CN110939869B - 清管作业智能监测预警系统及其作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种清管作业智能监测预警系统及其作业方法，所述系统包括设于管道发射端的第一监测预警装置及设于管道接收端的第二监测预警装置；第一监测预警装置与管道发射端的第一压力检测装置以及第二压力检测装置电连接，第一压力检测装置至所述发射端端头盲板的距离小于所述第二压力检测装置至所述发射端端头盲板的距离；第一监测预警装置包括第一获取模块、第一分析模块及第一监测预警模块，第一获取模块用于获取来自于第一压力检测装置的第一压力数据及来自于第二压力检测装置的第二压力数据，所述第一分析模块用于根据所述第一压力数据及第二压力数据进行分析，得到管道发射端作业状态，第一监测预警模块用于发出管道发射端监测预警信号。

Description

清管作业智能监测预警系统及其作业方法

技术领域

本发明涉及清管作业领域，特别涉及一种清管作业智能监测预警系统及其作业方法。

背景技术

天然气的管道输送是最经济的输送方式，而输气管道的输送效率和其使用寿命很大程度上取决于管道内壁和内部的清洁状况。对气质和管道的有害物质：凝析油、水(游离水、饱和水蒸气)、机械杂质以及在地面加入的各类有机物质等，在管道中引起管道内壁腐蚀，增大管壁粗糙度，大量的水和腐蚀产物、有机混合物，还会局部堵塞或缩小管道和流通截面。因此需要进行管道内部和内壁清扫。按照清管作业的相关管理办法，管道应按周期进行清管作业。而此项作业是风险较大的作业，且为生产现场很频繁的一项作业活动。

清管器的运行情况，目前主要依靠人工监听，有经验的技术人员和操作工人经验判断。而这种施工作业组织工作量大，人力资源耗费多，劳动强度高，判断不准确及时，易出现安全、环保事故，还会浪费大量珍贵的天然气资源，而发生风险最大的原因是清管器的运行状态不受控。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种智能的、替代人工监听和经验判断的清管作业智能监测预警系统及其作业方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种清管作业智能监测预警系统，包括设于管道发射端的第一监测预警装置以及设于管道接收端的第二监测预警装置；

所述第一监测预警装置与管道发射端的第一压力检测装置以及第二压力检测装置电连接，所述第一压力检测装置至所述发射端的端头盲板的距离小于所述第二压力检测装置至所述发射端的端头盲板的距离；所述第一监测预警装置包括第一获取模块、第一分析模块以及第一监测预警模块，所述第一获取模块用于获取来自于第一压力检测装置的第一压力数据以及来自于第二压力检测装置的第二压力数据，所述第一分析模块用于根据所述第一获取模块获取得到的第一压力数据及第二压力数据进行分析，从而得到管道发射端作业状态，第一监测预警模块用于根据得到的管道发射端作业状态发出管道发射端监测预警信号；其中：

当所述第一分析模块分析得到所述第一获取模块首次获取到的第一压力数据为零时，表示该阶段发球筒压力为零，视为正在进行清管器装球；当所述第一分析模块分析到所述第一压力数据与所述第二压力数据平衡时，表示该阶段发球筒进行引压以与主管道线压力平衡，此时清管器位于发球筒内，视为装球成功；当所述第一分析模块分析到所述第一压力数据大于所述第二压力数据时，表示清管器已通过发球筒的大小头位置，视为清管器进入发送状态；当所述第一分析模块再次分析到所述第一压力数据与所述第二压力数据平衡时，表示所述清管器所在的位置已超过所述第二压力检测装置所在的主管道位置，视为清管器进入主管道；

所述第二监测预警装置与管道接收端的第三压力检测装置以及第四压力检测装置电连接，所述第三压力检测装置至所述接收端的端头盲板的距离小于所述第四压力检测装置至所述接收端的端头盲板的距离；所述第二监测预警装置包括第二获取模块、第二分析模块以及第二监测预警模块，所述第二获取模块用于获取来自于第三压力检测装置的第三压力数据以及来自于所述第四压力检测装置的第四压力数据，所述第二分析模块用于根据第三压力数据及第四压力数据进行分析，从而得到管道接收端作业状态，所述第二监测预警模块用于根据得到的管道接收端的作业状态发出管道接收端监测预警信号；其中：

当所述第二分析模块分析得到所述第二获取模块首次获取到的第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的值小于第一阈值，表示所述清管器接近收球筒，视为清管器未到达收球筒状态；当所述第二分析模块分析得到所述第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的值大于第二阈值时，表示清管器所在的位置已超过所述第四压力检测装置，视为所述接收端的清管器通过中状态；当所述第二分析模块分析得到第四压力数据与所述第三压力数据压力平衡时，表示清管器已进入所述收球筒，视为所述接收端的清管器通过状态。本实施例中，所述第一阈值及第二阈值是指两个压力数据的差压阈值，所述第一阈值则为设定的第一差压阈值，所述第二阈值则为第二差压阈值。所述第一阈值小于所述第二阈值，可以根据不同实施例中的需求而进行设定。当所述差压值小于第一阈值时，说明两个压力差压较小，当所述压压值大于第二阈值时，说明两个压力差压较大。

进一步的，所述第一监测预警模块还用于当所述第一分析模块分析得到所述发射端正在进行装球和装球成功作业状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第一监测预警模块还用于当所述第一分析模块分析得到所述清管器进入发送状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第一监测预警模块还用于当所述第一分析模块分析得到所述清管器进入所述主管道时，发出对应的声和/或光信号。

进一步的，所述第二监测预警模块还用于当所述第二分析模块分析得到所述清管器未到达收球筒状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第二监测预警模块还用于当所述第二分析模块分析得到所述接收端的清管器通过中状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第二监测预警模块还用于当所述第二分析模块分析得到所述接收端的清管器通过状态时，发出对应的声和/或光信号。

进一步的，还包括设于主管道中段的至少一第三监测预警装置，所述第三监测预警装置设于主管道中具有两相邻的第五压力检测装置及第六压力检测装置的节点位置处；所述第三监测预警装置包括第三获取模块、第三分析模块以及第三监测预警模块，所述第三获取模块用于获取来自于第五压力检测装置的第五压力数据以及来自于第六压力检测装置的第六压力数据，所述第五压力检测装置至所述发射端的距离小于所述第六压力检测装置至所述发射端的距离；所述第三分析模块用于根据所述第五压力数据及第六压力数据进行分析，从而得到该节点位置处的清管作业状态，所述第三监测预警模块用于根据所述第三分析模块分析得到的清管作业状态进行发出节点位置监测预警信号；其中：

当所述第三分析模块分析得到所述第五压力数据大于所述第六压力数据，且大于的值小于所述第一阈值，表示所述清管器接近该节点的第五压力检测装置，视为未到达节点状态；当所述第三分析模块后续分析得到所述第五压力数据大于所述第六压力数据，且大于的值大于所述第二阈值时，表示清管器所在的位置已超过所述第五压力检测装置，视为节点处的清管器通过中状态；当所述第三分析模块后续分析得到所述第五压力数据与所述第六压力数据平衡时，表示所述清管器越过所述第六压力检测装置，视为节点处的清管器通过状态。

进一步的，所述第三监测预警模块还用于当所述第三分析模块分析得到所述清管器未到达节点状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第三监测预警模块还用于当所述第三分析模块分析得到所述节点处的清管器通过中状态时，发出对应的声和/光信号；所述第三监测预警模块还用于当所述第三分析模块分析得到所述节点处的清管器通过状态时，发出对应的声和/或光信号。

进一步的，当与对应的监测预警装置连接的对应压力检测装置的压力大于设定的上限压力阈值时，所述对应的监测预警装置的监测预警模块则发出报警信号；和/或

当与对应的监测预警装置连接的对应压力检测装置的压力小于设定的第一下限压力阈值时，所述对应的监测预警装置的监测预警模块则发出报警信号。

进一步的，当所述第二监测预警装置分析到来自于所述第三压力检测装置的第三压力数据小于第二下限压力阈值时，所述第二监测预警装置则发出报警信号。

进一步的，所述第一监测预警装置及第二监测预警装置还均包括一用于将预警信号传递至与之无线连接的设备的无线通讯模块。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于清管作业智能监测预警系统的清管作业方法，利用所述的清管作业智能监测预警系统对清管作业进行监测预警，所述清管作业方法包括以下步骤：

S11、装球准备作业：将清管器装入发射端的发球筒中，打开发球筒的平衡阀以使所述发球筒与主管道的气压平衡；该步骤中，通过与所述发射端的第一压力检测装置和第二压力检测装置电连接的第一监测预警装置对装球进行监测，当所述第一监测预警装置的第一分析模块分析得到首次获取到的来自于所述第一压力检测装置的第一压力数据为零时，视为正在进行装球；当所述第一分析模块分析到来自于所述第二压力检测装置的第二压力数据与所述第一压力数据平衡时，视为装球成功；在所述装球准备作业过程中，所述第一压力检测装置的第一监测预警模块通过声和/或光发出对应的预警信号；

S12、清管器发送作业：当装球成功后，所述发球筒内的压力推动所述清管器向主管内移动，在移动过程中，所述清管器经过发球筒内的大小头位置，并以此分析清管器是否进入发送状态；该步骤中，所述第一分析模块分析得到所述第一压力数据大于所述第二压力数据时，表示清管器已通过发球筒的大小头位置，视为清管器进入发送状态；

S13、清管器进入主管道：管道内的气体推动清管器继续向前以进入主管道，以对主管道进行清管作业；该步骤中，通过所述第一分析模块再次分析到所述第一压力数据与所述第二压力数据平衡时，表示所述清管器所在的位置已超过所述第二压力检测装置所在的主管道位置，视为清管器进入主管道；

S14、主管道清管作业：所述主管道内的气体推动所述清管器向收球筒方向移动，从而对所述主管道进行清管作业；

S15、收球准备作业：当收管作业组获取得所述清管器距离所述收球筒具有预定距离时，打开所述收球筒的平衡阀以使所述收球筒与所述主管道压力平衡；该步骤中，通过与所述收球筒的第三压力检测装置和第四压力检测装置电连接的第二监测预警装置对压力进行监测分析，当所述第二监测预警装置的第二分析模块首次分析得到来自于所述第三压力检测装置的第三压力与所述第四压力检测装置的第三压力平衡时，视为所述接收端准备工作到位，所述第二监测预警装置的第二监测预警模块发送声和/或光发出对应的信号；

S16、管道接收端清管器位置监测作业：通过所述第二监测预警装置监测所述清管器的位置，当所述第二分析模块分析得到的所述第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的值小于第一阈值，表示所述清管器接近收球筒，视为清管器未到达收球筒状态；当所述第二分析模块分析得到所述第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的值大于第二阈值时，表示清管器所在的位置已超过所述第四压力检测装置，视为所述接收端的清管器通过中状态；当所述第二分析模块分析得到第四压力数据与所述第三压力数据压力平衡时，表示清管器已进入所述收球筒，视为所述接收端的清管器通过状态；所述第二监测预警装置的第二监测预警模块发送与各种状态对应的声和/或光发出对应的信号；

S17、收球作业：关闭所述收球筒内的球筒阀以及平衡阀，打开所述收球筒内的排污阀以将所述收球筒内的气体排空；通过所述第二监测预警装置的第二获取模块获取所述第三压力检测装置的第三压力数据，通过所述第二分析模块分析所述第三压力数据是否为零，当所述第二分析模块得到所述第三压力数据为零时，通过第三监测预警模块发出对应的声和/或光信号以提示所述收球筒内的压力排空；当所述收球筒内的压力排空后，打开所述接收端的端头盲板以取出清管器。

进一步的，在所述清管器进入所述主管道的步骤之后，还包括以下步骤：

保养发球筒：关闭发球筒上的平衡阀以断开发球筒与所述主管道气流通道，打开发球筒的排污阀以将所述发球筒内的气体排空；当所述发球筒内的气体排空后，作业组进行发球筒保养。

本发明的清管作业智能监测预警系统及其作业方法可完全替代目前的人工监听和人工经验判断，且十分准确。同时具备作业风险的识别和预警提示的功能，以及模拟显示监测点的清管器的运行距离，为下一步作业准备提供支撑。该装置具备远传和手机管理、系统联网功能，对清管作业的参数、数据进行历史记录，可形成管理图表，具有分析统计功能，还可下一步直接与后台管道管理系统相联，生成清管作业管理系统，使清管作业管理和管道管理更科学、智能，更省时省力和经济，减少安全风险，降低环保风险以及天然气资源的浪费等。

附图说明

图1是本发明清管作业智能监测预警系统一实施例的结构示意图。

图2及图3是装球准备作业时的状态图。

图4是清管器发送作业的状态图。

图5是清管器进入主管道的作业状态图。

图6是保养发球筒的作业状态图。

图7是清管器进入主管道中节点的作业状态图。

图8是接收端的收球准备作业状态图。

图9至图11是接收端清管器位置监测作业状态图。

图12是接收端的收球作业状态图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参见图1至图12，本实施例的清管作业智能监测预警系统包括设于管道发射端的第一监测预警装置以及设于管道接收端的第二监测预警装置。其中：

所述发射端与所述接收端的结构为天燃气管道的发射端和接收端的常有结构。在本实施例中，所述发射端即为发球筒端，所述发射端的端头设置有发射端的端头盲板101，在装清管器(清管球)时，打开所述发射端的端头盲板101，将所述清管器2装入发球筒管道内。所述发球筒的内径不等，靠近发球筒端的一段内径大于靠近主管道的一段的内径，大内径段与小内径段相接处称为大小头102，所述大小头102的内径由大内径段向小内径段方向渐小，直至与小内径段的内径相等。所述发球筒与所述主管道103连通的一端直径与所述主管道103相匹配(相一致或者相近)，在所述发球筒上设置有若干与其连通的管道，例如排污管104、放气管等等，在各个管道上设置有阀门，例如在排污管104上设置排污阀105，在所述放气管上设置放空阀106等。在所述发球筒上设置有一旁通管107，在所述旁通管107上设置有球筒平衡阀108。在所述发球筒上还设置有与进气管111连通的引流管109，在所述引流管109上设置有平衡阀110。所述进气管111的进气端与所述主管道103的端头连通。在所述发球筒上靠近所述端头盲板的位置处设置有第一压力检测装置12(本实施例中为压力表)，在所述主管道103上靠近所述发球筒的位置处设置有第二压力检测装置13(本实施例中为压力表)。所述接收端的结构与所述发射端结构相同或相似，此处不再一一赘述。

所述第一监测预警装置与管道发射端的第一压力检测装置12以及第二压力检测装置13电连接，所述第一压力检测装置12至所述发射端的端头盲板101的距离小于所述第二压力检测装置13至所述发射端的端头盲板101的距离；所述第一监测预警装置包括第一获取模块、第一分析模块以及第一监测预警模块，所述第一获取模块用于获取来自于第一压力检测装置12的第一压力数据以及来自于第二压力检测装置13的第二压力数据，所述第一分析模块用于根据所述第一获取模块获取得到的第一压力数据及第二压力数据进行分析，从而得到管道发射端作业状态，第一监测预警模块用于根据得到的管道发射端作业状态发出管道发射端监测预警信号。其中：当所述第一分析模块分析得到所述第一获取模块首次获取到的第一压力数据为零时，表示该阶段发球筒压力为零，视为正在进行清管器2装球；当所述第一分析模块分析到所述第一压力数据与所述第二压力数据平衡时，表示该阶段发球筒进行引压以与主管道103线压力平衡，此时清管器2位于发球筒内，视为装球成功；当所述第一分析模块分析到所述第一压力数据大于所述第二压力数据时，表示清管器2已通过发球筒的大小头102位置，视为清管器2进入发送状态；当所述第一分析模块再次分析到所述第一压力数据与所述第二压力数据平衡时，表示所述清管器2所在的位置已超过所述第二压力检测装置13所在的主管道103位置，视为清管器2进入主管道103。

所述第二监测预警装置与管道接收端的第三压力检测装置14以及第四压力检测装置15电连接，所述第三压力检测装置14至所述接收端的端头盲板101的距离小于所述第四压力检测装置15至所述接收端的端头盲板101的距离；所述第二监测预警装置包括第二获取模块、第二分析模块以及第二监测预警模块，所述第二获取模块用于获取来自于第三压力检测装置14的第三压力数据以及来自于所述第四压力检测装置15的第四压力数据，所述第二分析模块用于根据第三压力数据及第四压力数据进行分析，从而得到管道接收端作业状态，所述第二监测预警模块用于根据得到的管道接收端的作业状态发出管道接收端监测预警信号；其中：当所述第二分析模块分析得到所述第二获取模块首次获取到的第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的值小于第一阈值，表示所述清管器2接近收球筒，视为清管器2未到达收球筒状态；当所述第二分析模块分析得到所述第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的值大于第二阈值时，表示清管器2所在的位置已超过所述第四压力检测装置15，视为所述接收端的清管器2通过中状态；当所述第二分析模块分析得到第四压力数据与所述第三压力数据压力平衡时，表示清管器2已进入所述收球筒，视为所述接收端的清管器2通过状态。

作为优选的或可选的，本实施例的清管作业智能监测预警系统还包括设于主管道103中段的至少一第三监测预警装置，所述第三监测预警装置设于主管道103中具有两相邻的第五压力检测装置16及第六压力检测装置17的节点位置处。例如可以在每一阀室设置一第三监测预警装置，可以在每一监听坑设置一第三监测预警装置等等。还可以在主管道103中只要有相邻两压力检测装置的位置处均设置一第三监测预警装置。一般情况下，可以每隔一公里左右设置一第三监测预警装置。这样设置的好处是，可以沿主管道103的长度方向每间隔一定距离都设置一第三监测预警装置，便于过程自动监测，极大的减少了人力成本。

具体地，所述第三监测预警装置包括第三获取模块、第三分析模块以及第三监测预警模块，所述第三获取模块用于获取来自于第五压力检测装置16的第五压力数据以及来自于第六压力检测装置17的第六压力数据，所述第五压力检测装置16至所述发射端的距离小于所述第六压力检测装置17至所述发射端的距离；所述第三分析模块用于根据所述第五压力数据及第六压力数据进行分析，从而得到该节点位置处的清管作业状态，所述第三监测预警模块用于根据所述第三分析模块分析得到的清管作业状态进行发出节点位置监测预警信号。其中：当所述第三分析模块分析得到所述第五压力数据大于所述第六压力数据，且大于的值小于所述第一阈值，表示所述清管器2接近该节点的第五压力检测装置16，视为未到达节点状态；当所述第三分析模块后续分析得到所述第五压力数据大于所述第六压力数据，且大于的值大于所述第二阈值时，表示清管器2所在的位置已超过所述第五压力检测装置16，视为节点处的清管器2通过中状态；当所述第三分析模块后续分析得到所述第五压力数据与所述第六压力数据平衡时，表示所述清管器2越过所述第六压力检测装置17，视为节点处的清管器2通过状态。

具体地，本实施例中，所述第一监测预警模块还用于当所述第一分析模块分析得到所述发射端正在进行装球和装球成功作业状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第一监测预警模块还用于当所述第一分析模块分析得到所述清管器2进入发送状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第一监测预警模块还用于当所述第一分析模块分析得到所述清管器2进入所述主管道103时，发出对应的声和/或光信号。所述第二监测预警模块还用于当所述第二分析模块分析得到所述清管器2未到达收球筒状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第二监测预警模块还用于当所述第二分析模块分析得到所述接收端的清管器2通过中状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第二监测预警模块还用于当所述第二分析模块分析得到所述接收端的清管器2通过状态时，发出对应的声和/或光信号。所述第三监测预警模块还用于当所述第三分析模块分析得到所述清管器2未到达节点状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第三监测预警模块还用于当所述第三分析模块分析得到所述节点处的清管器2通过中状态时，发出对应的声和/光信号；所述第三监测预警模块还用于当所述第三分析模块分析得到所述节点处的清管器2通过状态时，发出对应的声和/或光信号。举例而言，当所述发射端正在进行装球时，可以语音提示用户正在进行装球状态或者准备状态，也可以通过对应的警示灯发光提示，在警示灯上方标识对应的状态以提醒用户当前状态，还可以通过语音和警示灯同时进行提醒。在其他的实施例中，还可以通过显示屏直接显示对应的状态以提示用户。

本实施例中，所述第一监测预警装置、第二监测预警装置第三监测预警装置还均包括一用于将预警信号传递至与之无线连接的设备的无线通讯模块。所述第一监测预警装置及第二监测预警装置用于将上述的各种作业状态发送至与之无线连接的设备以将当前状态告知给清管作业组的工作人员，还用于当出现紧急状态或者安全隐患状态时，发送对应的预警信息至所述设备。所述设备包括但不限于手机、电脑、平板等等。所述无线通讯模块可以是近距离无线通讯模块，例如蓝牙、红外等等，也可以是远距离无线通讯模块。

本实施例中，当与对应的监测预警装置连接的对应压力检测装置的压力大于设定的上限压力阈值时，所述对应的监测预警装置的监测预警模块则发出报警信号。也即，当第一监测预警装置根据第一压力检测装置12或者第二压力检测装置13发出的压力数据分析得到第一压力值大于设定的压力值时，表示位于其附近的清管器2发生堵塞。当第二监测预警装置根据第三压力检测装置14或者第四压力检测装置15发出的压力数据分析得到第二压力值大于设定的压力值时，表示位于其附近的清管器2发生堵塞。例如在遇到弯头曲率半径较小区域或者上坡区域等等容易发生堵塞的位置，清器容易堵塞，这样的情况下，推动端的压力必定加大，当压力加大后仍然无法推动时，压力就会继续加大，当大于设定的上限压力阈值时，声光报警器进行报警，方便用户进行排堵，防止管线爆炸。

本实施例中，当与对应的监测预警装置连接的对应压力检测装置的压力小于设定的第一下限压力阈值时，所述对应的监测预警装置的监测预警模块则发出报警信号。清管作业过程中，如遇球破裂或清管器2密封失效，管线通球压力会降低，低于装置的设置低限，声光报警器进行报警，提示作业者查找原因并处置。

本实施例中，每一监测预警装置还与该主管道103中其他节点的监测预警装置通讯连接，当前监测预警装置可以将当前监测到的清管器2的位置信息发送至下一个或者除自身之外的所有监测预警装置，以便于其他监测预警装置得知所述清管器2所在位置。这样的好处在于，当所述清管器2在位于与第二监测预警装置最近的一第三监测预警装置位置处时，所述接收端的第二监测预警装置可以发出提示信息，以告知接收端的工作人员进行收球准备，例如打开平衡阀110以使接收端压力平衡等等。

具体结合实例，所述第一监测预警装置、第二监测预警装置以及第三监测预警装置的外壳上设置有电源指示灯、各个作业状态提示灯、以及装置故障提示灯、报警器、显示屏以及各种功能按键，上述各种提示灯及报警器组成监测预警模块。当第一至第三监测预警装置开机以及进行自我诊断时，电源指示灯亮或闪烁。当装置出现故障时，故障提示灯亮或闪烁。

当在所述发射端装球和引压作业时，所述第一监测预警装置的“准备中”作业状态提示灯亮。当所述引压成功后，所述清管器2被推动往前移且未通过所述第二压力检测装置13时，所述第一监测预警装置的“发送中”作业状态提示灯亮。当所述清管器2越过所述第一压力检测装置12后，所述第一监测预警装置的“通过”作业指示灯亮。

当所述清管器2接近所述第四压力检测装置15且未到达所述第四压力检测装置15时，打开引压阀，使管道端与收球筒端压力平衡后，所述第二监测预警装置的“未到达”作业状态提示灯亮。当所述清管器2越过所述第四压力检测装置15但未进入收球筒的过程中，所述第二监测预警装置的“通过中”作业状态灯亮。当所述清管器2进入所述收球筒中后，所述第二监测预警装置的“通过”作业状态灯亮。

所述第三监测预警装置的作业状态灯与所述第二监测预警装置的作业状态灯相同，此处不再一一赘述。

请参见图2，在装球之前，所述发球筒上的平衡阀110处于关闭状态，发球筒内的压力为零或接近零，可以通过设定阈值的方式来判断所述发球筒内的压力是否接近零，例如设定为0.5以下则视为接近零，视为零等等。在装球时，直接打开发射端端着盲板，将球放入所述发球筒端头，然后用长杆等工具将所述清管器2推入里端，位于大小头102位置处，最后关闭盲板。

请参见图3，打开所述平衡阀110以将气体引入所述发球筒内，从而使得发球筒内压力与主管道103压力平衡，即第一压力检测装置12检测到的第一压力数据与所述第二压力检测装置13检测到的第二压力数据一致或者接近一致或者大约相等，可以通过设定阈值的方式来判断是否接近一致，例如当第一压力数据和第二压力数据之间的差压为1以下，则判断他们是一致的等等。

请参见图4，由于所述球管器在大小头102位置处，使得发球筒内的气体向所述主管道103方向受阻，到一定程度时，气体即会推动所述清管器2向所述主管道103方向移动，从而进行清管。图4中，所述清管器2被所述气体推至球筒阀的位置处，此时，推动端(即球筒阀至清管器2的一段)的压力大于主管道103的压力，以此使得清管器2向前移动。当所述清管器2还未行至主管道103上的第二压力检测装置13时，在该状态下，所述第一压力检测装置12所检测出的第一压力值会大于第二压力检测装置13所检测出的第二压力值。本方案中，通过以下公式进行判断：

P2<Pset1，P1>Pset2，P1-P2＝△P1>△Pset2，△t＝<△tset1(一)

式(一)中，P1表示第一压力数据，P2表示第二压力数据，△P1表示第一差压，△Pset2表示设定的第二差压阈值，△t表示通过时间，△t set1表示设定的第一通过时间阈值，Pset1设定的管道第一压力，Pset2表示设定的管道第二压力，所述第二压力大于第一压力，且都属于管道的正常压力范围。当判断得到所述第二压力数据小于管道第一压力、第一压力数据大于所述管道第二压力、所述第一差压大于所述第二差压阈值，所述通过时间小于或等于所述第一通过时间阈值时，所述第一监测预警装置得出所述清管器2处于发送状态，表示清管器2正往主管方向行经。

请参见图5，当所述清管器2进入主管道103并继续向前越过所述位于主管道103端头的第二压力检测装置13后，由于所述发球筒与所述主管道103上位于所述清管器2后的一段连接畅通无阻，因此，在这种情况下，所述发球筒与所述主管道103上位于所述清管器2后的一段的压力平衡，同样的，该压力平衡表示第一压力数据与第二压力数据的减压接近零或者为零。也即，所述第一压力检测装置12检测到的第一压力数据和第二压力检测装置13检测到的压力数据相等或近似相等，所述第一监测预警装置的第一分析模块分析得到所述第一压力数据和第二压力数据压力平衡后，使所述第一监测预警模块的“通过”作业状态灯亮。

请参见图6，当所述清管器2越过所述第二压力检测装置13之后，由于所述主管道103的端头部分还与所述进气管连通，因此可以随时关闭所述主管道103与所述发球筒连通处的球筒阀以及发球筒上的平衡阀110，以断开所述发球筒的进气。然后，再打开放空阀106和/或排污阀105，将所述发球筒内的气体排出，当所述第一压力检测装置12检测到的压力数据为零或者接近零时，判断所述接近零时，主要以工作人员打开发射端的端头盲板101是否属于安全状态来判断，若属于安全状态，可以视为接近零，工作人员打开所述发射端的端头盲板101，从而对所述发球筒进行保养。可理解的，该保养步骤在所述球管器进入所述主管道103并越所述主管道103与进气管之间的连通处之后进行。

请参见图7，当所述清管器2接近所述第五压力检测装置16时，所述第五压力检测装置16的由于清管器2的接近，因此所述第五压力监测装置所检测到的压力值大于所述第六压力检测装置17。本方案中，通过以下公式进行判断：

P5-P6＝△P2<△Pset1，P5<Pset1，P6<Pset1(二)

式(二)中，P5表示第五压力数据，P6表示第六压力数据，△P2表示第二差压，△Pset1表示第一差压阈值，Pset1设定的管道第一压力。当所述第三监测预警装置分析得到所述第二差压小于所述第一差压阈值，且P5和P6均小于所述管道第一压力时，表示所述清管器2接近所述第五压力检测装置16位置处。

当所述清管器2越过所述第六压力检测装置17时，所述第五压力数据和第六压力数据压力平衡，检测方式与上述方式相似，此处不再一一赘述。

请参见图8，当所述接收端工作人员通过靠近接收端的第三监测预警装置得到所述清管器2所在的位置后，工作人员进行收球作业准备，即打开所述收球筒上的平衡阀110以使所述第三压力检测装置14和第四压力检测装置15的压力平衡。当所述第二监测预警装置得到所述第三压力数据和第四压力数据平衡后，所述第二监测预警模块的“未到达”作业状态提示灯亮。

请参见图9，当所述清管器2接近所述第四压力检测装置15时，所述第四压力检测装置15的压力数据曲线波动剧烈，说明清管器2已接近所述第四压力监测装置。当所述清管器2越接近第四压力检测装置15，由于主管道103壁上被清理出的渣被推动向前走，因此使得气压不平衡。本方案中，通过以下公式进行判断：

P4-P3＝△P3<△Pset1，P4<Pset1，P3<Pset1(三)

式(三)中，P4表示第四压力数据，P3表示第三压力数据，△P3表示第三差压，△Pset1表示第一差压阈值，所述第一差压阈值小于所述第二差压阈值，Pset1设定的管道第一压力。判断方式与式(三)相同或相似，此处不再一一赘述。

请参见图10，当所述清管器2越过所述第四压力检测装置15后，所述第四压力检测装置15所检测到的压力值会大于所述第三压力检测装置14所检测到的压力值。本方案中，通过以下公式进行判断：

P4-P3＝△P3>△Pset2，△t<△tset1，P4>Pset2,P3<Pset1(四)

式(4)中，△P3表示第三差压，△Pset2表示第二差压阈值，P4表示第四压力数据，P3表示第三压力数据，△t表示通过时间，△test1表示第一通过时间阈值。当所述第二监测预警装置分析得到所述第三压差大于第二差压阈值、通过时间小于所述第一通过时间阈值，第四压力数据大于所述管道第二压力，第三压力数据小于所述管道第一压力时，得出所述清管器2已越过所述第四压力检测装置15，正向所述收球筒移动。

请参见图11，当所述清管器2进入所述收球筒后，所述收球筒和主管道103连通无阻力，使得所述收球筒与所述主管道103压力平衡。本方案中，通过以下公式进行判断：

P4-P3＝△P4<△Pset1，P4>Pset2，P3>Pset2(五)

式(五)中，△P4表示第四差压，当所述第二监测预警装置分析得到所述第四差压小于所述第一差压阈值，且所述第四压力数据和第三压力数据均大于管道第二压力时，表示所述清管器2已进入所述收球筒，所述第一差压阈值设定时，可以设定稍大于零，接近零，表示两压力平衡或接近平衡。

请参见图12，先关闭所述收球筒睥球筒阀以及平衡阀110，并打开所述排污阀105和/或放空阀106进行放气，然后打开所述接收端的端头盲板以取出所述清管器2。

本实施例中，当接收端的所述第二监测预警装置分析到来自于所述第三压力检测装置14的第三压力数据小于第二下限压力阈值时，所述第二监测预警装置则发出报警信号。所述第二下限压力阈值设计为0.1MPa，当所述收球筒压力低于0.1MPa时，所述第三监测预警装置的声光报警器报警，提示接收端作业者调整收球筒压力，防止所述清管器2将盲板冲破。因为在运行过程中(即在收球筒未进入收球筒中)，所述收球筒的压力不能为零，如果为零时，若操作者误操作，将所述球筒阀打开后，清管器2即会冲出收球筒，损坏盲板。

本发明实施方式，在天燃气主管道103的发射端、中段以及接收端均设置监测预警装置，在整个清管作业过程中，只需要在发射端和接收端设置极少的人工进行发球准备、收球准备以及收球作业即可。与传统的人工监听方式相比，本监测预警系统能够十分准确的得知清管器2的位置、清管器2的状态、管道的气压状态等等，同时具备作业风险的识别和预警功能，为下一步作业准备提供支撑。同时，每一监测预警装置均能够与手机、电脑等设备连接，可形成管理图表，具有分析统计功能，还可下一步直接与后台管道管理系统相关联，使得清管作业及其管理更科学、智能、更省时省力，减少人力成本，减少安全风险，降低环保风险以及天燃气资源的浪费等。能够管理清管器2的发送作业过程、接收作业过程、通过阀室等节点的作业过程、压力高限报警以判断清管器2的卡堵现象，为排堵提供可选依据，还具有压力低限报警，提示下游天燃气的流动状态和作业操作状态，警示收球筒背压不足，可检测清管器2在管道内的完好性，每一监测预警装置都具有显示屏，可以显示当前检测到的两压力检测装置传递的压力值，形成压力图表，每一监测预警装置还均具有存储模块，每过一段时间记录一次，方便查看历史数据。

本发明还公开了一种基于上述清管作业智能监测预警系统的清管作业方法，利用上述清管作业智能监测预警系统对清管作业进行监测预警，所述清管作业方法包括以下步骤：

S11、装球准备作业：将清管器2装入发射端的发球筒中，打开发球筒的平衡阀110以使所述发球筒与主管道103的气压平衡；该步骤中，通过与所述发射端的第一压力检测装置12和第二压力检测装置13电连接的第一监测预警装置对装球进行监测，当所述第一监测预警装置的第一分析模块分析得到首次获取到的来自于所述第一压力检测装置12的第一压力数据为零时，视为正在进行装球；当所述第一分析模块分析到来自于所述第二压力检测装置13的第二压力数据与所述第一压力数据平衡时，视为装球成功；在所述装球准备作业过程中，所述第一压力检测装置12的第一监测预警模块通过声和/或光发出对应的预警信号；

S12、清管器2发送作业：当装球成功后，所述发球筒内的压力推动所述清管器2向主管内移动，在移动过程中，所述清管器2经过发球筒内的大小头102位置，并以此分析清管器2是否进入发送状态；该步骤中，所述第一分析模块分析得到所述第一压力数据大于所述第二压力数据时，表示清管器2已通过发球筒的大小头位置，视为清管器2进入发送状态；

S13、清管器2进入主管道103：管道内的气体推动清管器2继续向前以进入主管道103，以对主管道103进行清管作业；该步骤中，通过所述第一分析模块再次分析到所述第一压力数据与所述第二压力数据平衡时，表示所述清管器2所在的位置已超过所述第二压力检测装置13所在的主管道103位置，视为清管器2进入主管道103；

S14、主管道103清管作业：所述主管道103内的气体推动所述清管器2向收球筒方向移动，从而对所述主管道103进行清管作业；

S15、收球准备作业：当收管作业组获取得所述清管器2距离所述收球筒具有预定距离时，打开所述收球筒的平衡阀以使所述收球筒与所述主管道103压力平衡；该步骤中，通过与所述接收端的第三压力检测装置14和第四压力检测装置15电连接的第二监测预警装置对压力进行监测分析，当所述第二监测预警装置的第二分析模块首次分析得到来自于所述第三压力检测装置14的第三压力与所述第四压力检测装置15的第三压力平衡时，视为所述接收端准备工作到位，所述第二监测预警装置的第二监测预警模块发送声和/或光发出对应的信号；

S16、管道接收端清管器2位置监测作业：通过所述第二监测预警装置监测所述清管器2的位置，当所述第二分析模块分析得到的所述第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的值小于第一阈值，表示所述清管器2接近收球筒，视为清管器2未到达收球筒状态；当所述第二分析模块分析得到所述第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的值大于第二阈值时，表示清管器2所在的位置已超过所述第四压力检测装置15，视为所述接收端的清管器2通过中状态；当所述第二分析模块分析得到第四压力数据与所述第三压力数据压力平衡时，表示清管器2已进入所述收球筒，视为所述接收端的清管器2通过状态；所述第二监测预警装置的第二监测预警模块发送与各种状态对应的声和/或光发出对应的信号；

S17、收球作业：关闭所述收球筒内的球筒阀以及平衡阀110，打开所述收球筒内的排污阀105以将所述收球筒内的气体排空；通过所述第二监测预警装置的第二获取模块获取所述第三压力检测装置14的第三压力数据，通过所述第二分析模块分析所述第三压力数据是否为零，当所述第二分析模块得到所述第三压力数据为零时，通过第三监测预警模块发出对应的声和/或光信号以提示所述收球筒内的压力排空；当所述收球筒内的压力排空后，打开所述接收端的端头盲板以取出清管器2。

进一步的，在S13步骤之后，还包括以下步骤：

保养发球筒：关闭发球筒上的平衡阀110以断开发球筒与所述主管道103气流通道，打开发球筒的排污阀105以将所述发球筒内的气体排空；当所述发球筒内的气体排空后，作业组进行发球筒保养。

本发明实施方式，在发射端、中间节点处、接收端均设置对应的监测预警装置来监测对应位置处的气压状态，通过气压状态来准确检测清管器2的位置是否在对应位置处以及检测是否超过高低压，从而供工作人员随时了解各种状态，以起到预警、监测、报警等提示作用。整个清管作业过程简单有序，每个节点均可以不需要专业作业人员进行监听，节省了人力，节降低误判率。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种清管作业智能监测预警系统，包括设于管道发射端的第一监测预警装置以及设于管道接收端的第二监测预警装置；

所述第一监测预警装置与管道发射端的第一压力检测装置以及第二压力检测装置电连接，所述第一压力检测装置至所述发射端的端头盲板的距离小于所述第二压力检测装置至所述发射端的端头盲板的距离；所述第一监测预警装置包括第一获取模块、第一分析模块以及第一监测预警模块，所述第一获取模块用于获取来自于第一压力检测装置的第一压力数据以及来自于第二压力检测装置的第二压力数据，所述第一分析模块用于根据所述第一获取模块获取得到的第一压力数据及第二压力数据进行分析，从而得到管道发射端作业状态，第一监测预警模块用于根据得到的管道发射端作业状态发出管道发射端监测预警信号；其中：

当所述第一分析模块分析得到所述第一获取模块首次获取到的第一压力数据为零时，表示该阶段发球筒压力为零，视为正在进行清管器装球；当所述第一分析模块分析到所述第一压力数据与所述第二压力数据平衡时，表示该阶段发球筒进行引压以与主管道线压力平衡，此时清管器位于发球筒内，视为装球成功；当所述第一分析模块分析到所述第一压力数据大于所述第二压力数据时，表示清管器已通过发球筒的大小头位置，视为清管器进入发送状态；当所述第一分析模块再次分析到所述第一压力数据与所述第二压力数据平衡时，表示所述清管器所在的位置已超过所述第二压力检测装置所在的主管道位置，视为清管器进入主管道；

所述第二监测预警装置与管道接收端的第三压力检测装置以及第四压力检测装置电连接，所述第三压力检测装置至所述接收端的端头盲板的距离小于所述第四压力检测装置至所述接收端的端头盲板的距离；所述第二监测预警装置包括第二获取模块、第二分析模块以及第二监测预警模块，所述第二获取模块用于获取来自于第三压力检测装置的第三压力数据以及来自于所述第四压力检测装置的第四压力数据，所述第二分析模块用于根据第三压力数据及第四压力数据进行分析，从而得到管道接收端作业状态，所述第二监测预警模块用于根据得到的管道接收端的作业状态发出管道接收端监测预警信号；其中：

当所述第二分析模块分析得到所述第二获取模块首次获取到的第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的差压值小于第一阈值，表示所述清管器接近收球筒，视为清管器未到达收球筒状态；当所述第二分析模块分析得到所述第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的值大于第二阈值时，表示清管器所在的位置已超过所述第四压力检测装置，视为所述接收端的清管器通过中状态；当所述第二分析模块分析得到第四压力数据与所述第三压力数据压力平衡时，表示清管器已进入所述收球筒，视为所述接收端的清管器通过状态。

2.如权利要求1所述的清管作业智能监测预警系统，其特征在于：所述第一监测预警模块还用于当所述第一分析模块分析得到所述发射端正在进行装球和装球成功作业状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第一监测预警模块还用于当所述第一分析模块分析得到所述清管器进入发送状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第一监测预警模块还用于当所述第一分析模块分析得到所述清管器进入所述主管道时，发出对应的声和/或光信号。

3.如权利要求2所述的清管作业智能监测预警系统，其特征在于：所述第二监测预警模块还用于当所述第二分析模块分析得到所述清管器未到达收球筒状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第二监测预警模块还用于当所述第二分析模块分析得到所述接收端的清管器通过中状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第二监测预警模块还用于当所述第二分析模块分析得到所述接收端的清管器通过状态时，发出对应的声和/或光信号。

4.如权利要求1所述的清管作业智能监测预警系统，其特征在于：还包括设于主管道中段的至少一第三监测预警装置，所述第三监测预警装置设于主管道中具有两相邻的第五压力检测装置及第六压力检测装置的节点位置处；所述第三监测预警装置包括第三获取模块、第三分析模块以及第三监测预警模块，所述第三获取模块用于获取来自于第五压力检测装置的第五压力数据以及来自于第六压力检测装置的第六压力数据，所述第五压力检测装置至所述发射端的距离小于所述第六压力检测装置至所述发射端的距离；所述第三分析模块用于根据所述第五压力数据及第六压力数据进行分析，从而得到该节点位置处的清管作业状态，所述第三监测预警模块用于根据所述第三分析模块分析得到的清管作业状态进行发出节点位置监测预警信号；其中：

当所述第三分析模块分析得到所述第五压力数据大于所述第六压力数据，且大于的值小于所述第一阈值，表示所述清管器接近该节点的第五压力检测装置，视为未到达节点状态；当所述第三分析模块后续分析得到所述第五压力数据大于所述第六压力数据，且大于的值大于所述第二阈值时，表示清管器所在的位置已超过所述第五压力检测装置，视为节点处的清管器通过中状态；当所述第三分析模块后续分析得到所述第五压力数据与所述第六压力数据平衡时，表示所述清管器越过所述第六压力检测装置，视为节点处的清管器通过状态。

5.如权利要求4所述的清管作业智能监测预警系统，其特征在于：所述第三监测预警模块还用于当所述第三分析模块分析得到所述清管器未到达节点状态时，发出对应的声和/或光信号；所述第三监测预警模块还用于当所述第三分析模块分析得到所述节点处的清管器通过中状态时，发出对应的声和/光信号；所述第三监测预警模块还用于当所述第三分析模块分析得到所述节点处的清管器通过状态时，发出对应的声和/或光信号。

6.如权利要求1所述的清管作业智能监测预警系统，其特征在于：当与对应的监测预警装置连接的对应压力检测装置的压力大于设定的上限压力阈值时，所述对应的监测预警装置的监测预警模块则发出报警信号；和/或

当与对应的监测预警装置连接的对应压力检测装置的压力小于设定的第一下限压力阈值时，所述对应的监测预警装置的监测预警模块则发出报警信号。

7.如权利要求1所述的清管作业智能监测预警系统，其特征在于：当所述第二监测预警装置分析到来自于所述第三压力检测装置的第三压力数据小于第二下限压力阈值时，所述第二监测预警装置则发出报警信号。

8.如权利要求1至7中任一项所述的清管作业智能监测预警系统，其特征在于：所述第一监测预警装置及第二监测预警装置还均包括一用于将预警信号传递至与之无线连接的设备的无线通讯模块。

9.一种基于清管作业智能监测预警系统的清管作业方法，利用如权利要求1至8中任一项清管作业智能监测预警系统对清管作业进行监测预警，所述清管作业方法包括以下步骤：

S11、装球准备作业：将清管器装入发射端的发球筒中，打开发球筒的平衡阀以使所述发球筒与主管道的气压平衡；该步骤中，通过与所述发射端的第一压力检测装置和第二压力检测装置电连接的第一监测预警装置对装球进行监测，当所述第一监测预警装置的第一分析模块分析得到首次获取到的来自于所述第一压力检测装置的第一压力数据为零时，视为正在进行装球；当所述第一分析模块分析到来自于所述第二压力检测装置的第二压力数据与所述第一压力数据平衡时，视为装球成功；在所述装球准备作业过程中，所述第一压力检测装置的第一监测预警模块通过声和/或光发出对应的预警信号；

S12、清管器发送作业：当装球成功后，所述发球筒内的压力推动所述清管器向主管道内移动，在移动过程中，所述清管器经过发球筒内的大小头位置，并以此分析清管器是否进入发送状态；该步骤中，所述第一分析模块分析得到所述第一压力数据大于所述第二压力数据时，表示清管器已通过发球筒的大小头位置，视为清管器进入发送状态；

S13、清管器进入主管道：管道内的气体推动清管器继续向前以进入主管道，以对主管道进行清管作业；该步骤中，通过所述第一分析模块再次分析到所述第一压力数据与所述第二压力数据平衡时，表示所述清管器所在的位置已超过所述第二压力检测装置所在的主管道位置，视为清管器进入主管道；

S14、主管道清管作业：所述主管道内的气体推动所述清管器向收球筒方向移动，从而对所述主管道进行清管作业；

S15、收球准备作业：当收管作业组获取得所述清管器距离所述收球筒具有预定距离时，打开所述收球筒的平衡阀以使所述收球筒与所述主管道压力平衡；该步骤中，通过与所述收球筒的第三压力检测装置和第四压力检测装置电连接的第二监测预警装置对压力进行监测分析，当所述第二监测预警装置的第二分析模块首次分析得到来自于所述第三压力检测装置的第三压力与所述第四压力检测装置的第三压力平衡时，视为所述接收端准备工作到位，所述第二监测预警装置的第二监测预警模块发送声和/或光发出对应的信号；

S16、管道接收端清管器位置监测作业：通过所述第二监测预警装置监测所述清管器的位置，当所述第二分析模块分析得到的所述第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的差压值小于第一阈值，表示所述清管器接近收球筒，视为清管器未到达收球筒状态；当所述第二分析模块分析得到所述第四压力数据大于所述第三压力数据，且大于的值大于第二阈值时，表示清管器所在的位置已超过所述第四压力检测装置，视为所述接收端的清管器通过中状态；当所述第二分析模块分析得到第四压力数据与所述第三压力数据压力平衡时，表示清管器已进入所述收球筒，视为所述接收端的清管器通过状态；所述第二监测预警装置的第二监测预警模块发送与各种状态对应的声和/或光发出对应的信号；

S17、收球作业：关闭所述收球筒内的球筒阀以及平衡阀，打开所述收球筒内的排污阀以将所述收球筒内的气体排空；通过所述第二监测预警装置的第二获取模块获取所述第三压力检测装置的第三压力数据，通过所述第二分析模块分析所述第三压力数据是否为零，当所述第二分析模块得到所述第三压力数据为零时，通过第三监测预警模块发出对应的声和/或光信号以提示所述收球筒内的压力排空；当所述收球筒内的压力排空后，打开所述接收端的端头盲板以取出清管器。

10.如权利要求9所述的基于清管作业智能监测预警系统的清管作业方法，其特征在于，在所述清管器进入所述主管道的步骤之后，还包括以下步骤：

保养发球筒：关闭发球筒上的平衡阀以断开发球筒与所述主管道气流通道，打开发球筒的排污阀以将所述发球筒内的气体排空；当所述发球筒内的气体排空后，作业组进行发球筒保养。

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