基于时间的管道测绘内检测系统检验点同步方法与流程

本发明涉及管道内检测领域，具体是一种基于时间的管道测绘内检测系统检验点同步方法。

背景技术：

所谓管道测绘内检测（pipelinemapping）是指，在进行管道内检测的同时，完成管道位置（地理坐标）的检测，不仅可以有效预报由于地震、河床下沉等给管道带来的直接危害，并且可以提高管道内检测的缺陷定位精度，给管道的维修提供地理坐标支持。在管道测绘内检测工程实施过程中，校验点（markpoint）坐标在检测前测得，但管道内检测装置（pig，pipelineinspectgauge）在检测过程中产生的数据必须与校验点坐标数据同步，即需要确定哪些pig输出数据和校验点坐标相匹配。

具体来说，校验点坐标可以预先测量，通常间隔距离在1至3公里左右。但测量得到的姿态、加速度和里程信号都是基于时间的连续信号，通常采样频率在每秒100至500次。考虑到pig每秒1至5米的速度，如何判断pig通过校验点的准确时间成为整个工程实施的关键，即校验点坐标数据和其他连续信号的同步问题。当前在工程实践上主要通过时间进行同步。同步操作过程实质是校验点坐标数据和pig各检测输出数据的数据融合过程。

现有条件下，解决地表和管道内数据同步问题，通常使用清管器定位跟踪系统，保证在地表，通常在管道正上方，可以监测地下管道pig是否通过，如果pig被卡住，也可以通过该系统对pig进行定位。以美国cdi公司的cd42系列清管器跟踪定位系统来说，管道内pig预先安装超低频发射机，当探测到pig在附近通过时，会触发该系统的一系列传感器，并记录检测到的超低频信号的特征，通常可以对采集的数据进行简单处理，如记录通过时间，估算通过速度等。

采用上述的清管器跟踪定位设备，在校验点正上方地表放置，可以收到地下pig发射的信号，可以确定pig通过的速度和大概时间。根据该设备提供的时间，可以在pig的惯导系统输出信号的时间轴上找到对应时间，从而一定程度上实现校验点坐标和惯导输出数据的同步。

但这种方法难以解决同步的精度问题。以cd42系统为例，只能确定pig在附近通过，至于pig通过的状态，由于管道埋藏深度、管壁及其保护层厚度和材质、发射机功率状态等因素，只能对通过的速度、时间等进行估计，精度严重不足。以最重要的通过时间为例，对同一校验点用不同的跟踪设备，输出的通过时间相差最多有3秒以上。究其原因，该方案采用地下管道内pig携带超低频信号发生器，超低频信号透过管道传输介质、管道壁、管道保护层和几米厚的管道覆土层之后，由地表的清管器跟踪定位设备接收，根据接收信号的特征，进行通过时间和通过速度的估计。由于信号衰减很快，能否接收到信号都是问题，很难区分收到的信号是否是目标pig发出的，是什么时候发出的，是否恰好在正下方发出的。因此这种方案估计得到的同步信息往往误差很大。

而实际的同步精度要求由管道测绘内检测的定位精度决定。通常要求对地下管道内某处缺陷的定位误差在正负1米，则以pig常规运动速度的下限，每秒1米为例，即使其他技术环节的误差为0，校验点的同步精度也应该控制在1秒之内。显然，即使这种最宽容的需求，现有的清管器跟踪定位设备也无法满足，更何况实际同步精度应该在0.1秒的数量级。

因此，利用现有设备开展管道测绘工程势必导致较大的精度损失。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于时间的管道测绘内检测系统检验点同步方法，该方法利用pig主动生成的磁场在管道外部形成的溢出磁场的峰值作为数据同步依据，实现校验点数据和pig输出数据的数据融合，完成高精度同步操作。

本发明采用的技术方案：基于时间的管道测绘内检测系统检验点同步方法包括以下步骤：

步骤一，放置磁场测量装置在地表检验点上；

步骤二，测量到pig通过时的磁场并记录下磁场强度的最高值时刻；

步骤三，通过数据融合算法完成校验点坐标数据与pig各测量子系统实测数据的基于时间的同步处理。

更进一步，步骤二中，当地下管道内pig通过检验点正下方时，测得的磁场强度将经历一个低-高-低的变化，磁场强度最高值时间即是pig通过校验点的准确时间。

本发明的有益效果：本发明采用电磁波作为测量对象，利用pig主动生成的磁场在管道外部形成的溢出磁场的峰值作为数据同步依据，实现校验点数据和pig输出数据的数据融合，完成高精度同步操作，提高了时间上的高度统一。

附图说明

图1是本发明磁力线的溢出和散失效果仿真图；

图2是本发明磁场检测原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示的是本发明的选定实施例。基于本实验发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

如图1所示，由于管道漏磁检测的pig设备通常会产生稳定的强磁场作为工作介质，该强磁场的磁力线主要通过铁磁性材料的管道壁形成闭合回路，但溢出到管道之外的部分磁场强度仍很可观。该溢出磁场有如下特点：

首先，溢出磁场强度可测。普通管道保护层和覆土层通常不含铁磁性成分，对溢出管道之外的磁场几乎没有屏蔽左右，溢出磁场具有一定强度，可在地表被检出，并且磁场强度的测量可以量化和可视化。

其次，溢出磁场的分布比较均匀。其磁力线方向基本沿管道平行，可保证磁场测量装置获得最大的磁场强度。

最后，溢出磁场的强度比较稳定。由于pig主动生成磁场，强度稳定，而管道壁厚度相对均匀，通过的磁力线基本稳定。虽然当管道壁有缺陷时会导致溢出磁场紊乱，但实质上溢出磁场的强度是增加的，如图1中间方框部分，而且管道缺陷的比例很低，而校验点又是极度稀疏的，在空间上重叠的可能性可以忽略不计，宏观上仍然可以认为pig运动过程中的溢出磁场是稳定的。

由于溢出磁场的强度基本稳定，因此测得的磁场强度与pig的空间位置关系形成决定性关系。即距离pig越远，可测得溢出磁场强度越低，反之则越高。

在此基础上，本实施例方案如下：利用pig主动生成的磁场在管道外部形成的溢出磁场，该磁场强度相对稳定，而且磁力线方向已知，在地表可以被测量。这样，当高精度磁场测量装置放置在地表校验点上，地下管道内pig通过校验点正下方时，测得的磁场强度将经历一个低-高-低的变化，显然，测得的磁场强度的最高值时刻就是pig通过校验点的准确时间。由于测量磁场不产生时间滞后，因此精确记录该时间，可实现校验点坐标与pig测得数据在时间上的精确同步。最后，利用数据融合算法，可以实现校验点坐标数据与pig各测量子系统实测数据的基于时间的同步处理。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。