一种管道清管器在线跟踪定位系统技术方案

本发明专利技术是一种管道清管器在线跟踪定位系统。涉及测量磁变量、机械振动测量及管道系统技术领域。它由多个清管器跟踪定位接收器、移动通信网络、数据管理中心、GPS校时模块组成；安装在埋地管道上的多个清管器跟踪定位接收器通过移动通信网络与数据管理中心联系，与GPS卫星联系的GPS校时模块接数据管理中心。本发明专利技术全天侯、无人值守、稳定可靠、适用广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种管道清管器在线跟踪定位系统。涉及测量磁变量、机械振动测量及管道系统

技术介绍
清管作业是石油天然气长输管道投产前或运行中的一项重要工作，确保管道的正常运行和输送效率。对于新建管道来说，清管的主要目的是清除管道内的各种杂物；对已经投产运行的管道，目的是清蜡、除垢、除水、除尘。近几年，智能清管(内检测)技术发展迅速，其结果为管道完整性评价、管道改造提供了有力的理论依据。清管器是清管作业的重要设备，防止其卡堵是极其重要的。目前防卡堵的主要措施是根据管道基本情况制定合适的清管作业方案，包括清管器的选型和过盈量的选择等， 虽然可以减少堵卡事故，但并不能从根本上避免堵卡事故。一旦卡堵事故发生，如果无法及时发现，并快速、准确定位卡堵位置会延长排障时间，将影响油气的正常输送，严重时甚至会危及整条管道的安全。清管器跟踪定位是保障清管作业顺利完成的关键技术之一。目前，国内外的清管器跟踪定位产品主要采用基于声学、机械、放射性、电磁和永磁等原理，按照适用场合和使用方法可以分为指示器、定位器、跟踪器三种类型。调查研究发现由于放射性对人体有危害，相关设备已限制使用；机械式跟踪设备直接与清管器接触，需要在管道上开孔，由于安装维护困难，通常只作为站场上的通过指示器；声学设备具有有效距离远的优点，但定位精度较差，而且对卡堵住的清管器无效；电磁和永磁式跟踪定位设备技术成熟，具有定位精度高的优点，但容易受到周围电磁场的干扰。上述原理的设备都只局限于一种工作原理，其应用具有一定的局限性，有很多问题无法解决。清管器的跟踪主要依赖人工，现场操作人员的技术水平和工作态度是造成清管器丢失的不可忽视的因素；对于频繁清管的管道来说，人工跟踪耗费极大的人力、物力、财力； 人工跟踪方法的实现离不开人力，雨、雪、风等天气条件给现场操作带来很多困难，突发的交通问题也会阻碍人工跟踪的顺利进行；而且突发的暴雨、暴雪、强风和雷电等极端恶劣的天气，不仅影响设备的正常工作，而且危及现场人员的生命安全。为此亟需一种工作可靠的无人值守接收器，降低频繁清管作业管道上跟踪定位的成本，消除环境、气候、交通等客观条件的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是专利技术一种全天侯、无人值守、稳定可靠、适用广泛的清管器在线跟踪定位系统。针对现有磁场测量易受周围环境干扰、声学原理设备定位精度差、人工操作易受气候等客观条件影响，本专利技术提出一种基于磁场感应线圈和声音振动传感的双传感器结构，同时具备远程通信能力的清管器通过监视系统。本专利技术是由多个清管器跟踪定位接收器、数据管理中心组成，并利用移动通信网络和GPS卫星定位系统实现的；在被清管的管道上，根据具体实际情况，并以全面调查数据为依据，在整个管道上安装多个清管器跟踪定位接收器，将清管器跟踪定位接收器获取的清管器通过信息，通过移动通信网络传送到数据管理中心，结合GPS卫星定位系统的定位信号，数据管理中心确定出清管器的位置数据。所述清管器跟踪定位接收器安装的方法如附图说明图1所示，它直接安装在埋地的管道上，第一个安装点应设在清管器始发站或距离清管器始发站ι 2km处，最末一个安装点应设置在清管器接收站或距离清管器接收站1 2km处；在管线中间阀室、支线、穿跨越、转弯处、高程差较大地点一般应设置安装点；另外，两个安装点之间的距离不宜过大，宜在3 5 公里范围内；所述GPS卫星定位系统的定位信号是从GPS卫星获得时间信息，根据时间精度的要求，每隔一段时间校准清管器通过清管器跟踪定位接收器的时间；所述的数据管理中心与清管器跟踪定位接收器的移动通信网络选择GPRS网络， 除此之外还可以为GSM、CDMA、EDGE和3G网络。本清管器通过监视系统由多个清管器跟踪定位接收器、数据管理中心组成，并利用移动通信网络和GPS卫星定位系统实现的；安装在埋地管道上的多个清管器跟踪定位接收器通过移动通信网络与数据管理中心联系，与GPS卫星联系的GPS校时模块接跟踪定位接收器。本专利技术的数据管理中心包括无线移动通信网络接口设备和具备以太网接口的计算机，计算机上运行管道清管器在线跟踪定位系统软件。本专利技术的清管器跟踪定位接收器原理框图如图2，由数据处理和人机接口两部分组成，数据处理通过串行接口与人机接口连接。数据处理部分为核心，实现数据的采集和智能处理；人机接口部分完成辅助的人机交互和数据后处理功能；数据采集与人机接口采用分体设计，依靠串行通信模块交换数据；其双CPU设计，保证了数据处理的实时性和完整性。数据处理部分主要由如下10部分组成磁场感应线圈及其电压信号处理电路、声音振动传感器及其电荷信号处理电路、MSP430低功耗微处理器、GPS校时模块、移动通信接口、非易失存储器、段式液晶显示屏、串行接口。磁场感应线圈输出接电压信号处理电路，电压信号处理电路输出接低功耗微处理器，且低功耗微处理器有输出接电压信号处理电路输入；声音振动传感器输出接电荷信号处理电路，电荷信号处理电路输出接低功耗微处理器，且低功耗微处理器有输出接电荷信号处理电路；GPS校时模块、移动通信接口、非易失存储器的输入、输出与低功耗微处理器的输出、输入连接；段式液晶显示屏、串行接口与低功耗微处理器连接。磁场感应线圈将测到的磁场信号经电压信号处理电路对模拟信号滤波、放大和模数转换后，输给低功耗微处理器；声音振动传感器采集清管器通过时与管壁摩擦、撞击所产生的声音振动信号，经电荷信号处理电路将电荷-电压变换、滤波、放大和模数转换后，输给低功耗微处理器；移动通信网络接口提供远程无线通信能力；GPS校时模块通过同步秒脉冲和串行接口向微处理器输出时间信息；非易失存储器提供足够的存储空间，记录多达数千个记录清管器通过数据。其中低功耗微处理器，是清管器通过指示器的控制核心，协调各部分工作并完成信号识别算法；磁场感应线圈，用于测量清管器携带的磁场发射器的磁场，其电压信号处理电路的功能是模拟信号的滤波、放大和模数转换；声音振动传感器，用于采集清管器通过时与管壁摩擦、撞击所产生的声音振动信号，其电荷信号处理电路的功能是电荷-电压变换、滤波、放大和模数转换；移动通信网络接口，提供远程无线通信能力；GPS校时模块，通过同步秒脉冲和串行接口向微处理器输出时间信息，以获得精准的清管器通过时间；非易失存储器，提供足够的存储空间可以记录多达数千个记录清管器通过数据。段式液晶显示屏用于显示数据处理部分的工作状态；串行接口部分使其具有与人机接口部分和其它相关设备进行数据交换的能力。人机接口部分主要由如下10部分组成ARM处理器、键盘、液晶显示屏、SD卡、音频输出接口、打印机并行接口、USB接口、以太网接口、开关量接口。ARM处理器的输入、输出分别与键盘、液晶显示屏、SD卡、音频输出接口、打印机并行接口、USB接口、以太网接口、开关量接口输出、输入连接。ARM处理器是人机接口部分的核心，协调其它部分工作并完成人机交互功能；键盘用于参数设置和设备的操作；液晶显示屏可以以表格、图像等形式显示相关数据；大容量SD卡用于存储现场数据，并可以使用读卡器将数据导入计算机；音频输出接口提供振动声音信息的有线输出；打印机接口将数据以表格、图像等形式输出到打印机，形成相关文档；USB接口部分包括一个HOST接口和一个DEVICE接口，HOST接本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种管道清管器在线跟踪定位系统，其特征在于它由多个安装在埋地管道上的清管器跟踪定位接收器、移动通信网络、数据管理中心、ＧＰＳ校时模块组成；安装在埋地管道上的多个清管器跟踪定位接收器通过移动通信网络与数据管理中心联系，与ＧＰＳ卫星联系的ＧＰＳ校时模块接数据管理中心。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱红辉，宋建河，谭东杰，杨喜良，孙异，艾民连，马云宾，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11