一種管道清管器定位系統(tǒng)、裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種管道清管器定位系統(tǒng)、裝置及方法，其中該系統(tǒng)包括：發(fā)射機，固定于管道清管器上，用于發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號；多個接收機，設(shè)置于油氣管道沿線上，用于檢測所述發(fā)射機發(fā)出的振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號，并在檢測到所述至少兩種電磁信號時向定位機發(fā)送接收機自身的位置信息；定位機，用于接收所述接收機自身的位置信息，并將其確定為所述管道清管器的位置。本發(fā)明通過發(fā)射和檢測多種電磁信號來判斷是否檢測到管道清管器，可有效排除測試環(huán)境中存在的大量電磁干擾，極大地減少誤報率，顯著地提高管道清管器的定位精準(zhǔn)率，為油氣管道的清管作業(yè)提供更好的服務(wù)。
【專利說明】一種管道清管器定位系統(tǒng)、裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣管道工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種管道清管器定位系統(tǒng)、裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油氣管線在施工過程中，不可避免地要進入砂石、泥土等施工雜物。管線投產(chǎn)后，也往往會積存一定的泥漿、凝析液及腐蝕產(chǎn)物，這些東西將影響輸送產(chǎn)品質(zhì)量，堵塞油氣管道，降低管線輸送效率，腐蝕管線內(nèi)壁和堵塞儀表設(shè)備，甚至?xí)磔斔徒橘|(zhì)泄露的嚴重后果。因此管線在投產(chǎn)前或運行一定時間后，必須進行清管。
[0003]對于清管作業(yè)來說，在清管器進入到管道以后，需要實時追蹤清管器在各個時刻的位置。尤其在清管器發(fā)生卡球事故時，需要及時準(zhǔn)確地確定清管器卡堵點所處的位置，以便盡快采取措施，避免更大的損失。
[0004]目前國內(nèi)外常用的一種監(jiān)測方法是在清管器上安裝一個低頻磁脈沖發(fā)射裝置，發(fā)射一個固定頻率的電磁信號，在地面上利用接收機采集此信號，以此進行跟蹤定位。由于管道測試現(xiàn)場存在大量的電磁干擾，導(dǎo)致上述僅僅依靠某一單頻電磁信號進行檢測的方法極易造成誤報，嚴重影響了清管器智能跟蹤定位系統(tǒng)的現(xiàn)場推廣應(yīng)用。
[0005]此外，目前還有采用聯(lián)合檢測聲波信號與電磁信號來定位清管器的方法，例如申請?zhí)枮?01010191780.4的專利方案中，同時采用聲音振動傳感器檢測清管器和管壁摩擦和撞擊產(chǎn)生的聲音振動信號，以及采用磁場感應(yīng)線圈檢測清管器攜帶的電磁信號源產(chǎn)生的電磁信號，以此定位清管器。然而事實上在管道測試現(xiàn)場存在著大量的干擾聲波信號(如現(xiàn)場來往車輛聲音、沿線設(shè)備聲音等)，且清管器和管壁摩擦和撞擊產(chǎn)生的聲音振動信號存在大量的不確定性，使得采集和檢測這種聲波信號非常困難，準(zhǔn)確度很低，實用性差，而且這種方法需要設(shè)置兩套傳感器(聲音振動傳感器和磁場感應(yīng)線圈)，設(shè)備復(fù)雜，成本高，不利于推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種管道清管器定位系統(tǒng)、裝置及方法，以解決現(xiàn)有的管道清管器定位技術(shù)僅檢測單一頻率電磁信號，或聯(lián)合檢測聲波信號與電磁信號容易導(dǎo)致錯誤定位的問題。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種管道清管器定位系統(tǒng)，包括:
[0008]發(fā)射機，固定于管道清管器上，用于發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號;
[0009]多個接收機，設(shè)置于油氣管道沿線上，用于檢測所述發(fā)射機發(fā)出的振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號，并在檢測到所述至少兩種電磁信號時向定位機發(fā)送接收機自身的位置信息；
[0010]定位機，用于接收所述接收機自身的位置信息，并將其確定為所述管道清管器的位置。
[0011]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種管道清管器定位裝置，包括:
[0012]發(fā)射機，固定于管道清管器上，用于發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號。
[0013]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種管道清管器定位裝置，包括:
[0014]多個接收機，設(shè)置于油氣管道沿線上，用于檢測固定于管道清管器上的發(fā)射機發(fā)出的振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號，并在檢測到所述至少兩種電磁信號時向定位機發(fā)送接收機自身的位置信息；
[0015]定位機，用于接收所述接收機自身的位置信息，并將其確定為所述管道清管器的位置。
[0016]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種管道清管器定位方法，包括:
[0017]利用固定于管道清管器上的發(fā)射機發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號;
[0018]利用油氣管道沿線上設(shè)置的多個接收機檢測所述至少兩種電磁信號；
[0019]將檢測到所述至少兩種電磁信號的接收機的位置確定為所述管道清管器的位置。
[0020]借助于上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過固定于管道清管器上的發(fā)射機發(fā)射振幅相同頻率不同的多種電磁信號，并利用油氣管道沿線上設(shè)置的接收機來檢測發(fā)射機發(fā)射的多種電磁信號，再將檢測到這些電磁信號的接收機的位置確定為管道清管器的位置，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過發(fā)射和檢測多種電磁信號來判斷是否檢測到管道清管器，可有效排除測試環(huán)境中存在的大量電磁干擾，極大地減少誤報率，顯著地提高管道清管器的定位精準(zhǔn)率，只需要檢測電磁信號即可，檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，成本低，利于推廣應(yīng)用，為油氣管道的清管作業(yè)提供更好的服務(wù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是本發(fā)明提供的管道清管器定位系統(tǒng)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明提供的發(fā)射機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明提供的接收機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明提供的一種位置信息處理器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明提供的另一種位置信息處理器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是本發(fā)明提供的定位機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7是本發(fā)明提供的管道清管器定位方法流程示意圖；
[0029]圖8是本發(fā)明提供的圖7中步驟S2的具體流程示意圖；
[0030]圖9是本發(fā)明具體實施例提供的發(fā)射機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖10是本發(fā)明具體實施例提供的接收機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖11是本發(fā)明具體實施例提供的二階有源高通濾波放大電路示意圖；[0033]圖12是本發(fā)明具體實施例提供的二階有源低通濾波放大電路示意圖；
[0034]圖13是本發(fā)明具體實施例提供的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路示意圖；
[0035]圖14是本發(fā)明具體實施例提供的雙頻信號的時域波形及其FFT頻譜圖；
[0036]圖15是本發(fā)明具體實施例提供的SM908模塊向GPS衛(wèi)星系統(tǒng)請求定位，并將接收機位置信息上傳至定位機的示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0038]本發(fā)明針對現(xiàn)有的管道清管器定位技術(shù)接收信號微弱且干擾多的特點，設(shè)計了一種基于雙頻激勵的管道清管器定位系統(tǒng)、裝置與方法，能夠有效地排除測試環(huán)境的噪聲干擾，實時準(zhǔn)確地檢測出發(fā)射的電磁信號，實現(xiàn)對管道清管器的定位跟蹤。
[0039]本發(fā)明提供一種管道清管器定位系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括:
[0040]發(fā)射機1，固定于管道清管器上，用于發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號;
[0041]多個接收機2，設(shè)置于油氣管道沿線上，用于檢測發(fā)射機I發(fā)出的振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號，并在檢測到至少兩種電磁信號時向定位機3發(fā)送接收機2自身的位置信息；
[0042]定位機3，用于接收接收機2自身的位置信息，并將其確定為管道清管器的位置。
[0043]圖1所示的管道清管器定位系統(tǒng)，其工作原理如下:攜帶發(fā)射機的管道清管器在油氣管道內(nèi)部進行清管作業(yè)時，發(fā)射機發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號，這些電磁信號；同時，設(shè)置于油氣管道沿線的多個接收機檢測發(fā)射機發(fā)射的這些電磁信號，如果某一時刻有某一接收機檢測到這些電磁信號，則說明管道清管器行進到了該接收機所在位置的附近，即可將該接收機的位置確定為管道清管器的當(dāng)前位置；將該位置信息上傳至定位機，即實現(xiàn)了管道清管器的定位，隨著管道清管器在油氣管道內(nèi)的移動，通過定位機可以實時定位管道清管器的當(dāng)前位置。
[0044]相比于現(xiàn)有的僅發(fā)射和檢測單一頻率的電磁信號的清管器定位技術(shù)，本發(fā)明通過發(fā)射和檢測多種電磁信號來判斷是否檢測到管道清管器，從而可有效排除測試環(huán)境中存在的大量電磁干擾，極大地減少誤報率；相比于現(xiàn)有的聯(lián)合檢測聲波信號和電磁信號的清管器定位技術(shù)，本發(fā)明不需要檢測聲波信號，僅需檢測電磁信號，準(zhǔn)確度高，只需設(shè)置一套檢測電磁信號的設(shè)備即可，設(shè)備構(gòu)造簡單，成本低，利于推廣應(yīng)用。
[0045]為保證管道清管器的正常工作，較佳的，圖1所示的管道清管器定位系統(tǒng)中，發(fā)射機可固定于管道清管器的尾部。
[0046]本發(fā)明中，接收機與定位機之間可以通過有線或無線通信方式連接，本發(fā)明對此不作具體限定。
[0047]在一種較佳的實施例中，如圖2所示，發(fā)射機具體包括:
[0048]發(fā)射控制電路11，用于控制發(fā)射線圈12發(fā)射的電磁信號的頻率；[0049]發(fā)射線圈12，用于在所述發(fā)射控制電路11的控制下發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號。
[0050]具體的，圖2中的發(fā)射控制電路11通過控制發(fā)射線圈12開啟、關(guān)閉的頻率，來實現(xiàn)發(fā)射不同頻率電磁信號的目的。
[0051]需要說明的是，在實施本發(fā)明時，可以根據(jù)實際情況設(shè)置發(fā)射機發(fā)射的電磁信號種類數(shù)目，例如，當(dāng)實際情況對定位準(zhǔn)確率要求較高時，可以設(shè)置發(fā)射機發(fā)射的電磁信號種類數(shù)目較多，以便較好地排除環(huán)境中的其他電磁干擾，提高定位精準(zhǔn)度，而當(dāng)實際情況對定位效率要求較高時，則可以設(shè)置發(fā)射機發(fā)射的電磁信號種類數(shù)目較少，以便減小信號發(fā)射、檢測和信號處理的難度，提高定位速度。本發(fā)明對發(fā)射機發(fā)射的電磁信號種類數(shù)目不作具體限定，即以下說明僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，發(fā)射機發(fā)射其它任何種類數(shù)目的電磁信號均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0052]考慮到發(fā)射和檢測電磁信號的方便性，以及減小后期信號處理的難度，提高定位效率，在一種較佳的實施例中，發(fā)射線圈可具體用于發(fā)射振幅相同而頻率不同的兩種電磁信號。
[0053]實施本發(fā)明時，發(fā)射機所發(fā)射電磁信號的頻率范圍應(yīng)根據(jù)實際的測試環(huán)境和測試要求設(shè)置，例如，若發(fā)射的電磁信號頻率太高，則電磁信號在沿管道傳播過程中衰減較大，增加接收機檢測信號的難度；若發(fā)射的電磁信號頻率太低，則電磁信號的檢測速度跟不上管道清管器的行進速度，定位結(jié)果的誤差會較大；此外，還應(yīng)盡量避免選擇測試現(xiàn)場中其他干擾電磁信號的頻率；因此實際實施本發(fā)明時，需合理設(shè)置發(fā)射機所發(fā)射的電磁信號頻率。
[0054]在一種較佳的實施例中，為了兼顧電磁信號的衰減程度、定位結(jié)果的準(zhǔn)確度、以及測試現(xiàn)場的干擾情況，發(fā)射線圈發(fā)射的電磁信號的頻率優(yōu)選設(shè)置在20Hz?30Hz之間。
[0055]本發(fā)明對發(fā)射機的具體結(jié)構(gòu)不作具體限定，即圖2所示的發(fā)射機具體結(jié)構(gòu)僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，發(fā)射機采用其他形式的具體結(jié)構(gòu)均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0056]在一種較佳的實施例中，圖2所示的發(fā)射機還可以包括供電電源13。
[0057]具體實施中，發(fā)射機的工作用電可以取自于管道清管器，也可以自身攜帶一供電電源為其發(fā)射控制電路和發(fā)射線圈進行供電。
[0058]在一種較佳的實施例中，如圖3所示，接收機具體包括:
[0059]接收線圈21，用于接收磁場信號，并將磁場信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號；
[0060]前置放大電路22，連接所述接收線圈21，用于放大所述接收線圈21輸出的模擬電信號;
[0061 ] 濾波放大電路23，連接所述前置放大電路22，用于對所述前置放大電路22放大后的模擬電信號進行濾波和再次放大；
[0062]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路24，連接所述濾波放大電路23，用于將所述濾波放大電路23濾波和再次放大后的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
[0063]數(shù)字信號處理器25，連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路24，用于對所述數(shù)字信號進行FFT (FastFourier Transformation,快速傅里葉變換)處理,得到所述數(shù)字信號的頻譜；并利用譜峰搜索算法對所述頻譜進行檢測；當(dāng)檢測到所述頻譜中存在所述至少兩種電磁信號對應(yīng)的各個頻率，且所述頻譜中所述各個頻率對應(yīng)的信號振幅滿足設(shè)定的關(guān)系時，確定檢測到所述至少兩種電磁信號，并啟動位置信息處理器26 ；
[0064]位置信息處理器26，用于向所述定位機發(fā)送該接收機自身的位置信息。
[0065]具體的，圖3所示的接收機中，接收線圈用于接收測試環(huán)境現(xiàn)場的各種磁場信號，并轉(zhuǎn)換成模擬電信號；由于信號在傳輸過程中存在衰減，接收線圈將磁場信號轉(zhuǎn)換成的模擬電信號較微弱，并且接收線圈接收的磁場信號中包含有各種干擾信號，為了便于后續(xù)數(shù)字信號處理器進行信號處理，在接收線圈與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之間設(shè)置前置放大電路和濾波放大電路，對模擬電信號進行放大和濾波之后再進行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將模擬電信號再轉(zhuǎn)換成時域的數(shù)字信號；數(shù)字信號處理器用于采用FFT將數(shù)字信號由時域轉(zhuǎn)換至頻域，得到數(shù)字信號的頻譜，再利用譜峰搜索算法檢測該頻譜中是否含有發(fā)射機所發(fā)射的電磁信號對應(yīng)的各種頻率，如含有，則進一步的，檢測這些頻率處的信號振幅是否大小相等(若滿足設(shè)定的關(guān)系，則視為大小相等)，即檢測到發(fā)射機所發(fā)射的振幅相等、頻率不同的多種電磁信號，此時，數(shù)字信號處理器啟動位置信息處理器；位置信息處理器啟動后將接收機自身的位置信息發(fā)送給定位機。
[0066]其中，前置放大電路優(yōu)選低噪聲、高精度、低功耗的儀表放大器；較佳的，還可在該儀表放大器之后增設(shè)跟隨電路，以隔離前后級電路之間的干擾。
[0067]鑒于本發(fā)明中發(fā)射機所發(fā)射的電磁信號頻率優(yōu)選設(shè)置在20Hz~30Hz之間，因此，可在前置放大電路之后分別采用高通濾波放大電路和低通濾波放大電路濾除20Hz~30Hz兩端之外的干擾信號，以提 高輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的模擬電信號信噪比。
[0068]尤其是考慮到接收線圈輸出的模擬電信號中含有低頻、接近直流的地磁場信號，可在前置放大電路之后首先采用高通濾波放大電路濾除地磁場直流分量。
[0069]當(dāng)發(fā)射機發(fā)出振幅相同而頻率不同的兩種電磁信號時，圖3中的數(shù)字信號處理器具體用于:利用譜峰搜索算法搜索所述頻譜，判斷所述頻譜的最大峰值和次大峰值對應(yīng)的頻率分別為所述兩種電磁信號對應(yīng)的兩個頻率，且所述頻譜中所述兩個頻率對應(yīng)的信號振幅滿足如下公式時，確定檢測到所述兩種電磁信號:
I K - K, I_] ^10%
[0071]其中，V1, V2分別為所述頻譜中所述兩個頻率對應(yīng)的信號振幅，即所述頻譜中最大峰值和次大峰值對應(yīng)的信號振幅。
[0072]也就是說，滿足上述公式的信號振幅視為大小相等。
[0073]圖3所示的接收機中，位置信息處理器用于向定位機發(fā)送該接收機自身的位置信息。其中，接收機自身的位置信息可以是預(yù)先確定并存儲于位置信息處理器中的，也可以是實時對接收機進行定位獲得的。
[0074]在一種較佳的實施例中，如圖4所示，位置信息處理器具體包括:
[0075]存儲芯片261，用于存儲預(yù)先確定的接收機自身的位置信息；
[0076]發(fā)送端口 262，用于將所述存儲芯片261存儲的接收機自身的位置信息發(fā)送給所述定位機。
[0077]具體實施本發(fā)明時，可在將接收機沿油氣管道設(shè)置完成后，即對各個接收機的位置進行定位，并將位置信息存儲于該接收機中位置信息處理器(存儲芯片)中，然后當(dāng)該接收機檢測到發(fā)射機發(fā)射的多種電磁信號后，啟動位置信息處理器，其發(fā)送端口將存儲芯片中存儲的接收機位置信息發(fā)送給定位機。
[0078]在另一種較佳的實施例中，如圖5所示，位置信息處理器具體包括:
[0079]實時定位模塊263,用于通過GPS (Global Positioning System,全球定位系統(tǒng))獲取接收機自身的位置信息；
[0080]發(fā)送端口 264，用于將所述實時定位模塊243獲取的接收機自身的位置信息發(fā)送給所述定位機。
[0081]具體實施本發(fā)明時，可不必預(yù)先確定接收機的自身位置，而是當(dāng)接收機檢測到發(fā)射機發(fā)射的多種電磁信號時，啟動位置信息處理器，其實時定位模塊通過GPS對該接收機進行定位，其發(fā)送端口將實時定位模塊獲取的接收機位置信息發(fā)送給定位機。
[0082]圖3所示的接收機中，定位機具體用于根據(jù)當(dāng)前檢測到發(fā)射機發(fā)射的多種電磁信號的接收機位置，確定管道清管器當(dāng)前所在的位置，然后為用戶提供管道清管器的定位及運行軌跡。定位機可以將管道清管器的位置以文字信息的形式顯示給用戶；較佳的，定位機也可以結(jié)合地理圖像的形式顯示給用戶更直觀、形象的定位及運行軌跡。
[0083]在一種較佳的實施例中，如圖6所示，定位機具體包括:
[0084]服務(wù)器31，用于接收所述接收機自身的位置信息，并將其確定為所述管道清管器的位置；以及，根據(jù)所述接收機自身的位置信息生成地理圖像；
[0085]顯示屏32，用于顯示所述地理圖像和/或文字形式的所述管道清管器的位置。
[0086]具體實施本發(fā)明時，定位機除了可以通過服務(wù)器內(nèi)部的圖像處理程序生成地理圖像之外，也可以借助外部應(yīng)用完成地理圖像的制作。
[0087]通過定位機顯示的地理圖像和/或文字，用戶可以實時追蹤和定位正在作業(yè)的管道清管器位置，給用戶了解清管作業(yè)進度提供了方便。
[0088]在另一種較佳的實施例中，如圖6所示，用戶還可以通過移動終端33訪問服務(wù)器31，獲取地理圖像或文字形式的管道清管器位置信息，以利更加方便地實時追蹤管道清管器的位置和運行軌跡。
[0089]本發(fā)明還提供了一種管道清管器定位方法，如圖7所示，該方法包括:
[0090]步驟SI，利用固定于管道清管器上的發(fā)射機發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號；
[0091]步驟S2，利用油氣管道沿線上設(shè)置的多個接收機檢測所述至少兩種電磁信號；
[0092]步驟S3，將檢測到所述至少兩種電磁信號的接收機的位置確定為所述管道清管器的位置。
[0093]在一種較佳的實施例中，如圖8所示，步驟S2具體包括:
[0094]步驟S21，利用油氣管道沿線上設(shè)置的多個接收機接收磁場信號；
[0095]步驟S22，將所述磁場信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
[0096]步驟S23，對所述數(shù)字信號進行FFT處理，得到所述數(shù)字信號的頻譜；
[0097]步驟S24，利用譜峰搜索算法對所述頻譜進行檢測；
[0098]步驟S25，當(dāng)檢測到所述頻譜中存在所述至少兩種電磁信號對應(yīng)的各個頻率，且所述頻譜中所述各個頻率對應(yīng)的信號振幅滿足設(shè)定的關(guān)系時，確定檢測到所述至少兩種電磁信號。[0099]在一種較佳的實施例中，發(fā)射機發(fā)射振幅相同而頻率不同的兩種電磁信號；則步驟S24~S25具體為:
[0100]所述接收機利用譜峰搜索算法搜索所述頻譜，當(dāng)判斷所述頻譜的最大峰值和次大峰值對應(yīng)的頻率分別為所述兩種電磁信號對應(yīng)的兩個頻率，且所述頻譜中所述兩個頻率對應(yīng)的信號振幅滿足如下公式時，確定檢測到所述兩種電磁信號:1 F -1
【權(quán)利要求】
1.一種管道清管器定位系統(tǒng)，其特征在于，包括: 發(fā)射機，固定于管道清管器上，用于發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號；多個接收機，設(shè)置于油氣管道沿線上，用于檢測所述發(fā)射機發(fā)出的振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號，并在檢測到所述至少兩種電磁信號時向定位機發(fā)送接收機自身的位置信息； 定位機，用于接收所述接收機自身的位置信息，并將其確定為所述管道清管器的位置。
2.一種管道清管器定位裝置，其特征在于，包括: 發(fā)射機，固定于管道清管器上，用于發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射機具體包括: 發(fā)射控制電路，用于控制發(fā)射線圈發(fā)射的電磁信號的頻率； 發(fā)射線圈，用于在所述發(fā)射控制電路的控制下發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射機還包括: 供電電源，用于為所述發(fā)射控制電路和所述發(fā)射線圈提供電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射線圈具體用于發(fā)射振幅相同而頻率不同的兩種電磁信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5任一所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射線圈發(fā)射的所述至少兩種電磁信號的頻率在20Hz~30Hz之間。
7.一種管道清管器定位裝置，其特征在于，包括: 多個接收機，設(shè)置于油氣管道沿線上，用于檢測固定于管道清管器上的發(fā)射機發(fā)出的振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號，并在檢測到所述至少兩種電磁信號時向定位機發(fā)送接收機自身的位置信息； 定位機，用于接收所述接收機自身的位置信息，并將其確定為所述管道清管器的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述接收機具體包括: 接收線圈，用于接收磁場信號，并將磁場信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號； 前置放大電路，連接所述接收線圈，用于放大所述接收線圈輸出的模擬電信號； 濾波放大電路，連接所述前置放大電路，用于對所述前置放大電路放大后的模擬電信號進行濾波和再次放大； 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，連接所述濾波放大電路，用于將所述濾波放大電路濾波和再次放大后的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 數(shù)字信號處理器，連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用于對所述數(shù)字信號進行快速傅里葉變換FFT處理，得到所述數(shù)字信號的頻譜；并利用譜峰搜索算法對所述頻譜進行檢測；當(dāng)檢測到所述頻譜中存在所述至少兩種電磁信號對應(yīng)的各個頻率，且所述頻譜中所述各個頻率對應(yīng)的信號振幅滿足設(shè)定的關(guān)系時，確定檢測到所述至少兩種電磁信號，并啟動位置信息處理器； 位置信息處理器，用于向所述定位機發(fā)送該接收機自身的位置信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述發(fā)射機發(fā)出振幅相同而頻率不同的兩種電磁信號時，所述數(shù)字信號處理器具體用于:利用譜峰搜索算法搜索所述頻譜，判斷所述頻譜的最大峰值和次大峰值對應(yīng)的頻率分別為所述兩種電磁信號對應(yīng)的兩個頻率，且所述頻譜中所述兩個頻率對應(yīng)的信號振幅滿足如下公式時，確定檢測到所述兩種電磁信號:
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述位置信息處理器具體包括: 存儲芯片，用于存儲預(yù)先確定的接收機自身的位置信息； 發(fā)送端口，用于將所述存儲芯片存儲的接收機自身的位置信息發(fā)送給所述定位機。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述位置信息處理器具體包括: 實時定位模塊，用于通過全球定位系統(tǒng)GPS獲取接收機自身的位置信息； 發(fā)送端口，用于將所述實時定位模塊獲取的接收機自身的位置信息發(fā)送給所述定位機。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述定位機具體包括: 服務(wù)器，用于接收所述接收機自身的位置信息，并將其確定為所述管道清管器的位置；以及，根據(jù)所述接收機自身的位置信息生成地理圖像； 顯示屏，用于顯示所述地理圖像和/或文字形式的所述管道清管器的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述定位機還包括: 移動終端，通過訪問所述服務(wù)器，獲取所述管道清管器的位置。
14.一種管道清管器定位方法，其特征在于，包括: 利用固定于管道清管器上的發(fā)射機發(fā)射振幅相同而頻率不同的至少兩種電磁信號； 利用油氣管道沿線上設(shè)置的多個接收機檢測所述至少兩種電磁信號； 將檢測到所述至少兩種電磁信號的接收機的位置確定為所述管道清管器的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述的利用油氣管道沿線上設(shè)置的多個接收機檢測所述至少兩種電磁信號，具體為: 利用油氣管道沿線上設(shè)置的多個接收機接收磁場信號； 將所述磁場信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 對所述數(shù)字信號進行快速傅里葉變換FFT處理，得到所述數(shù)字信號的頻譜； 利用譜峰搜索算法對所述頻譜進行檢測； 當(dāng)檢測到所述頻譜中存在所述至少兩種電磁信號對應(yīng)的各個頻率，且所述頻譜中所述各個頻率對應(yīng)的信號振幅滿足設(shè)定的關(guān)系時，確定檢測到所述至少兩種電磁信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射機發(fā)射振幅相同而頻率不同的兩種電磁信號；所述接收機利用譜峰搜索算法搜索所述頻譜，當(dāng)判斷所述頻譜的最大峰值和次大峰值對應(yīng)的頻率分別為所述兩種電磁信號對應(yīng)的兩個頻率，且所述頻譜中所述兩個頻率對應(yīng)的信號振幅滿足如下公式時，確定檢測到所述兩種電磁信號:
\ V - V I
(V1 +VJ / 2 其中，'、V2分別為所述頻譜中所述兩個頻率對應(yīng)的信號振幅。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述的將檢測到所述至少兩種電磁信號的接收機的位置確定為所述管道清管器的位置，具體為: 預(yù)先確定油氣管道沿線上設(shè)置的多個接收機的位置，當(dāng)任一接收機檢測到所述至少兩種電磁信號時，將預(yù)先確定的該接收機的位置確定為所述管道清管器的位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述的將檢測到所述至少兩種電磁信號的接收機的位置確定為所述管道清管器的位置，具體為: 通過全球定位系統(tǒng)GPS對檢測到所述至少兩種電磁信號的接收機進行實時定位，并將定位位置確定為所述管道清管器的位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法還包括:將所述管道清管器的位置以地理圖像和/或文字信息的形式提供給用戶。
20.根據(jù)權(quán)利要求14-19任一所述的方法，其特征在于，所述至少兩種電磁信號的頻率在20Hz~30Hz之間。
【文檔編號】F16L55/48GK104019326SQ201410258885
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】梁華慶, 艾毅然, 于達 申請人:中國石油大學(xué)(北京)