BE1031009B1 - Verfahren zur Positionsbestimmung eines Arbeitsgeräts in einer Rohrleitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Positionsbestimmung eines Arbeitsgeräts in einer zum Transportieren von Fluiden ausgebildeten Rohrleitung, umfassend zumindest die Schritte: - Bereitstellen von Referenzdaten in Form von einander zugeordneten Wegstreckendaten und ersten Magnetfelddaten eines remanenten Magnetfeldes entlang der Rohrleitung von einer Referenzfahrt des Arbeitsgeräts, - Bereitstellen von weiteren Magnetfelddaten des remanenten Magnetfelds entlang der Rohrleitung von einer weiteren Fahrt des oder eines weiteren Arbeitsgeräts, - Matchen der weiteren Magnetfelddaten und der Referenzdaten miteinander zum Erzeugen wegstreckenabhängiger weiterer Magnetfelddaten, - Ermitteln einer Position und/oder eines Positionsbereichs des Arbeitsgeräts von der weiteren Fahrt anhand der wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechende Datenverarbeitungsvorrichtung, ein Computerprogramm, ein computerlesbares Medium und ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Arbeitsgeräts sowie ein Arbeitsgerät.

Description

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Verfahren zur Positionsbestimmung eines Arbeitsgeräts in einer Rohrleitung

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Positionsbestim- mung eines Arbeitsgeräts in einer zum Transportieren von Fluiden ausgebildeten

Rohrleitung, eine Datenverarbeitungsvorrichtung und ein Computerprogramm zur

Durchführung eines solchen Verfahrens, ein entsprechendes computerlesbares Me- dium, ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Arbeitsgeräts in einer zum

Transportieren von Fluiden ausgebildeten Rohrleitung sowie ein Arbeitsgerät zum

Einsatz in einer zum Transportieren von Fluiden ausgebildeten Rohrleitung.

Im Rahmen von Inspektionen in Rohrleitungen, sogenannten In-Line-Inspektionen, ist es regelmäßig notwendig, die Position der dabei zum Einsatz kommenden Ar- beitsgerâte in der Rohrleitung zu bestimmen. Zur Positionsbestimmung ist beispiels- weise die Verwendung von Arbeitsgeräten mit einem Odometer, von Arbeitsgeräten, die mithilfe von elektromagnetischen Wellen mit einem außen an der Rohrleitung vorhandenen magnetischen Marker kommunizieren und/oder von Arbeitsgeräten mit einer Sendereinheit, die mit entlang der Rohrleitung angeordneten Empfängern kom- munizieren, bekannt. Sowohl die Verwendung von Odometern als auch die Verwen- dung von Markern sind jedoch aufwendig und kostenintensiv. In wasserführenden

Rohrleitungen ist die Verwendung von Odometern aufgrund des wandseitigen Bio- films zudem nicht gewünscht. In diesen Rohrleitungen sind die Arbeitsgeräte môg-

-2- BE2022/5890 lichst ohne Berührung der Wand zu betreiben. Die Verwendung von Markern ist fer- ner weder kontinuierlich noch beispielsweise bei unterirdischen Streckenabschnitten der Rohrleitung wirtschaftlich umsetzbar.

Die US 2019/033052 A1 offenbart ein Verfahren zur Inspektion von Rohrleitungen mittels Wirbelstrommessung, wobei die Rohrleitungen durch die Verrohrung eines

Bohrlochs ausgebildet sind. Die D1 befasst sich nicht mit einem Verfahren zur Positi- onsbestimmung des Arbeitsgeräts.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei zumindest teilwei- ser Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine einfache und kosten- günstige Positionsbestimmung zu ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe von einem computerimplementierten Ver- fahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, einem Computerprogramm nach Anspruch 13, einem computer- lesbaren Medium nach Anspruch 14, einem Verfahren nach Anspruch 15 und einem

Arbeitsgerät nach Anspruch 21 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Er- findung sind den jeweiligen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschrei- bung zu entnehmen.

Das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren zur Positionsbestimmung eines Arbeitsgeräts in einer zum Transportieren von Fluiden ausgebildeten Rohrlei- tung umfasst zumindest die folgenden Schritte:

-3- BE2022/5890 - Bereitstellen von Referenzdaten in Form von einander zugeordneten Wegstre- ckendaten und ersten Magnetfelddaten eines remanenten Magnetfeldes entlang der Rohrleitung von einer Referenzfahrt des Arbeitsgeräts, - Bereitstellen von weiteren Magnetfelddaten des remanenten Magnetfelds entlang der Rohrleitung von einer weiteren Fahrt des oder eines weiteren Arbeitsgeräts, - Matchen der weiteren Magnetfelddaten und der Referenzdaten miteinander zum

Erzeugen wegstreckenabhängiger weiterer Magnetfelddaten, - Ermitteln einer Position und/oder eines Positionsbereichs des Arbeitsgeräts von der weiteren Fahrt anhand der wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfeldda- ten.

Das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren beruht auf der Erkennt- nis, dass die Rohrleitung ein remanentes Magnetfeld mit einem charakteristischen und reproduzierbar aufnehmbaren Verlauf entlang einer Längserstreckung der Rohr- leitung aufweist. Das remanente Magnetfeld der Rohrleitung ergibt sich insbeson- dere aus einer Kombination des auf die Rohrleitung einwirkenden Erdmagnetfelds und einem Magnetfeld der Rohrleitung selbst, welches beispielsweise während der

Herstellung, dem Transport und der Montage der Rohrleitung entstanden ist. Alter- nativ oder ergänzend kann das remanente Magnetfeld der Rohrleitung durch ein

Magnetfeld einer Umgebung der Rohrleitung, durch Rohrleitungsinstallationen und/oder durch vorherige Inspektionsläufe ausgebildet werden. Die Stärke des remanenten Magnetfeldes ist entlang der Längserstreckung der Rohrleitung unter- schiedlich hoch. Das remanente Magnetfeld weist über die Längserstreckung der

Rohrleitung betrachtet einen individuellen, rohrleitungsspezifischen Verlauf auf.

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Das remanente Magnetfeld wird insbesondere ohne zusätzliche Magnetisierung der

Rohrleitung während einer Messung des remanenten Magnetfelds aufgenommen.

In Untersuchungen zur Erfindung wurde festgestellt, dass dieses remanente Mag- netfeld über lange Zeiträume, insbesondere mehrere Wochen oder Monate, unver- ändert besteht. Es kann daher nach seiner initialen wegstreckenabhängigen Auf- nahme während der Referenzfahrt erfindungsgemäß zur Bestimmung einer Position und/oder eines Positionsbereichs des Arbeitsgeräts von der zeitlich zur Referenz- fahrt beabstandeten weiteren Fahrt ohne Wegstreckenmessung genutzt werden. Un- ter einer wegstreckenabhängigen Aufnahme wird die Aufnahme des remanenten

Magnetfelds bzw. des zugehörigen Messsignals über dessen Position in der Rohrlei- tung verstanden.

Eine Position meint dabei einen Wegstreckenpunkt der vom Arbeitsgerät zurückge- legten Wegstrecke entlang der Längserstreckung der Rohrleitung. Ein Positionsbe- reich meint ferner einen Wegstreckenabschnitt der vom Arbeitsgerät zurückgelegten

Wegstrecke entlang der Längserstreckung der Rohrleitung.

Das computerimplementierte Verfahren ist insbesondere zur Positionsbestimmung von Arbeitsgeräten in wasser-, ôl- und/oder gasführenden Pipelines geeignet. Zu- dem eignet sich das computerimplementierte Verfahren insbesondere zur Positions- bestimmung in zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material hergestellten

Rohrleitungen.

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Das Bereitstellen der Referenzdaten und der weiteren Magnetfelddaten meint je- weils einen computerimplementierten Verfahrensschritt, der beispielsweise in Form von Auslesen der jeweiligen in einem Datenspeicher gespeicherten Daten durch ei- nen Computer erfolgen kann. Dabei wird insbesondere ein über eine Schnittstelle auslesbarer Datenspeicher des Arbeitsgeräts ausgelesen, der zum einfacheren Aus- lesen aus dem Arbeitsgerät entnehmbar ausgebildet sein kann. Alternativ dazu kôn- nen etwa mittels einer Sendereinheit, die insbesondere Teil des Arbeitsgeräts ist, übertragene Daten durch eine Empfängereinheit des Computers empfangen und so- mit bereitgestellt werden. Prinzipiell werden die Referenzdaten in dem Computer dergestalt bereitgestellt, dass das zugehôrige Computerprogramm zum Zweck der

Verarbeitung auf diese Daten zugreifen kann. Die Referenzdaten kônnen somit auch von einem Speicherbereich des Computers in einem anderen Speicherbereich be- reitgestellt werden.

Mit den einander zugeordneten Wegstreckendaten und ersten Magnetfelddaten sind

Wegstreckendaten, denen erste Magnetfelddaten zugeordnet wurden, und/oder erste Magnetfelddaten, denen Wegstreckendaten zugeordnet wurden, gemeint. We- sentlich ist hierbei, dass wegstreckenabhängige erste Magnetfelddaten bereitgestellt werden.

Das Matchen der weiteren Magnetfelddaten und der Referenzdaten miteinander meint eine Zuordnung der weiteren Magnetfelddaten zu den wegstreckenabhängi-

-6- BE2022/5890 gen ersten Magnetfelddaten oder umgekehrt. Dabei werden zumindest ähnliche o- der sogar identische Abschnitte der weiteren Magnetfelddaten und der ersten Mag- netfelddaten, jeweils in Bezug auf ihren Verlauf entlang der Rohrleitung, miteinander verbunden bzw. einander zugeordnet.

Es ist vorteilhaft, dass bei dem erfindungsgemäßen computerimplementierten Ver- fahren die weitere Fahrt des Arbeitsgeräts zumindest ohne herkömmliche oder ganz ohne Wegstreckenmessung erfolgen kann. So kann das oder ein weiteres Arbeits- gerät ohne Wegstreckenmesseinrichtung verwendet werden. Insbesondere kann auf

Odometer, deren Verwendung beispielsweise in wasserführenden Rohrleitungen aufgrund des dort vorhandenen Biofilms nicht gewünscht ist, verzichtet werden. So- mit sind der Aufwand des computerimplementierten Verfahrens sowie die struktu- relle Komplexität des insbesondere zur Aufnahme der weiteren Magnetfelddaten be- nötigten Arbeitsgeräts reduziert. Messungenauigkeiten, die bei einer mechanischen

Wegstreckenmessung, beispielsweise aufgrund von Schlupf eines Odometers, im

Verlauf einer Messfahrt durch eine Rohrleitung kumulieren, fallen nicht an.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäBen computerimplementier- ten Verfahrens wurden die Wegstreckendaten während der Referenzfahrt des Ar- beitsgeräts durch die Rohrleitung mittels einer Wegstreckenmesseinrichtung aufge- nommen, die ersten Magnetfelddaten wurden während der Referenzfahrt mittels ei- nes Magnetfeldsensors aufgenommen und die weiteren Magnetfelddaten wurden während der weiteren Fahrt des oder eines weiteren Arbeitsgeräts wiederum mittels

„7 - BE2022/5890 des oder eines weiteren Magnetfeldsensors aufgenommen. Somit erfolgt das Bereit- stellen der Wegstreckendaten, der ersten Magnetfelddaten und der weiteren Mag- netfelddaten auf besonders einfache Weise. Insbesondere handelt es sich bei den für die Referenzfahrt und die weitere Fahrt verwendeten Magnetfeldsensoren um dieselben oder baugleiche Sensoren.

Bevorzugt wird bzw. werden die Position und/oder der Positionsbereich des Arbeits- geräts zur Ortsbestimmung zumindest eines Merkmals der Rohrleitung gespeichert und/oder ausgegeben. Die Position und/oder der Positionsbereich des Arbeitsgeräts kann bzw. können beispielsweise in einem Datenspeicher des Computers gespei- chert und somit auf einfache Weise durch den Computer weiterverarbeitet werden.

Durch die Ausgabe, die insbesondere über eine Schnittstelle des Computers erfolgt, kann bzw. können die Position und/oder der Positionsbereich auf einfache Weise, etwa durch den Computer oder eine separate Datenverarbeitungsvorrichtung, wei- terverarbeitet werden. Das Merkmal der Rohrleitung kann beispielsweise als eine

Rohrverbindungsstelle, insbesondere als eine SchweiBnaht, ein Ventil, ein Defekt, insbesondere ein als Riss, Rissänderung, Korrosion, Leckage und/oder defekter

Stahldraht im Falle von Stahlbetonrohrleitungen ausgebildeter Defekt, eine uner- laubte Anzapfstelle oder Ähnliches ausgebildet sein. Bevorzugt wird das Merkmal anhand eines spezifischen Werts oder eines spezifischen Verlaufs mehrerer Werte in den weiteren Magnetfelddaten identifiziert. Zur Feststellung des spezifischen

Werts oder des spezifischen Verlaufs mehrerer Werte des Merkmals werden insbe- sondere entsprechende und/oder ausreichend identische Merkmale mit bekannter

Position entlang der Rohrleitung verwendet.

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Vorzugsweise wird bzw. werden auch die Position und/oder der Positionsbereich des Arbeitsgeräts zur Ortsbestimmung von zeitveränderlichen Merkmalen gespei- chert und/oder ausgegeben. Zeitveränderliche Merkmale zeichnen sich durch eine

Abweichung der weiteren Magnetfelddaten im Vergleich zu den ersten Magnetfeld- daten an der Position und/oder in dem Positionsbereich dieses Merkmals aus. So- fern aufgrund der Abweichung der weiteren Magnetfelddaten punkt- oder abschnitts- weise kein Matchen möglich ist, kann mittelbar über vor- und/oder nachfolgende

Wegstreckenpunkte oder —abschnitte auf die Position bzw. den Positionsbereich der zeitveränderlichen Merkmale geschlossen werden.

Ferner erfolgt das Speichern und/oder Ausgeben der Position und/oder des Positi- onsbereichs des Arbeitsgeräts bevorzugt automatisiert, wodurch das computerimple- mentierte Verfahren mit hoher Geschwindigkeit und ohne Eingreifen eines Bedieners ablaufen kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemälzen computerimplementier- ten Verfahrens erfolgt zur Ortsbestimmung des bzw. eines Merkmals der Rohrleitung eine, insbesondere zeitliche, Zuordnung weiterer Sensordaten und der weiteren

Magnetfelddaten zueinander. Dazu werden weitere Sensordaten von der weiteren

Fahrt des Arbeitsgeräts bereitgestellt. Bevorzugt werden sowohl die weiteren Mag- netfelddaten als auch die weiteren Sensordaten über der Zeit aufgenommen und ei- nander über diese Zeit zugeordnet. Die weiteren Sensordaten können beispiels-

-9- BE2022/5890 weise als mittels akustischem Sensor aufgenommene Geräusche, mittels Tempera- tursensor aufgenommene Temperaturen oder Ähnliches oder Kombinationen hier- von vorliegen. Die weiteren Sensordaten können ferner als mittels eines IMU-Sen- sors (IMU = Inertial Measurement Unit) aufgenommene Daten vorliegen. Dabei ist vorteilhaft, dass diese Daten ohne Kontakt des Arbeitsgeräts mit der Rohrleitung aufgenommen werden können. Somit ist auf besonders einfache Weise die Ortsbe- stimmung eines Merkmals möglich, das alternativ oder zusätzlich zu den Magnet- felddaten über die weiteren Sensordaten, etwa über ein charakteristisches Ge- räusch, identifizierbar ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem charakteristischen

Geräusch um ein einer Leckage oder ungewünschten Entnahmestelle der Rohrlei- tung zuzuordnendes Geräusch.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die weitere Fahrt des Arbeitsgeräts zu- mindest ohne herkömmliche oder ganz ohne Wegstreckenmessung erfolgen kann, ist dieses besonders kostengünstig und schnell. Es ermöglicht ein regelmäßig, ins- besondere in einem wöchentlichen oder monatlichen Intervall, stattfindendes Über- prüfen der Rohrleitung, ein sog. Screening, welches mit leichteren und einfacher auf- bauenden Vorrichtungen erfolgen kann.

Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es weiterhin sein, auf der

Grundlage der über weitere Sensoren ermittelten Merkmale der Rohrleitung sowie der erfindungsgemäßen Positionsbestimmung, insbesondere auf der Grundlage des

Screenings, eine merkmalsspezifische Handlung vorzunehmen. Insbesondere bei

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Erkennung einer Leckage kann der entsprechende Rohrleitungsbereich falls notwen- dig ausgegraben werden und die Leckage behoben bzw. die ungewünschte Entnah- mestelle entfernt und die Rohrleitung wieder abgedichtet werden. Ferner kann zur genaueren Charakterisierung des Merkmals eine Untersuchung des Merkmals durch eine weitere Inspektion, insbesondere durch Auswertung von während der weiteren

Inspektion aufgenommenen weiteren Sensordaten, wie beispielsweise Daten eines

EMAT (Electro Magnetic Acoustic Transducer), erfolgen. So kann beispielsweise die

Risstiefe eines als Riss ausgebildeten Defektes bestimmt werden. Zur genaueren

Charakterisierung des Merkmals können alternativ oder ergänzend Inspektionen der

Rohrleitung mittels Auswertung von IMU-Sensordaten, Ultraschalldaten, Magnetfeld- daten und/oder mittels Wirbelstromprüfung durchgeführt werden.

Vorzugsweise werden Referenzdaten in Form von einander zugeordneten Wegstre- ckendaten und ersten Magnetfelddaten bereitgestellt, wobei die Zuordnung der

Wegstreckendaten und ersten Magnetfelddaten zueinander kalibriert und justiert wurde. Dabei wird unter dem Kalibrieren der Zuordnung ein Feststellen einer Abwei- chung zwischen der an einer Stelle der ersten Magnetfelddaten anhand des zuge- ordneten Wegstreckenpunkts bzw. der zugeordneten Wegstrecke bestimmten Posi- tion und/oder Positionsbereichs und einer tatsächlichen Position und/oder einem tat- sächlichen Positionsbereich an dieser Stelle verstanden. Durch das Justieren der

Zuordnung wird diese Abweichung, sofern vorhanden, behoben. Das computerim- plementierte Verfahren weist somit eine erhöhte Genauigkeit auf. Vorzugsweise er- folgt das Kalibrieren mittels zumindest einer Kalibrierstelle der Rohrleitung, deren

Position bekannt ist und die einem vordefinierten Wert und/oder Wertebereich in den

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Magnetfelddaten zugeordnet werden kann. Die Kalibrierstelle ist insbesondere durch einen magnetischen Marker oder Ähnliches ausgebildet.

Das computerimplementierte Verfahren ist bevorzugt gekennzeichnet durch den wei- teren Schritt: - Zeitnormieren der weiteren Magnetfelddaten und/oder Zeitnormieren der Refe- renzdaten zum Matchen der weiteren Magnetfelddaten und der Referenzdaten miteinander im Falle von unterschiedlichen Geschwindigkeitsverläufen des Ar- beitsgeräts während der Referenzfahrt und der weiteren Fahrt.

Durch die unterschiedlichen Geschwindigkeitsverläufe können die weiteren Magnet- felddaten im Vergleich zu den Referenzdaten, insbesondere ungleichmäBig, verzerrt sein. Die Zeitnormierung ermöglicht ein von der Geschwindigkeit des Arbeitsgerätes unabhängiges Matchen dieser Daten miteinander.

Besonders bevorzugt werden einzelne Abschnitte der zu normierenden weiteren

Magnetfelddaten bzw. Referenzdaten gedehnt und/oder gestaucht, um sie den die- sen Abschnitten zugehörigen Abschnitten der Referenzdaten bzw. weiteren Magnet- felddaten zuzuordnen. Dabei ist mit einem Abschnitt jeweils ein Wert und/oder Wer- tebereich, insbesondere ein Wertebereich, der weiteren Magnetfelddaten bzw. Refe- renzdaten mit einem Magnetfeldverlauf entlang der Rohrleitung gemeint. Dazu findet insbesondere ein abschnittsweiser Vergleich der weiteren Magnetfelddaten mit den

Referenzdaten statt. Eine Dehnung erfolgt insbesondere bei einer höheren Ge- schwindigkeit des Arbeitsgeräts in dem zu normierenden Abschnitt, eine Stauchung

„12 - BE2022/5890 erfolgt insbesondere bei einer niedrigeren Geschwindigkeit des Arbeitsgeräts in dem zu normierenden Abschnitt, jeweils im Vergleich zu einer Geschwindigkeit des Ar- beitsgeräts in dem zugehörigen nicht zu normierenden Abschnitt, der dem zu nor- mierenden Abschnitt zuzuordnen ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des computerimplementierten Verfahrens erfolgt das Zeitnormieren mittels eines Algorithmus zur Zeitnormierung, insbesondere zur dynamischen Zeitnormierung, und vorzugsweise automatisiert. Durch die Verwen- dung des Algorithmus ist das Zeitnormieren auf besonders einfache Weise compute- rimplementierbar. Bevorzugt ergibt sich bei Anwendung des Algorithmus zur Zeitnor- mierung eine Transformationsfunktion, mittels derer bei Anwendung dieser Transfor- mationsfunktion auf die weiteren Magnetfelddaten diese Daten den Referenzdaten bzw. bei Anwendung dieser Transformationsfunktion auf die Referenzdaten diese

Daten den weiteren Magnetfelddaten zugeordnet werden können. Es ist vorteilhaft, dass somit erste Magnetfelddaten und weitere Magnetfelddaten, die mit unterschied- lichen Geschwindigkeitsverläufen des Arbeitsgeräts aufgenommen wurden und ins- besondere ungleichmäßig verzerrt sind, insbesondere automatisiert, einander zuge- ordnet werden können. Das Verfahren ist somit besonders flexibel. Insbesondere er- folgt das Zeitnormieren mittels eines FastDTW-Algorithmus, d.h. eines Fast-Dyna- mic-Time-Warping-Algorithmus. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass solche aus der Spracherkennung bekannten Algorithmen gut für das Matchen von Magnet- felddaten geeignet sind. Das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren kann dann besonders schnell ablaufen.

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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäfen computerim- plementierten Verfahrens wird zur Erhöhung einer Genauigkeit der Positionsbestim- mung eine Differenz zwischen der bzw. dem anhand der wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten ermittelten Position und/oder Positionsbereich und der tat- sächlichen Position und/oder dem tatsächlichen Positionsbereich des Arbeitsgerätes von der weiteren Fahrt durch, inspesondere automatisiertes, Filtern und Interpolieren der wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten ausgeglichen. Unerwünschte

Teile der wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten, wie etwa zumindest eine bekannte Fehlstelle, können dadurch gezielt ausgeblendet werden.

Besonders bevorzugt werden während der weiteren Fahrt aufgenommene Ge- schwindigkeitsdaten bereitgestellt und den wegstreckenabhängigen weiteren Mag- netfelddaten zugeordnet, wobei Teile der wegstreckenabhängigen weiteren Magnet- felddaten, die einer Fehlstelle in den Geschwindigkeitsdaten zugeordnet wurden, durch Filtern ausgeblendet und die durch das Ausblenden entstandenen Lücken in den wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten durch Interpolieren der un- gefilterten Teile dieser Daten gefüllt werden. Alternativ oder zusätzlich zum Interpo- lieren findet insbesondere eine Approximation der wegstreckenabhängigen weiteren

Magnetfelddaten, insbesondere durch Anwendung eines Glättungsfilters an diesen

Daten, statt. Die Fehlstelle kann beispielsweise in Form eines Sprungs oder einer

Stelle mit außergewöhnlich hoher oder niedriger Steigung vorliegen. Derartige Fehl- stellen können ein Indiz für Messfehler, beispielsweise aufgrund von Schlupf der ins- besondere als Odometer ausgebildeten Wegstreckenmesseinrichtung, darstellen.

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Mittels des Filterns und des Interpolierens können derartige Fehlstellen ausgebes- sert werden. Das computerimplementierte Verfahren weist dadurch eine erhöhte Ge- nauigkeit auf.

Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen computerimplementierten Ver- fahren gefilterte erste Magnetfelddaten und gefilterte weitere Magnetfelddaten be- reitgestellt, wobei beide Daten jeweils auf einen niederfrequenten Bereich mit einer

Frequenz < 20 Hz, bevorzugt < 15 Hz, besonders bevorzugt < 10 Hz, gefiltert sind.

Dadurch können unerwünschte Signale, wie beispielsweise ein Signal eines mög- licherweise vorhandenen niederfrequenten Senders des Arbeitsgeräts, insbesondere eines etwaig vorhandenen Senders für die Kalibrierung der Wegstreckendaten, mit einer Frequenz von etwa 22 Hz, herausgefiltert werden. Die Positionsbestimmung mit dem erfindungsgemäßen computerimplementierten Verfahren ist somit weniger von Signalen beeinflusst, die für die Positionsbestimmung ohne Relevanz sind oder diese erschweren würden.

Die erfindungsgemäße Datenverarbeitungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass diese Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm zeichnet sich dadurch aus, dass dieses

Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen

Computer bewirken, dass der Computer bzw. eine entsprechende elektronische Da- tenverarbeitungseinheit das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt.

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Das erfindungsgemäße computerlesbare Medium zeichnet sich dadurch aus, dass darauf das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Positionsbestimmung eines Arbeitsgeräts in einer zum Transportieren von Fluiden ausgebildeten Rohrleitung umfasst zumindest die Schritte: - Aufnehmen von ersten Magnetfelddaten eines remanenten Magnetfelds mittels eines Magnetfeldsensors des Arbeitsgeräts während einer Referenzfahrt des Ar- beitsgeräts durch die Rohrleitung, - Aufnehmen von Wegstreckendaten entlang der Rohrleitung mittels einer Weg- streckenmesseinrichtung des Arbeitsgeräts während der Referenzfahrt des Ar- beitsgerâts, - Aufnehmen von weiteren Magnetfelddaten des remanenten Magnetfelds mittels des oder eines weiteren Magnetfeldsensors des oder eines weiteren Arbeitsge- räts während einer weiteren Fahrt dieses Arbeitsgeräts, wobei insbesondere diese Fahrt ohne eine direkte Wegstreckenmessung, beispielsweise anhand ei- nes Odometers, erfolgt, - Bestimmen zumindest einer Position und/oder eines Positionsbereichs des Ar- beitsgeräts von der weiteren Fahrt, wobei das Bestimmen durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11 und mittels einer Datenverarbeitungsvorrich- tung, insbesondere der Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, er- folgt.

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Während der Referenzfahrt und der weiteren Fahrt wird jeweils das oder ein weite- res Arbeitsgeräât entlang der Längserstreckung der Rohrleitung und insbesondere in- nerhalb der Rohrleitung verschoben. Die Geschwindigkeit des Arbeitsgerätes beträgt dabei, ungeachtet einer möglicherweise vorhandenen Anfahrphase zu Beginn der

Referenzfahrt und/oder der weiteren Fahrt sowie einer möglicherweise vorhandenen

Abbremsphase während und/oder zum Ende der Referenzfahrt und/oder der weite- ren Fahrt, bevorzugt 1 m/s bis 5 m/s. Zur Absicherung der bestimmten Position und/oder einer Erhöhung der Genauigkeit der Positionsbestimmung werden bevor- zugt mehrere weitere Fahrten durchgeführt, von denen jeweils eine Position und/o- der ein Positionsbereich des Arbeitsgeräts bestimmt wird.

Sofern beispielsweise bei einer Inspektion der Rohrleitung ein derart starkes Mag- netfeld entlang der Rohrleitung transportiert wird, dass dieses das remanente Mag- netfeld der Rohrleitung und/oder ihrer Umgebung ändert, werden insbesondere er- neut erste Magnetfelddaten und Wegstreckendaten im Rahmen einer erneuten Re- ferenzfahrt aufgenommen.

Die Referenzfahrt mit insbesondere mechanischer Wegstreckenmessung erfolgt vor- zugsweise vor der weiteren Fahrt. Sie kann allerdings auch danach erfolgen, sofern davon auszugehen ist, dass das remanente Magnetfeld unverändert geblieben ist.

Die Wegstreckenmesseinrichtung, welche auch als Positionsbestimmungseinrich- tung ausgebildet sein kann, ist insbesondere als Odometer ausgebildet. Es ist von

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Vorteil, dass derartige Wegstreckenmesseinrichtungen regelmäßig bereits Teil von insbesondere als Molch ausgebildeten Arbeitsgeräten sein können.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird dieses ohne Kontakt des

Arbeitsgeräts mit der Rohrleitung während der weiteren Fahrt durchgeführt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die mechanische Aufnahme der Wegstrecke aus- schließlich während der Referenzfahrt notwendig ist. Während der weiteren Fahrt kann dementsprechend das oder ein weiteres Arbeitsgerät in Bezug auf eine Weg- streckenmesseinrichtung berührungslos und/oder ohne mechanische Wegstrecken- messeinrichtung eingesetzt werden. Dadurch ist die Positionsbestimmung, insbe- sondere in Rohrleitungen mit einem Biofilm und/oder mit weiteren, etwa als Ventil o- der Ähnliches ausgebildeten, Hindernissen der Rohrleitung, vereinfacht.

Vorzugsweise ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Magnet- felddaten und die weiteren Magnetfelddaten jeweils in Form von axialen Magnetfeld- komponenten des remanenten Magnetfelds aufgenommen werden. Die jeweiligen

Daten werden somit durch Messungen der axialen Magnetfeldkomponente entlang der Rohrleitung erzeugt. Die Aufnahme der axialen Magnetfeldkomponente erfolgt mit insbesondere genau einem Magnetfeldsensor. Das Verfahren ist somit beson- ders kostengünstig und das dabei zum Einsatz kommende Arbeitsgerät konstruktiv besonders einfach ausgebildet.

Alternativ zu der im vorstehenden Absatz beschriebenen Ausbildung ist das Verfah- ren bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Magnetfelddaten und die

-18- BE2022/5890 weiteren Magnetfelddaten jeweils in Form von radialen Magnetfeldkomponenten des remanenten Magnetfelds aufgenommen werden. Die jeweiligen Daten werden somit durch Messungen der radialen Magnetfeldkomponente entlang der Rohrleitung er- zeugt. Die radiale Magnetfeldkomponente ist im Vergleich zu der axialen Magnet- feldkomponente besser für nur teilweise aus ferromagnetischem Material herge- stellte Rohrleitungen, wie etwa Stahlbetonrohrleitungen, geeignet. Bei derartigen

Rohrleitungen ist bei der radialen Magnetfeldkomponente eine im Vergleich zu der axialen Magnetfeldkomponente geringere Verkleinerung der Größe des remanenten

Magnetfeldes feststellbar.

Alternativ zu den in den beiden vorstehenden Absätzen beschriebenen Ausbildun- gen ist das Verfahren vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mag- netfelddaten und die weiteren Magnetfelddaten jeweils in Form von axialen Magnet- feldkomponenten des remanenten Magnetfelds und von radialen Magnetfeldkompo- nenten des remanenten Magnetfelds aufgenommen werden. Die jeweiligen Daten werden somit durch Messungen der axialen bzw. radialen Magnetfeldkomponente entlang der Rohrleitung erzeugt. Durch die kombinierte Aufnahme beider Magnet- feldkomponenten wird eine besonders hohe Genauigkeit in der Positionsbestim- mung erzielt.

Bevorzugt werden die ersten Magnetfelddaten und die weiteren Magnetfelddaten je- weils mittels eines als Hoch-Präzisions-Magnetfeldsensor ausgebildeten Magnetfeld- sensors aufgenommen. Dadurch wird das remanente Magnetfeld der Rohrleitung

-19- BE2022/5890 besonders genau aufgenommen und das Verfahren ist hinsichtlich der Positionsbe- stimmung besonders präzise. Als Magnetfeldsensor kann eine Fôrstersonde, ein

AMR(anisotropic magneto-resistive)-Element, ein GMR(giant magneto- resistive)-

Element, ein TMR(tunneling magneto-resistive)-Element, eine Hall-Sonde oder bei

Verwendung mehrerer Sensoren Kombinationen hiervon verwendet werden. Es wer- den insbesondere Förstersonden verwendet, da diese besonders kostengünstig und performant sind und vergleichsweise geringe AuBenabmessungen aufweisen. Be- vorzugt werden die ersten Magnetfelddaten und die weiteren Magnetfelddaten je- weils mit einem Magnetfeldsensor aufgenommen, dessen Mess- bzw. Aufnahmebe- reich zumindest teilweise, Insbesondere vollständig, einen Magnetfeldbereich mit ei- ner magnetischen Flussdichte von 0,0001 HT (Mikrotesla) bis 1000 HT abdeckt.

Die ersten Magnetfelddaten und die weiteren Magnetfelddaten werden jeweils in ei- nem Bereich einer magnetischen Flussdichte des remanenten Magnetfeldes von be- vorzugt -240 HT bis 240 HUT, besonders bevorzugt -120 HT bis 120 HT, weiter beson- ders bevorzugt -60 HT bis 60 HT, aufgenommen. Die Genauigkeit des dabei verwen- deten Magnetfeldsensors beträgt jeweils bevorzugt < 10 %, besonders bevorzugt = 5 %, weiter besonders bevorzugt = 2 %, der magnetischen Flussdichte. Die Bestim- mung der Position des Arbeitsgeräts erfolgt bei Anwendung des erfindungsgemäBen

Verfahrens entsprechend auf bevorzugt 1 m, besonders bevorzugt 0,75 m, weiter besonders bevorzugt 0,5 m genau.

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Das erfindungsgemäße Arbeitsgerät zum Einsatz in einer zum Transportieren von

Fluiden ausgebildeten Rohrleitung, zeichnet sich dadurch aus, dass das insbeson- dere als Reinigungsmolch ausgebildete Arbeitsgerät zum Bewegen in der Rohrlei- tung ausgebildet ist, wobei das Arbeitsgerät zumindest einen Magnetfeldsensor zum

Aufnehmen von Magnetfelddaten eines remanenten Magnetfeldes entlang der Rohr- leitung aufweist und wobei der Magnetfeldsensor zu einer Längsmittelachse des Ar- beitsgeräts mit einem Abstand von höchstens 20 % eines AuBendurchmessers des

Arbeitsgeräts, bevorzugt mit einem Abstand von höchstens 10 % eines Außendurch- messers des Arbeitsgeräts, besonders bevorzugt mit einem Abstand von höchstens 5% eines AuBendurchmessers des Arbeitsgeräts, weiter besonders bevorzugt ohne

Abstand, angeordnet ist. Insbesondere ist der Magnetfeldsensor um nicht mehr als 50 mm auRermittig zu einer Längsmittelachse des Arbeitsgeräts, bevorzugt um nicht mehr als 10 mm aufermittig zu einer Längsmittelachse des Arbeitsgeräts, beson- ders bevorzugt in der Längsmittelachse des Arbeitsgeräts, angeordnet ist. Dabei entspricht die Längsmittelachse des Arbeitsgeräts einer Richtung der größten Erstre- ckung des Arbeitsgerätes, wobei die Längsmittelachse in einer konzentrischen Ar- beitsposition des Arbeitsgeräts in der Rohrleitung einer Längsmittelachse der Rohr- leitung entspräche. Vorzugsweise handelt es sich um eine in der Arbeitsposition des

Arbeitsgeräts in der Rohrleitung durch einen Schwerpunkt des Arbeitsgeräts in Rich- tung der Längsmittelachse der Rohrleitung verlaufende Achse.

Erfindungsgemäß weist das Arbeitsgerät bevorzugt eine Datenübertragungseinheit zum Übermitteln der Magnetfelddaten an eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach

Anspruch 12 auf. Dadurch können die Magnetfelddaten und/oder etwaige weitere

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Daten, insbesondere durch einen Computer, auf einfache Weise weiterverarbeitet werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Arbeitsgerät zum Aufnehmen einer axialen Magnetfeldkomponente einen, in Bezug auf eine Arbeitsposition des Arbeits- geräts in der Rohrleitung, in Richtung einer Längserstreckung der Rohrleitung ge- richteten Magnetfeldsensor auf. Somit ist die axiale Magnetfeldkomponente auf be- sonders einfache Weise aufnehmbar.

Alternativ oder zusätzlich zu dem im vorangegangenen Absatz beschriebenen Mag- netfeldsensor weist das Arbeitsgerät zum Aufnehmen einer radialen Magnetfeldkom- ponente vorzugsweise einen ersten Magnetfeldsensor und einen zweiten Magnet- feldsensor auf, wobei die beiden Magnetfeldsensoren rechtwinklig zueinander ange- ordnet sind. Dabei sind die Magnetfeldsensoren zur Aufnahme einer radialen Mag- netfeldkomponente jeweils in eine Umfangsrichtung des Arbeitsgeräts gerichtet, die in der Arbeitsposition des Arbeitsgerâäts in der Rohrleitung ebenfalls einer Umfangs- richtung der Rohrleitung entspricht. Die zueinander rechtwinklige Anordnung der

Magnetfeldsensoren ist dabei auf die jeweilige Messrichtung der Magnetfeldsenso- ren bezogen. Damit ist die radiale Magnetfeldkomponente auf besonders einfache

Weise aufnehmbar.

Ferner weist das Arbeitsgerät bevorzugt eine Datenübertragungseinheit zum Über- mitteln der Magnetfelddaten an eine Datenverarbeitungsvorrichtung, insbesondere

„22 - BE2022/5890 an eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, und/oder einen auslesba- ren Datenspeicher zum Speichern der Magnetfelddaten auf. Dadurch können die

Magnetfelddaten und/oder etwaige weitere Daten, insbesondere durch einen Com- puter, auf einfache Weise weiterverarbeitet werden.

Vorzugsweise weist das Arbeitsgerät eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach An- spruch 12 auf. Dadurch kann das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durch das Arbeitsgerät selbst ausgeführt werden. Insbesondere kann das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 110hne externe Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden. Ferner wird somit insbesondere die Position des Arbeitsgeräts durch das Arbeitsgerät selbst bestimmt. Das Arbeitsgerät ist dadurch besonders un- abhängig ausgebildet.

In einer alternativen Ausführungsform des computerimplementierten Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 wird alternativ oder zusätzlich zu dem remanen- ten Magnetfeld ein elektrisches Feld entlang der Rohrleitung in gleicher Weise zur

Bestimmung einer Position und/oder eines Positionsbereichs des Arbeitsgeräts ver- wendet, wie das remanente Magnetfeld. Insbesondere entlang von Rohrleitungen, die zumindest ein polares Medium führen, kann das elektrische Feld ebenfalls zu dieser Positions- und/oder Positionsbereichsbestimmung des Arbeitsgeräts genutzt werden. In einer dementsprechenden alternativen Ausführungsform des Verfahrens zur Positionsbestimmung eines Arbeitsgeräts in einer zum Transportieren von Flui- den ausgebildeten Rohrleitung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 20 wird das

- 23 - BE2022/5890 elektrische Feld entlang der Rohrleitung alternativ oder zusätzlich zu dem remanen- ten Magnetfeld und in gleicher Weise wie das remanente Magnetfeld verwendet.

Das elektrische Feld wird dabei mittels eines Sensors zur Aufnahme des elektri- schen Felds aufgenommen. In einer dementsprechenden alternativen Ausführungs- form des Arbeitsgeräts nach einem der Ansprüche 21 bis 25 weist das Arbeitsgerät alternativ oder zusätzlich zu dem Magnetfeldsensor einen Sensor zur Aufnahme des elektrischen Felds auf, der, sofern technisch sinnvoll, insbesondere durch die den

Magnetfeldsensor betreffenden Merkmale des jeweiligen Anspruchs gekennzeichnet ist. Während bei einer solchen Ausführung der Erfindung zunächst die Daten des elektrischen Feldes mit denen einer beispielsweise mechanischen Wegstrecken- messung zur Erzeugung wegstreckenabhängiger E-Feld-Daten korreliert werden, kann diese Vorrichtung zur Wegstreckenmessung anschließend bei einem weiteren

Lauf weggelassen werden. Über die dann erfolgende Bestimmung weiterer E-Feld-

Daten mittels Aufnahme des elektrischen Feldes und das Matchen dieser Daten mit den wegstreckenabhängigen E-Feld-Daten erfolgt dann analog oder eben ergän- zend zum vorstehend beschriebenen Verfahren eine Bestimmung der Position aus den Daten des elektrischen Feldes.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in den Figu- ren schematisch dargestellten Ausführungsformen, die im Folgenden beschrieben sind. Sofern sinnvoll sind gleichwirkende Elemente der Erfindung mit gleichen Be- zugsziffern versehen. Es zeigen auf schematische Weise:

„24 - BE2022/5890

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen computerimplementierten

Verfahrens,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3a-b das Ergebnis einer Messung von mittels des erfindungsgemäßen Ver- fahrens nach Fig. 2 aufgenommenen Referenzdaten und weiteren

Magnetfelddaten (Fig. 3a) sowie ersten Magnetfelddaten und weiteren

Magnetfelddaten (Fig. 3b),

Fig. 4a-b mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Fig. 1 miteinander ge- matchte Referenzdaten und weitere Magnetfelddaten (Fig. 4a) und eine Abweichung einer ermittelten Wegstrecke zu einer tatsächlichen

Wegstrecke von wegstreckenabhängigen Magnetfelddaten (Fig. 4b),

Fig. 5a-b mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Fig. 1 gefilterte weg- streckenabhängige Magnetfelddaten (Fig. 5a) sowie interpolierte weg- streckenabhängige Magnetfelddaten (Fig. 5b),

Fig. 6 ein erfindungsgemäßes Arbeitsgerät mit einer Wegstreckenmessein- richtung,

Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Arbeitsgerät ohne Wegstreckenmesseinrich- tung.

- 25 - BE2022/5890

Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäBen Verfahrens 40 zur

Positionsbestimmung eines Arbeitsgeräts in einer zum Transportieren von Fluiden ausgebildeten Rohrleitung. Es erfolgt ein Bereitstellen 50 von Referenzdaten in

Form von einander zugeordneten Wegstreckendaten und ersten Magnetfelddaten eines remanenten Magnetfeldes entlang der Rohrleitung von einer Referenzfahrt des Arbeitsgeräts. Zudem erfolgt ein Bereitstellen 60 von weiteren Magnetfelddaten des remanenten Magnetfelds entlang der Rohrleitung von einer weiteren Fahrt des oder eines weiteren Arbeitsgeräts. Die Referenzdaten und die weiteren Magnetfeld- daten sind beispielhaft in Fig. 3a dargestellt. Es ist von Vorteil, dass die weiteren

Magnetfelddaten von der weiteren Fahrt erfindungsgemäß ohne Wegstreckendaten der weiteren Fahrt bereitgestellt werden können, wodurch das Verfahren besonders einfach ausgebildet ist. Bevorzugt werden im Schritt 70 gefilterte erste Magnetfeld- daten und gefilterte weitere Magnetfelddaten bereitgestellt, wobei die Daten im vor- liegenden Fall auf einen niederfrequenten Bereich von insbesondere < 10 Hz gefil- tert sind. Das Filtern ist vorteilhaft, um beispielsweise Störsignale auszublenden.

Ferner findet ein Matchen 80 der weiteren Magnetfelddaten und der Referenzdaten miteinander zum Erzeugen wegstreckenabhängiger weiterer Magnetfelddaten statt.

Diese wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten sind beispielhaft in Fig. 4a gezeigt. Durch das Matchen 80 erfolgt eine Zuordnung der weiteren Magnetfeldda- ten zu den ersten Magnetfelddaten und somit auch zu den Wegstreckendaten. Den weiteren Magnetfelddaten der weiteren Fahrt können somit insbesondere Wegstre- ckendaten einer insbesondere vorherigen Fahrt des Arbeitsgeräts zugeordnet wer-

- 26 - BE2022/5890 den, wobei diese Fahrt zu einer anderen Zeit durchgeführt wird. Vorzugsweise er- folgt zudem ein Filtern 90 von zumindest einem Teil der wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten, der einer Fehlstelle in den Geschwindigkeitsdaten zuge- ordnet werden kann. Dazu werden während der weiteren Fahrt aufgenommene Ge- schwindigkeitsdaten bereitgestellt und den wegstreckenabhängigen weiteren Mag- netfelddaten zugordnet. Die durch das Filtern 90 entstandenen Lücken in den weg- streckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten werden insbesondere durch Interpo- lieren 100 der ungefilterten Teile der wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfeld- daten gefüllt (vgl. Fig. 5a-b). Es ist vorteilhaft, dass somit Fehlstellen, die beispiels- weise auf Messfehler einer Wegstreckenmesseinrichtung des Arbeitsgeräts zurück- zuführen sind, ausgeglichen werden kônnen. Die durch das Matchen 80 entstande- nen wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten werden zum Ermitteln 110 einer oder mehrerer Positionen und/oder eines oder mehrerer Positionsbereiche des

Arbeitsgeräts während der weiteren Fahrt verwendet. Die zumindest eine ermittelte

Position und/oder der zumindest eine ermittelte Positionsbereich des Arbeitsgeräts wird bzw. werden insbesondere zur Ortsbestimmung eines Merkmals der Rohrlei- tung verwendet. Das Merkmal kann beispielsweise als Rohrverbindungsstelle, Ventil o.Ä. ausgebildet sein.

Fig. 2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren, in welchem dem Verfahren drei weitere Schritte 10, 20, 30 vorgelagert sind. Vorzugsweise erfolgt ein Auf- nehmen 10 von ersten Magnetfelddaten eines remanenten Magnetfelds mittels eines

Magnetfeldsensors des Arbeitsgeräts während einer Referenzfahrt des Arbeitsgeräts

- 27 - BE2022/5890 durch die Rohrleitung, ein Aufnehmen 20 von Wegstreckendaten entlang der Rohr- leitung mittels einer Wegstreckenmesseinrichtung des Arbeitsgeräts während der

Referenzfahrt des Arbeitsgeräts und ein Aufnehmen 30 von weiteren Magnetfeldda- ten des remanenten Magnetfelds mittels des oder eines weiteren Magnetfeldsensors des oder eines weiteren Arbeitsgeräts während einer weiteren Fahrt dieses Arbeits- geräts. Das Bestimmen zumindest einer Position und/oder eines Positionsbereichs des Arbeitsgeräts von der weiteren Fahrt erfolgt durch das Verfahren 40 und mittels einer Datenverarbeitungsvorrichtung, insbesondere einer Datenverarbeitungsvor- richtung, die Mittel zur Ausführung des Verfahrens 40 umfasst. Für die weitere Fahrt kann das oder ein weiteres Arbeitsgerät ohne Wegstreckenmesseinrichtung (vgl.

Fig. 7) zum Einsatz kommen, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren und insbe- sondere das dabei zum Einsatz kommende Arbeitsgerät besonders einfach und kos- tengünstig sind.

Fig. 3a zeigt die Ergebnisse einer Zuordnung von Wegstreckendaten zu ersten Mag- netfelddaten 2 in Form von Referenzdaten 6. Ebenfalls erfolgte zu Testzwecken eine

Zuordnung von später aufgenommenen weiteren Magnetfelddaten 4 ebenfalls wie- der zu Wegstreckendaten entlang der Längserstreckung der Rohrleitung. Es zeigt sich zunächst, dass die Magnetfelddaten des in der Rohrleitung aufnehmbaren remanenten Magnetfelds charakteristisch, detektierbar und somit gemäß der Erfin- dung verwendbar sind. Es ist von Vorteil, dass im vorliegenden Fall die axiale Mag- netfeldkomponente des remanenten Magnetfelds in der Rohrleitung gemessen wurde, da hierfür lediglich ein einziger Magnetfeldsensor benötigt wird. Die radiale

Magnetfeldkomponente kann alternativ oder ergänzend dazu, insbesondere mit

- 28 - BE2022/5890 mehreren rechtwinklig zueinander angeordneten Magnetfeldsensoren, aufgenom- men werden.

Gemäß der Erfindung können die weiteren Magnetfelddaten 4 nun ohne Wegstre- ckendaten bereitgestellt werden. Fig. 3b zeigt die Aufnahme der ersten und weiteren

Magnetfelddaten 4 über den Lauf in der Rohrleitung als Funktion der Zeit. Die ersten

Magnetfelddaten 2 sind im Vergleich zu den weiteren Magnetfelddaten 4 über eine kürzere Zeit und demnach mit einer höheren Geschwindigkeit aufgenommen wur- den. Die ersten Magnetfelddaten 2 sind im Vergleich zu den weiteren Magnetfeldda- ten 4, insbesondere ungleichmäßig, verzerrt.

Um die weiteren Magnetfelddaten 4 und die Referenzdaten 6 miteinander zu Mat- chen, werden im vorliegenden Fall die weiteren Magnetfelddaten 4 zeitnormiert und den Referenzdaten 6 zugeordnet. Dabei kommt bevorzugt ein Algorithmus zur Zeit- normierung, insbesondere ein sog. „FastDTW“-Algorithmus, zum Einsatz. Durch die

Verwendung eines Algorithmus ist das Verfahren besonders einfach computerimple- mentierbar. Durch das Matchen werden wegstreckenabhängige weitere Magnetfeld- daten 8 erzeugt, die beispielhaft in Fig. 4a-b gezeigt sind und die den testweise ge- messenen und bereits der Wegstrecke zugeordneten Magnetfelddaten in der An- sicht nach Fig. 3a sehr ähneln. Alternativ dazu können die Referenzdaten 6 den wei- teren Magnetfelddaten 4 zugeordnet werden, indem die Referenzdaten 6 insbeson- dere zeitnormiert werden, oder die Referenzdaten 6 und die weiteren Magnetfeldda- ten 4 werden einander zugeordnet, indem diese beiden Daten 4, 6 insbesondere zeitnormiert werden.

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In Fig. 4b ist zudem erkennbar, dass an Fehlstellen 12 eine Abweichung zwischen der mittels des erfindungsgemäRfen Verfahrens ermittelten Wegstrecke bzw. Position und der tatsächlichen Wegstrecke bzw. Position des Arbeitsgeräts vorliegen kann.

Solche Fehlstellen 12 liegen beispielsweise in der Nähe von Geschwindigkeitssprün- gen des Arbeitsgeräts vor. Zur Erhöhung der Genauigkeit des erfindungsgemäRen

Verfahrens werden die Fehlstellen 12 bevorzugt, wie in Fig. 5a gezeigt, aus den wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten 8 gefiltert und die dadurch ent- standenen Lücken 14, wie in Fig. 5b gezeigt, durch Interpolieren der ungefilterten

Teile der wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten 8 aufgefüllt. In Fig. 5b ist erkennbar, dass die ermittelte Wegstrecke bzw. Position und die tatsächliche

Wegstrecke bzw. Position dadurch geringer voneinander abweichen.

Fig. 6 und 7 zeigen jeweils ein erfindungsgemäRes Arbeitsgerät 16 in seiner Arbeits- position in einer zum Transportieren von Fluiden ausgebildeten Rohrleitung 18. Im vorliegenden Fall sind die Arbeitsgeräte 16 jeweils als Molch ausgebildet. Die Ar- beitsgeräte 16 weisen jeweils einen Magnetfeldsensor 22 auf, der im vorliegenden

Fall in der Längsmittesachse 24 des jeweiligen Arbeitsgeräts 16 angeordnet ist. Ins- besondere ist der Magnetfeldsensor 22 zur Aufnahme einer axialen Magnetfeldkom- ponente in Richtung A einer Längserstreckung der Rohrleitung 18 gerichtet. Es ist möglich, dass jedes der Arbeitsgeräte 16 zur Aufnahme einer radialen Magnetfeld- komponente weitere, vorliegend nicht dargestellte, Magnetfeldsensoren aufweist.

Die Arbeitsgeräte 16 weisen ferner bevorzugt jeweils einen Datenspeicher 26 und einen Energiespeicher 28 auf, wobei der Datenspeicher 26 und der Energiespeicher

- 30 - BE2022/5890 28 insbesondere ebenfalls in der Längsmittesachse 24 des jeweiligen Arbeitsgeräts 16 angeordnet sind. Der Magnetfeldsensor 22, der Datenspeicher 26 und der Ener- giespeicher 28 sind vorzugsweise auf einem Träger 32 des jeweiligen Arbeitsgeräts 16 angeordnet. Ferner weisen die Arbeitsgeräte 16 bevorzugt Dichtungselemente 34 zur Abdichtung eines Innenraums 36 des jeweiligen Arbeitsgeräts 16 gegenüber der jeweiligen Rohrleitung 18 auf. In dem jeweiligen Innenraum 36 sind insbesondere der Datenspeicher 26 und der Energiespeicher 28 angeordnet. Die Dichtungsele- mente 34 erstrecken sich bevorzugt radial und insbesondere scheibenfôrmig zwi- schen der Längsmittelachse 24 und einer Innenwand 38 der Rohrleitung 18. Die Ar- _ beitsgeräte 16 können ferner zusätzliche Sensoren 42 zur Untersuchung der Unver- sehrtheit der Rohrleitung 18 und/oder Ortungsmittel 44 zur Ortung des jeweiligen Ar- beitsgeräts 16 aufweisen. Bevorzugt weisen die Arbeitsgeräte 16 jeweils eine nicht dargestellte Datenverarbeitungsvorrichtung mit Mitteln zur Ausführung des Verfah- rens 40 auf, sodass das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren durch das jeweilige Arbeitsgerät 16 eigenständig und/oder ohne externe Datenverar- beitungsvorrichtungen ausgeführt werden kann.

Im Gegensatz zu dem in Fig. 6 dargestellten Arbeitsgerät 16, das eine als Odometer ausgebildete Wegstreckenmesseinrichtung 46 aufweist, ist das in Fig. 7 gezeigte Ar- — beitsgerät 16 ohne Wegstreckenmesseinrichtung ausgebildet. Das in Fig. 6 gezeigte

Arbeitsgerät 16 eignet sich insbesondere für die Referenzfahrt, während das in Fig. 7 gezeigte Arbeitsgerät 16 bevorzugt bei der weiteren Fahrt zum Einsatz kommt, die vorteilhafterweise ohne mechanische Wegstreckenmessung erfolgen kann. Das in

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Fig. 7 dargestellte Arbeitsgerät 16 für die weitere Fahrt ist konstruktiv somit einfa- cher und leichter ausgebildet, was das gesamte Handling des Arbeitsgeräts 16 ver- einfacht.

Die dargestellten erfindungsgemäBen Verfahren sowie das, insbesondere in Fig. 7 dargestellte, Arbeitsgerät zum Einsatz in der zum Transportieren von Fluiden ausge- bildeten Rohrleitung ermöglichen eine besonders einfache und kostengünstige Posi- tionsbestimmung des Arbeitsgeräts.

Claims (24)

„32 - BE2022/5890 Ansprüche

1. Computerimplementiertes Verfahren (40) zur Positionsbestimmung eines Ar- beitsgeräts (16) in einer zum Transportieren von Fluiden ausgebildeten Rohr- leitung (18), umfassend zumindest die Schritte: - Bereitstellen (50) von Referenzdaten (6) in Form von einander zugeordneten Wegstreckendaten und ersten Magnetfelddaten (2) eines remanenten Mag- netfeldes entlang der Rohrleitung (18) von einer Referenzfahrt des Arbeitsge- räts (16), - Bereitstellen (60) von weiteren Magnetfelddaten (4) des remanenten Mag- netfelds entlang der Rohrleitung (18) von einer weiteren Fahrt des oder eines weiteren Arbeitsgeräts (16), - Matchen (80) der weiteren Magnetfelddaten (4) und der Referenzdaten (6) miteinander zum Erzeugen wegstreckenabhängiger weiterer Magnetfelddaten (8), - Ermitteln (110) einer Position und/oder eines Positionsbereichs des Arbeits- geräts (16) von der weiteren Fahrt anhand der wegstreckenabhängigen weite- ren Magnetfelddaten (8).

2. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass die Wegstreckendaten während der Referenzfahrt des Arbeitsgeräts (16) durch die Rohrleitung (18) mittels einer Wegstreckenmesseinrichtung (46) aufgenommen wurden, die ersten Magnetfelddaten (2) während der Re- ferenzfahrt mittels eines Magnetfeldsensors (22) aufgenommen wurden und

- 33 - BE2022/5890 die weiteren Magnetfelddaten (4) während der weiteren Fahrt des oder eines weiteren Arbeitsgeräts (16) wiederum mittels des oder eines weiteren Mag- netfeldsensors (22) aufgenommen wurden.

3. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Position und/oder der Positionsbereich des Arbeitsge- räts (16) zur Ortsbestimmung zumindest eines Merkmals der Rohrleitung (18) gespeichert und/oder ausgegeben wird bzw. werden.

4 Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ortsbestimmung des bzw. eines Merkmals der Rohrleitung (18) eine, insbesondere zeitliche, Zuordnung weite- rer Sensordaten und der weiteren Magnetfelddaten (4) zueinander erfolgt.

5. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden An- sprûche, dadurch gekennzeichnet, dass Referenzdaten (6) in Form von ei- nander zugeordneten Wegstreckendaten und ersten Magnetfelddaten (2) be- reitgestellt werden, wobei die Zuordnung der Wegstreckendaten und ersten Magnetfelddaten (2) zueinander kalibriert und justiert wurde.

6. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden An- sprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: - Zeitnormieren der weiteren Magnetfelddaten (4) und/oder Zeitnormieren der Referenzdaten (6) zum Matchen der weiteren Magnetfelddaten (4) und

„34 - BE2022/5890 der Referenzdaten (6) miteinander im Falle von unterschiedlichen Ge- schwindigkeitsverläufen des Arbeitsgeräts (16) während der Referenzfahrt und der weiteren Fahrt.

7. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- net, dass einzelne Abschnitte der zu normierenden weiteren Magnetfelddaten (4) bzw. Referenzdaten (6) gedehnt und/oder gestaucht werden, um sie den diesen Abschnitten entsprechenden Abschnitten der Referenzdaten (6) bzw. weiteren Magnetfelddaten (4) zuzuordnen.

8. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitnormieren mittels eines Algorithmus zur Zeitnormierung, insbesondere zur dynamischen Zeitnormierung, und vor- zugsweise automatisiert erfolgt.

9. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung einer Genauigkeit der Positionsbestimmung eine Differenz zwischen der bzw. dem anhand der weg- streckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten (8) ermittelten Position und/o- der Positionsbereich und der tatsächlichen Position und/oder dem tatsächli- chen Positionsbereich des Arbeitsgerätes (16) von der weiteren Fahrt durch, insbesondere automatisiertes, Filtern (90) und Interpolieren (100) der weg- streckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten (8) ausgeglichen wird.

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10. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich- net, dass während der weiteren Fahrt aufgenommene Geschwindigkeitsdaten bereitgestellt und den wegstreckenabhängigen weiteren Magnetfelddaten (8) zugeordnet werden, wobei Teile der wegstreckenabhängigen weiteren Mag- netfelddaten (8), die einer Fehlstelle (12) in den Geschwindigkeitsdaten zuge- ordnet wurden, durch Filtern (90) ausgeblendet und die durch das Ausblen- den entstandenen Lücken (14) in den wegstreckenabhängigen weiteren Mag- netfelddaten (8) durch Interpolieren (100) der ungefilterten Teile dieser Daten (8) gefüllt werden.

11. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gefilterte erste Magnetfelddaten (2) und gefilterte weitere Magnetfelddaten (4) bereitgestellt werden, wobei beide Daten (2, 4) jeweils auf einen niederfrequenten Bereich mit einer Frequenz < Hz, bevorzugt < 15 Hz, besonders bevorzugt < 10 Hz, gefiltert sind.

12. Datenverarbeitungsvorrichtung, die Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst. 20 13. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Verfah- rens durch einen Computer bewirken, dass der Computer bzw. eine entspre- chende elektronische Datenverarbeitungseinheit das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt.

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14. Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.

15. Verfahren zur Positionsbestimmung eines Arbeitsgeräts (16) in einer zum Transportieren von Fluiden ausgebildeten Rohrleitung (18), umfassend zu- mindest die Schritte: - Aufnehmen (10) von ersten Magnetfelddaten (2) eines remanenten Magnet- felds mittels eines Magnetfeldsensors (22) des Arbeitsgeräts (16) während ei- ner Referenzfahrt des Arbeitsgeräts (16) durch die Rohrleitung (18), - Aufnehmen (20) von Wegstreckendaten entlang der Rohrleitung (18) mittels einer Wegstreckenmesseinrichtung (46) des Arbeitsgeräts (16) während der Referenzfahrt des Arbeitsgeräts (16), - Aufnehmen (30) von weiteren Magnetfelddaten (4) des remanenten Magnet- felds mittels des oder eines weiteren Magnetfeldsensors (22) des oder eines weiteren Arbeitsgeräts (16) während einer weiteren Fahrt dieses Arbeitsge- räts (16), wobei insbesondere diese Fahrt ohne eine direkte Wegstrecken- messung, beispielsweise anhand eines Odometers, erfolgt. - Bestimmen zumindest einer Position und/oder eines Positionsbereichs des Arbeitsgeräts (16) von der weiteren Fahrt, wobei das Bestimmen durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11 und mittels einer Datenverar- beitungsvorrichtung, insbesondere der Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, erfolgt.

„37 - BE2022/5890

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ohne Kontakt des Arbeitsgeräts (16) mit der Rohrleitung (18) während der weiteren Fahrt erfolgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Magnetfelddaten (2) und die weiteren Magnetfelddaten (4) je- weils in Form von axialen Magnetfeldkomponenten des remanenten Magnet- felds aufgenommen werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Magnetfelddaten (2) und die weiteren Magnetfelddaten (4) je- weils in Form von radialen Magnetfeldkomponenten des remanenten Magnet- felds aufgenommen werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Magnetfelddaten (2) und die weiteren Magnetfelddaten (4) je- weils in Form von axialen Magnetfeldkomponenten des remanenten Magnet- felds und von radialen Magnetfeldkomponenten des remanenten Magnetfelds aufgenommen werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Magnetfelddaten (2) und die weiteren Magnetfelddaten (4) je- weils mittels eines als Hoch-Präzisions-Magnetfeldsensor ausgebildeten Mag- netfeldsensors (22) aufgenommen werden.

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21. Arbeitsgerät (16) zum Einsatz in einer zum Transportieren von Fluiden ausge- bildeten Rohrleitung (18), wobei das insbesondere als Reinigungsmolch aus- gebildete Arbeitsgerät (16) zum Bewegen in der Rohrleitung (18) ausgebildet ist, wobei das Arbeitsgerät (16) zumindest einen Magnetfeldsensor (22) zum Aufnehmen von Magnetfelddaten (2, 4) eines remanenten Magnetfeldes ent- lang der Rohrleitung (18) aufweist und wobei der Magnetfeldsensor (22) zu einer Längsmittelachse (24) des Arbeitsgeräts (16) mit einem Abstand von höchstens 20 % eines AuBendurchmessers des Arbeitsgeräts (16), bevorzugt mit einem Abstand von höchstens 10 % eines AuBendurchmessers des Ar- beitsgeräts (16), besonders bevorzugt mit einem Abstand von höchstens 5 % eines AuBendurchmessers des Arbeitsgeräts (16), weiter besonders bevor- zugt ohne Abstand, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ar- beitsgerät (16) eine Datenübertragungseinheit zum Übermitteln der Magnet- felddaten (2, 4) an eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12 auf- weist.

22. Arbeitsgerät (16) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Ar- beitsgerät (16) zum Aufnehmen einer axialen Magnetfeldkomponente einen, in Bezug auf eine Arbeitsposition des Arbeitsgeräts (16) in der Rohrleitung (18), in Richtung (A) einer Längserstreckung der Rohrleitung (18) gerichteten Magnetfeldsensor (22) aufweist.

- 39 - BE2022/5890

23. Arbeitsgerät (16) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsgerät (16) zum Aufnehmen einer radialen Magnetfeldkomponente einen ersten Magnetfeldsensor (22) und einen zweiten Magnetfeldsensor (22) aufweist, wobei die beiden Magnetfeldsensoren (22) rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

24. Arbeitsgerät (16) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeich- net, dass das Arbeitsgerät (16) eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach An- spruch 12 aufweist.