一種油氣管道清管球定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種油氣管道清管球定位系統(tǒng)，主要由低頻聲波發(fā)射裝置、音波傳感器、數(shù)據(jù)采集處理終端、堵塞監(jiān)測定位服務(wù)器、監(jiān)控終端組成，其特征在于：低頻聲波發(fā)射裝置產(chǎn)生強(qiáng)度較大的可選擇頻率的低頻聲波并傳導(dǎo)到被檢測管道之中，通過設(shè)置在管道上的音波傳感器感測到該聲波信號(hào)并實(shí)時(shí)將管道中的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給前端處理模塊；然后，數(shù)據(jù)采集處理終端把接收的音波傳感器采集到的音波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理與放大，轉(zhuǎn)換為數(shù)字域的多通道音波信號(hào)傳送給堵塞監(jiān)測定位服務(wù)器。
【專利說明】
一種油氣管道清管球定位系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種油氣管道清管球定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)清管球及堵塞點(diǎn)的定位，從而減少其對(duì)管輸造成的影響。
【背景技術(shù)】
[0002]聲吶技術(shù)最早于1906年由英國海軍發(fā)明，距今已有一百余年歷史，聲吶是各國海軍進(jìn)行水下監(jiān)視使用的主要技術(shù)，用于對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測、分類、定位和跟蹤;進(jìn)行水下通信和導(dǎo)航，保障艦艇、反潛飛機(jī)和反潛直升機(jī)的戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)和水中武器的使用。此外，聲吶技術(shù)還廣泛用于魚雷制導(dǎo)、水雷引信，以及魚群探測、海洋石油勘探、船舶導(dǎo)航、水下作業(yè)、水文測量和海底地質(zhì)地貌的勘測等。除軍事領(lǐng)域外，聲吶技術(shù)還可用于海洋測速，海流流速測量，海洋漁業(yè)，水聲通信等領(lǐng)域。聲吶技術(shù)目前的應(yīng)用領(lǐng)域還存在一定局限性，所以我公司依據(jù)主動(dòng)聲吶技術(shù)的原理，自主研發(fā)并設(shè)計(jì)了清管球綜合監(jiān)測系統(tǒng)，致力于解決氣體、液體及多相流管道的清管球?qū)崟r(shí)監(jiān)測、堵塞發(fā)現(xiàn)等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，此發(fā)明旨在實(shí)時(shí)定位清管球位置，并解決清管球在管道內(nèi)卡塞位置無法確定的問題，還可解決除清管球外其他異物堵塞等流動(dòng)性異常狀況，保障管道流動(dòng)性安全，確保管道穩(wěn)定、可靠、安全的運(yùn)營。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種油氣管道清管球定位系統(tǒng)，主要由低頻聲波發(fā)射裝置、音波傳感器、數(shù)據(jù)采集處理終端、堵塞監(jiān)測定位服務(wù)器、監(jiān)控終端組成，其特征在于:低頻聲波發(fā)射裝置產(chǎn)生強(qiáng)度較大的可選擇頻率的低頻聲波并傳導(dǎo)到被檢測管道之中，通過設(shè)置在管道上的音波傳感器感測到該聲波信號(hào)并實(shí)時(shí)將管道中的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給前端處理模塊;然后，數(shù)據(jù)采集處理終端把接收的音波傳感器采集到的音波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理與放大，轉(zhuǎn)換為數(shù)字域的多通道音波信號(hào)傳送給堵塞監(jiān)測定位服務(wù)器，堵塞監(jiān)測定位服務(wù)器實(shí)時(shí)接收各個(gè)數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算識(shí)別管道流動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生堵塞等流動(dòng)狀態(tài)異常時(shí)，當(dāng)?shù)皖l次聲波遇到清管球或管道堵塞時(shí)，管道聲阻抗將發(fā)生明顯變化，平面聲波將發(fā)生反射，并沿著管道傳輸回發(fā)射點(diǎn)，通過測量發(fā)射聲波和反射回聲的時(shí)間延遲，并結(jié)合管道內(nèi)聲速，可精確計(jì)算出油氣管道內(nèi)清管球的實(shí)時(shí)位置，并定位油氣管道內(nèi)堵塞點(diǎn)的位置，在電子地圖上顯示，并快速生成去定位點(diǎn)的最優(yōu)路線。
[0005]所述低頻聲波發(fā)射裝置主要有三個(gè)部分組成，第一部分是波形產(chǎn)生器，其產(chǎn)生一定形式的波形信號(hào);第二部分是功率放大器，對(duì)波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行功率放大處理；第三部分是負(fù)載換能器，其將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)，并輻射到介質(zhì)中去。
[0006]所述數(shù)據(jù)采集處理終端主要由放大器、濾波器、AD轉(zhuǎn)換器組成。
[0007]基于音波的用于管道堵塞監(jiān)測的系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):
I)安裝簡單，成本及維護(hù)費(fèi)用不高； 2)反應(yīng)靈敏，能夠及時(shí)檢測到管道堵塞；
3)進(jìn)行堵塞點(diǎn)監(jiān)測時(shí)，不需要管道停輸，不會(huì)對(duì)管道及管道生產(chǎn)造成不利影響，安全性尚;
4)避免了正壓波技術(shù)對(duì)管道的損傷，安全性高；
5)系統(tǒng)采用開放式的軟硬件系統(tǒng)架構(gòu)和模塊化的結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)，也有利于系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提升。
[0008]該產(chǎn)品與傳統(tǒng)方法相比，具有安全性高，靈敏度好，定位精度高等有點(diǎn)，能夠避免高壓作業(yè)，大大降低危險(xiǎn)性。
【附圖說明】
[0009]附圖1為油氣管道清管球定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0011]實(shí)施例1
如圖1所示，一種油氣管道清管球定位系統(tǒng)，主要由低頻聲波發(fā)射裝置、音波傳感器、數(shù)據(jù)采集處理終端、堵塞監(jiān)測定位服務(wù)器、監(jiān)控終端組成，其特征在于:低頻聲波發(fā)射裝置產(chǎn)生強(qiáng)度較大的可選擇頻率的低頻聲波并傳導(dǎo)到被檢測管道之中，通過設(shè)置在管道上的音波傳感器感測到該聲波信號(hào)并實(shí)時(shí)將管道中的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給前端處理模塊；然后，數(shù)據(jù)采集處理終端把接收的音波傳感器采集到的音波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理與放大，轉(zhuǎn)換為數(shù)字域的多通道音波信號(hào)傳送給堵塞監(jiān)測定位服務(wù)器，堵塞監(jiān)測定位服務(wù)器實(shí)時(shí)接收各個(gè)數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算識(shí)別管道流動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生堵塞等流動(dòng)狀態(tài)異常時(shí)，當(dāng)?shù)皖l次聲波遇到清管球或管道堵塞時(shí)，管道聲阻抗將發(fā)生明顯變化，平面聲波將發(fā)生反射，并沿著管道傳輸回發(fā)射點(diǎn)，通過測量發(fā)射聲波和反射回聲的時(shí)間延遲，并結(jié)合管道內(nèi)聲速，可精確計(jì)算出油氣管道內(nèi)清管球的實(shí)時(shí)位置，并定位油氣管道內(nèi)堵塞點(diǎn)的位置。
[0012]所述低頻聲波發(fā)射裝置主要有三個(gè)部分組成，第一部分是波形產(chǎn)生器，其產(chǎn)生一定形式的波形信號(hào);第二部分是功率放大器，對(duì)波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行功率放大處理；第三部分是負(fù)載換能器，其將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)，并輻射到介質(zhì)中去。
[0013]所述數(shù)據(jù)采集處理終端主要由放大器、濾波器、AD轉(zhuǎn)換器組成。
[0014]低頻聲波發(fā)射裝置的主要作用是產(chǎn)生強(qiáng)度較大的可選擇頻率的低頻聲波并高效的傳導(dǎo)到被檢測管道之中。根據(jù)實(shí)際管道需要選擇不同的頻率。低頻聲波發(fā)射裝置在進(jìn)行堵塞點(diǎn)監(jiān)測時(shí)，不需要管道停輸，不會(huì)對(duì)管道生產(chǎn)造成不利影響，尤其是對(duì)液體管道，避免了壓力波水擊現(xiàn)象產(chǎn)生的壓力對(duì)栗、閥門和管道的壽命影響。
[0015]低頻聲波發(fā)射裝置主要有三個(gè)部分組成，第一部分是波形產(chǎn)生器，它的功能是產(chǎn)生一定形式的波形信號(hào)，其工作頻率、脈沖長度和重復(fù)周期都是可以選擇的。第二部分是功率放大器，由波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號(hào)，功率很小，不能夠直接驅(qū)動(dòng)換能器向介質(zhì)輻射足夠的聲波能量。第三部分是發(fā)射機(jī)的負(fù)載換能器，它擔(dān)負(fù)著將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)，并輻射到介質(zhì)中去的任務(wù)。
[0016]音波傳感器，實(shí)時(shí)將管道中的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給前端處理模塊。系統(tǒng)采用定制的高靈敏度的音波傳感器，有效地解決了微弱音波信號(hào)的捕捉問題，為系統(tǒng)的可靠運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0017]數(shù)據(jù)采集處理終端，數(shù)據(jù)采集處理終端主要功能是把音波傳感器采集到的音波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理與放大，轉(zhuǎn)換為數(shù)字域的多通道音波信號(hào)，通過維納濾波、自適應(yīng)濾波等多種方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，利用時(shí)鐘同步系統(tǒng)進(jìn)行精確時(shí)間同步，并通過通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)傳輸?shù)蕉氯O(jiān)測定位服務(wù)器。
以上所述的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，不能僅以本實(shí)施例來限定本發(fā)明的專利范圍，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種油氣管道清管球定位系統(tǒng)，主要由低頻聲波發(fā)射裝置、音波傳感器、數(shù)據(jù)采集處理終端、堵塞監(jiān)測定位服務(wù)器、監(jiān)控終端組成，其特征在于:低頻聲波發(fā)射裝置產(chǎn)生強(qiáng)度較大的可選擇頻率的低頻聲波并傳導(dǎo)到被檢測管道之中，通過設(shè)置在管道上的音波傳感器感測到該聲波信號(hào)并實(shí)時(shí)將管道中的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給前端處理模塊;然后，數(shù)據(jù)采集處理終端把接收的音波傳感器采集到的音波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理與放大，轉(zhuǎn)換為數(shù)字域的多通道音波信號(hào)傳送給堵塞監(jiān)測定位服務(wù)器，堵塞監(jiān)測定位服務(wù)器實(shí)時(shí)接收各個(gè)數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算識(shí)別管道流動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生堵塞等流動(dòng)狀態(tài)異常時(shí)，當(dāng)?shù)皖l次聲波遇到清管球或管道堵塞時(shí)，管道聲阻抗將發(fā)生明顯變化，平面聲波將發(fā)生反射，并沿著管道傳輸回發(fā)射點(diǎn)，通過測量發(fā)射聲波和反射回聲的時(shí)間延遲，并結(jié)合管道內(nèi)聲速，可精確計(jì)算出油氣管道內(nèi)清管球的實(shí)時(shí)位置，并定位油氣管道內(nèi)堵塞點(diǎn)的位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣管道清管球定位系統(tǒng)，其特征在于:低頻聲波發(fā)射裝置主要有三個(gè)部分組成，第一部分是波形產(chǎn)生器，其產(chǎn)生一定形式的波形信號(hào);第二部分是功率放大器，對(duì)波形產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行功率放大處理;第三部分是負(fù)載換能器，其將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)，并輻射到介質(zhì)中去。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:其數(shù)據(jù)采集處理終端主要由放大器、濾波器、AD轉(zhuǎn)換器組成。
【文檔編號(hào)】F17D5/00GK105953079SQ201610502683
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】李光曦
【申請(qǐng)人】北京華科合創(chuàng)科技發(fā)展有限公司