一种管道清管器定位系统、装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种管道清管器定位系统、装置及方法，其中该系统包括：发射机，固定于管道清管器上，用于发射振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号；多个接收机，设置于油气管道沿线上，用于检测所述发射机发出的振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号，并在检测到所述至少两种电磁信号时向定位机发送接收机自身的位置信息；定位机，用于接收所述接收机自身的位置信息，并将其确定为所述管道清管器的位置。本发明专利技术通过发射和检测多种电磁信号来判断是否检测到管道清管器，可有效排除测试环境中存在的大量电磁干扰，极大地减少误报率，显著地提高管道清管器的定位精准率，为油气管道的清管作业提供更好的服务。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气管道工程
，具体地，涉及。
技术介绍
油气管线在施工过程中，不可避免地要进入砂石、泥土等施工杂物。管线投产后，也往往会积存一定的泥浆、凝析液及腐蚀产物，这些东西将影响输送产品质量，堵塞油气管道，降低管线输送效率，腐蚀管线内壁和堵塞仪表设备，甚至会带来输送介质泄露的严重后果。因此管线在投产前或运行一定时间后，必须进行清管。对于清管作业来说，在清管器进入到管道以后，需要实时追踪清管器在各个时刻的位置。尤其在清管器发生卡球事故时，需要及时准确地确定清管器卡堵点所处的位置，以便尽快采取措施，避免更大的损失。目前国内外常用的一种监测方法是在清管器上安装一个低频磁脉冲发射装置，发射一个固定频率的电磁信号，在地面上利用接收机采集此信号，以此进行跟踪定位。由于管道测试现场存在大量的电磁干扰，导致上述仅仅依靠某一单频电磁信号进行检测的方法极易造成误报，严重影响了清管器智能跟踪定位系统的现场推广应用。此外，目前还有采用联合检测声波信号与电磁信号来定位清管器的方法，例如申请号为201010191780.4的专利方案中，同时采用声音振动传感器检测清管器和管壁摩擦和撞击产生的声音振动信号，以及采用磁场感应线圈检测清管器携带的电磁信号源产生的电磁信号，以此定位清管器。然而事实上在管道测试现场存在着大量的干扰声波信号(如现场来往车辆声音、沿线设备声音等)，且清管器和管壁摩擦和撞击产生的声音振动信号存在大量的不确定性，使得采集和检测这种声波信号非常困难，准确度很低，实用性差，而且这种方法需要设置两套传感器(声音振动传感器和磁场感应线圈)，设备复杂，成本高，不利于推广应用。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提供，以解决现有的管道清管器定位技术仅检测单一频率电磁信号，或联合检测声波信号与电磁信号容易导致错误定位的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种管道清管器定位系统，包括:发射机，固定于管道清管器上，用于发射振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号;多个接收机，设置于油气管道沿线上，用于检测所述发射机发出的振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号，并在检测到所述至少两种电磁信号时向定位机发送接收机自身的位置信息；定位机，用于接收所述接收机自身的位置信息，并将其确定为所述管道清管器的位置。相应的，本专利技术还提供一种管道清管器定位装置，包括:发射机，固定于管道清管器上，用于发射振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号。相应的，本专利技术还提供一种管道清管器定位装置，包括:多个接收机，设置于油气管道沿线上，用于检测固定于管道清管器上的发射机发出的振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号，并在检测到所述至少两种电磁信号时向定位机发送接收机自身的位置信息；定位机，用于接收所述接收机自身的位置信息，并将其确定为所述管道清管器的位置。相应的，本专利技术还提供一种管道清管器定位方法，包括:利用固定于管道清管器上的发射机发射振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号;利用油气管道沿线上设置的多个接收机检测所述至少两种电磁信号；将检测到所述至少两种电磁信号的接收机的位置确定为所述管道清管器的位置。借助于上述技术方案，本专利技术通过固定于管道清管器上的发射机发射振幅相同频率不同的多种电磁信号，并利用油气管道沿线上设置的接收机来检测发射机发射的多种电磁信号，再将检测到这些电磁信号的接收机的位置确定为管道清管器的位置，相比于现有技术，本专利技术通过发射和检测多种电磁信号来判断是否检测到管道清管器，可有效排除测试环境中存在的大量电磁干扰，极大地减少误报率，显著地提高管道清管器的定位精准率，只需要检测电磁信号即可，检测设备结构简单，成本低，利于推广应用，为油气管道的清管作业提供更好的服务。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的管道清管器定位系统示意图；图2是本专利技术提供的发射机结构示意图；图3是本专利技术提供的接收机结构示意图；图4是本专利技术提供的一种位置信息处理器结构示意图；图5是本专利技术提供的另一种位置信息处理器结构示意图；图6是本专利技术提供的定位机结构示意图；图7是本专利技术提供的管道清管器定位方法流程示意图；图8是本专利技术提供的图7中步骤S2的具体流程示意图；图9是本专利技术具体实施例提供的发射机结构示意图；图10是本专利技术具体实施例提供的接收机结构示意图；图11是本专利技术具体实施例提供的二阶有源高通滤波放大电路示意图；图12是本专利技术具体实施例提供的二阶有源低通滤波放大电路示意图；图13是本专利技术具体实施例提供的模数转换电路示意图；图14是本专利技术具体实施例提供的双频信号的时域波形及其FFT频谱图；图15是本专利技术具体实施例提供的SM908模块向GPS卫星系统请求定位，并将接收机位置信息上传至定位机的示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术针对现有的管道清管器定位技术接收信号微弱且干扰多的特点，设计了一种基于双频激励的管道清管器定位系统、装置与方法，能够有效地排除测试环境的噪声干扰，实时准确地检测出发射的电磁信号，实现对管道清管器的定位跟踪。本专利技术提供一种管道清管器定位系统，如图1所示，该系统包括:发射机1，固定于管道清管器上，用于发射振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号;多个接收机2，设置于油气管道沿线上，用于检测发射机I发出的振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号，并在检测到至少两种电磁信号时向定位机3发送接收机2自身的位置信息；定位机3，用于接收接收机2自身的位置信息，并将其确定为管道清管器的位置。图1所示的管道清管器定位系统，其工作原理如下:携带发射机的管道清管器在油气管道内部进行清管作业时，发射机发射振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号，这些电磁信号；同时，设置于油气管道沿线的多个接收机检测发射机发射的这些电磁信号，如果某一时刻有某一接收机检测到这些电磁信号，则说明管道清管器行进到了该接收机所在位置的附近，即可将该接收机的位置确定为管道清管器的当前位置；将该位置信息上传至定位机，即实现了管道清管器的定位，随着管道清管器在油气管道内的移动，通过定位机可以实时定位管道清管器的当前位置。相比于现有的仅发射和检测单一频率的电磁信号的清管器定位技术，本专利技术通过发射和检测多种电磁信号来判断是否检测到管道清管器，从而可有效排除测试环境中存在的大量电磁干扰，极大地减少误报率；相比于现有的联合检测声波信号和电磁信号的清管器定位技术，本专利技术不需要检测声波信号，仅需检测电磁信号，准确度高，只需设置一套检测电磁信号的设备即可，设备构造简单，成本低，利于推广应用。为保证管道清管器的正常工作，较佳的，图1所示的管道清管器定位系统中，发射机可固定于管道清管器的尾部。本专利技术中，接收机与定位机之间可以通过有线或无线通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道清管器定位系统，其特征在于，包括：发射机，固定于管道清管器上，用于发射振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号；多个接收机，设置于油气管道沿线上，用于检测所述发射机发出的振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号，并在检测到所述至少两种电磁信号时向定位机发送接收机自身的位置信息；定位机，用于接收所述接收机自身的位置信息，并将其确定为所述管道清管器的位置。

【技术特征摘要】
1.一种管道清管器定位系统，其特征在于，包括: 发射机，固定于管道清管器上，用于发射振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号；多个接收机，设置于油气管道沿线上，用于检测所述发射机发出的振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号，并在检测到所述至少两种电磁信号时向定位机发送接收机自身的位置信息； 定位机，用于接收所述接收机自身的位置信息，并将其确定为所述管道清管器的位置。2.一种管道清管器定位装置，其特征在于，包括: 发射机，固定于管道清管器上，用于发射振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述发射机具体包括: 发射控制电路，用于控制发射线圈发射的电磁信号的频率； 发射线圈，用于在所述发射控制电路的控制下发射振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述发射机还包括: 供电电源，用于为所述发射控制电路和所述发射线圈提供电源。5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述发射线圈具体用于发射振幅相同而频率不同的两种电磁信号。6.根据权利要求3-5任一所述的装置，其特征在于，所述发射线圈发射的所述至少两种电磁信号的频率在20Hz~30Hz之间。7.一种管道清管器定位装置，其特征在于，包括: 多个接收机，设置于油气管道沿线上，用于检测固定于管道清管器上的发射机发出的振幅相同而频率不同的至少两种电磁信号，并在检测到所述至少两种电磁信号时向定位机发送接收机自身的位置信息； 定位机，用于接收所述接收机自身的位置信息，并将其确定为所述管道清管器的位置。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述接收机具体包括: 接收线圈，用于接收磁场信号，并将磁场信号转换为模拟电信号； 前置放大电路，连接所述接收线圈，用于放大所述接收线圈输出的模拟电信号； 滤波放大电路，连接所述前置放大电路，用于对所述前置放大电路放大后的模拟电信号进行滤波和再次放大； 模数转换电路，连接所述滤波放大电路，用于将所述滤波放大电路滤波和再次放大后的模拟电信号转换为数字信号； 数字信号处理器，连接所述模数转换电路，用于对所述数字信号进行快速傅里叶变换FFT处理，得到所述数字信号的频谱；并利用谱峰搜索算法对所述频谱进行检测；当检测到所述频谱中存在所述至少两种电磁信号对应的各个频率，且所述频谱中所述各个频率对应的信号振幅满足设定的关系时，确定检测到所述至少两种电磁信号，并启动位置信息处理器； 位置信息处理器，用于向所述定位机发送该接收机自身的位置信息。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，当所述发射机发出振幅相同而频率不同的两种电磁信号时，所述数字信号处理器具体用于:利用谱峰搜索算法搜索所述频谱，判断所述频谱的最大峰值和次大峰值对应的频率分别为所述两种电磁信号对应的两个频率，且所述频谱中所述两个频率对应的信号振幅满足如下公式时，确定检测到所述两种电磁信号: 10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述位置信息处理器具体包括: 存储芯片，用于存储预先确定的接收机自身的位置信息；...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁华庆，艾毅然，于达，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11