CN109959945A - 一种管道位置监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道位置监测装置和监测方法，该监测装置包括数据接收器、服务器及多个浮球，其中，每一个所述浮球包括定位器，所述定位器被配置确定其所在的浮球的位置；每一个所述浮球的定位器与所述数据接收器的输入端信号连接；所述数据接收器的输出端与所述服务器连接；所述数据接收器被配置为接收所述定位器发送的位置信息，并发送至所述服务器；所述服务器被配置为根据所述数据接收器发送的数据判断出位置发生变化的所述浮球的数量，并根据位置发生变化的所述浮球的数量计算出管道与河床的基准上端面之间的距离。本发明提供的监测装置及方法可自动监测管道与河床的基准上端面之间的距离，不需人工操作。

Description

一种管道位置监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及油气输送技术领域，特别涉及一种管道位置监测装置及监测方法。

背景技术

目前，一般采用油气管道进行油气的运输。在敷设油气输送管道时，在一些地区管道需要穿过河道或顺河沟道敷设，一般将管道铺设在河床下方及河道的侧岸附近。但是当发生洪水时，洪水冲刷河床下方及河道侧岸的土层，严重时造成管道裸露。裸露的管道受到洪水冲击时，易发生变形，进而影响油气的输送。因此，需要提供一种监测装置，以持续监测管道埋设深度及河岸侵蚀程度，从而在管道埋深不足及河岸侵蚀严重时及时采取防护措施，避免造成管道变形影响油气输送。

目前，通常采用美国的one-pass穿越管道埋深检测系统对管道埋设深度进行检测，该系统利用声呐水深测量系统及GPS(Global Positioning System，全球定位系统)，通过作业人员乘船在河面上进行操作以及后期对采集的数据进行处理，来监测管道与河床的基准上端面之间的实时距离。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

采用one-pass穿越管道埋深检测系统对管道埋设深度进行检测时，检测周期较长，且需要作业人员操作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种管道位置监测装置及监测方法，用于监测埋设于河床下方的管道与河床的基准上端面之间的实时距离，可自动进行监测。

具体而言，包括以下的技术方案：

第一方面，本发明提供了一种管道位置监测装置，包括数据接收器、服务器及多个浮球，其中，

每一个所述浮球包括定位器，所述定位器被配置确定其所在的浮球的位置；

每一个所述浮球的定位器与所述数据接收器的输入端信号连接；

所述数据接收器的输出端与所述服务器连接；

所述数据接收器被配置为接收所述定位器发送的位置信息，并发送至所述服务器；

所述服务器被配置为根据所述数据接收器发送的数据判断出位置发生变化的所述浮球的数量，并根据位置发生变化的所述浮球的数量计算出管道与河床的基准上端面之间的距离。

可选择地，所述定位器为卫星定位器，所述数据接收器为卫星数据接收器。

可选择地，所述浮球包括密封外壳，所述定位器设置在所述密封外壳内。

可选择地，所述密封外壳内填充有泡沫材料。

可选择地，所述多个浮球沿竖直方向间隔埋设在所述河床内。

可选择地，所述多个浮球均匀间隔设置。

可选择地，所述多个浮球周围填充细沙。

第二方面，本发明还提供了一种管道位置监测方法，采用第一发面所述的管道位置监测装置实现，所述方法包括：

将多个浮球沿竖直方向间隔埋设在河床内且位于管道附近；

测量最上方的所述浮球与所述河床的基准上端面之间的初始距离、管道与所述河床的基准上端面之间的初始距离、所述浮球的直径以及相邻的所述浮球之间的距离；

服务器接收数据接收器发送的数据，并判断出位置发生变化的所述浮球的数量；

所述服务器根据最上方的所述浮球与所述河床的基准上端面之间的初始距离、所述管道与所述河床的基准上端面之间的初始距离、所述浮球的直径、相邻的所述浮球之间的距离以及位置发生变化的所述浮球的数量，计算得到所述管道与所述河床的基准上端面之间的实时距离。

可选择地，当所述多个浮球均匀间隔设置时，所述服务器计算得到所述管道与所述河床的基准上端面之间的实时距离所采用的计算公式为：

h'＝H-h-n*(d+Δh)

式中，

h'——管道与河床的基准上端面之间的实时距离，m；

H——管道与河床的基准上端面之间的初始距离，m；

h——最上方的浮球与河床的基准上端面之间的初始距离，m；

n——位置发生变化的浮球的数量；

d——浮球的直径，m；

Δh——相邻的浮球之间的距离，m。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明实施例提供的管道位置监测装置，由于包括多个浮球，便于在进行监测时将多个浮球沿竖直方向埋设在河床下方，从而当河床被冲刷时一个或一个以上的浮球露出河床并漂浮在水面上随河水流动；通过设置浮球包括定位器，便于定位器获取其所在的浮球的位置信息并发送至数据接收器；通过设置数据接收器，便于接收多个浮球的定位器发送的位置信息数据，并将数据发送至服务器；通过设置服务器，便于根据数据接收器发送的数据判断出位置发生变化的浮球的数量，并根据位置发生变化的浮球的数量计算出管道与河床的基准上端面之间的实时距离。可知，本发明实施例提供的管道位置监测装置用于监测埋设于河床下方的管道与河床的基准上端面之间的实时距离时，可自动进行监测，无需人工操作。

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为本发明实施例提供的管道位置监测装置的使用场景图；

图2为在河床被冲刷前，本发明实施例提供的管道位置监测装置的多个浮球的示意图；

图3为在河床被冲刷后，本发明实施例提供的管道位置监测装置的多个浮球的示意图；

图4为本发明实施例提供的管道位置监测装置的浮球的示意图。

图中的附图标记分别为：

1、数据接收器；

2、服务器；

3、浮球；

301、定位器；

302、密封外壳；

303、泡沫材料。

具体实施方式

为使本发明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。

本发明实施例提供了一种管道位置监测装置，如图1所示，包括数据接收器1、服务器2及八个浮球3，其中，

每一个浮球3包括定位器301，定位器301被配置确定其所在的浮球3的位置；

每一个浮球3的定位器301与数据接收器1的输入端信号连接；

数据接收器1的输出端与服务器2连接；

数据接收器1被配置为接收定位器301发送的位置信息，并发送至服务器2；

服务器2被配置为根据数据接收器1发送的数据判断出位置发生变化的浮球3的数量，并根据位置发生变化的浮球3的数量计算出管道与河床的基准上端面之间的距离。

需要说明的是，本发明实施例仅以浮球3的数量为八个进行举例说明，但不限于此，在其他实施例中，浮球3的数量也可为其他。具体使用时，可根据实际情况选择浮球3的数量。

其中，河床的基准上端面为设定的一个水平面。

下面对本发明实施例提供的管道位置监测装置的使用原理进行描述：

在使用时，首先将多个浮球3沿竖直方向埋设在河床下方，使所有的浮球3均不露出河床，如图2所示。

测量最上方的浮球3与河床的基准上端面之间的初始距离、管道与河床的基准上端面之间的初始距离、浮球3的直径以及相邻的浮球3之间的距离。

当洪水冲刷河床及河岸时，使河床及河岸侵蚀，则最上方的浮球3与河床的基准上端面之间的距离减小。随着河床及河岸侵蚀的程度增加，若干个浮球3露出河床并漂浮在水面上，如图3所示。由于河水是流动的，河水的流动带动漂浮在水面上的浮球3位置发生变化。浮球3的定位器301将其位置信息通过无线信号发送至数据接收器1，进而数据接收器1将接收的数据发送至服务器2。

服务器2根据接收数据接收器1发送的数据判断出位置发生变化的浮球3的数量，也即漂浮在河面上的浮球3的数量，并根据最上方的浮球3与河床的基准上端面之间的初始距离、管道与河床的基准上端面之间的初始距离以及位置发生变化的浮球3的数量，计算出管道与河床的基准上端面的实时距离。从而，作业人员可获取管道与河床的实时距离，以便在管道与河床的基准上端面之间的距离较小时采取措施，避免河床、河岸侵蚀严重造成管道悬空进而发生变形的情况。

本发明实施例提供的管道位置监测装置，由于包括多个浮球3，便于在进行监测时将多个浮球3沿竖直方向埋设在河床下方，从而当河床被冲刷时一个或一个以上的浮球3露出河床并漂浮在水面上随河水流动；通过设置浮球3包括定位器301，便于定位器301获取其所在的浮球3的位置信息并发送至数据接收器1；通过设置数据接收器1，便于接收多个浮球3的定位器301发送的位置信息数据，并将数据发送至服务器2；通过设置服务器2，便于根据数据接收器1发送的数据判断出位置发生变化的浮球3的数量，并根据位置发生变化的浮球3的数量计算出管道与河床的基准上端面之间的实时距离。可知，本发明实施例提供的管道位置监测装置用于监测埋设于河床下方的管道与河床的基准上端面之间的实时距离时，可自动进行监测，无需人工操作。

在本实施例中，定位器301可为卫星定位器，相应的，数据接收器1为卫星数据接收器。如此设置，卫星定位器将其获取的浮球3的位置可通过卫星远程发送至卫星数据接收器，从而作业人员可远程获取浮球3的位置信息。因此，可将数据接收器1及服务器2设置在远程监控中心，即使发生洪水也不会对监测装置造成损坏。

为了避免浮球3漂浮在水面上时，定位器301由于与水接触而损坏，如图4所示，浮球3包括密封外壳302，定位器301设置在密封外壳302内。如此设置，密封外壳302将定位器301进行密封，从而与外部河水隔绝，避免其与河水接触而损坏。同时，为了减轻密封外壳302的质量，便于浮球3漂浮在水面上，密封外壳302可采用聚氯乙烯材质。

进一步地，密封外壳302内可填充有泡沫材料303。泡沫材料303将密封外壳302内除定位器301之外的空间全部填充，从而定位器301不能在密封外壳302内部转动，可避免浮球3随河水移动过程中定位器301在密封外壳302内转动而造成的定位不准确的问题。为了减轻浮球3的质量，泡沫材料303可采用聚氨酯泡沫材料。

当管道位置监测装置用于监测埋设于河床下方的管道与河床的基准上端面之间的距离时，多个浮球3沿竖直方向间隔埋设在河床内。

进一步地，为了避免上方的浮球3被冲刷时，下方的浮球3随之移动，如图1所示，每一个浮球3周围均填充有细沙，相邻的浮球3隔开一定的距离。

为了便于计算管道与河床的基准上端面之间的实时距离，如图1所示，多个浮球3均匀间隔设置。其中，相邻的浮球3之间的距离可根据实际工况进行确定，以保证监测的精度。

本发明实施例还提供了一种管道位置监测方法，该方法包括：

将多个浮球3沿竖直方向间隔埋设在河床内且位于管道附近；

测量最上方的浮球3与河床的基准上端面之间的初始距离、管道与河床的基准上端面之间的初始距离、浮球3的直径以及相邻的浮球3之间的距离；

服务器2接收数据接收器1发送的数据，并判断出位置发生变化的浮球3的数量；

服务器2根据最上方的浮球3与河床的基准上端面之间的初始距离、管道与河床的基准上端面之间的初始距离、浮球3的直径、相邻的浮球3之间的距离以及位置发生变化的浮球3的数量，计算得到管道与河床的基准上端面之间的实时距离。

其中，服务器2根据最上方的浮球3与河床的基准上端面之间的初始距离、管道与河床的基准上端面之间的初始距离、浮球3的直径、相邻的浮球3之间的距离以及位置发生变化的浮球3的数量，计算得到管道与河床的基准上端面之间的实时距离，所采用的计算公式为：

h'＝H-h-n*(d+Δh)

式中，

h'——管道与河床的基准上端面之间的实时距离，m；

H——管道与河床的基准上端面之间的初始距离，m；

h——最上方的浮球与河床的基准上端面之间的初始距离，m；

n——位置发生变化的浮球的数量；

d——浮球的直径，m；

Δh——相邻的浮球之间的距离，m。

下面进行举例具体说明。

在采用本发明实施例提供的管道位置监测装置监测一管道某处与河床的基准上端面之间的实时距离时，测得管道与河床的基准上端面之间的初始距离为4m，最上方的浮球3与河床的基准上端面之间的初始距离0.5m，浮球3的直径为0.2m，相邻的浮球3之间的距离为0.2m。经过河水冲刷后，服务器2根据数据接收器1采集的数据判断出位置发生变化的浮球3的数量为4个。因此根据上述公式计算可得到管道与河床的基准上端面之间的实时距离为：

h'＝H-h-n*(d+Δh)＝4-0.5-4*(0.2+0.2)＝1.9m

另外，服务器2根据位置发生变化的浮球3的移动速度，可判断洪水的等级大小。

由于河道端面不同位置处的水流流速不同，河床冲刷深度也不同。为了监测管道不同位置处与河床的基准上端面之间的距离，可根据河道宽度和管道埋设在河床下方的长度设置多组浮球3，每组浮球3均包括多个浮球3。

本发明提供的管道位置监测装置及监测方法的优点表现在：

(1)对管道位置进行监测时可自动进行监测，无需人工操作，且能够监测出河流流速进而判断洪水等级。

(2)可根据实际工况的需求调整浮球3的数量和间距，达到控制监测精度的目的。

(3)多个浮球3均埋设于河床以下，正常情况处于休眠待机状态，当发生洪水后，工作人员可远程唤醒设备，具有低功耗的特点。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，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 (9)

1.一种管道位置监测装置，其特征在于，包括数据接收器(1)、服务器(2)及多个浮球(3)，其中，

每一个所述浮球(3)包括定位器(301)，所述定位器(301)被配置确定其所在的浮球(3)的位置；

每一个所述浮球(3)的定位器(301)与所述数据接收器(1)的输入端信号连接；

所述数据接收器(1)的输出端与所述服务器(2)连接；

所述数据接收器(1)被配置为接收所述定位器(301)发送的位置信息，并发送至所述服务器(2)；

所述服务器(2)被配置为根据所述数据接收器(1)发送的数据判断出位置发生变化的所述浮球(3)的数量，并根据位置发生变化的所述浮球(3)的数量计算出管道与河床的基准上端面之间的距离。

2.根据权利要求1所述的管道位置监测装置，其特征在于，所述定位器(301)为卫星定位器，所述数据接收器(1)为卫星数据接收器。

3.根据权利要求1所述的管道位置监测装置，其特征在于，所述浮球(3)包括密封外壳(302)，所述定位器(301)设置在所述密封外壳(302)内。

4.根据权利要求3所述的管道位置监测装置，其特征在于，所述密封外壳(302)内填充有泡沫材料(303)。

5.根据权利要求1所述的管道位置监测装置，其特征在于，所述多个浮球(3)沿竖直方向间隔埋设在所述河床内。

6.根据权利要求5所述的管道位置监测装置，其特征在于，所述多个浮球(3)均匀间隔设置。

7.根据权利要求5所述的管道位置监测装置，其特征在于，所述多个浮球(3)周围填充细沙。

8.一种管道位置监测方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的管道位置监测装置实现，所述方法包括：

将多个浮球(3)沿竖直方向间隔埋设在河床内且位于管道附近；

测量最上方的所述浮球(3)与所述河床的基准上端面之间的初始距离、管道与所述河床的基准上端面之间的初始距离、所述浮球(3)的直径以及相邻的所述浮球(3)之间的距离；

服务器(2)接收数据接收器(1)发送的数据，并判断出位置发生变化的所述浮球(3)的数量；

所述服务器(2)根据最上方的所述浮球(3)与所述河床的基准上端面之间的初始距离、所述管道与所述河床的基准上端面之间的初始距离、所述浮球(3)的直径、相邻的所述浮球(3)之间的距离以及位置发生变化的所述浮球(3)的数量，计算得到所述管道与所述河床的基准上端面之间的实时距离。

9.根据权利要求8所述的管道位置监测方法，其特征在于，当采用权利要求6所述的管道位置监测装置时，所述服务器(2)计算得到所述管道与所述河床的基准上端面之间的实时距离所采用的计算公式为：

h'＝H-h-n*(d+Δh)

式中，

h'——管道与河床的基准上端面之间的实时距离，m；

H——管道与河床的基准上端面之间的初始距离，m；

h——最上方的浮球与河床的基准上端面之间的初始距离，m；

n——位置发生变化的浮球的数量；

d——浮球的直径，m；

Δh——相邻的浮球之间的距离，m。