本發(fā)明涉及油管檢測(cè)定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海底油氣管道漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位方法及裝置。

背景技術(shù)：

海底油氣是國(guó)家重要戰(zhàn)略資源，海底油氣管道的路由、狀態(tài)是國(guó)家重要的戰(zhàn)略性信息。由于海底管道所處環(huán)境極其復(fù)雜，管道腐蝕或損壞情況屢見(jiàn)不鮮，一旦發(fā)生油氣泄露，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)環(huán)境災(zāi)難。長(zhǎng)期以來(lái)，由于國(guó)內(nèi)不具備海底管道檢測(cè)能力，我國(guó)海底管道檢測(cè)市場(chǎng)一直被國(guó)外油氣服務(wù)公司壟斷，不僅服務(wù)價(jià)格昂貴，而且我國(guó)油氣管線的信息也得不到有效保護(hù)。

海底油氣管道工作的漏磁檢測(cè)器和清管器可能被堵塞在腐蝕的石油管道內(nèi)，裝置無(wú)法被準(zhǔn)確定位，本身海底施工作業(yè)難道大，定位不準(zhǔn)確更使得施工作業(yè)更難，服務(wù)價(jià)格更貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種海底油氣管道漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位方法及裝置。漏磁檢測(cè)器和清管器在管內(nèi)通過(guò)時(shí)，管外布放的漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)跟蹤，精確定位和記錄目標(biāo)位置，這種采用管內(nèi)缺陷檢測(cè)和管外跟蹤定位相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道缺陷的精確定位、對(duì)管道安全情況的綜合評(píng)估以及對(duì)管道檢測(cè)運(yùn)行情況的安全掌控，降低了檢測(cè)工程風(fēng)險(xiǎn)。為提高管外跟蹤定位精度，可以沿著石油管道間隔布放多套含有漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種海底油氣管道漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位方法，包括以下步驟：

1）在海底油氣管道內(nèi)部安裝檢測(cè)裝置和清理管道裝置，其中，檢測(cè)裝置采用攜帶永磁單元的漏磁檢測(cè)器，清理管道裝置采用攜帶甚低頻發(fā)射機(jī)的清管器；

2）在海底油氣管道附近布放漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置；

3）檢測(cè)定位裝置中的arm主控單元通過(guò)ad采集單元采集三軸磁傳感器和兩個(gè)互相正交布放的單軸感應(yīng)式磁傳感器的電壓信號(hào)；

4）arm主控單元將原始磁場(chǎng)信號(hào)保存在sd卡存儲(chǔ)單元中；

5）arm主控單元通過(guò)內(nèi)部算法處理，計(jì)算出漏磁檢測(cè)器或清管器通過(guò)時(shí)的磁場(chǎng)信號(hào)和時(shí)間值；

6）arm主控單元將漏磁檢測(cè)器或清管器通過(guò)時(shí)最大點(diǎn)的磁場(chǎng)值和對(duì)應(yīng)的時(shí)間值保存在sd卡存儲(chǔ)單元中，實(shí)現(xiàn)海底油氣管道中的漏磁檢測(cè)器和清管器的管外實(shí)時(shí)跟蹤。

所述步驟5）的實(shí)時(shí)計(jì)算，具體規(guī)則包括：

s1）當(dāng)漏磁檢測(cè)器或清管器沒(méi)有通過(guò)時(shí)，漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置檢測(cè)的磁場(chǎng)信號(hào)平穩(wěn)、波動(dòng)很小，arm主控單元通過(guò)算法處理的磁場(chǎng)信號(hào)幅值未達(dá)到設(shè)計(jì)的閾值門(mén)限，目標(biāo)定位記錄條數(shù)不變，并保持實(shí)時(shí)采集檢測(cè)目標(biāo)狀態(tài)；

s2）當(dāng)攜帶有永磁單元的漏磁檢測(cè)器通過(guò)海底管道時(shí)，管道外部的漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置內(nèi)的三軸磁傳感器可以探測(cè)到漏磁檢測(cè)器的靜磁信號(hào)，此時(shí)，通過(guò)特性引起的磁場(chǎng)波形變化幅值超過(guò)設(shè)定的漏磁檢測(cè)器閾值，實(shí)現(xiàn)漏磁檢測(cè)器通過(guò)示意和精準(zhǔn)定位；

s3）當(dāng)攜帶有甚低頻發(fā)射機(jī)的清管器通過(guò)海底管道時(shí)，管道外部的漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置內(nèi)的感應(yīng)式磁傳感器可以探測(cè)到清管器的甚低頻信號(hào)，此時(shí)，通過(guò)特性引起的磁場(chǎng)波形變化幅值超過(guò)設(shè)定的清管器閾值，實(shí)現(xiàn)清管器通過(guò)示意和精準(zhǔn)定位。

所述檢測(cè)定位裝置對(duì)漏磁檢測(cè)器攜帶的靜磁信號(hào)或者清管器攜帶的甚低頻信號(hào)采集后，采用自適應(yīng)基線更新算法、低通濾波算法、冒泡算法、去磁化算法、磁場(chǎng)模量變化量算法以及閾值算法中的一種或多種，實(shí)現(xiàn)對(duì)漏磁檢測(cè)器或清管器通過(guò)特性的實(shí)時(shí)判別，準(zhǔn)確檢測(cè)峰值磁場(chǎng)值和對(duì)應(yīng)的時(shí)間值。

所述步驟3）中，通過(guò)arm主控單元智能準(zhǔn)確識(shí)別油氣管道中通過(guò)的是漏磁檢測(cè)器還是清管器。

將所述檢測(cè)定位裝置布放在陸地的油氣管道附近，實(shí)現(xiàn)陸地油氣管道中的漏磁檢測(cè)器和清管器的管外實(shí)時(shí)跟蹤。

以及一種海底油氣管道漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置，所述檢測(cè)定位裝置包括arm主控單元和ad采集單元，ad采集單元分別與arm主控單元、三軸磁傳感器及感應(yīng)式磁傳感器連接；arm主控單元與存儲(chǔ)單元連接。

所述的檢測(cè)定位裝置包括一個(gè)三軸磁傳感器，通過(guò)屏蔽線連接ad采集單元的漏磁檢測(cè)端子。

所述的檢測(cè)定位裝置包括兩個(gè)感應(yīng)式磁傳感器，在檢測(cè)定位裝置內(nèi)部正交布放；感應(yīng)式磁傳感器通過(guò)屏蔽線連接ad采集單元的甚低頻檢測(cè)端子。

本發(fā)明的有益效果是：

1）定位準(zhǔn)確，漏磁檢測(cè)器和清管器通過(guò)時(shí)的峰值時(shí)間誤差小于32ms；

2）探測(cè)距離遠(yuǎn)，有效探測(cè)距離不小于8m；

3）管外跟蹤實(shí)時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)目標(biāo)并軟件處理；

4）工作可靠，正常工作3個(gè)月以上且滿足工作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；

5）功耗低，該裝置工作最大電流不大于45ma，適合采用大容量電池供電，有效減少檢測(cè)定位裝置的布放次數(shù)和維護(hù)成本；

6）抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)于漏磁檢測(cè)器強(qiáng)磁引起的油氣管道磁化帶來(lái)的影響，可有效識(shí)別規(guī)避，對(duì)于海底洋流運(yùn)動(dòng)或生物運(yùn)動(dòng)或地質(zhì)變化帶來(lái)檢測(cè)定位裝置的浮動(dòng)，可有效規(guī)避；

7）良好的軟件算法保證了漏磁檢測(cè)器或清管器通過(guò)記錄條數(shù)的準(zhǔn)確性；

8）適應(yīng)性廣，滿足多種應(yīng)用場(chǎng)景油氣管道的檢測(cè)；

9）配合管內(nèi)漏磁缺陷檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)海底管道安全情況的綜合評(píng)估以及對(duì)管道檢測(cè)運(yùn)行情況的安全掌控，降低了檢測(cè)工程風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。

圖2為本發(fā)明的漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置安裝示意圖。

圖中，1為arm主控單元；2為ad采集單元；3為儲(chǔ)存單元；4為三軸磁傳感器；5為感應(yīng)式磁傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明不局限于以下實(shí)施例。

參見(jiàn)圖1，漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置，包括arm主控單元與ad采集單元相連，arm主控單元與存儲(chǔ)單元相連，ad采集單元與三軸磁傳感器相連，ad采集單元與感應(yīng)式磁傳感器相連。

所述的三軸磁傳感器有一個(gè)，通過(guò)屏蔽線連接ad采集單元的漏磁檢測(cè)端子，三軸磁傳感器具有全向探測(cè)磁場(chǎng)能力；所述的感應(yīng)式磁傳感器有兩個(gè)，分別通過(guò)屏蔽線與ad采集單元的甚低頻檢測(cè)端子相連，感應(yīng)式磁傳感器均為單軸分布式纏繞，且互相正交布放。

所述的arm主控單元工作時(shí)鐘70mhz，采用溫補(bǔ)晶振，提高計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度；所述的ad采集單元采用32位分辨率的采樣芯片，有效提高探測(cè)靈敏度和精度。

所述的三軸磁傳感器實(shí)現(xiàn)全方位磁場(chǎng)探測(cè)，特點(diǎn)是噪聲低、測(cè)量范圍寬、靈敏度高，探測(cè)靈敏度優(yōu)于0.1nt，探測(cè)距離不小于8m；所述的單軸感應(yīng)式磁傳感器特點(diǎn)是帶寬窄、干擾小、噪聲低、靈敏度高，探測(cè)靈敏度優(yōu)于10pt，探測(cè)距離不小于8m，有效檢測(cè)清管器攜帶的甚低頻發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)。

參見(jiàn)圖2，本發(fā)明提到的漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置不僅可以布放在海底的檢測(cè)定位裝置上，而且可以將該裝置布放在陸地的油氣管道附近，實(shí)現(xiàn)陸地油氣管道中的漏磁檢測(cè)器和清管器的管外實(shí)時(shí)跟蹤。

海底油氣管道漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位方法以福建泉州試驗(yàn)為實(shí)例，實(shí)施步驟如下：

1）漏磁檢測(cè)器攜帶永磁單元和清管器攜帶甚低頻發(fā)射機(jī)是運(yùn)行于海底油氣管道內(nèi)部的檢測(cè)裝置和清理管道裝置；

2）漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置通過(guò)挖人或rov布放在海底油氣管道附近；

3）漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置上電工作；

4）arm主控單元通過(guò)ad采集單元采集三軸磁傳感器和兩個(gè)互相正交布放的單軸感應(yīng)式磁傳感器的電壓信號(hào)；

5）arm主控單元將計(jì)算出的原始磁場(chǎng)信號(hào)保存在sd卡存儲(chǔ)單元；

6）arm主控單元通過(guò)算法處理，實(shí)時(shí)計(jì)算檢測(cè)目標(biāo)；

7）當(dāng)攜帶有永磁單元的漏磁檢測(cè)器通過(guò)海底管道時(shí)，管道外部的漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置內(nèi)的三軸磁傳感器可以探測(cè)到漏磁檢測(cè)器的靜磁信號(hào)，軟件計(jì)算出漏磁檢測(cè)器通過(guò)時(shí)的峰值磁場(chǎng)值和對(duì)應(yīng)時(shí)間值，經(jīng)過(guò)后續(xù)原始數(shù)據(jù)分析，計(jì)算的磁場(chǎng)值為漏磁原始磁場(chǎng)波形中目標(biāo)通過(guò)時(shí)最大點(diǎn)的磁場(chǎng)值，且該點(diǎn)的對(duì)應(yīng)時(shí)間和計(jì)算出的時(shí)間值相等，試驗(yàn)中漏磁檢測(cè)器通過(guò)時(shí)的最大磁場(chǎng)值約99ut，計(jì)算時(shí)間誤差不大于32ms；

8）當(dāng)攜帶有甚低頻發(fā)射機(jī)的清管器通過(guò)海底管道時(shí)，管道外部的漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置內(nèi)的感應(yīng)式磁傳感器可以探測(cè)到清管器發(fā)射出的甚低頻信號(hào)，軟件計(jì)算出清管器通過(guò)時(shí)的峰值磁場(chǎng)值和對(duì)應(yīng)時(shí)間值，經(jīng)過(guò)后續(xù)原始數(shù)據(jù)分析，計(jì)算的磁場(chǎng)值與甚低頻原始磁場(chǎng)波形中目標(biāo)通過(guò)時(shí)的最大磁場(chǎng)值相等，且該點(diǎn)的對(duì)應(yīng)時(shí)間和計(jì)算出的時(shí)間值相等，試驗(yàn)中漏磁檢測(cè)器通過(guò)時(shí)的最大磁場(chǎng)值約5.2nt，計(jì)算時(shí)間誤差不大于32ms；

9）arm主控單元將漏磁檢測(cè)器或清管器通過(guò)時(shí)最大點(diǎn)的磁場(chǎng)值和時(shí)間值保存在sd卡存儲(chǔ)單元中，綜控模塊裝置也可以通過(guò)串口的方式讀取保存的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的工作原理為：

在已有的海底油氣管道附近通過(guò)蛙人或rov布放漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置，完成后上電工作，該裝置分別利用高性能低噪聲的全向探測(cè)三軸磁通門(mén)磁傳感器和互相正交布放的單軸感應(yīng)式磁傳感器分別采集空間靜磁場(chǎng)信號(hào)和甚低頻信號(hào)，并均以電壓信號(hào)方式輸出，輸出的電壓信號(hào)通過(guò)ad采集單元完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，arm主控單元讀取ad采集數(shù)據(jù)，通過(guò)自適應(yīng)基線更新算法、低通濾波算法、冒泡算法、去磁化算法、磁場(chǎng)模量變化量算法、閾值算法等多種算法處理，計(jì)算分析是否有漏磁檢測(cè)器或清管器目標(biāo)通過(guò)，同時(shí)將ad采集的原始數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存在sd卡存儲(chǔ)單元中，以便后續(xù)數(shù)據(jù)分析還原。

當(dāng)漏磁檢測(cè)器或清管器沒(méi)有通過(guò)時(shí)，漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置檢測(cè)的磁場(chǎng)信號(hào)平穩(wěn)、波動(dòng)很小，arm主控單元通過(guò)算法處理的磁場(chǎng)信號(hào)幅值未達(dá)到設(shè)計(jì)的閾值門(mén)限，目標(biāo)定位記錄條數(shù)不變，并保持實(shí)時(shí)采集檢測(cè)目標(biāo)狀態(tài)。當(dāng)漏磁檢測(cè)器或清管器通過(guò)時(shí)，由于漏磁檢測(cè)攜帶有永磁單元，通過(guò)時(shí)會(huì)向周?chē)臻g輻射出強(qiáng)磁信號(hào)，該強(qiáng)磁信號(hào)會(huì)通過(guò)油氣管道向外圍輻射；清管器攜帶有甚低頻發(fā)射機(jī)，會(huì)實(shí)時(shí)向周?chē)臻g輻射甚低頻信號(hào)，甚低頻信號(hào)也會(huì)穿透油氣管道向周?chē)臻g輻射。漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置中的三軸磁傳感器和感應(yīng)式磁傳感器檢測(cè)到磁場(chǎng)信號(hào)波形呈現(xiàn)出通過(guò)特性變化的現(xiàn)象，如果通過(guò)特性引起的磁場(chǎng)波形變化幅值超過(guò)設(shè)定的漏磁檢測(cè)器閾值或清管器閾值，arm主控單元通過(guò)軟件算法計(jì)算出對(duì)應(yīng)峰值磁場(chǎng)值和時(shí)間值，檢測(cè)定位目標(biāo)記錄條數(shù)增加一條。

本發(fā)明采用一種海底油氣管道漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位方法，實(shí)現(xiàn)漏磁檢測(cè)器和清管器的管外實(shí)時(shí)跟蹤定位。沿著海底油氣管道間隔布放的多套漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置，實(shí)時(shí)檢測(cè)漏磁檢測(cè)器攜帶的靜磁信號(hào)和清管器攜帶的甚低頻發(fā)射機(jī)發(fā)射的低頻信號(hào)，當(dāng)漏磁檢測(cè)器或清管器沒(méi)有通過(guò)時(shí)，漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置檢測(cè)的磁場(chǎng)信號(hào)平穩(wěn)、波動(dòng)很小，arm主控單元通過(guò)內(nèi)部算法處理的磁場(chǎng)信號(hào)幅值未達(dá)到設(shè)計(jì)的閾值門(mén)限；當(dāng)漏磁檢測(cè)器或清管器通過(guò)時(shí)，漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置檢測(cè)的磁場(chǎng)信號(hào)波形呈現(xiàn)出通過(guò)特性變化的現(xiàn)象，如果通過(guò)特性引起的磁場(chǎng)波形變化幅值超過(guò)設(shè)定的漏磁檢測(cè)器閾值或清管器閾值，arm主控單元通過(guò)軟件算法計(jì)算出對(duì)應(yīng)峰值磁場(chǎng)值和時(shí)間值，檢測(cè)定位目標(biāo)記錄條數(shù)增加一條，同時(shí)，數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元中。

漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置布放到位后，通過(guò)綜控模塊裝置控制漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置上電，這樣可以節(jié)省sd卡存儲(chǔ)單元的空間，同時(shí)提高了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的有效性和真實(shí)性，縮短了數(shù)據(jù)分析的時(shí)間。漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置對(duì)漏磁檢測(cè)器和清管器的軟件算法處理中，采用了自適應(yīng)基線更新算法、低通濾波算法、冒泡算法、去磁化算法、磁場(chǎng)模量變化量算法、閾值算法等多種算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)漏磁檢測(cè)器或清管器通過(guò)特性的實(shí)時(shí)判別，準(zhǔn)確檢測(cè)峰值磁場(chǎng)值和對(duì)應(yīng)的時(shí)間值。

本發(fā)明提到的漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置已經(jīng)在四川綿陽(yáng)、江蘇連云港、福建泉州灣完成多次試驗(yàn)測(cè)試，工作均正常，通過(guò)與存儲(chǔ)單元的原始數(shù)據(jù)比對(duì)，目標(biāo)檢測(cè)定位準(zhǔn)確。

通過(guò)多次實(shí)際油氣管道實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證顯示，本發(fā)明提供的漏磁/甚低頻接收檢測(cè)定位裝置具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：（1）定位準(zhǔn)確，漏磁檢測(cè)器和清管器通過(guò)時(shí)的峰值時(shí)間誤差小于32ms；（2）探測(cè)距離遠(yuǎn)，有效探測(cè)距離不小于8m；（3）管外跟蹤實(shí)時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)目標(biāo)并軟件處理；（4）工作可靠，正常工作3個(gè)月以上且滿足工作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；（5）功耗低，該裝置工作最大電流不大于45ma，適合采用大容量電池供電，有效減少檢測(cè)定位裝置的布放次數(shù)和維護(hù)成本；（6）抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)于漏磁檢測(cè)器強(qiáng)磁引起的油氣管道磁化帶來(lái)的影響，可有效識(shí)別規(guī)避，對(duì)于海底洋流運(yùn)動(dòng)或生物運(yùn)動(dòng)或地質(zhì)變化帶來(lái)檢測(cè)定位裝置的浮動(dòng)，可有效規(guī)避；（7）良好的軟件算法保證了漏磁檢測(cè)器或清管器通過(guò)記錄條數(shù)的準(zhǔn)確性；（8）適應(yīng)性廣，滿足多種應(yīng)用場(chǎng)景油氣管道的檢測(cè)；（9）配合管內(nèi)漏磁缺陷檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)海底管道安全情況的綜合評(píng)估以及對(duì)管道檢測(cè)運(yùn)行情況的安全掌控，降低了檢測(cè)工程風(fēng)險(xiǎn)。

以上所述，僅是本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，通過(guò)簡(jiǎn)單的推演和替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。