CN109296947A - 管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法及装置，属于油气管道领域。该方法包括：通过定位装置在目标管道上加载电流，并通过加载的电流确定目标管道的走向；在该定位装置按照目标管道的走向进行移动的过程中，通过该定位装置对目标管道进行多次测量得到N个电流；基于N个电流的衰减趋势，确定目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。本发明通过该定位装置对目标管道加载电流后，对目标管道产生的电磁场的磁场强度进行检测，从而确定目标管道水下穿越段的电流，进而确定水下穿越段外防腐层破损点的位置，以便于及时采取维修措施，保障油气管道长期、稳定、安全地运行，避免管道发生腐蚀、泄漏而引发事故。

Description

管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法及装置

技术领域

本发明涉及油气管道领域，特别涉及一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法及装置。

背景技术

在油气管道敷设的过程中，为了提高输送效率，节省能耗，可以使油气管道穿越河流、湖泊、水网等水域。为了避免水质和水流冲刷等水下环境对管道的腐蚀，可以在管道的水下穿越段的外壁涂刷外防腐层。其中，外防腐层是阻缓管体金属腐蚀的重要措施，常用的外防腐层有石油沥青、环氧煤沥青、环氧树脂、聚乙烯胶带、“黄夹克”、二层或三层PE等。

然而，随着运行时间的增加，在水下环境以及化学作用的影响下，管道的外防腐层会出现不同程度的破损，从而导致管道腐蚀、泄漏并引发事故。因此，可以定期进行管道的巡检，从而确定管道水下穿越段外防腐层破损点的位置，以便于及时采取维修措施，保障油气管道长期、稳定、安全地运行，避免管道发生腐蚀、泄漏而引发事故。

发明内容

为了解决相关技术中，因管道水下穿越段外防腐层的破损，而引起的管道腐蚀、泄露并引发事故的问题，本发明实施例提供了一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法及装置。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法，所述方法应用于定位装置中，所述方法包括：

通过所述定位装置在目标管道上加载电流，并通过加载的电流确定所述目标管道的走向，所述目标管道为需要进行水下穿越段外防腐层破损点定位的管道，所述目标管道的走向用于指示所述定位装置的移动方向；

在所述定位装置按照所述目标管道的走向进行移动的过程中，通过所述定位装置对所述目标管道进行多次测量得到N个电流，所述N为大于1的正整数；

基于所述N个电流的衰减趋势，确定所述目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

可选地，所述定位装置包括在垂直方向上位于同一条线上的第一磁场探头和第二磁场探头，每个磁场探头上缠绕有线圈，且所述第一磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向垂直，所述第二磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向平行；

所述通过加载的电流确定所述目标管道的走向，包括：

在所述第一磁场探头和所述第二磁场探头按照同一方向同时被旋转的过程中，通过所述第一磁场探头和所述第二磁场探头，对所述目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到多组磁场强度；

其中，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第二磁场强度，所述第一磁场强度和所述第二磁场强度分别是指通过所述第一磁场探头和所述第二磁场探头检测到的磁场强度，所述电磁场是指在所述目标管道上加载电流后产生的电磁场，且所述电磁场的磁感线环绕所述目标管道的轴线；

通过所述多组磁场强度确定所述目标管道的走向。

可选地，所述通过所述多组磁场强度确定所述目标管道的走向，包括：

将所述多组磁场强度分别转换为多组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第二感应电动势，所述第一感应电动势和所述第二感应电动势分别是对所述第一磁场强度和所述第二磁场强度转换得到；

从所述多组感应电动势中，确定第一感应电动势最大且第二感应电动势最小的一组感应电动势；

将检测得到所述一组感应电动势时所述第一磁场探头上缠绕的线圈的方向确定为所述目标管道的走向。

可选地，所述定位装置还包括在垂直方向上与所述第一磁场探头和所述第二磁场探头位于同一条线上的第三磁场探头，且所述第三磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向垂直；

所述在所述定位装置按照所述目标管道的走向进行移动的过程中，通过所述定位装置对所述目标管道进行多次测量，得到N个电流，包括：

在所述定位装置按照所述目标管道的走向进行移动的过程中，通过所述第一磁场探头和所述第三磁场探头，对所述目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到N组磁场强度，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第三磁场强度，所述第三磁场强度是指通过所述第三磁场探头检测到的磁场强度；

将所述N组磁场强度分别转换为N组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第三感应电动势，所述第三感应电动势是对所述第三磁场强度转换得到；

基于所述第一磁场探头和所述第三磁场探头之间的距离，以及每组感应电动势中的第一感应电动势和第三感应电动势，确定每组感应电动势对应的管道埋深；

基于每组感应电动势中的第一感应电动势和每组感应电动势对应的管道埋深，确定每组感应电动势对应的电流。

可选地，所述基于所述N个电流的衰减趋势，确定所述目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置，包括：

确定所述N个电流中每相邻两个电流之间的差值，得到N-1个差值；

对于所述N-1个差值中的每个差值，如果所述差值大于预设阈值，则确定用于计算所述差值时使用的相邻两个电流的测量位置；

将确定的两个测量位置之间的管段所处的位置确定为所述目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

第二方面，本发明实施例提供了一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位装置，其特征在于，所述定位装置包括：

第一确定模块，用于在目标管道上加载电流，并通过加载的电流确定所述目标管道的走向，所述目标管道为需要进行水下穿越段外防腐层破损点定位的管道，所述目标管道的走向用于指示所述定位装置的移动方向；

测量模块，用于在所述定位装置按照所述目标管道的走向进行移动的过程中，对所述目标管道进行多次测量得到N个电流，所述N为大于1的正整数；

第二确定模块，用于基于所述N个电流的衰减趋势，确定所述目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

可选地，所述定位装置包括在垂直方向上位于同一条线上的第一磁场探头和第二磁场探头，每个磁场探头上缠绕有线圈，且所述第一磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向垂直，所述第二磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向平行；

所述第一确定模块包括：

第一检测单元，用于在所述第一磁场探头和所述第二磁场探头按照同一方向同时被旋转的过程中，通过所述第一磁场探头和所述第二磁场探头，对所述目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到多组磁场强度；

其中，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第二磁场强度，所述第一磁场强度和所述第二磁场强度分别是指通过所述第一磁场探头和所述第二磁场探头检测到的磁场强度，所述电磁场是指在所述目标管道上加载电流后产生的电磁场，且所述电磁场的磁感线环绕所述目标管道的轴线；

第一确定单元，用于通过所述多组磁场强度确定所述目标管道的走向。

可选地，所述第一确定单元包括：

转换子单元，用于将所述多组磁场强度分别转换为多组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第二感应电动势，所述第一感应电动势和所述第二感应电动势分别是对所述第一磁场强度和所述第二磁场强度转换得到；

第一确定子单元，用于从所述多组感应电动势中，确定第一感应电动势最大且第二感应电动势最小的一组感应电动势；

第二确定子单元，用于将检测得到所述一组感应电动势时所述第一磁场探头上缠绕的线圈的方向确定为所述目标管道的走向。

可选地，所述定位装置还包括在垂直方向上与所述第一磁场探头和所述第二磁场探头位于同一条线上的第三磁场探头，且所述第三磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向垂直；

所述测量模块包括：

第二检测单元，用于在所述定位装置按照所述目标管道的走向进行移动的过程中，通过所述第一磁场探头和所述第三磁场探头，对所述目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到N组磁场强度，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第三磁场强度，所述第三磁场强度是指通过所述第三磁场探头检测到的磁场强度；

转换单元，用于将所述N组磁场强度分别转换为N组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第三感应电动势，所述第三感应电动势是对所述第三磁场强度转换得到；

第二确定单元，用于基于所述第一磁场探头和所述第三磁场探头之间的距离，以及每组感应电动势中的第一感应电动势和第三感应电动势，确定每组感应电动势对应的管道埋深；

第三确定单元，用于基于每组感应电动势中的第一感应电动势和每组感应电动势对应的管道埋深，确定每组感应电动势对应的电流。

可选地，所述第二确定模块包括：

第四确定单元，用于确定所述N个电流中每相邻两个电流之间的差值，得到N-1个差值；

第五确定单元，用于对于所述N-1个差值中的每个差值，如果所述差值大于预设阈值，则确定用于计算所述差值时使用的相邻两个电流的测量位置；

第六确定单元，用于将确定的两个测量位置之间的管段所处的位置确定为所述目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过定位装置在目标管道上加载电流，进而通过加载的电流确定目标管道的走向；在该定位装置按照目标管道的走向进行移动的过程中，通过该定位装置对目标管道加载的电流进行多次测量得到N个电流；基于N个电流的衰减趋势，确定目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置，以便于及时对目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点采取维修措施，保障油气管道长期、稳定、安全地运行，避免管道发生腐蚀、泄漏而引发事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种定位装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法流程图；

图4是本发明实施例提供的磁场传感器移动的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的测量位置1处管道埋深的界面显示图；

图6是本发明实施例提供的测量位置2处管道埋深的界面显示图；

图7是本发明实施例提供的测量位置1处管道埋深和管道电流的界面显示图；

图8是本发明实施例提供的测量位置2处管道埋深和管道电流的界面显示图；

图9是本发明实施例提供的第一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位装置的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的第二种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位装置的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的第三种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法流程图，该方法应用于定位装置中。参见图1，该方法包括如下步骤。

步骤101：通过该定位装置在目标管道上加载电流，并通过加载的电流确定目标管道的走向，目标管道为需要进行水下穿越段外防腐层破损点定位的管道，目标管道的走向用于指示该定位装置的移动方向；

步骤102：在该定位装置按照目标管道的走向进行移动的过程中，通过该定位装置对目标管道进行多次测量得到N个电流，N为大于1的正整数；

步骤103：基于N个电流的衰减趋势，确定目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

在本发明实施例中，通过定位装置在目标管道上加载电流，进而通过加载的电流确定目标管道的走向；在该定位装置按照目标管道的走向进行移动的过程中，通过该定位装置对目标管道加载的电流进行多次测量得到N个电流；基于N个电流的衰减趋势，确定目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置，以便于及时对目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点采取维修措施，保障油气管道长期、稳定、安全地运行，避免管道发生腐蚀、泄漏而引发事故。

可选地，该定位装置包括在垂直方向上位于同一条线上的第一磁场探头和第二磁场探头，每个磁场探头上缠绕有线圈，且第一磁场探头上缠绕线圈的方向与目标管道的径向垂直，第二磁场探头上缠绕线圈的方向与目标管道的径向平行；

通过加载的电流确定目标管道的走向，包括：

在第一磁场探头和第二磁场探头按照同一方向同时被旋转的过程中，通过第一磁场探头和第二磁场探头，对目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到多组磁场强度；

其中，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第二磁场强度，第一磁场强度和第二磁场强度分别是指通过第一磁场探头和第二磁场探头检测到的磁场强度，该电磁场是指在目标管道上加载电流后产生的电磁场，且该电磁场的磁感线环绕目标管道的轴线；

通过多组磁场强度确定目标管道的走向。

可选地，通过多组磁场强度确定目标管道的走向，包括：

将多组磁场强度分别转换为多组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第二感应电动势，第一感应电动势和第二感应电动势分别是对第一磁场强度和第二磁场强度转换得到；

从多组感应电动势中，确定第一感应电动势最大且第二感应电动势最小的一组感应电动势；

将检测得到一组感应电动势时第一磁场探头上缠绕的线圈的方向确定为目标管道的走向。

可选地，该定位装置还包括在垂直方向上与第一磁场探头和第二磁场探头位于同一条线上的第三磁场探头，且第三磁场探头上缠绕线圈的方向与目标管道的径向垂直；

在该定位装置按照目标管道的走向进行移动的过程中，通过该定位装置对目标管道进行多次测量，得到N个电流，包括：

在该定位装置按照目标管道的走向进行移动的过程中，通过第一磁场探头和第三磁场探头，对目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到N组磁场强度，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第三磁场强度，第三磁场强度是指通过第三磁场探头检测到的磁场强度；

将N组磁场强度分别转换为N组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第三感应电动势，第三感应电动势是对第三磁场强度转换得到；

基于第一磁场探头和第三磁场探头之间的距离，以及每组感应电动势中的第一感应电动势和第三感应电动势，确定每组感应电动势对应的管道埋深；

基于每组感应电动势中的第一感应电动势和每组感应电动势对应的管道埋深，确定每组感应电动势对应的电流。

可选地，基于N个电流的衰减趋势，确定目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置，包括：

确定N个电流中每相邻两个电流之间的差值，得到N-1个差值；

对于N-1个差值中的每个差值，如果该差值大于预设阈值，则确定用于计算该差值时使用的相邻两个电流的测量位置；

将确定的两个测量位置之间的管段所处的位置确定为目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

上述所有可选技术方案，均可按照任意结合形成本发明的可选实施例，本发明实施例对此不再一一赘述。

本发明实施例提供了一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法，该方法应用于定位装置中，如图2所示，该定位装置可以包括发射机、磁场传感器和接收机。其中，发射机用于对目标管道加载指定频率的电流，从而使目标管道产生电磁场，磁场传感器用于检测目标管道产生的电磁场的磁场强度，并将该磁场强度转换为感应电动势，接收机用于接收该感应电动势，并通过该感应电动势确定目标管道的走向，进而在定位装置按照目标管道的走向进行移动的过程中，通过目标管道上产生的电磁场的磁场强度确定目标管道水下穿越段的埋深和电流，进而确定目标管道的水下穿越段外防腐层破损点的位置。

其中，目标管道为需要进行水下穿越段外防腐层破损点定位的管道，目标管道的走向用于指示该定位装置的移动方向，发射机在目标管道上加载的指定频率的电流可以为交流电，且该指定频率可以是4赫兹、128赫兹等。

如图2所示，该磁场传感器可以包括在垂直方向上位于同一条线上的第一磁场探头、第二磁场探头和第三磁场探头，每个磁场探头上缠绕有线圈，第一磁场探头和第三磁场探头上缠绕线圈的方向均与目标管道的径向垂直，第二磁场探头上缠绕线圈的方向与目标管道的径向平行。其中，第一磁场探头、第二磁场探头和第三磁场探头上缠绕的线圈的匝数和线圈的截面积可以相同，也可以不相同，第三磁场探头在第一磁场探头的正上方，且第一磁场探头与第三磁场探头之间具有一定的预设距离，该预设距离可以是1米，1.5米等。

图3是本发明实施例提供的一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法的流程图。参见图3，该方法包括如下步骤。

步骤301：在目标管道上加载电流，并在第一磁场探头和第二磁场探头按照同一方向同时被旋转的过程中，通过第一磁场探头和第二磁场探头，对目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到多组磁场强度。

通过发射机在目标管道上加载电流后，可以使目标管道产生电磁场，进而在第一磁场探头和第二磁场探头被旋转或移动的过程中，使第一磁场探头上缠绕的线圈和第二磁场探头上缠绕的线圈对该电磁场的磁感线进行切割，在旋转或移动的过程中，第一磁场探头上缠绕线圈和第二磁场探头上缠绕的线圈切割磁感线的角度发生变化，导致检测到目标管道上产生的电磁场的磁场强度也会不同。因此，在第一磁场探头和第二磁场探头被旋转的过程中，可以检测得到多组磁场强度。

实际应用中，可以将磁场传感器和接收机置于木船上，通过发射机在目标管道上加载指定频率的电流后，可以预估目标管道的位置，并将木船行驶至该预估位置，进而如图4所示，在预估位置的正上方移动磁场传感器，使第一磁场探头上缠绕的线圈和第二磁场探头上缠绕的线圈分别切割目标管道产生的电磁场的磁感线，对该电磁场的磁场强度进行多次测量，得到多组磁场强度。

其中，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第二磁场强度，第一磁场强度和第二磁场强度分别是指通过第一磁场探头和第二磁场探头检测到的磁场强度，该电磁场是指在目标管道上加载电流后产生的电磁场，且该电磁场的磁感线环绕目标管道的轴线，与目标管道的径向平行。

需要说明的是，为了使第一磁场探头和第二磁场探头检测的磁场强度更为准确，在一种可能的实现方式中，可以在同一水平面上对第一磁场探头和第二磁场探头进行旋转或移动。

步骤302：通过多组磁场强度确定目标管道的走向。

实际应用中，当磁场探头上缠绕的线圈与电磁场的磁感线垂直时，该磁场探头检测到的磁场强度最大，也即是感应电动势最大；当磁场探头上缠绕的线圈与电磁场的磁感线平行时，该磁场探头检测到的磁场强度最小，也即是感应电动势最小，理论值为0。因此，可以先将该多组磁场强度分别转换为多组感应电动势，进而通过该多组感应电动势确定目标管道的走向。

具体地，将该多组磁场强度分别转换为多组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第二感应电动势，第一感应电动势和第二感应电动势分别是对第一磁场强度和第二磁场强度转换得到；从该多组感应电动势中，确定第一感应电动势最大且第二感应电动势最小的一组感应电动势；将检测得到该一组感应电动势时第一磁场探头上缠绕的线圈的方向确定为目标管道的走向。

其中，当磁场探头检测到目标管道上产生的电磁场的磁场强度时，通过磁场探头上缠绕的线圈可以基于电磁感应原理，将该磁场强度转换为感应电动势。

需要说明的是，对于该多组感应电动势中的每组感应电动势，在一种可能的实现方式中，当接收机检测到该组感应电动势中的第一感应电动势和第二感应电动势时，分别基于独立地通道，对第一感应电动势和第二感应电动势进行去噪、滤波、放大等处理，进而通过模数转换电路将感应电动势信号转换为数字信号，然后通过正交锁定放大电路测量，确定第一感应电动势和第二感应电动势，进而基于第一感应电动势和第二感应电动势的数值大小确定目标管道的走向。

由于第一磁场探头上缠绕的线圈的方向与目标管道的径向垂直，第二磁场探头上缠绕的线圈的方向与目标管道的径向平行，也即是，当第一感应电动势最大，且第二感应电动势最小时，可以确定第一磁场探头上缠绕的线圈的方向与目标管道的径向垂直，因此，可以从多组感应电动势中，确定第一感应电动势最大，且第二感应电动势最小的一组感应电动势。

当然，当第一感应电动势最小，且第二感应电动势最大时，可以确定第一磁场探头上缠绕的线圈的方向与目标管道径向平行，因此，也可以从多组感应电动势中，确定第一感应电动势最小，且第二感应电动势最大的一组感应电动势。

如图5或图6所示，在确定目标管道的走向过程中，可以基于接收机显示屏上的指示箭头，旋转或移动磁场传感器，进而可以更快的确定目标管道的走向。比如，在磁场传感器旋转或移动过程中，当检测的感应电动势慢慢变大时，接收机的显示界面内顺着旋转或移动方向的箭头会亮起而其他箭头不会亮起，当检测的感应电动势慢慢减小时，接收机的显示界面内逆着旋转或移动方向的箭头会亮起而其他箭头不会亮起，当接收机的显示界面内的十字架亮起时，将第一磁场探头上缠绕的线圈的方向确定为目标管道的走向。

进一步地，在确定了目标管道的走向后，可以在该定位装置按照目标管道的走向进行移动的过程中，通过该定位装置对该目标管道进行多次测量得到N个电流，其中，N为大于1的正整数，具体地，可以按照如下步骤303-步骤306实现。

步骤303：在该定位装置按照目标管道的走向进行移动的过程中，通过第一磁场探头和第三磁场探头，对目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到N组磁场强度，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第三磁场强度，第三磁场强度是指通过第三磁场探头检测到的磁场强度。

在磁场传感器按照目标管道的走向进行移动过程中，可以设置多个测量位置，对于该多个测量位置中的每个测量位置，分别通过第一磁场探头和第三磁场探头对目标管道产生的电磁场的磁感线进行检测，得到N组磁场强度。其中，对于N组磁场强度中的每组组磁场强度均包括第一磁场强度和第三磁场强度，第一磁场强度是指通过第一磁场探头检测到的磁场强度，第三磁场强度是指通过第三磁场探头检测到的磁场强度。

需要说明的是，由于在磁场传感器移动过程中，第二磁场探头上缠绕的线圈方向始终与目标管道的径向平行，因此，第二磁场探头上缠绕的线圈不会对目标管道产生的电磁场的磁感线进行切割，也即是，第二磁场探头检测不到目标管道产生的电磁场的磁场强度。

比如，在油气管道上加载128赫兹、幅值为1安培的电流，在油气管道的水下穿越段选取测量位置1和测量位置2，两处测量位置之间的距离为3米，在两处测量位置之间人为设置一个外防腐层破损点。在确定管道走向后，基于磁场传感器分别对两处测量位置的磁场强度进行测量，得到第一组磁场强度和第二组磁场强度，其中，第一组磁场强度和第二组磁场强度中均包括第一磁场强度和第三磁场强度。

步骤304：将N组磁场强度分别转换为N组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第三感应电动势，第三感应电动势是对第三磁场强度转换得到。

对于N组磁场强度中的每组磁场强度，对于该组磁场强度中的第一磁场强度，通过第一探头上缠绕的线圈将第一磁场强度转换为第一感应电动势，对于该组磁场强度中的第三磁场强度，通过第三探头上缠绕的线圈将第三磁场强度转换为第三感应电动势，从而得到N组感应电动势。

继续上述举例，将两组磁场强度转换为两组感应电动势，得到第一组感应电动势和第二组感应电动势，当接收机获取到每组感应电动势中的第一感应电动势和第三感应电动势，分别通过独立通道进行去噪、滤波处理后，再基于模数转换电路转换为数字信号，进而通过正交锁定放大电路测量，确定第一感应电动势和第三感应电动势。

步骤305：基于第一磁场探头和第三磁场探头之间的距离，以及每组感应电动势中的第一感应电动势和第三感应电动势，确定每组感应电动势对应的管道埋深。

由于感应电动势是关于线圈的匝数、线圈的截面积、电流的频率、管道的相对磁导率、测量位置对应的电流和测量位置与管道之间的距离的函数，假设确定第一感应电动势的线圈的匝数和截面积与确定第三感应电动势的线圈的匝数和截面积相同，因此，对于每组感应电动势，可以基于该组感应电动势中的第一感应电动势、第三感应电动势和第一磁场探头与第三磁场探头之间的预设距离，按照如下公式(1)确定每组感应电动势的测量位置对应的管道埋深：

其中，上述公式(1)中，E₁是指该组感应电动势中的第一感应电动势；E₃是指该组感应电动势中的第三感应电动势；d是指第一磁场探头与第三磁场探头之间的预设距离；h是指该组感应电动势的测量位置对应的管道埋深。

进一步地，在确定了测量位置的管道埋深后，该接收机可以对确定的管道埋深进行显示。

继续上述举例，如图5所示，对于第一组感应电动势中的第一感应电动势和第三感应电动势确定测量位置1处目标管道的埋深为1.25米，如图6所示，对于第二组感应电动势中的第一感应电动势和第三感应电动势确定测量位置2处目标管道的埋深为1.01米。

需要说明的是，测量位置1处目标管道的实际埋深为1.27米，测量位置2处目标管道的实际埋深为1.00米，测量位置1和测量位置2的埋深误差均小于实际埋深的10％，因此，可以将基于接收机确定的管道埋深假设为管道的实际埋深。

步骤306：基于每组感应电动势中的第一感应电动势和每组感应电动势对应的管道埋深，确定每组感应电动势对应的电流。

在确定了每组感应电动势的测量位置对应的管道埋深后，基于每组感应电动势中的第一感应电动势、每组感应电动势对应的管道埋深、目标管道的相对磁导率、电流的信号的频率、第一磁场探头上缠绕的线圈的匝数和线圈的截面积，按照如下公式(2)确定每组感应电动势对应的电流：

其中，上述公式(2)中，E₁是指该组感应电动势中的第一感应电动势；I是指该组感应电动势对应的电流；μ₀是指真空磁导率，为常数，取μ₀＝4π×10^-7；μ_r是指管道的相对磁导率；N是指第一磁场探头上缠绕的线圈的匝数；S是指第一磁场探头上缠绕的线圈的截面积；f是指电流的信号频率；h是指该组感应电动势的测量位置对应的管道埋深。

当然，也可以基于每组感应电动势中的第三感应电动势、该组感应电动势对应的管道埋深、第一磁场探头与第三磁场探头之间的预设距离、目标管道的相对磁导率、电流的信号频率、第三磁场探头上缠绕的线圈的匝数和线圈的截面积，按照如下公式(3)确定每组感应电动势对应的电流：

其中，上述公式(3)中，E₃是指该组感应电动势中的第一感应电动势；I是指该组感应电动势对应的电流；μ₀是指真空磁导率，为常数，取μ₀＝4π×10^-7；μ_r是指管道的相对磁导率；N是指第一磁场探头上缠绕的线圈的匝数；S是指第一磁场探头上缠绕的线圈的截面积；f是指电流的信号频率；h是指该组感应电动势的测量位置对应的管道埋深；d是指第一磁场探头与第三磁场探头之间的预设距离。

进一步地，在确定了测量位置的水下穿越段的电流后，该接收机可以对确定的管道埋深和管道电流进行同时显示。

继续上述举例，如图7和图8所示，基于每组感应电动势中的第一感应电动势、每组感应电动势对应的管道埋深、管道的相对磁导率、电流的信号频率、第一磁场探头上缠绕的线圈的匝数和线圈的截面积，按照上述公式(2)确定测量位置1处对应的电流为62毫安培，测量位置2处对应的电流为42毫安培。

步骤307：基于N个电流的衰减趋势，确定目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

具体地，确定N个电流中每相邻两个电流之间的差值，得到N-1个差值；对于N-1个差值中的每个差值，如果该差值大于预设阈值，则确定用于计算该差值时使用的相邻两个电流的测量位置；将确定的两个测量位置之间的管段所处的位置确定为目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

其中，预设阈值可以基于加载电流的频率进行事先设置，比如128赫兹的电流，预设阈值可以是10毫安培。

在确定目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置的过程中，发射机加载在目标管道的电流在传输时，可能会因为目标管道的水下穿越段的防腐层出现的破损而导致目标管道的电流出现衰减，因此，在确定N个电流之后，可以确定N个电流中每相邻两个电流之间的差值，如果该相邻两个电流之间的差值大于预设阈值，则确定用于计算该差值时使用的相邻两个电流的测量位置，进而将两个测量位置之间的管段所处的位置确定为目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

继续上述举例，测量位置1到测量位置2的电流衰减值为测量位置1的电流62毫安培与测量位置2的电流42毫安培之间的差值，即为20毫安培，大于预设阈值10毫安培，因此，可以确定测量位置1到测量位置2之间的水下穿越段存在破损点。

在本发明实施例中，在该发射机对目标管道加载电流后，通过磁场传感器包括的第一磁场探头、第二磁场探头和第三磁场探头对目标管道产生的电磁场的磁场强度的进行检测，得到第一感应电动势、第二感应电动势和第三感应电动势，进而由接收机基于第一感应电动势和第二感应电动势确定目标管道的走向，基于第一感应电动势和第三感应电动势确定目标管道水下穿越段的深度，进而确定目标管道水下穿越段的电流，基于目标管道的水下穿越段的电流的衰减趋势确定水下穿越段外防腐层破损点的位置，以便于及时采取维修措施，保障油气管道长期、稳定、安全地运行，避免管道发生腐蚀、泄漏而引发事故。

图9是本发明实施例提供的一种管道水下穿越段外防腐层检测的定位装置的结构示意图。参见图9，该定位装置包括：

第一确定模块901，用于在目标管道上加载电流，并通过加载的电流确定目标管道的走向，目标管道为需要进行水下穿越段外防腐层破损点定位的管道，目标管道的走向用于指示该定位装置的移动方向；

测量模块902，用于在该定位装置按照目标管道的走向进行移动的过程中，对目标管道进行多次测量得到N个电流，N为大于1的正整数；

第二确定模块903，用于基于N个电流的衰减趋势，确定目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

可选地，该定位装置包括在垂直方向上位于同一条线上的第一磁场探头和第二磁场探头，每个磁场探头上缠绕有线圈，且第一磁场探头上缠绕线圈的方向与目标管道的径向垂直，第二磁场探头上缠绕线圈的方向与目标管道的径向平行；

如图10所示，第一确定模块901包括：

第一检测单元9011，用于在第一磁场探头和第二磁场探头按照同一方向同时被旋转的过程中，通过第一磁场探头和第二磁场探头，对目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到多组磁场强度；

其中，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第二磁场强度，第一磁场强度和第二磁场强度分别是指通过第一磁场探头和第二磁场探头检测到的磁场强度，该电磁场是指在目标管道上加载电流后产生的电磁场，且该电磁场的磁感线环绕目标管道的轴线；

第一确定单元9012，用于通过该多组磁场强度确定目标管道的走向。

可选地，第一确定单元9012包括：

转换子单元，用于将该多组磁场强度分别转换为多组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第二感应电动势，第一感应电动势和第二感应电动势分别是对第一磁场强度和第二磁场强度转换得到；

第一确定子单元，用于从该多组感应电动势中，确定第一感应电动势最大且第二感应电动势最小的一组感应电动势；

第二确定子单元，用于将检测得到该一组感应电动势时第一磁场探头上缠绕的线圈的方向确定为目标管道的走向。

可选地，该定位装置还包括在垂直方向上与第一磁场探头和第二磁场探头位于同一条线上的第三磁场探头，且第三磁场探头上缠绕线圈的方向与目标管道的径向垂直；

如图11所示，测量模块902包括：

第二检测单元9021，用于在该定位装置按照目标管道的走向进行移动的过程中，通过第一磁场探头和第三磁场探头，对目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到N组磁场强度，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第三磁场强度，第三磁场强度是指通过第三磁场探头检测到的磁场强度；

转换单元9022，用于将N组磁场强度分别转换为N组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第三感应电动势，第三感应电动势是对第三磁场强度转换得到；

第二确定单元9023，用于基于第一磁场探头和第三磁场探头之间的距离，以及每组感应电动势中的第一感应电动势和第三感应电动势，确定每组感应电动势对应的管道埋深；

第三确定单元9024，用于基于每组感应电动势中的第一感应电动势和每组感应电动势对应的管道埋深，确定每组感应电动势对应的电流。

可选地，第二确定模块903包括：

第四确定单元，用于确定N个电流中每相邻两个电流之间的差值，得到N-1个差值；

第五确定单元，用于对于N-1个差值中的每个差值，如果该差值大于预设阈值，则确定用于计算该差值时使用的相邻两个电流的测量位置；

第六确定单元，用于将确定的两个测量位置之间的管段所处的位置确定为目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

在本发明实施例中，在该发射机对目标管道加载电流后，通过磁场传感器包括的第一磁场探头、第二磁场探头和第三磁场探头对目标管道产生的电磁场的磁场强度的进行检测，得到第一感应电动势、第二感应电动势和第三感应电动势，进而由接收机基于第一感应电动势和第二感应电动势确定目标管道的走向，基于第一感应电动势和第三感应电动势确定目标管道水下穿越段的深度，进而确定目标管道水下穿越段的电流，基于目标管道的水下穿越段的电流的衰减趋势确定水下穿越段外防腐层破损点的位置，以便于及时采取维修措施，保障油气管道长期、稳定、安全地运行，避免管道发生腐蚀、泄漏而引发事故。

需要说明的是：上述实施例提供的管道水下穿越段外防腐层破损点的定位装置在确定管道水下穿越段外防腐层破损点的位置时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的管道水下穿越段外防腐层破损点的定位装置与管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位方法，应用于定位装置中，其特征在于，所述方法包括：

通过所述定位装置在目标管道上加载电流，并通过加载的电流确定所述目标管道的走向，所述目标管道为需要进行水下穿越段外防腐层破损点定位的管道，所述目标管道的走向用于指示所述定位装置的移动方向；

在所述定位装置按照所述目标管道的走向进行移动的过程中，通过所述定位装置对所述目标管道进行多次测量得到N个电流，所述N为大于1的正整数；

基于所述N个电流的衰减趋势，确定所述目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位装置包括在垂直方向上位于同一条线上的第一磁场探头和第二磁场探头，每个磁场探头上缠绕有线圈，且所述第一磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向垂直，所述第二磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向平行；

所述通过加载的电流确定所述目标管道的走向，包括：

在所述第一磁场探头和所述第二磁场探头按照同一方向同时被旋转的过程中，通过所述第一磁场探头和所述第二磁场探头，对所述目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到多组磁场强度；

其中，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第二磁场强度，所述第一磁场强度和所述第二磁场强度分别是指通过所述第一磁场探头和所述第二磁场探头检测到的磁场强度，所述电磁场是指在所述目标管道上加载电流后产生的电磁场，且所述电磁场的磁感线环绕所述目标管道的轴线；

通过所述多组磁场强度确定所述目标管道的走向。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过所述多组磁场强度确定所述目标管道的走向，包括：

将所述多组磁场强度分别转换为多组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第二感应电动势，所述第一感应电动势和所述第二感应电动势分别是对所述第一磁场强度和所述第二磁场强度转换得到；

从所述多组感应电动势中，确定第一感应电动势最大且第二感应电动势最小的一组感应电动势；

将检测得到所述一组感应电动势时所述第一磁场探头上缠绕的线圈的方向确定为所述目标管道的走向。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述定位装置还包括在垂直方向上与所述第一磁场探头和所述第二磁场探头位于同一条线上的第三磁场探头，且所述第三磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向垂直；

所述在所述定位装置按照所述目标管道的走向进行移动的过程中，通过所述定位装置对所述目标管道进行多次测量，得到N个电流，包括：

在所述定位装置按照所述目标管道的走向进行移动的过程中，通过所述第一磁场探头和所述第三磁场探头，对所述目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到N组磁场强度，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第三磁场强度，所述第三磁场强度是指通过所述第三磁场探头检测到的磁场强度；

将所述N组磁场强度分别转换为N组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第三感应电动势，所述第三感应电动势是对所述第三磁场强度转换得到；

基于所述第一磁场探头和所述第三磁场探头之间的距离，以及每组感应电动势中的第一感应电动势和第三感应电动势，确定每组感应电动势对应的管道埋深；

基于每组感应电动势中的第一感应电动势和每组感应电动势对应的管道埋深，确定每组感应电动势对应的电流。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述N个电流的衰减趋势，确定所述目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置，包括：

确定所述N个电流中每相邻两个电流之间的差值，得到N-1个差值；

对于所述N-1个差值中的每个差值，如果所述差值大于预设阈值，则确定用于计算所述差值时使用的相邻两个电流的测量位置；

将确定的两个测量位置之间的管段所处的位置确定为所述目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

6.一种管道水下穿越段外防腐层破损点的定位装置，其特征在于，所述定位装置包括：

第一确定模块，用于在目标管道上加载电流，并通过加载的电流确定所述目标管道的走向，所述目标管道为需要进行水下穿越段外防腐层破损点定位的管道，所述目标管道的走向用于指示所述定位装置的移动方向；

测量模块，用于在所述定位装置按照所述目标管道的走向进行移动的过程中，对所述目标管道进行多次测量得到N个电流，所述N为大于1的正整数；

第二确定模块，用于基于所述N个电流的衰减趋势，确定所述目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。

7.如权利要求6所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置包括在垂直方向上位于同一条线上的第一磁场探头和第二磁场探头，每个磁场探头上缠绕有线圈，且所述第一磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向垂直，所述第二磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向平行；

所述第一确定模块包括：

第一检测单元，用于在所述第一磁场探头和所述第二磁场探头按照同一方向同时被旋转的过程中，通过所述第一磁场探头和所述第二磁场探头，对所述目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到多组磁场强度；

其中，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第二磁场强度，所述第一磁场强度和所述第二磁场强度分别是指通过所述第一磁场探头和所述第二磁场探头检测到的磁场强度，所述电磁场是指在所述目标管道上加载电流后产生的电磁场，且所述电磁场的磁感线环绕所述目标管道的轴线；

第一确定单元，用于通过所述多组磁场强度确定所述目标管道的走向。

8.如权利要求7所述的定位装置，其特征在于，所述第一确定单元包括：

转换子单元，用于将所述多组磁场强度分别转换为多组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第二感应电动势，所述第一感应电动势和所述第二感应电动势分别是对所述第一磁场强度和所述第二磁场强度转换得到；

第一确定子单元，用于从所述多组感应电动势中，确定第一感应电动势最大且第二感应电动势最小的一组感应电动势；

第二确定子单元，用于将检测得到所述一组感应电动势时所述第一磁场探头上缠绕的线圈的方向确定为所述目标管道的走向。

9.如权利要求7或8所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括在垂直方向上与所述第一磁场探头和所述第二磁场探头位于同一条线上的第三磁场探头，且所述第三磁场探头上缠绕线圈的方向与所述目标管道的径向垂直；

所述测量模块包括：

第二检测单元，用于在所述定位装置按照所述目标管道的走向进行移动的过程中，通过所述第一磁场探头和所述第三磁场探头，对所述目标管道上产生的电磁场的磁场强度进行多次检测，得到N组磁场强度，每组磁场强度中均包括第一磁场强度和第三磁场强度，所述第三磁场强度是指通过所述第三磁场探头检测到的磁场强度；

转换单元，用于将所述N组磁场强度分别转换为N组感应电动势，每组感应电动势中均包括第一感应电动势和第三感应电动势，所述第三感应电动势是对所述第三磁场强度转换得到；

第二确定单元，用于基于所述第一磁场探头和所述第三磁场探头之间的距离，以及每组感应电动势中的第一感应电动势和第三感应电动势，确定每组感应电动势对应的管道埋深；

第三确定单元，用于基于每组感应电动势中的第一感应电动势和每组感应电动势对应的管道埋深，确定每组感应电动势对应的电流。

10.如权利要求6所述的定位装置，其特征在于，所述第二确定模块包括：

第四确定单元，用于确定所述N个电流中每相邻两个电流之间的差值，得到N-1个差值；

第五确定单元，用于对于所述N-1个差值中的每个差值，如果所述差值大于预设阈值，则确定用于计算所述差值时使用的相邻两个电流的测量位置；

第六确定单元，用于将确定的两个测量位置之间的管段所处的位置确定为所述目标管道的水下穿越段外防腐层的破损点位置。