[发明专利]智能化塑料管道的制备方法

说明书

本发明公开了一种智能化塑料管道的制备方法，本发明在塑料管材连续挤出成型的过程中采用斜向导入的方式将光纤光栅传感器长条状嵌件准确地埋植于管材外表面，从而把预先内植于长条状嵌件的温度和应变传感器内埋于管材中，确保传感器在恶劣的管道制造和使役环境下存活，实现对管道温度、应变、压力等参数的实时在线监测，将传统的塑料管材连续挤出工艺技术与光纤通信技术相结合，制造的智能化塑料管道可实现对温度、应变、压力等参数的实时在线监测，进而实现城市管网的安全预警、故障诊断和自动控制，推动“智慧城市”建设。

本案是申请日为2017-07-14，申请号为2017105751782，发明创造名称为智能化塑料管道的光纤光栅传感器嵌件、植入系统及方法的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种智能化塑料管道的制备方法。

背景技术

随着我国城市化进程加速，城市地下管线建设发展异常迅猛，管线已成为城市基础设施的重要组成部分，是城市的“血管”和“神经”。伴随地下管道需求量的日益增加，我国城市也正面临着各种地下管网问题的挑战：城市内涝、道路地面塌陷、燃烧爆炸、饮水污染等一系列问题，因此城市管道的智能化建设刻不容缓。

传感器是实现装备设施智能化的关键技术手段之一。光纤光栅是一种对应变和温度等外部环境非常敏感的传感元件，通过光纤光栅串可实现单根光纤的分布式多点测量。此外，光纤光栅传感器具有质量轻、体积小、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点，在航空航天、大型土木工程结构的健康监测和智能控制等方面应用广泛。

要实现城市地下管道温度、应变、压力等关键参数的实时监测、智能数据分析，需要集成地下管网系统与光纤光栅传感系统的独特优势，从而形成智能管道安全监测系统，以实现城市管网的安全预警、故障诊断和自动控制。

目前，光纤光栅传感器的使用方式主要有表贴和内植两种。若将光纤光栅传感器表贴于管道的内表面，则管道内流体的冲刷腐蚀很容易使传感器发生脱粘、移位甚至折断；若将光纤光栅传感器表贴于管道的外表面，管道外部恶劣的施工或使役环境则容易使传感器断裂失活，严重影响传感器的测试精度和使役寿命。因此，需要将光纤光栅传感器内植于管道中以确保其存活率和测试精度。然而在工业化连续挤出管材的过程中内植光纤光栅传感器相当困难，在连续挤出管材中植入光纤光栅传感器尚是智能化塑料管道的技术瓶颈。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种智能化塑料管道的制备方法，本发明能够确保传感器在恶劣的管道制造和使役环境下存活，实现对管道温度、应变、压力等参数的实时在线监测。

本发明的第一目的是提供一种智能化塑料管道的光纤光栅传感器嵌件，本嵌件采用长条状结构，利用增强纤维和基体树脂的配合，保证光纤光栅传感器嵌件在植入塑料管材时不会发生熔融和拉断的情况，保证了形成智能化塑料管道的坚实基础。

本发明的第二目的是提供一种智能化塑料管道的光纤光栅传感器植入系统，本系统在塑料管材连续挤出成型的过程中采用斜向导入的方式将光纤光栅传感器长条状嵌件准确地埋植于管材外表面，从而把预先内植于长条状嵌件的温度和应变传感器内埋于管材中。

本发明的第三目的是提供一种智能化塑料管道的光纤光栅传感器植入方法，本方法具体包括光纤光栅传感器长条状嵌件的制备、塑料和光纤光栅传感器长条状嵌件的共挤出成型、内含光纤光栅传感器长条状嵌件的管材熔接等重要步骤，全面而系统的保证了智能化塑料管道成品的质量，有助于城市管路建设，构建“智慧城市”。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种智能化塑料管道的光纤光栅传感器长条状嵌件，包括基体树脂、光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感器和增强纤维，所述光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感器平行并列放置，两者均具有多个光栅单元，且光栅单元位置相对应，共同组成一个兼具温度和应变监测功能的光栅对；