CN104237917A - 一种管道内检测器远程实时跟踪***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道内检测器远程实时跟踪***，所述跟踪***包括：若干个跟踪装置、一北斗***接收机和一远程监控终端；若干个所述跟踪装置设置在管道沿线，所述北斗***接收机用于接收所述跟踪装置通过北斗***卫星发送的报文，所述北斗***接收机与所述远程监控终端通过有线或无线通讯连接，所述远程监控终端用于读取所述北斗***接收机接收的报文，对管道内检测器进行跟踪。本发明还公开了一种管道内检测器远程实时跟踪方法。本发明可对长输油气管道内检测实现全天候、全区域、高精度的跟踪。
Description
技术领域
本发明是一种管道内检测器远程实时跟踪***及方法，涉及油气管道***的清管与检测领域。
背景技术
长输油气管道由于制造工艺、材料、施工、埋设环境、输送介质、操作条件等原因，常出现各种异常和失效，若不及时发现和维修，会发生油/气的泄漏，对环境和人类生命财产安全形成威胁。为减少管道事故的发生，油气管道企业常采用各类检测和评价办法，分析管道存在的缺陷。其中，管道内检测(ILI)就是一种常用的检测方法。管道内检测技术是将各种无损检测设备加载在管道清管器上，通过输送介质的前后压差在管道内运行，达到检测管道缺陷的目的。由于在管道内部屏蔽环境下运行，内检测器(pig)不能实时与外界通讯，必须借助地面的跟踪装置，一方面用于跟踪管道内检测器，另一方面，作为管道特征定位的参照物，校正管道特征位置。
目前的pig跟踪装置，必须在完成跟踪任务从外业取回后，才能分析跟踪装置是否有效触发、工作是否正常、操作是否有误等，不能在检测过程中实时分析装置状态，不能及时发现失效的装置，造成实际跟踪间距增大，减低了管道特征定位的精度。
而且pig有卡堵的可能，若不能及时发现，会造成管道憋压、泄漏的危险，尤其对于高含蜡原油管道，pig卡堵会影响管道正常运行。目前主要解决办法是在每处跟踪位置上，由操作人员根据pig预定通过时间判断pig是否通过，需要时刻观察跟踪装置信号。而长输油气管道通过区域多为无人烟地区，环境复杂。这不但需要大量的人力，而且恶劣工作环境也无法保证人身安全。
另一方面，跟踪装置在开机处于工作状态下时，要求不能被移动。而野外环境下，不可避免地存在其他人员移动装置、跟踪人员误移动等情况，这样，
记录的数据会参杂多于、无用的信号，如果不能及时排除，会造成严重定位错误。
此外，跟踪人员需要手工填写一些跟踪记录，比如跟踪装置编号、桩号等信息，数据分析人员利用这些信息作为管道特征定位的参照信息。这不可避免地存在人员记录错误的情况，造成管道特征定位错误。
北斗卫星导航***(BeiDou Navigation Satellite System-"BDS")是中国自行研制的全球卫星定位与通信***。***由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具备终端双向报文通信功能。这种全天候、全球覆盖、双向报文通信的特性，为pig跟踪装置定位和远程跟踪管理，提供了一个可靠的平台。
发明内容
本发明的目的是提供一种管道内检测器远程实时跟踪***，对长输油气管道内检测实现全天候、全区域、高精度的跟踪。
本发明的另一目的在于提供上述跟踪***所实现的跟踪方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种管道内检测器远程实时跟踪***，包括：若干个跟踪装置、一北斗***接收机和一远程监控终端；若干个所述跟踪装置设置在管道沿线，所述北斗***接收机用于接收所述跟踪装置通过北斗***卫星发送的报文，所述北斗***接收机与所述远程监控终端通过有线或无线通讯连接，所述远程监控终端用于读取所述北斗***接收机接收的报文，对管道内检测器进行跟踪；
其中，所述跟踪装置包括：
跟踪单元，用于探测管道内检测器的通过信号，所述通过信号为管道内检测器通过时的磁场变化信号或管道内检测器携带的发射器的信号；
北斗***单元，用于接收北斗***卫星的数据，以及通过所述北斗***卫星向所述北斗***接收机发送报文，同时对所述跟踪单元精密授时，确保所有所述跟踪装置和所述管道内检测器的时钟保持同步；
处理与存储单元，用于采集所述跟踪单元探测到的管道内检测器通过信号，通过模/数转换，转换为数字信号，并按规定数据结构存储，同时存储所述北斗***单元采集的卫星数据。
进一步地，所述跟踪***包括：
移动PC设备，所述移动PC设备与所述北斗***单元通过有线或无线通讯连接，用于对所述北斗***单元进行初始设置。
进一步地，所述远程监控终端采用GIS界面，显示和监控跟踪装置的状态。
一种管道内检测器远程实时跟踪方法，包括如下步骤：
在管道沿线按预定间隔摆放若干个跟踪装置；
运行管道内检测器；
所述跟踪装置中的跟踪单元探测管道内检测器的通过信号；
所述跟踪装置中的处理与存储单元采集所述跟踪单元探测到的管道内检测器通过信号，通过模/数转换，转换为数字信号，并按规定数据结构存储；
所述跟踪装置中的北斗***单元通过北斗***卫星将所述处理与存储单元采集的管道内检测器通过信号向远程端的北斗***接收机发送报文；
通过远程监控终端读取所述北斗***接收机接收到的报文，监控所述跟踪装置位置，以及所述管道内检测器的通过信号；
处理所述远程监控终端获得的数据，解算所述跟踪装置的准确地理坐标，以及所述管道内检测器通过的确切时间。
进一步地，所述在管道沿线按预定间隔摆放若干个跟踪装置包括：沿管道沿线每隔1～2km摆放所述跟踪装置；在管道附近国家测绘三角点或其他测绘已知点上摆放所述跟踪装置，便于将管道测图与国家地形图准确匹配。
进一步地，在所述在管道沿线按预定间隔摆放若干个跟踪装置之前，还包括如下步骤：用移动PC设备对每台所述跟踪装置的北斗***单元进行初始设置。
进一步地，在运行管道内检测器之前还包括如下步骤：通过若干个所述跟踪装置对可带有信号发送装置的管道清管器进行跟踪，分析管道周边环境和管道埋深是否会影响所述跟踪装置的触发，判断所述跟踪装置摆放位置是否合理；若判断出所述跟踪装置摆放位置不合理，那么及时对所述跟踪装置的摆放位置做出调整，保证每台跟踪装置的有效性；若判断出所述跟踪装置摆放位置合理，那么开始运行所述管道内检测器。
进一步地，所述跟踪装置中的北斗***单元向远程端的北斗***接收机发送报文中的报文发送方式包括：首次发送，是在所述跟踪装置开机，且北斗***卫星信号稳定后，向所述北斗***接收机发送的第一条报文，状态为0；触发发送，所述跟踪装置被触发，所述跟踪装置中的处理与存储单元将信号存储成报文发送序列，依次向所述北斗***接收机发送报文，状态为1；定时发送，在所述跟踪装置触发之前或触发发送完成之后，按设定时间间隔，向所述北斗***接收机持续发送报文，状态为0，此类报文用于检查跟踪装置的状态和位置。
进一步地，所述通过远程监控终端读取所述北斗***接收机接收到的报文，监控所述管道内检测器的通过信号具体包括如下步骤：所述管道内检测器初始速率定为介质出站速率，即出站计量速率，到达第一个跟踪装置的时间估计值为距离与初始速率的比值；受管壁摩擦、管道附件和地势等的影响，实际到达时间与估算值略有差别，设定一个差异阈值，超过此阈值，说明存在内检测器卡堵可能，应采取应急措施；根据管道内检测器到达时间以及所述跟踪装置的间距，计算管道内检测器速率，以此估算下一个跟踪装置到达时间，以此类推，直到所述管道内检测器运行结束。
本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：
1、利用BDS卫星***的全球覆盖、报文通讯等特性，实现了管道内检测器的远程实时跟踪，摆脱了对其他无线通讯资源的依赖，并且信号不受时间/空间限制，集成度高；
2、运行管道内检测器之前，提前摆放跟踪装置，在无人干预的情况下，自动工作，远程实时查看管道内检测器通过信号，跟踪管道内检测器位置，减少了跟踪人员在危险区域和恶劣环境的工作时间，降低了人为因素意外触发机率，保证了跟踪装置的可靠性；
3、准确预测管道内检测器通过时间，及时决策是否发生管道内检测器卡堵现象，提高了应急响应速度，降低了事故的发生机率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种管道内检测器远程实时跟踪***原理图；
图2为本发明实施例提供的跟踪装置的原理框图；
图3为本发明实施例提供的一种管道内检测器远程实时跟踪方法流程图；
图4为本发明实施例提供的管道内检测器通过时间估算图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1、图2所示，一种管道内检测器远程实时跟踪***，包括：若干个跟踪装置、一北斗***接收机和一远程监控终端；若干个所述跟踪装置设置在管道沿线，所述北斗***接收机用于接收所述跟踪装置通过北斗***卫星发送的报文，所述北斗***接收机与所述远程监控终端通过有线或无线通讯连接，所述远程监控终端用于读取所述北斗***接收机接收的报文，对管道内检测器进行跟踪；
其中，所述跟踪装置具有唯一编号，固化在ROM中，保证跟踪装置与编号一一对应，所述跟踪装置具体包括：
跟踪单元，用于探测管道内检测器的通过信号，所述通过信号为管道内检测器通过时的磁场变化信号或管道内检测器携带的发射器的信号；
北斗***单元，用于接收北斗***卫星的数据，以及通过所述北斗***卫星向所述北斗***接收机发送报文，同时对所述跟踪单元精密授时，确保所有所述跟踪装置和所述管道内检测器的时钟保持同步；
处理与存储单元，用于采集所述跟踪单元探测到的管道内检测器通过信号，通过模/数转换，转换为数字信号，并按规定数据结构存储，同时存储所述北斗***单元采集的卫星数据。
本实施例中，所述跟踪***还包括：移动PC设备，所述移动PC设备与所述北斗***单元通过有线或无线通讯连接，用于对所述北斗***单元进行初始设置。
本实施例中，所述远程监控终端采用GIS界面，显示和监控跟踪装置的状态。
实施例2：
如图3所示，本实施例提供一种管道内检测器远程实时跟踪方法：
S101，在管道沿线按预定间隔摆放若干个跟踪装置；
S102，运行管道内检测器；
S103，所述跟踪装置中的跟踪单元探测管道内检测器的通过信号；
S104，所述跟踪装置中的处理与存储单元采集所述跟踪单元探测到的管道内检测器通过信号，通过模/数转换，转换为数字信号，并按规定数据结构存储；
S105，所述跟踪装置中的北斗***单元通过北斗***卫星将所述处理与存储单元采集的管道内检测器通过信号向远程端的北斗***接收机发送报文；
S106，通过远程监控终端读取所述北斗***接收机接收到的报文，监控所述跟踪装置位置，以及所述管道内检测器的通过信号；
S107，处理所述远程监控终端获得的数据，解算所述跟踪装置的准确地理坐标，以及所述管道内检测器通过的确切时间。
本实施例中，所述步骤S101具体包括：沿管道沿线每隔1～2km摆放所述跟踪装置；在管道附近国家测绘三角点或其他测绘已知点上摆放所述跟踪装置，便于将管道测图与国家地形图准确匹配。
本实施例中，在所述步骤S101之前，还包括如下步骤：用移动PC设备对每台所述跟踪装置的北斗***单元进行初始设置，设置内容包括报文发送至的远程端所述北斗***接收机编号，以及报文定时发送时间间隔等。
本实施例中，在运行管道内检测器之前还包括如下步骤：对可带有信号发送装置的管道清管器进行跟踪，分析管道周边环境和管道埋深是否会影响所述跟踪装置的触发，判断所述跟踪装置摆放位置是否合理；若判断出所述跟踪装置摆放位置不合理，那么及时对所述跟踪装置的摆放位置做出调整，保证每台跟踪装置的有效性；若判断出所述跟踪装置摆放位置合理，那么开始运行所述管道内检测器。
具体地，在运行管道内检测器前，都会运行数次管道清管器，清除管道内的杂物，并判断管道的通过性能，以防损坏管道内检测器；环境影响和管道埋深过深，都可能导致跟踪装置不能触发，在正式运行管道内检测器前，将跟踪装置摆放到合理位置，即有效触发位置，确保尽可能多的跟踪装置能有效触发，保证后期数据处理对管道特征定位的准确性。
本实施例中，所述步骤S105中，所述跟踪装置中的北斗***单元向远程端的北斗***接收机发送报文中的报文发送方式包括：首次发送，是在所述跟踪装置开机，且北斗***卫星信号稳定后，向所述北斗***接收机发送的第一条报文，状态为0；触发发送，所述跟踪装置被触发，所述跟踪装置中的处理与存储单元将信号存储成报文发送序列，依次向所述北斗***接收机发送报文，状态为1；定时发送，在所述跟踪装置触发之前或触发发送完成之后，按设定时间间隔，向所述北斗***接收机持续发送报文，状态为0，此类报文用于检查跟踪装置的状态和位置。
本实施例中，所述步骤S105中，所述发送报文的内容包括：跟踪装置编号，时间，坐标，状态，信号，以确保记录信息的准确性和一致性。
本实施例中，所述步骤S106中，所述通过远程监控终端读取所述北斗***接收机接收到的报文，监控所述管道内检测器的通过信号具体包括如下步骤：管道内检测器初始速率定为介质出站速率，即出站计量速率，到达第一个跟踪装置的时间估计值为距离与初始速率的比值；受管壁摩擦、管道附件和地势等的影响，实际到达时间与估算值略有不同，设定一个差异阈值，超过此阈值，说明存在内检测器卡堵可能，应采取应急措施；根据管道内检测器到达时间以及所述跟踪装置的间距，计算管道内检测器速率，以此估算下一个跟踪装置到达时间，以此类推，直到所述管道内检测器运行结束。
本实施例中管道内检测器通过时间与速率估算，如图4所示，公式如下：
t0＝0
t1估＝S1/v0
t2估＝S2/v2估+t1实
其中，t0为起始时刻，v0为计量的介质流速，S1和S2为跟踪装置间的间距，t1估为出站后首个跟踪装置处的估计触发时间，t1实为实际触发时间，由于管壁阻力、管道附件和高程的影响，t1估<t1实，v1估为通过S1路程的估计速率，小于v0，v2估为通过S2路程的估计速率，t2估为到达下一个跟踪装置处的估计时间，如果超过估算通过时间一定时长，跟踪装置仍未触发，可认为检测器存在卡堵可能，应采取应急措施。
综上所述，使用本发明对一段管道进行内检测，现场工作人员首先对每台跟踪装置进行初始设置，并在运行可带有信号发送装置的管道清管器之前，在管道正上方按1～2km间隔，以及国家三角控制点上摆放pig跟踪装置，跟踪装置按规定报文发送方式向远程端BDS接收机发送报文，并同时记录接收到的BDS卫星信号，在远程端，通过监控跟踪装置是否有效触发，判断摆放位置合理性，对不合理的位置进行适当调整，直到所有跟踪装置都有效触发。然后，在运行内检测器时，通过比较跟踪装置的实际触发时间和估计触发时间，对是否发生检测器卡堵可能进行判断，运行结束后，对所有数据进行后处理，得到准确的摆放位置坐标和精确的内检测器通过时间。
本发明具有以下优点及有益效果：
1、利用BDS卫星***的全球覆盖、报文通讯等特性，实现了管道内检测器的远程实时跟踪，摆脱了对其他无线通讯资源的依赖，并且信号不受时间/空间限制，集成度高；
2、运行管道内检测器之前，提前摆放跟踪装置，在无人干预的情况下，自动工作，远程实时查看管道内检测器通过信号，跟踪管道内检测器位置，减少了跟踪人员在危险区域和恶劣环境的工作时间，降低了人为因素意外触发机率，保证了跟踪装置的可靠性；
3、准确预测管道内检测器通过时间，及时决策是否发生管道内检测器卡堵现象，提高了应急响应速度，降低了事故的发生机率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种管道内检测器远程实时跟踪***，其特征在于，包括：若干个跟踪装置、一北斗***接收机和一远程监控终端；若干个所述跟踪装置设置在管道沿线，所述北斗***接收机用于接收所述跟踪装置通过北斗***卫星发送的报文，所述北斗***接收机与所述远程监控终端通过有线或无线通讯连接，所述远程监控终端用于读取所述北斗***接收机接收的报文，对管道内检测器进行跟踪；
其中，所述跟踪装置包括：
跟踪单元，用于探测管道内检测器的通过信号，所述通过信号为管道内检测器通过时的磁场变化信号或管道内检测器携带的发射器的信号；
北斗***单元，用于接收北斗***卫星的数据，以及通过所述北斗***卫星向所述北斗***接收机发送报文，同时对所述跟踪单元精密授时，确保所有所述跟踪装置和所述管道内检测器的时钟保持同步；
处理与存储单元，用于采集所述跟踪单元探测到的管道内检测器通过信号，通过模/数转换，转换为数字信号，并按规定数据结构存储，同时存储所述北斗***单元采集的卫星数据。
2.根据权利要求1所述的管道内检测器远程实时跟踪***，其特征在于，所述跟踪***包括：
移动PC设备，所述移动PC设备与所述北斗***单元通过有线或无线通讯连接，用于对所述北斗***单元进行初始设置。
3.根据权利要求1所述的管道内检测器远程实时跟踪***，其特征在于，所述远程监控终端采用GIS界面，显示和监控跟踪装置的状态。
4.一种管道内检测器远程实时跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：
在管道沿线按预定间隔摆放若干个跟踪装置；
运行管道内检测器；
所述跟踪装置中的跟踪单元探测管道内检测器的通过信号；
所述跟踪装置中的处理与存储单元采集所述跟踪单元探测到的管道内检测器通过信号，通过模/数转换，转换为数字信号，并按规定数据结构存储；
所述跟踪装置中的北斗***单元通过北斗***卫星将所述处理与存储单元采集的管道内检测器通过信号向远程端的北斗***接收机发送报文；
通过远程监控终端读取所述北斗***接收机接收到的报文，监控所述跟踪装置位置，以及所述管道内检测器的通过信号；
处理所述远程监控终端获得的数据，解算所述跟踪装置的准确地理坐标，以及所述管道内检测器通过的确切时间。
5.根据权利要求4所述的管道内检测器远程实时跟踪方法，其特征在于，所述在管道沿线按预定间隔摆放若干个跟踪装置包括：沿管道沿线每隔1～2km摆放所述跟踪装置；在管道附近国家测绘三角点或其他测绘已知点上摆放所述跟踪装置，便于将管道测图与国家地形图准确匹配。
6.根据权利要求4所述的管道内检测器远程实时跟踪方法，其特征在于，在所述在管道沿线按预定间隔摆放若干个跟踪装置之前，还包括如下步骤：用移动PC设备对每台所述跟踪装置的北斗***单元进行初始设置。
7.根据权利要求4所述的管道内检测器远程实时跟踪方法，其特征在于，在运行管道内检测器之前还包括如下步骤：通过若干个所述跟踪装置对可带有信号发送装置的管道清管器进行跟踪，分析管道周边环境和管道埋深是否会影响所述跟踪装置的触发，判断所述跟踪装置摆放位置是否合理；若判断出所述跟踪装置摆放位置不合理，那么及时对所述跟踪装置的摆放位置做出调整，保证每台跟踪装置的有效性；若判断出所述跟踪装置摆放位置合理，那么开始运行所述管道内检测器。
8.根据权利要求4所述的管道内检测器远程实时跟踪方法，其特征在于，所述跟踪装置中的北斗***单元向远程端的北斗***接收机发送报文中的报文发送方式包括：首次发送，是在所述跟踪装置开机，且北斗***卫星信号稳定后，向所述北斗***接收机发送的第一条报文，状态为0；触发发送，所述跟踪装置被触发，所述跟踪装置中的处理与存储单元将信号存储成报文发送序列，依次向所述北斗***接收机发送报文，状态为1；定时发送，在所述跟踪装置触发之前或触发发送完成之后，按设定时间间隔，向所述北斗***接收机持续发送报文，状态为0，此类报文用于检查跟踪装置的状态和位置。
9.根据权利要求4所述的管道内检测器远程实时跟踪方法，其特征在于，所述通过远程监控终端读取所述北斗***接收机接收到的报文，监控所述管道内检测器的通过信号具体包括如下步骤：所述管道内检测器初始速率设定为输送介质出站速率，即出站计量速率，到达第一个跟踪装置的时间估计值为距离与初始速率的比值；受管壁摩擦、管道附件和地势等的影响，实际到达时间与估算值略有不同，设定一个差异阈值，超过此阈值，说明存在内检测器卡堵可能，应采取应急措施；根据管道内检测器到达时间以及所述跟踪装置的间距，计算管道内检测器速率，以此估算下一个跟踪装置到达时间，以此类推，直到所述管道内检测器运行结束。
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