CN103032678B - 用于监视流体传输管道的状态的方法、装置和系统 - Google Patents

用于监视流体传输管道的状态的方法、装置和系统 Download PDF

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Abstract

本发明的各实施方式涉及用于监视流体传输管道的状态的方法、装置和系统。在一个实施方式中，提供了一种用于监视流体传输管道的状态的方法，包括：使监视器在流体传输管道内随流体移动，监视器包括弹性气体容器，并且监视器被配置为基于弹性气体容器的环境压强调整弹性气体容器的体积；以及由监视器测量并记录流体传输管道内的一项或多项环境数据，用于确定流体传输管道的状态。在其他实施方式中，还提供了用于监视流体传输管道的状态装置和系统。

Description

用于监视流体传输管道的状态的方法、装置和系统
技术领域
本发明的各实施方式涉及对传输管道的监视，并且更具体地，涉及一种用于监视流体传输管道的状态的方法、装置和系统。
背景技术
随着工业技术的发展，管道传输技术越来越成熟，并且已经广泛地遍布于世界各地。例如，可以采用管道来传输诸如水、石油和液化石油气等各种流体。相对于采用各种交通工具进行传输的传统传输方式，管道传输技术具有方便快捷、传输量大等优势。然而，传输管道需要进行日常维护，例如检查、修理由于管道老化、自然灾害等造成的管道泄漏问题。除了自然损坏以外，还有可能出于偷盗或者事故而造成对传输管道的损坏。
在工业应用中，流体传输管道通常设置在自然条件较差的区域并且一般跨度极大，通常可以达到数千公里。基于目前的技术现状，对于数千公里的传输管道，很难保证能够及时发现和修理故障。如果不能及时发现和修理故障，则可能造成出现大范围泄漏，在产生经济损失的同时，还有可能造成环境污染等灾难性后果。
发明内容
因而，如何实现对流体传输管道的实时监视成为一项亟待解决的问题。并且还期望该实时监视方法能够尽量不改变现有流体传输管道设施，并且能够以低成本的方式迅速发现传输管道中的出现的泄漏以便及时采取补救措施。
在一个实施方式中，提供了一种用于监视流体传输管道的状态的方法，包括：使监视器在流体传输管道内随流体移动，监视器包括弹性气体容器，并且监视器被配置为基于弹性气体容器的环境压强调整弹性气体容器的体积；以及由监视器测量并记录流体传输管道内的一项或多项环境数据，用于确定流体传输管道的状态。
在一个实施方式中，提供了一种用于监视流体传输管道的状态的监视器，包括：传感器，用于采集流体传输管道内的一项或多项环境数据；以及弹性气体容器，用于容纳气体，并且弹性气体容器的体积是可调节的。
在一个实施方式中，提供了一种用于监视使用中流体传输管道的状态的系统，包括：至少一个监视器，包括：传感器，用于采集流体传输管道内的一项或多项环境数据；以及弹性气体容器，用于容纳气体，并且弹性气体容器的体积是可调节的；以及控制装置，包括：读取器，用于从处于流体传输管道之内或之外的监视器读取一项或多项环境数据；以及评估器，用于基于一项或多项环境数据确定流体传输管道的状态。
采用本发明的各实施方式，可以快速有效地发现传输管道中的泄露以便及时采取补救措施。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施方式的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式。在附图中：
图1是示出根据一个解决方案的用于监视使用中流体传输管道的状态的方法的示意图；
图2是示出根据本发明一个实施方式的用于监视使用中传输管道的状态的方法的示意图；
图3是示出根据本发明一个实施方式的用于监视使用中传输管道的状态的方法的流程图；
图4是示出根据本发明一个实施方式的监视器的弹性气体容器的体积如何基于环境压强而调整的流程图；
图5A、图5B和图5C是示出根据本发明不同实施方式的用于监视使用中传输管道的状态的装置的框图；
图6A、图6B和图6C分别是示出根据本发明不同实施方式的可调节支撑结构的示意图；以及
图7是示出根据本发明一个实施方式的可调节支撑结构的工作原理示意图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明的各实施方式。附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。
图1是示出根据一个解决方案的用于监视使用中流体传输管道的状态的方法的示意图100。如图1所示，管道110中充满流体并且流体沿箭头A所示方向流动。在该方案中，采用绳索牵引探测器120并将该探测器120置入管道，探测器120在绳索的牵引下在管道内移动。探测器120可以实时地采集并记录管道内部的环境数据(例如，压强)。
应当注意，当流体管道状态良好并且没有泄露等状况出现时，管道内流体的压强应当保持稳定，例如处于一个阈值范围内。当管道出现漏洞时，则在漏洞附近的流体内部的压强将会突然降低。例如，当探测器120在绳索的牵引下位于漏洞110附近时，探测器120例如记录流体内的压强。根据图1所示的方案，需要在利用绳索从管道110中取出探测器120之后，分析探测器120所获取的数据才能判断在管道110中是否出现泄露现象。
目前的流体传输管道通常能够达到数千公里的长度，即使是中转站之间的部分管道，其长度也能达到数十公里。由于绳索长度的限制，采用绳索牵引探测器的方法很难应用于监视长距离传输管道的状况。另外，由于流体传输管道通常依地势而建，高低起伏并且管道中还可以能存在不利于部署绳索的拐角。因而，绳索容易在管道内部缠绕，并且探测器120很容易撞击到流体传输管道的内壁并造成损坏。
为解决现有技术中的缺陷，本发明的实施方式提供了一种用于监视流体传输管道的状态的方法。该方法的一个原理在于，将监视器投放至流体传输管道内并使其随流体移动，以便实时地测量并记录流体传输管道内的一项或者多项环境数据以便确定流体传输管道的状态。该方法的另一原理在于，提供一种机制以确保监视器在流体传输管道内悬浮，从而在随着流体移动的过程期间减少撞击流体传输管道内壁的概率。
图2是示出根据本发明一个实施方式的用于监视使用中传输管道的状态的方法的示意图200。根据本发明的一个实施方式，在流体传输管道230的源端220处投放监视器210，并且在流体传输管道230的目的地端240处回收所投放的监视器210。为提高准确率，还可以投放多个监视器并采用统计学方法计算各项环境数据。
在一个实施方式中，监视器210可以包括：传感器214，用于采集流体传输管道内的一项或多项环境数据；以及弹性气体容器212，用于容纳气体，并且弹性气体容器的体积是可调节的。该弹性气体容器212例如是充满空气的橡胶气囊。当外界压强增大时，该气囊内的气体收缩使得气囊体积变小；而当外界压强减小时，气囊内的气体膨胀使得气囊体积变大。在流体密度不变(或者变化微小可以忽略)的情况下，监视器210在流体内受到浮力正比于监视器210的体积乘以流体密度。因而通过改变流体传输管道230的源端220和目的地端240处的压强，可以改变弹性气体容器212的体积，进而改变监视器210受到的浮力，从而实现控制计算器210在流体内下沉、悬浮或者上升。
在如图2所示的第一阶段中，在流体传输管道230的源端220处加大压强P1，以便监视器210能够随着流体一起进入流体传输管道230内部。由于监视器210的弹性气体容器212的体积是可调节的，当外界压强增大时弹性气体容器212的体积被压缩，监视器210在流体内受到的浮力减小，继而在流体内下沉。
本发明目的之一在于，当监视器210处于流体传输管道内时，使得该监视器210在流体内保持悬浮以便减小与流体传输管道230的碰撞。因而在第二阶段中，在流体传输管道230内，当压强降低为压强P2，弹性气体容器212的体积因压强减小而增大，进而受到浮力增加。在流体密度不变的情况下，监视器210可以从前一阶段的下沉状态改变为悬浮状态。应当注意，在最初设计监视器210的质量和体积时需要考虑流体的密度。
在图2所示的第三阶段中，在流体传输管道230的目的地地址240处，减小压力以便包括弹性气体容器212的监视器210可以从流体传输管道230中上升。
在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于监视流体传输管道的状态的方法，包括：使监视器在流体传输管道内随流体移动，监视器包括弹性气体容器，并且监视器被配置为基于弹性气体容器的环境压强调整弹性气体容器的体积；以及由监视器测量并记录流体传输管道内的一项或多项环境数据，用于确定流体传输管道的状态。
应当注意，由于弹性气体容器是监视器的一部分，并且监视器中的弹性气体容器占据监视器的绝大部分，在本发明中并不特意区分弹性气体容器的体积以及监视器的体积。除非特别指出，可以互换地使用弹性气体容器的体积以及监视器的体积。
现在参见图3详细说明本发明的步骤。图3是示出根据本发明一个实施方式的用于监视使用中传输管道的状态的方法的流程图300。在步骤S302中，使监视器在流体传输管道内随流体移动，监视器包括弹性气体容器，并且监视器被配置为基于弹性气体容器的环境压强调整弹性气体容器的体积。在此调整弹性气体容器的体积的目的在于使得监视器在流体传输管道内随流体移动，并且尽量不接触流体传输管道的内壁以免造成损坏。
在步骤S304中，由监视器测量并记录流体传输管道内的一项或多项环境数据，用于确定流体传输管道的状态。测量环境参数的最终目的是基于该环境参数判断在传输管道中是否出现例如泄漏等异常。例如，当发现某位置处的流体压强突然降低时，则在该位置处可能会出现泄漏。
应当注意，监视器检测到的环境参数是与该监视器在传输管道中所处位置相关的。例如，可以通过记录开始监视的时间和监视器在流体传输管道内移动的速度来确定监视器的位置，以便在发现异常时可以迅速定位出现异常的管道位置。本领域技术人员还可以采用其他方式进行定位。
根据本发明的一个实施方式，还包括：在流体传输管道的源端，响应于环境压强上升至第一压强范围之中，监视器将体积减小至第一体积范围之中，以使监视器在所述流体中下沉；在流体传输管道之中，响应于环境压强处于第二压强范围之中，监视器将体积保持在第二体积范围之中，以使监视器在流体中悬浮；以及在流体传输管道的目的地端，响应于环境压强下降至第三压强范围之中，监视器将体积增大至第三体积范围之中，以使监视器在所述流体中上升。
现在参见图4详细说明根据本发明方法对弹性气体容器的体积进行调整的具体实现。图4是示出根据本发明一个实施方式的监视器的弹性气体容器是如何基于该弹性气体容器的环境压强而调整体积的流程图400。
在步骤S402-S404处示出了在流体传输管道的源端处的操作，当监视器在流体传输管道的源端时，首先在步骤S402处检测环境压强是否到达第一压强范围，如果到达，则操作前进至步骤S404，此时监视器将体积减小至第一体积范围之中，以使监视器下沉。如上文，由于本发明的实施方式中采用了弹性气体容器，当该容器的外界压强增大时，则该容器被压缩体积变小。在步骤S402中采用了在源端处增大压强的方式，从而使得包括弹性气体容器的监视器下沉，以便该监视器被压入流体传输管道。应当注意，“第一压强范围”内的数值大于正常情况下在流体传输管道内的压强。
在步骤S412-S414处示出了在流体传输管道内的操作，当监视器进入流体传输管道后环境压强减小。此时，在步骤S412处检测环境压强是否到达第二压强范围，如果到达，则操作前进至步骤S414，此时监视器将体积保持在第二体积范围之中，以使监视器在流体中悬浮。此时的第二压强范围内的数值小于第一压强范围内的数值。在步骤S412-S414中，当监视器检测到环境压强减小并进入第二压强范围时弹性气体容器的体积变大，由于此时监视器受到的浮力变大而使得监视器从在步骤S402-S404所示的下沉状态改变至悬浮状态。应当注意，此时监视器受到的重力和浮力大致相当，因而可以保持在流体内悬浮。该第二压强范围内的数值与正常情况下在流体传输管道内的压强相关，可以认为该第二压强范围是在正常情况下在流体传输管道内的压强范围。
在步骤S422-S424处示出了在流体传输管道的目的地端处的操作，当监视器到达流体传输管道的目的地端附近时，可以降低压强以便回收监视器。此时，在步骤S422处检测环境压强是否到达第三压强范围。如果到达，则操作前进至步骤S424，此时监视器将体积增大至第三体积范围之中，以使监视器上升。此时的第三压强范围内的数值小于第二压强范围内的数值。在步骤S422-S424中，当监视器检测到环境压强减小并进入第三压强范围时弹性气体容器的体积变大，由于此时监视器受到的浮力变大而使得监视器从在步骤S412-S414所示的悬浮状态改变至上浮状态。
在本发明的一个实施方式中，第一体积范围、第二体积范围和第三体积范围是基于监视器的质量和流体的密度变化范围确定的。应当注意，由于监视器在下沉状态、悬浮状态和上升状态时所受的浮力依次增大，所以第一体积范围内的数值(对应于下沉状态)＜第二体积范围内的数值(对应于悬浮状态)＜第三体积范围内的数值(对应于上浮状态)。并且第一压强范围内的数值(对应于下沉状态)＞第二压强范围内的数值(对应于悬浮状态)＞第三压强范围内的数值(对应于上浮状态)。
在本发明的一个实施方式中，监视器可以包括弹性气体容器和传感器，传感器可以以多种方式附接于弹性气体容器表面，或者采用其他方式耦合至弹性气体容器。弹性气体容器的体积响应于环境压强的变化而调节，从而使得监视器在流体内下沉、悬浮或者上升。
采用这种实施方式，需要预先根据流体传输管道内的流体的密度来设置监视器的质量以及监视器中弹性气体容器的体积。例如，用于输水管道的监视器的各项配置与用于输油管道的监视器的不同，监视器的通用性差。因而期望提供一种能够应用于各种流体传输管道的监视器。
在本发明的一个实施方式中，监视器使用可调节支撑结构来调节体积。采用可调节支撑结构的优势在于，除了基于环境压强被动地调节弹性气体容器的体积以外，还提供了可以主动调节体积的方式。
在本发明的一个实施方式中，该方法还包括：从处于流体传输管道之内或之外的监视器输出一项或多项环境数据。本领域技术人员应当理解，可以如上文所述在流体传输管道的目的地的回收监视器，当监视器处于流体传输管道之外时从监视器读取检测到的一项或多项环境数据；或者还可以当监视器在流体传输管道内随流体传输时，例如以无线方式接收处于流体传输管道内的监视器发射的一项或多项环境数据，以便基于一项或多项环境数据确定流体传输管道的状态。
在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于监视流体传输管道的状态的监视器，包括：传感器，用于采集流体传输管道内的一项或多项环境数据；以及弹性气体容器，用于容纳气体，并且弹性气体容器的体积是可调节的。在下文中，将参见图5A-图5C描述根据本发明的监视器。图5A、图5B和图5C是示出根据本发明不同实施方式的用于监视使用中传输管道的状态的装置的框图。
如图5A所示，监视器500A包括传感器510和弹性气体容器520。应当注意，弹性气体容器的体积可以基于弹性气体容器的环境压强调整，使监视器在流体传输管道内上升、下沉或者随流体移动。
如图5B所示，除传感器510和弹性气体容器520以外，监视器500B还可以包括配重530和可调节支撑结构540。配重530可以调节监视器的质量，以便监视器可以在不同密度的流体内下沉、悬浮和上升。在一个实施方式中，配重的质量至少基于流体传输管道内的流体的密度而确定。例如，由于水的密度大于油的密度，对于用于输水管道的监视器可以选择较大的配重，对于用于输油管道的监视器，可以选择较小的配重。
在一个实施方式中，进一步包括：可调节支撑结构，用于调节所述弹性气体容器的体积；以及微处理器，用于基于弹性气体容器的环境压强，对可调节支撑结构进行控制。
在一个实施方式中，可调节支撑结构540用于调节弹性气体容器的体积，并且该可调节支撑结构540进一步包括：电机，用于驱动可调节支撑结构。
在图5C示出的监视器500C的实施方式中，还可以包括微处理器550，用于基于弹性气体容器的环境压强，控制可调节支撑结构540调整弹性气体容器520的体积。监视器500C还可以包括：存储器552，用于存储环境数据。在本发明的一个实施方式中，监视器还可以包括无线发射器560，用于发送一项或多项环境数据。存储环境数据的目的在于，可以在回收监视器之后读取存储在存储器中的环境数据。而设置无线发射器的目的在于，可以在监视器处于流体传输管道内期间向外无线发射检测到的环境数据。
在本发明的一个实施方式中，还可以包括电源554、开关556以及总线558。应当注意，在图5A-图5C中仅示意性示出了根据本发明各实施方式的监视器，图中的各元件仅出于示意性目的而并非依比例绘制。
下文将参见图6A-图6C详细示出根据本发明实施方式的可调节支撑结构。如图6A所示，监视器600A还可以包括壳体620A，用于容纳传感器以及弹性气体容器。壳体620A可以具有开口630A，以便在壳体容纳和保护传感器以及弹性气体容器的同时，还可以使得传感器的探针与流体相接触。在本发明的一个实施方式中，壳体采用以下任一材料制造：塑料、不锈钢以及铝合金。为避免壳体屏蔽无线信号，可以采用塑料制造壳体。在图6A中，弹性气体容器212A本身即充当调解监视器600A的体积的功能。
在图6B所示的监视器600B中，可以在弹性气体容器212B内部设置可调节支撑结构610B。例如，可调节支撑结构610B可以向左右两个方向“撑开”弹性气体容器212B的弹性外壁。尽管在图6B仅示出了沿左右方向运动的可调节支撑结构610B，一个或者多个可调节支撑结构610B还可以沿其他方向朝向远离弹性气体容器中心的方向伸出，以便扩大弹性气体容器212B的体积；或者朝向靠近弹性气体容器212B中心的方向收缩，以便减小弹性气体容器212B的体积。
在图6C所示的监视器600C中，可以在弹性气体容器212C外部设置可调节支撑结构610C。例如，可调节支撑结构610C可以耦合至壳体620C，并且沿着朝向壳体620C中心的方向挤压弹性气体容器212B以便压缩其体积；或者还可以向远离壳体620C中心的方向收缩以便扩大弹性气体容器212B的体积。尽管图6C仅示出了沿一个方向运动的可调节支撑结构610C，还可以沿其他方向设置一个或者多个可调节支撑结构610C，以便从各个方向挤压或者释放弹性气体容器212C。
图7是示出根据本发明一个实施方式的可调节支撑结构的工作原理示意图700。可调节支撑结构720与电机710耦合，并且在电机710的驱动下，沿箭头A所示可以双方向旋转，进而可调节支撑结构720在水平方向上可以沿箭头B所示双方向运动，也即，可以实现伸缩运动。结合前文参见图6B和图6C所示的具体实施方式，可调节支撑结构720可以实现“伸缩”效果，进而改变弹性气体容器的体积，以便控制监视器在流体内下沉、悬浮和上升。
在本发明的一个实施方式中，弹性气体容器采用硅橡胶制造。
在本发明的一个实施方式中，弹性气体容器内的气体为以下中的任一项：空气、氮气以及惰性气体。
在本发明的一个实施方式中，传感器包括以下至少一种：压力传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、陀螺仪以及漏磁检测传感器。应当注意，当采用不同传感器时，判断是否出现故障的标准也不相同。例如，压力、速度、温度、湿度的突变，都表示有可能出现了泄漏。
在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于监视使用中流体传输管道的状态的系统，包括：至少一个监视器，包括：传感器，用于采集流体传输管道内的一项或多项环境数据；以及弹性气体容器，用于容纳气体，并且弹性气体容器的体积是可调节的；读取器，用于从处于流体传输管道之内或之外的监视器读取一项或多项环境数据；以及评估器，用于基于一项或多项环境数据确定流体传输管道的状态。
在本发明的一个实施方式中，弹性气体容器的体积基于弹性气体容器的环境压强调整，使监视器在流体传输管道内随流体移动。
在本发明的一个实施方式中，监视器进一步包括：可调节支撑结构，用于调节弹性气体容器的体积；以及微处理器，用于基于弹性气体容器的环境压强，对可调节支撑结构进行控制。
在本发明的一个实施方式中，可调节支撑结构进一步包括：电机，用于驱动可调节支撑结构。
在本发明的一个实施方式中，监视器进一步包括：配重，用于调整监视器的质量，其中配重的质量至少基于流体传输管道内的流体的密度而确定。
在本发明的一个实施方式中，监视器进一步包括：存储器，用于存储一项或多项环境数据。
在本发明的一个实施方式中，监视器进一步包括：无线发射器，用于发送一项或多项环境数据。
在本发明的一个实施方式中，弹性气体容器采用硅橡胶制造。
在本发明的一个实施方式中，弹性气体容器内的气体为以下中的任一项：空气、氮气以及惰性气体。
在本发明的一个实施方式中，传感器包括以下至少一种：压力传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、陀螺仪以及漏磁检测传感器。
在下文中，将以输油管道的具体示例说明如何实现根据本发明的方法、装置和系统。例如，输油管道的直径约1米(例如1219mm)，并且管道内的流体压强为150MPa，流体密度为800kg/m3。
在本发明的一个实施方式中，弹性气体容器内的气体可以为空气、氮气或者惰性气体，可以选择有弹性、可伸缩、对温度不敏感、不易被腐蚀的材料制成气囊以便形成弹性气体容器，例如将氮气封闭在硅橡胶材料的气囊内并且形状为球形，该球形的体积可以在15至50cm3之间变化，气体的质量可以忽略，硅橡胶气囊的质量约3g。
对于传感器，根据测量需求可以选择多种类型的传感器，监视器可以包括至少一个传感器。传感器的探针可以从监视器外壳中的开口伸出。例如可以选择温度传感器，该传感器质量为0.168g，体积为19.5×5.08×3.1mm，钮扣电池自身重0.6g，体积25mm3。整个监视器总质量约1g，体积大约20×6×3.5mm＝420mm3。
壳体为其上具有若干个开口的刚性容器，材料可以为不锈钢，开口的个数大于4，小于20，开口大小为1至3mm，壳体壳总重10g，体积约为40cm3。
配重利用不容易被腐蚀的金属材料制造，例如铅金属。例如选择2g的铅块，该铅块体积可忽略。
在本发明的实施方式中，监视器可以具有4个状态：存储状态表示监视器已经制造完毕但尚未投入使用；部署状态表示向流体传输管道中部署监视器的状态，例如，在流体传输管道的源端处通过加压而使监视器将体积减小至第一体积范围之中，以使监视器下沉的状态；传输状态是指监视器已经进入流体传输管道内部，在流体内部悬浮并随流体流动的状态；回收状态是指在流体传输管道的目的地端，通过降低压力使得体积增大至第三体积范围之中，以使监视器上升的状态。监视器质量16g，在整个监视期间保持不变，各个状态相关的参数如下：
1.存储状态：总体积40cm3，整个监视器的密度为400kg/m3，在存储状态下外界气压约为133.32Pa。
2.部署状态，当启动监视器后，在流体传输管道的源端，将压力增大至160MPa，此时弹性气体容器的体积缩小至18.75cm3，由于监视器的质量不变，此时监视器的密度变为853kg/m3。该密度大于流体传输管道内流体的密度800kg/m3，因而监视器下沉至流体传输管道内。
3.传输状态，流体传输管道内的压强为150MPa，弹性气体容器的体积20cm3，由于监视器的质量不变，此时监视器的密度变为800kg/m3。该密度等于流体传输管道内流体的密度800kg/m3，因而监视器处于悬浮状态。
4.回收状态，流体传输管道内的目的地端的压强为100MPa，弹性气体容器的体积30cm3，由于监视器的质量不变，此时监视器的密度变为533kg/m3。该密度小于流体传输管道内流体的密度800kg/m3，因而监视器处于上升状态。
应当注意，本发明的实施方式中所述的第一、第二和第三压强范围分别是导致监视器在流体内下沉、悬浮和上升的压强，当环境压强到达上述三个范围时，弹性气体容器分别变化至相对应的第一、第二和第三体积范围内的体积。对于上文所述的输油管道，石油的密度为800kg/m3，此时压强范围和体积范围的示例可以分别如表1和表2所示。
表1  压强范围
  名称   范围
  第一压强   152-180MPa
  第二压强   148-152MPa
  第三压强   90-148MPa
表2  体积范围
  名称   范围
  第一体积   15-19cm3
  第二体积   19-21cm3
  第三体积 21-40cm3
应当注意，上文表1和表2中的数值仅仅是各个压强阈值和各个体积阈值的具体示例。本发明的目的之一在于使得监视器可以随流体在流体传输管道内以悬浮方式移动，为保证监视器响应于流体传输管道内压强的微小变化而保持悬浮，优选地，第一压强范围可以是150.5-180MPa，第二压强的范围可以是149.5-150.5MPa，第三压强的范围可以是90-149.5MPa。选择第二压强阈值范围的一个原理在于，使得当监视器在该第二压强阈值范围内时保证该监视器所受浮力约等于监视器受到的总重力。应当注意，在此所述的约等于允许在浮力和重力之间存在误差，例如当两者差为±0.5g时，认为约等于关系成立。为提高精度，还可以选择更小的误差允许范围，例如±0.3g。
另外，各个体积的阈值范围可以与弹性气体容器受压缩的难易程度有关，还可以与弹性气体容器的安全体积范围有关。在不同实施方式中，体积的阈值也有所不同，需要针对具体情况进行分析。总的原则是，利用阿基米德定律，使得浮力的大小与重力相等。应当注意，为保证监视器不受损坏，该监视器应当在安全压强范围内工作，例如最高不超过180MPa的压强。并且弹性气体容器的体积也在安全范围内工作，例如最大体积不超过50cm3。
在本发明的一个实施方式中，可调节支撑结构负责支撑橡胶容器，通过电动机驱动旋转螺杆来在固定方向上推动和回收支撑结构，从而改变整个橡胶球的体积。该可调节支撑结构质量约7.4g。
控制单元配有压强传感器，可感受环境压强并计算与环境压强相对应的体积。该控制单元发送指令控制电动机，并使得支撑结构运动，从而改变橡胶球的体积。例如，该控制单元的质量为0.5g。
本发明的实施方式与现有漏磁检测技术并不排斥，将漏磁检测技术中的核心磁激励部分和探头部分作为传感器置入本发明的监视器，即可完成利用漏磁技术对管道缺陷的检测。
采用本发明的实施方式，可以方便地对现有的流体传输管道进行监视，并且能够以低成本的方式迅速发现传输管道中的瑕疵以便及时采取补救措施。
本发明可以采取硬件实施方式、软件实施方式或既包含硬件组件又包含软件组件的实施方式的形式。在优选实施方式中，本发明的一部分可以实现为软件，其包括但不限于固件、驻留软件、微代码等。根据本发明的装置例如可以采取嵌入式系统实现，或者采用可编程逻辑电路来实现。
适合于存储/或执行程序代码的数据处理系统将包括至少一个处理器，其直接地或通过系统总线间接地耦合到存储器元件。存储器元件可以包括在程序代码的实际执行期间所利用的本地存储器、大容量存储器、以及提供至少一部分程序代码的临时存储以便减少执行期间从大容量存储器必须取回代码的次数的高速缓存存储器。
从上述描述应当理解，在不脱离本发明真实精神的情况下，可以对本发明各实施方式进行修改和变更。本说明书中的描述仅仅是用于说明性的，而不应被认为是限制性的。本发明的范围仅受所附权利要求书的限制。

Claims (15)

1.一种用于监视流体传输管道的状态的方法，包括：
使监视器在所述流体传输管道内随流体移动，由所述监视器测量并记录所述流体传输管道内的一项或多项环境数据，用于确定所述流体传输管道的状态，特征在于，所述监视器包括弹性气体容器，并且所述监视器被配置为基于所述弹性气体容器的环境压强调整所述弹性气体容器的体积，由此改变所述监视器受到的浮力，而使所述监视器在所述流体传输管道内上升、下沉或随流体移动。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述流体传输管道的源端，响应于所述环境压强上升至第一压强范围之中，所述监视器将所述体积减小至第一体积范围之中，以使所述监视器在所述流体中下沉；
在所述流体传输管道之中，响应于所述环境压强处于第二压强范围之中，所述监视器将所述体积保持在第二体积范围之中，以使所述监视器在所述流体中悬浮；以及
在所述流体传输管道的目的地端，响应于所述环境压强下降至第三压强范围之中，所述监视器将所述体积增大至第三体积范围之中，以使所述监视器在所述流体中上升。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一体积范围、所述第二体积范围和所述第三体积范围是基于所述监视器的质量和所述流体的密度变化范围确定的。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述监视器使用可调节支撑结构来调节所述体积。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
所述监视器输出所述一项或多项环境数据。
6.一种用于监视流体传输管道的状态的监视器，包括：
传感器，用于采集所述流体传输管道内的一项或多项环境数据，
特征在于还包括：
弹性气体容器，用于容纳气体，并且所述弹性气体容器的体积是基于所述弹性气体容器的环境压强可调节的，由此改变所述监视器受到的浮力，而使所述监视器在所述流体传输管道内上升、下沉或随流体移动。
7.根据权利要求6所述的监视器，进一步包括：
可调节支撑结构，用于调节所述弹性气体容器的体积；以及
微处理器，用于基于所述弹性气体容器的环境压强，对所述可调节支撑结构进行控制。
8.根据权利要求7所述的监视器，其中所述可调节支撑结构进一步包括：电机，用于驱动所述可调节支撑结构。
9.根据权利要求6所述的监视器，进一步包括：配重，用于调整所述监视器的质量，其中所述配重的质量至少基于所述流体传输管道内的流体的密度而确定。
10.根据权利要求6所述的监视器，进一步包括：无线发射器，用于发送所述一项或多项环境数据。
11.根据权利要求6所述的监视器，其中所述弹性气体容器采用硅橡胶制造。
12.根据权利要求6所述的监视器，其中所述弹性气体容器内的气体为以下中的任一项：空气、氮气以及惰性气体。
13.根据权利要求6所述的监视器，进一步包括：壳体，用于容纳所述传感器以及所述弹性气体容器。
14.根据权利要求6所述的监视器，其中所述传感器包括以下至少一种：压力传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、陀螺仪以及漏磁检测传感器。
15.一种用于监视使用中流体传输管道的状态的系统，包括：
至少一个如权利要求6至14的任何之一所述的监视器；
读取器，用于从处于所述流体传输管道之内或之外的所述监视器读取所述一项或多项环境数据；以及
评估器，用于基于所述一项或多项环境数据确定所述流体传输管道的所述状态。
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