用于监控、管理和检测流体输送管道网络的结构完整性、定位泄漏点及评估故障程度的系 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于获取的正常工作状态的知识来惯性分析管道网络的刚性结构的运动和关于磁/电/声应力的结构运行情况的系统，目的在于通过采用分布式智能多传感器装置和使用结构本身作为敏感元件，对结构本身的运行情况分析，以检测结构损伤和可能危害结构完整性的现象；系统还具有确定故障类型及自我限制该损伤的功能。
[0002]特别地，本发明涉及一种对因第三方入侵导致的油气管道失效和故障进行监控和预防性检测的系统和方法。
【背景技术】
[0003]本领域的发展现状中，有很多用来管理管道输配网络的结构件的方法和技术。所有这些方法和技术都是为了，在出现腐蚀或者因积垢、沉积或积淀影响流量后，防止由外部和内部的作用者所作出的任何可能改变结构完整性的行为。为了能够立即干预纠正并恢复正常工作，确定管道内发生完整性改变的现象所在的位置具有基础性意义，无论该现象的起因是自然事件或者是无意或有意的人为事件造成。
[0004]所有输送液体和气体的管道目前是通过具有监测、管理和控制功能的系统来进行管理，利用该系统，有可能观察整个网络的情况，并根据工作需要进行远程操作。
[0005]从文献US6155292可知，其提出了一种监测和预测总水管的损伤的系统，该系统设想使用沿输送水的管道分布的传感器。
[0006]然而，文献US6155292中描述的系统的设计只可以有效地用于水管道，但不能被有效地应用于油气管道。
[0007]事实上，水管道中的流动通过重力发生，而在油气行业，则是是通过推力泵使油或气移动于管道内，推力泵会产生干扰声，因此频繁出现的干扰声将盖住因泄漏而产生的响声。所用传感器通过流量计控制管的流量，而所用地震检波器和加速度计的功能是控制结构内受到的振动，该振动也将被推力泵频繁出现的干扰声遮住。超声具有在有限距离下检测泄漏存在与否的功能，但是，在将超声技术应用于油气管道时，超声波也将被泵的干扰声遮住，除非是非常大范围的泄漏，而目前相关领域已经存在能够发现这种大范围泄漏的系统。
[0008]此外，为水管道设计的系统不能处理或解决记录关于由第三方入侵所作出的预报警问题，而该问题在油气管道的情况下能非常深刻地感受到并且经常出现。
_9] 发明目的
[0010]本发明的目的在于，克服已知方案的缺点，并提出用于预防性监测油气管道网络的失效和故障的系统和方法，该系统和方法能够实时工作以确保对整个网络的全天候监测，确定故障源头处的地理定位位置，识别损坏结构完整性的类型和原因，以及计算任何可能泄漏的程度。
[0011]特别地，通过一种系统和一种方法来构成本发明的特定目的，该系统和方法能够自动发现因非法打孔破坏造成的可能泄漏以及发生泄漏的位置，而且，该系统和方法能够立即通知给工作人员，并按地理相关的方式显示该破坏的确切位置。
【发明内容】
[0012]上述目的是通过提供根据所附权利要求之至少一者的系统和方法予以实现。
[0013]本发明的主要优点在于，根据本发明，自动和分布式感应和通知系统实时地给气/油管道工作人员提供管道附近的诈骗式打孔或挖掘破坏的警报，因此能够及时地对入侵行为作出反应，以防止损坏结构及随之发生的修理和维护成本。
[0014]本发明另外的优点在于，提高系统的安全性，减少管道的损坏程度，降低相应的成本，缩短系统和产品供给的停工期，改善系统操作者和分布式网络管理者之间的沟通手段，以及延长结构的使用寿命。
[0015]附图列表
[0016]从下面的以非限制性示例方式提供的描述和附图，本领域技术人员将更加容易理解上述及另外的优点，其中:
[0017]-图1是根据本发明的系统的示意性视图；
[0018]-图1a再现了图1的a-a横截面；
[0019]-图2示出了根据本发明的检测装置的功能示意图；
[0020]-图3a_3d分别示例性地示出了所监测的结构受到碰撞后，根据系统的检测装置的传感器作出的检测，所处理随时间变化的侧倾角(rpyroll)、俯仰角(rpypitch)、横摆角(rpyyaw)及三维向量位移值(qq2)的检测；
[0021]-图4示出了在所监测的结构受到碰撞后，通过系统的相应检测装置的每个传感器在多个位置检测到的角度(rpyroll, rpypitch, rpyyaw)和三维向量位移(qq0_qq3)随时间变化的值的表格，该多个位置采用顺序索引(ID)依次记录于数据库内；
[0022]-图5示出了在一段管道/管路上执行多维采样的示例。
【具体实施方式】
[0023]参照附图，其描述了根据本发明的一种系统。
[0024]该系统实际上是一种综合遥测和控制系统，用于在刚性结构受到应力/出现泄漏(无论是否意外)时，采集和惯性分析刚性结构的运动及其运行情况。通过定位和使用由微处理器控制的智能多传感器换能器I (振动、成像、电磁场变化、扰动、环境感知、微波、超声波)来实现系统的测量。该微处理器固定安装在待检测结构2上。
[0025]在本说明书中，“换能器”、“状态检测器”或“传感器”可以理解为能够检测任何(热、光、磁、力学、化学性质等等)类型的多维物理量并将其转化成为其它某些类型的量的设备，该其它某些类型的量通常是电信息(电压或电流)或已编码数字信息。
[0026]通过解释使用各种换能器I获得的磁/电/声测量，可以确定结构2的正常工作状态及其各种可能的故障或改变，目的是发现结构的可能危及其正常运行和完整性的任何损伤或泄漏。通过(GSM、WiF1、有线等类型的)多系统/多信道通信，传输由固定安装在受管控结构上的换能器检测到的信息，该结构也能够进行区域的检测，即使中间设备不能正常工作。通过同时实现于同一个设备/换能器I上的多种通信方式，利用传感器网络即WSN(无线传感器网络)类型的传感器网络和设备，可以保证达成这一功能。
[0027]本发明的创新性在于，应用固定/静态管道或结构2上的前述设备/换能器来控制、监测和管理结构，还在于确定/发现管道/结构2的改变/损坏/泄漏。
[0028]系统还包括中央装置4，其分析被系统视为是平均参考值的改变的突显故障/泄漏的信号。
[0029]中央装置4通过给各个测量设置阈值而工作，籍此，其感知状态的变化，从而开始基于由沿管道2分布的各传感器和设备感知的内容的经验学习。通过经验学习，可以迅速地确定相对于已知状态的由中央装置4控制的整个结构的检测状态的变化，从而提供一种新的综合系统来控制管道2以及检测任何改变、故障或泄漏3。
[0030]通过中央装置4执行的后处理，实现数据的分析，以创建关于一段管路或整个管道2的经验模型，从而为所应用的每个测量和检测装置确定整个系统的功能过滤器和相关联的运行日期和时间。
[0031]通过近乎实时地重新处理由所有换能器得到的各种测量，系统应用到的上述功能能够读取和解释所接收的信息