設(shè)備內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)對儲氣硐室進行遠程監(jiān)控管理。

5、進一步地，所述數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備包括布置于儲氣硐室的安全監(jiān)測斷面上的fbg點式傳感設(shè)備，所述fbg點式傳感設(shè)備包括fbg多點位移計、fbg錨桿應(yīng)力計、fbg滲壓計、fbg壓力計、fbg鋼筋計和fbg溫度計；

6、所述fbg多點位移計安裝于儲氣硐室的圍巖中，用于監(jiān)測儲氣硐室圍巖的變形量；

7、所述fbg錨桿應(yīng)力計安裝于儲氣硐室圍巖中的被測錨桿上，用于監(jiān)測儲氣硐室圍巖中錨桿的應(yīng)力；

8、所述fbg滲壓計安裝于儲氣硐室的襯砌外圍，用于監(jiān)測儲氣硐室襯砌外圍所受的滲壓；

9、所述fbg壓力計安裝于儲氣硐室的襯砌外圍，用于監(jiān)測儲氣硐室襯砌所受的壓力；

10、所述fbg鋼筋計安裝于儲氣硐室的襯砌頂部的被測鋼筋上，用于監(jiān)測儲氣硐室襯砌中鋼筋的應(yīng)力；

11、所述fbg溫度計安裝于儲氣硐室的內(nèi)襯表面，用于監(jiān)測儲氣硐室內(nèi)襯的局部溫度。

12、進一步地，所述fbg多點位移計、fbg錨桿應(yīng)力計、fbg滲壓計、fbg壓力計、fbg鋼筋計和fbg溫度計分別配置有獨立的識別編碼。

13、進一步地，所述儲氣硐室外圍圍巖中設(shè)有光纖接續(xù)盒，所述fbg多點位移計、fbg錨桿應(yīng)力計、fbg滲壓計、fbg壓力計、fbg鋼筋計和fbg溫度計分別通過光纜連接數(shù)據(jù)采集設(shè)備，多股光纜在光纖接續(xù)盒處匯集為單束光纖，單束光纖連接至數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

14、進一步地，所述數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備還包括感測光纜線式傳感設(shè)備，所述感測光纜線式傳感設(shè)備包括應(yīng)變感測光纜、溫度感測光纜和振動感測光纜；

15、所述應(yīng)變感測光纜安裝于儲氣硐室的鋼板密封層表面，用于監(jiān)測鋼板整體應(yīng)力分布信息；

16、所述溫度感測光纜和振動感測光纜組合成復(fù)合光纜，所述復(fù)合光纜緊貼儲氣硐室的鋼板密封層內(nèi)壁布置，所述溫度感測光纜用于鋼板溫度場信息，所述振動感測光纜用于監(jiān)測儲氣硐室的氣體泄露信息。

17、進一步地，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括fbg解調(diào)儀、復(fù)合光纜解調(diào)儀和應(yīng)變光纜解調(diào)儀，所述fbg解調(diào)儀通過光纜連接fbg點式傳感設(shè)備，所述復(fù)合光纜解調(diào)儀連接感測光纜線式傳感設(shè)備的溫度感測光纜和振動感測光纜，所述應(yīng)變光纜解調(diào)儀連接感測光纜線式傳感設(shè)備的應(yīng)變感測光纜。

18、進一步地，所述通信設(shè)備包括若干交換機和若干通信光纜，若干交換機和若干通信光纜組成光纜環(huán)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)安全保障設(shè)備之間的雙向通訊。

19、進一步地，所述網(wǎng)絡(luò)安全保障設(shè)備包括數(shù)據(jù)安全構(gòu)件，所述數(shù)據(jù)安全構(gòu)件為用于存儲、安全管理檢測數(shù)據(jù)的獨立服務(wù)器，所述獨立服務(wù)器配置有ups、獨立ip和防火墻。

20、進一步地，所述網(wǎng)絡(luò)安全保障設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)安全構(gòu)件，所述網(wǎng)絡(luò)安全構(gòu)件包括虛擬專用網(wǎng)絡(luò)、反病毒反惡意軟件、多重身份驗證信息、數(shù)據(jù)加密技術(shù)和備份系統(tǒng)。

21、更進一步地，其特征在于：所述網(wǎng)絡(luò)安全保障設(shè)備包括設(shè)備安全構(gòu)件，所述設(shè)備安全構(gòu)件用于設(shè)置數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備的識別編碼。

22、本發(fā)明的有益效果為：

23、本發(fā)明采用全開放的分層分布式自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由數(shù)據(jù)采集層和監(jiān)測控制層兩層組成，數(shù)據(jù)采集層主要負責采集安全監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測控制層是本自動化系統(tǒng)的中樞，對數(shù)據(jù)采集層所連接的fbg設(shè)備發(fā)出自動化遙測指令，得到各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，負責接受、處理、分析從數(shù)據(jù)采集層傳遞回來的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并針對地下高溫高壓硐室的安全狀況進行實施監(jiān)控和預(yù)警。整個監(jiān)測智慧系統(tǒng)可以實現(xiàn)對儲氣硐室變形量、滲流量、應(yīng)力應(yīng)變量的有效監(jiān)測和分析，可得到隧洞斷面相對于圍巖深部不動點的絕對變形，實現(xiàn)對地下高溫高壓環(huán)境下的自動監(jiān)測，實現(xiàn)自動、全面、實時監(jiān)測各類型物理量，有效掌握儲氣硐室的安全運行狀態(tài)。

24、本發(fā)明數(shù)據(jù)采集層巧妙結(jié)合了“點”式fbg儀器與“線”式感測光纜，構(gòu)建了一個全開放的分層分布式自動化監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了全面監(jiān)測與點線結(jié)合的突破，為地下工程監(jiān)測提供了更全面、精準的解決方案，不僅提升了監(jiān)測的全面性，還增強了系統(tǒng)的靈活性與適應(yīng)性。

25、本發(fā)明監(jiān)測控制層具備遠程操控功能，使系統(tǒng)調(diào)整與優(yōu)化更加便捷高效，顯著提高了安全監(jiān)測的效率與準確性；同時，遠程監(jiān)控降低了人工巡檢的頻率與成本，進一步降低了潛在風險，為地下工程設(shè)施的安全穩(wěn)定運行提供了強有力的技術(shù)保障；由此建立的儲氣硐室安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)，提升了儲氣硐室安全狀態(tài)感知能力，提高了觀測頻次，節(jié)省了大量人工觀測、維護成本。

26、本發(fā)明以fbg儀器和感測光纜為主的數(shù)據(jù)采集設(shè)備均能耐受高溫高壓環(huán)境，解決了高溫高壓環(huán)境下難以掌握儲氣硐室安全狀態(tài)和運行性態(tài)的難題，實現(xiàn)了極端環(huán)境下安全監(jiān)測信息的全面感知、傳輸和應(yīng)用。

27、本發(fā)明實現(xiàn)了溫度場和整體應(yīng)變的自動化監(jiān)測，通過分析光纜輸出的光信號變化，可以準確判斷鋼板密封層整體溫度場變化、整體變形程度和方向，為安全評價提供重要數(shù)據(jù)支撐；實現(xiàn)了基于振動感測的儲氣硐室氣體泄露監(jiān)測，解決了地下儲氣硐室難以有效監(jiān)測氣體泄露這一關(guān)鍵技術(shù)難題，工程的氣密性監(jiān)測和與后期維護提供科學依據(jù)。