系统中GPS、应变计、加速度计等传感器的监测数据传回到控制中心的计算机上，软件便对所有数据进行同步和实时解算。同时，系统传感器的设置也可通过控制中心的计算机来执行。

在电源保障上，因数据采集与传输子系统硬件均选用低功耗元器件，配备太阳能和蓄电池供电系统便可实现长期野外工作，基本硬件配置如图5所示。

 

数据管理与处理子系统用于分类管理、计算和保存相关信息数据，是整个监测预警系统的数据中枢。远程数据采集软件将数据导入数据库后，按监测数据类型分别进行数据的整理、计算分析和存储，并在客户端以数据表和趋势图的方式展现。同时，数据管理与处理子系统还可完成监测数据的风险评价分析。

当评价结果达到预警阈值时，立即以手机短信和电子邮件的方式发布预警信息，便于相关管理部门及时米取有效措施。

4．4．1管道应变(或应力)预警闽值

基于应变设计的管道，根据管材、管径、壁厚及设计内部输送压力，可计算出监测管道的轴向容许附加应变值，若当前轴向附加应变值达到或超过容许附加应变值的一定比例时即发出预警；基于应力设计的管道，根据管材、管径、壁厚及设计内部输送压力，可计算出监测管道的轴向容许附加应力值(在弹性范围内，可将监测的轴向附加应变转换为轴向附加应力)，若当前轴向附加应力值达到或超过容许附加应力值的一定比例时即发出预警。按照当前管道轴向附加应变(或应力)值占相应容许值的不同比例，将管道安全预警级别分为蓝色、黄色、红色3个等级。当管道轴向附加应变(或应力)值达到相应容许值的30％时，发布蓝色预警；达到相应容许值的60％时，发布黄色预警；达到相应容许值的90％时，发布红色预警。

4．4．2地震加速度预警阈值

依据《油气输送管道线路工程抗震技术规范》(GB 50470—2008)，不同活跃程度的地震断裂带对管线可能造成的破坏程度差异显著。一般来说，对管道沿线全新世活动断裂以及地震峰值加速度大于或等于0.2g的地震断裂带要予以重点关注。当地震烈度达到0.2g时，即发出预警信息。

目前穿越地震断裂带的管道安全监测预警系统已部分应用于国内某基于应力设计的天然气管道穿越牛首山—罗山活动断裂带处。监测传感子系统在断裂带两盘及断裂带内分别安装l组管道应变监测装置，以无线远程遥测方式实时采集穿越断裂带的管道应变数据，并由数据管理与处理子系统对监测数据进行管理、分析和存储，实时计算出管道轴向附加应力的变化情况，出现异常即发布预警。

该处管材为X70钢，管道直径为1016mm，管道壁厚为14.6mm，设计内部输送压力为l0MPa，按操作和安装温差20℃计算的管道容许轴向附加拉、压缩应力分别为383.72MPa和-147.74MPa，相应的应力预警阈值如表2所示。

 

从系统监测成果看，自2008年12月至今，应变监测Xl、X3截面轴向附加应力未达到过预警阈值；应变监测X2截面在2013年4月1 5日因轴向附加压应力超过容许附加应力的30％，曾出现过l次蓝色预警。管道轴向附加应力总体在温差和输送内压作用的合理范围内波动。相关管道管理部门根据系统监测成果，及时掌握了穿越活动断裂带管道的力学状态。

监测系统输出的各应变监测截面轴向附加应力如图6所示。

 

穿越地震断裂带的管道安全监测预警系统的设计理念是兼顾灾害的主、客体，分别对致灾体和承灾体开展行之有效的监测。系统利用先进的传感元件和数据采集设备，全天候、不间断地监测管道工作状态，在计算机硬件和软件系统的支持和控制下，通过对测量和采集的数据进行处理和分析，自动评价管线的局部安全状态，并将监测和分析结果自动地存入计算机作为管线运行的历史档案。

在管道应变监测的基础上，结合断层两盘相对位移、地震加速度监测，町以更加准确地了解管道工作状态的变化过程，了解管道损伤累积和安全性下降的状况，为管道维护提供科学依据。

 

[1]苏培东，罗倩，姚安林，等．西气东输管道沿线地质灾害特征研究[J]．地质灾害与环境保护，2009，20(2)：25-28．

SU Peidong，LUO Qian，YAO Anlin，et al．A study of geology disaster characteristics along the West East Gas Pipeline[J]．Journal of Geological Hazards and Environment Preservation，2009，20(2)：25-28．

[2]康向阳，张彬，慎乃齐，等．西气东输工程甘肃段地质灾害发育特征及防治对策[J]．地质灾害与环境保护，2009，20(4)：38-42．

KANG Xiangyang，ZHANG Bin，SHEN Naiqi，et al．Development characteristics and control nlcasures of geological hazards in Gansu part of West East Gas Pipeline[J]．Journal of Geological Hazards and Environment Preservation，2009，20(4)：38-42．

[3]赵应奎．西气东输工程管道线路地质灾害及其防治对策[J]．天然气与石油，2002，20(1)：45-47．

ZHAO Yingkui．Geological hazards and control measures of West East Gas Pipeline[J]．Natural Gas and Oil，2002，20(1)：45-47．

[4]马思平，张宏，魏萍，等．靖边气田在役天然气管线完整性管理体系的建立[J]．石油与天然气化工，2011，40(4)：424-428．

MA Siping．ZHANG Hong．WEI Ping.et al．Establishment of integrality management system for natural gas pipeline in service in Jingbian Gas Field[J]．Chemical Engineering of Oil＆．Gas，2011，40(4)：424-428．

[5]王毅辉，李勇，蒋蓉，等．中国石油西南油气田公司管道完整性管理研究与实践[J]．天然气工业，2013，33(3)：78-83．

WANG Yihui，LI Yong，JIANG Rong，et al．Research and practices of the integrity management of gas pipeline operated by PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company[J]．Natural Gas Industry，2013，33(3)：78-83．

[6]袁树海，宋彬，李范书，等．安伞完整性等级SIL应用研究与实践[J]．石油与天然气化工，2012，41(1)：107-109．

YUAN Shuhai，SONG Bin，LI Fanshu，et al．Application research andpractice of safety integrity level[J]．Chemical Engineering of Oil＆Gas，2012，41(1)：107-109．

[7]姚安林，赵忠刚，李又绿，等．油气管道完整性管理技术的发展趋势[J]．天然气工业，2009，29(8)：97-100．

YAO Anlin，ZHAO Zhonggang，LI Youlǜ，et al．The developing trend of oil and gas pipeline integrity management[J]．Natural Gas Industry，2009，29(8)：97-l00．

[8]董绍华．四维管理是管道完整性管理发展的必然趋势[J]．天然气工业，2007，27(12)：l47-151．

DONG Shaohua．The four dimensional management is the inevitable trend of pipeline integrity management[J]．Natural Gas Industry，2007，27(12)：l47-l51．

[9]么惠全，冯伟，张照旭，等．西气东输一线管道地质灾害风险监测预警体系[J]．天然气工业，2012，32(1)：81-84．

YAO Huiquan，FENG Wei，ZHANG Zhaoxu，et al．A Monitoring and early warning system for geological hazards in the Line One of the West-East Gas Pipeline[J]．Natural Gas Industry，2012，32(1)：81-84．

[10]刘建平，付立武，郝建斌，等．长输油气管道地震监测预警的应用与技术[J]．世界地震工程，2010，26(2)：176-181．

LIU Jianping，FU Liwu，HAO Jianbin，et al．Application and technology of earthquake monitoring and warming system of long distance oil and gets pipelines[J]．world Earthquake Engineering，2010，26(2)：176-181．

[11]张素灵，许建东，曹华明，等．地震断层作用对地下输油(气)管道破坏的分析[J]．地震地质，2001，23(3)：432-437．

ZHANG Suling，XU Jiandong，CAO Huaming，et al．Ananalysis of destruction of buried oil and gas pipelines under effect of seismic faults[J]．Seismology and Geology，2001,23(3)：432-437．

[12]朱庆杰，陈艳华，蒋录珍．场地和断层对埋地管道破坏的影响分析[J]．岩土力学，2008，29(9)：2392-2395．

ZHU Qingjie，CHEN Yanhua，JIANG Luzhen．An analysis of buried oil and gas pipelines destruction under elfect of seismic faults and sites[J]．Rock and Soil Mechanics，2008，29(9)：2392-2395．

[13]蒋录珍，朱庆杰．跨断层地下管道破坏的数值模拟[J]．福州大学学报：自然科学版，2005，33(增刊)：321-324．

JIANG Luzhen，ZHU QingJie．Numerical simulation of underground pipelines destruction through seismic faults[J]．Journal of Fuzhou University：Natural Sciences Edtion，2005，33(Suppl．)：321-324．

[14]林均岐，胡明袜，申选召．跨越断层埋地管线地震反应数值分析[J]．地震工程与工程振动，2006，26(3)：186-l92．

IAN Junqi，flU Mingyi，SHEN Xuanzhao．Numerical analysis of underground pipelines through seismic faults[J]．Earthquake Engineering and Engineering Vibration,2006，26(3)：186-192．

[15]胡明神，林均岐，李祚华，等．跨越断层埋地管线地震反应研究述评[J]．地震工程与工程振动，2005，25(1)：159-163．

HU Mingyi，LIN Junqi，LI Zuohua，et al．Seismic response research and comment of underground pipelines through seismic faults[J]．Earthquake Engineering and Engineering Vibration，2005，25(1)：l59-l63．

[16]刘爱文，张素灵，胡聿贤，等．地震断层作用下埋地管线的反应分析[J]．地震工程与工程振动，2002，22(2)：22-27．

LIU Aiwen，ZHANG Suling，HU Yuxian．ct al．An response analysis of buried pipelines under the action of earthquake fault[J]．Earthquake Engineering and Englneering Vibration，2002，22(2)：22-27．

[17]BABAZADE O B，BABAZADE N O．GRIESSER L，et al．Dynamic prediction and earthquake monitoring one of possible approaches to decrease the risk for oil and gas pipeline[C]//The 14^th World Confercnce on Earthquake Engineering，12-17 October 2008，Beijing，China．Beijing：World Conference on Earthquake Engineering，2008．

[18]SHIMIZU Y，YAMAZAKI F，YASUDA S，et al．Development of real time safety control system for urban gas supply network[J]．Journal of Geotechnical and Geoenvir onmental Engineering，2006，132(2)：237-249．

[19]HALLW J，NYMAN D J，JOHNSON E R，et al．Performance of the Trans Alaska Pipeline in the November 3，2002 Denali Fault Earthquake[C]//The Sixth U．S．Conference and Workshop on Lifeline Earthquake Engineering(TCLEE)，10-13 August 2003．Long Beach，California，USA．Long Beach：American Society of Givil Engineers，2003．

[20]李志勇，王福胜，许砚新．冀宁管道工程断裂带抗震设计简介[J]．科技交流，2006，10：69-71．

LI Zhiyong，WANG Fusheng，XU Yanxin．Introduction of seismic design of Jining Pipeline Project[J]．China Investi gation&Design，2006，l0：69-71．

[21]朱永辉．基于北斗卫星的地质灾害实时监测系统研究与应用[D]．北京：清华大学，2010．

ZHU Yonghui．The real-time monitoring system for geological disasters based on con]pass satellite system[D]．Beijing：Tsinghua University，2010．

[22]陈立辉．基于北斗卫星和GPRS双信道通信的水雨情自动测报系统设计与实现[D]．杭州：浙江工业大学，2012．

CHEN Lihui．Design and implementation of automatic monitoring system of water and rainfall based on Beidou satellite and GPRS dual communication channel[ D]．Hangzhou：Zhejiang University of Technology，2012．