CN112014770B - 一种管道和管道接头及其开路检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一方面提供一种具有凸部的管道，凸部本身也可以提高管道的结构强度和使用寿命，设置在凸部内的导向线可以反应管道的开路故障情况和受损情况，凸部数量和排列方式可以对管道的厂家所属进行识别，可以提高检测效率，凸部和导向线都可以完成对管道寿命的和异常磨损的反应；第二方面提供了一种管道接头，实现各节管道的连接，延长了管道的长度；第三方面提供了一种管道的检测方法，通过该检测方法可以快速完成管道开路故障点的检测。

Description

一种管道和管道接头及其开路检测方法

技术领域

本发明涉及保护管技术领域，特别是涉及一种管道和管道接头及其开路检测方法。

背景技术

目前地下通信光缆、线缆等的铺设一般采用PVC(Polyvinylchlorid)管或PE(Polyethylene)子管，子管内再穿布光缆或线缆，从而实现多个子管一体的多孔管结构。为了辨识区分光缆或线缆的厂家，每个子管道被涂装为不同颜色。

现有的多个子管具有便于管理的优点，但现有技术缺点也非常明显。由于管道埋于地下，检测时需要将整段管道挖出后才能查找故障位置，而且管道上的颜色时间长后会褪色，影响辨识区分的效果，不利于管道发生故障时对管道所属进行分辨，进而降低开路故障管道的检测效率。另外，为了减少接头的数量，现有管道的每一段会采用较长的长度，一般在1000米以上，而在长度较长时，管道的强度和韧性会受到影响,从而增加了后期管道出现开路故障的可能和增加了管道的检测次数，降低故障管道的检测效率。

由于检测设备在做管道的开路故障排查时，一般是利用管道内的线缆的性质进行开路故障排查，针对不同类型线缆往往需要不同的检测设备和检测方法，而且在做检测前往往需要对管道进行相关的数值标定才能开展检测工作，降低了开路故障检测的效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种管道。

本文的再一个目的在于提供一种管道接头。

本文的又一个目的在于提供一种管道的开路检测方法。

为了实现上述目的，本发明的第一个方面的技术方案提供了一种管道，包括：管道本体；凸部，凸部设置在管道本体的外表面，凸部沿管道本体的长度方向延伸；导向线，设置在凸部内。

通过本发明的管道，其中，管道本体用于放置线缆；凸部一方面有着管道的厂家归属识别的作用，在检测过程中可以直观地分辨出具有开路故障的管道，可以保护凸部内的导向线，管道生产时有利于导向线的位置设置；通过对导向线的检测可以推测出管道的开路故障情况，从而完成管道开路故障点的检测；凸部和导向线的存在也通过提高管道的强度和韧性从而延长了管道的使用寿命。

在上述技术方案中，凸部为1个。

在该技术方案中，凸部和导向线能提高管道的结构强度，和起到标识管道的所属厂家的作用。

在上述技术方案中，凸部为2个以上。

在该技术方案中，由于该方案是以1个凸部的管道为基础的，所以具有1个凸部的管道的所有优点，2个凸部的管道可以通过对管道的检测进而完成对管道开路故障点的检测。

在上述方案中，凸部以以下任一方式设置：

凸部螺旋设置在管道本体的外表面；或者凸部与管道本体的中心轴线平行设置。

在该技术方案中，设置凸部的设置方式不同，在管道外表面会有不同的凸部形状，能起到识别管道所属厂家的作用。

在上述技术方案中，凸部按照预设间距分布在管道本体的外表面上，相邻凸部之间的预设间距相等和/或不等。

在该技术方案中，管道根据凸部的预设间距可以分为三种，只有相同预设间距的管道，只有不同预设间距的管道和同时有相同预设间距和不同预设间距的管道，这与凸部的数量和凸部的设置方式进行组合，增加了管道的多样性，起识别管道的所属厂家的作用。

在上述方案中，管道本体包括由内至外设置的硅芯层和阻燃层。

在该技术方案中，使用硅芯层可以提高线缆的敷设速度，节省成本，阻燃层可以提高管道的阻燃效果。

在上述技术方案中，导向线为含有导电金属的线材。

在该技术方案中，导向线使用含有导电金属的线材，检测时直接利用导向线的电学性质，对线材的开路故障情况进行检测，避免直接检测管道内的线缆，也使得用于检测电力线缆设备和方法一定程度上可以应用于以所有使用本发明的管道作为载体的线缆上，使得管道故障的检测手段不再受限于管道内的线缆性质。

在上述技术方案中，导向线的两端分别设置导向线插头和导向线插座。

在该技术方案中，导向线两端分别设置导向线插头和导向线插座可以使不同管道的导向线通过一定的压紧力完成接合，可以将多条导向线通过导向线插头和导向线插座接合起来，不同导向线之间也可完成信号的传输。

本发明第二方面的技术方案提供了一种用于上述技术方案中的管道的接头，包括：螺纹接头，螺纹接头为中空结构，螺纹接头的两端设置外螺纹，螺纹接头内壁设有与凸部对应的第一凹槽；螺母，螺母为中空结构，螺母的一端内壁设置有与螺纹接头配合的内螺纹，另一端外壁直径小于一端的外壁直径，另一端内壁直径小于一段的内壁直径，另一端的内壁有与凸部对应的第二凹槽；紧箍件，紧箍件为环状结构，紧箍件内壁上有与凸部对应的第三凹槽；其中，螺纹接头两端与螺母通过螺纹连接，形成空腔，紧箍件设置在空腔内，压紧固定管道。

在该技术方案中，通过螺纹接头和螺母的连接，实现了管道之间的连接。紧箍件实现管道的固定，可以加固连接。螺纹接头、螺母和紧箍件在内壁设置与凸部对应的凹槽可以避免对凸部造成挤压或者损坏，可以保持管道接头的原有连接效果，螺母的一端内壁设置有与螺纹接头配合的内螺纹，另一端外壁直径小于一端的外壁直径，另一端内壁直径小于一段的内壁直径，实现了对紧箍件的遮挡，可以避免紧箍件脱离空腔。

在上述技术方案中，管道接头包括第一密封圈和第二密封圈，其中：所述第一密封圈为环状结构，用于密封管道，所述第一密封圈内壁上有与凸部对应的第四凹槽；所述第二密封圈包括用于轴密封或静密封的密封圈；所述第一密封圈和所述第二密封圈设置在空腔内，螺母与螺纹接头连接时向紧箍件施加压力并轴向传递到第一密封圈，压力固定所述第二密封圈，第一密封圈和第二密封圈对螺纹接头内部进行密封。

在该技术方案中，第一密封圈和第二密封圈都起到密封作用，第一密封圈可以实现对空腔剩余部分的密封，第二密封圈对空腔剩余部分进行填充，通过紧箍件的压紧力和螺母的压力进行固定，可以对螺纹接头内部实现进一步密封。

本发明的第三方面提供了一种用于第一方面提供的管道的开路故障检测方法，包括：发出脉冲电压信号至所述导向线的一端；接收反射至所述一端的反馈信号；根据所述脉冲电压信号的发出时间、所述反馈信号的接收时间和所述检测信号的传输速度获得第一距离；确定所述第一距离小于第一阈值时，检测所述导向线的电容，根据所述导向线的电容值计算第三距离，根据所述脉冲电压信号的发出时间、所述反馈信号的接收时间和所述检测信号的传输速度获得第四距离，根据所述第三距离和所述第四距离确定开路故障点的位置；确定所述第一距离大于第一阈值时，根据所述第一距离和管道单节长度计算第二距离，检测与第二距离终点相邻的下一节管道的导向线的电容，并根据检测到的电容值计算第五距离，发出脉冲电压信号至所述下一节管道的导向线的一端并接收反射至所述导向线的一端的反馈信号，根据所述脉冲电压信号的发出时间、所述反馈信号的接收时间和所述检测信号的传输速度获得第六距离，根据所述第五距离和所述第六距离确定开路故障点的位置。

在该技术方案中，使用脉冲电压信号对开路故障点的距离进行初步的确定，再利用导向线之间的电容和脉冲电压信号分别进行检测获得的数据进行相应的处理，从而减少电容检测和脉冲电压信号检测带来的误差，提高检测结果的精准度。

在上述方案中，确定第一距离小于第一阈值时，进行提醒。

在该技术方案中，提醒维修人员开始进行电容检测，可以提高检修效率。

在上述方案中，可以通过能产生衍生信号的检测信号对管道走向进行确定。

在该技术方案中，一般能产生衍生信号的检测信号，其衍生信号在管道周围具有一定的分布规律，对衍生信号强度的检测完成对导向线的走向的判断，从而确定管道的走向。

根据本发明的检测方法提供一种适用于上述管道的一种开路故障检测装置，包括：信号模块，信号模块具有信号收发端口，信号模块能够生成脉冲电压信号并经信号收发端口输出和接收反馈信号，所述反馈信号包括脉冲电压信号经导向线传输后返回的信号；检测模块，所述检测模块用于：根据所述脉冲电压信号的输出时间、所述反馈信号的接收时间和所述脉冲电压信号的传输速度计算所述第一距离，所述第四距离和所述第六距离、根据所述第一距离和管道的单节长度计算所述第二距离、检测导向线之间的电容、根据导向线的电容值计算所述第三距离和所述第五距离，对计算和检测产生的数据进行处理和保存。

在该技术方案中，通过信号模块可以实现脉冲电压信号在导向线中的传输和对反馈信号的收集，检测模块可以根据脉冲电压信号的输出时间与反馈信号的接收时间完成第一距离的计算，也可以完成第二距离、第三距离、第四距离、第五距离和第六距离的计算，可以完成对导向线电容的检测，通过上述的检测装置完成对管道的检测和数据的处理，最终在不对装置的检测精度进行提升的前提下，使装置有效率地完成对管道的开路故障点的检测。

在上述方案中，检测模块确定第一距离小于第一阈值时，进行提醒。

在该技术方案中，发出报警信号可以提醒维修人员开始进行进一步的检测，从而提高了检修效率。

在上述方案中，可以通过信号模块和检测模块对管道走向进行确定。

在该技术方案中，利用信号模块可以发送能产生衍生信号的检测信号，其衍生信号在管道周围具有一定的分布规律，使用信号模块对衍生信号的强度的判断可以推断出导向线的走向，最后确定管道的走向。

本发明的一方面提供一种具有凸部的管道，凸部本身也可以提高管道的结构强度和使用寿命，设置在凸部内的导向线可以反应管道的开路故障情况和受损情况，凸部数量和排列方式可以对管道的厂家所属进行识别，可以提高检测效率，凸部和导向线都可以完成对管道寿命的和异常磨损的反应；第二方面提供了一种管道接头，实现各节管道的连接，延长了管道的长度；第三方面提供了一种管道的检测方法，通过该检测方法可以快速完成管道开路故障点的检测。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的有3个凸部的管道的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的有3个凸部的管道的侧视图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的有3个凸部的管道在I处的细节放大图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的管道接头的结构示意图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的管道接头的爆炸图；

图6示出了根据本发明的一个实施例的管道接头的侧视图

图7示出了根据本发明的一个实施例的管道接头的剖视图；

图8示出了根据本发明的一个实施例的管道接头的侧视图

图9示出了根据本发明的一个实施例的管道接头的剖视图；

图10示出了根据本发明的一个实施例的管道接头的紧箍件的正视图；

图11示出了根据本发明的一个实施例的管道接头的第一密封圈的结构示意图；

图12示出了根据本发明的一个实施例的管道接头的螺纹接头的结构示意图；

图13示出了根据本发明的一个实施例的管道接头的螺母的侧视图；

图14示出了根据本发明的一个实施例的管道接头的螺母的全剖视图；

图15示出了根据本发明的一个实施例的检测方法的流程图；

图16示出了根据本发明的一个实施例的检测装置的示意图；

图17示出了根据本发明的一个实施例的脉冲电压信号频率示意图；

图18示出了根据本发明的一个实施例的管道开路故障点检测方法示意图；

图19示出了根据本发明的一个实施例的管道的导向线插头的结构示意图；

图20示出了根据本发明的一个实施例的管道的导向线插头在B处的细节放大图；

图21示出了根据本发明的一个实施例的管道的导向线插座的结构示意图；

图22示出了根据本发明的一个实施例的管道的导向线插座在C处的细节放大图；

其中，图1至图22的附图标记与部件名称之间的对应关系如下表所示：

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实信号施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图15描述根据本发明的一些实施例。

如图1至图3所示，根据本发明提出的一个实施例的管道，包括：管道本体、凸部101和导向线104；凸部101位于管道本体的外表面，沿着管道本体的长度方向延伸，导向线104设置在凸部101内。可以理解的是，管道本体一般为横截面为圆形的中空管状。凸部101相较于管道本体的外径朝外方向突出设置，导向线104设置在凸部101内。

进一步的，通过管道的凸部101可以了解管道的使用时间。可以理解的是，在使用过程中，由于凸部101凸出于管道外表面，所以管道磨损会先从凸部101开始，如果正常使用的前提下，凸部101甚至导向线104已经完全磨损，则表明管道的使用寿命已经达到极限，需要更换管道。总之，由于凸部101会先于管道开始磨损，通过凸部101的磨损情况可以了解管道的工作时长，从而决定是否需要进行管道的更换。

进一步的，凸部101的存在便于导向线104的设置。在本实施例中，在管道的生产过程中先将导向线104包裹在凸部101内，再将凸部101与管道本体进行接合，形成本发明的管道，可以降低导向线104的设置难度。

可选的，通过设置凸部101的个数来进行不同厂家的标识。示例性的，A厂家的管道上的凸部101的个数为1个，B厂家的个数为2个，C厂家的个数为3个。具体个数仅为示例，在本实施例中不做限定。总之，不同厂家管道的个数不同即可实现对厂家的标识，从而便于辨识。

可选的，还可以通过设置凸部101的不同排布来进行不同厂家的标识。示例性的，A、B、C厂家的管道上的凸部101数量都为4个，A厂家的管道上所有相邻凸部的间距都相等，B厂家的管道上4个凸部101中的3个中，每2个相邻凸部间距相等，第四个凸部101设置在3个凸部101中2个相邻凸部之间，C厂家的相邻凸部之间的所有间距均不同。具体间距排布仅为示例，在本实施例中不做限定。总之不同厂家管道的凸部101排布不同即可实现对厂家的标识，从而便于辨识。

可选的，还可以通过设置凸部101的形状来进行不同厂家的标识。示例性的，A厂家的凸部101设置为螺旋环绕管道本体的外径，B厂家的凸部101设置为一直线，与管道本体的轴线平行，C厂家的凸部为波浪形。具体的形状仅为示例，在本实施例中不做限定。总之，不同厂家管道的凸部形状不同即可实现对厂家的标识，从而便于辨识。

具体的，凸部101的存在，既提高了管道的结构强度，也因为在管道的使用过程中通常凸部101会先被磨损后再对管道本体造成磨损，通过设置凸部101可以减慢管道在使用时造成的磨损，从而延长管道的使用寿命。

进一步的，管道本体包括硅芯层103和阻燃层102可以提高管道抗损坏的能力。可以理解的是，硅芯层103具有易于敷设、耐腐蚀和节省成本的优点，阻燃层材料包括常见有机阻燃剂和无机阻燃剂，如包括以溴系和氯系组成的有机阻燃剂，以磷类、氢氧化镁或红磷及化合物组成的无机阻燃剂；硅芯层103与阻燃层102配合同轴设置。总之，管道本体包括硅芯层103和阻燃层102使管道本体兼具硅芯层和阻燃层的优点，从而提高管道的抗损坏的能力。

进一步的，在一些实施例中，导向线104为含有导电金属的线材可以反映管道的开路故障情况。可以理解的是，含有导电金属的线材具有电学性质，如电容、阻抗和导电性，在管道本体发生故障时，即可以通过导向线104的导电性和电容值可以对导向线104的开路故障点位置进行确定，进而推断管道本体的断裂情况，也使得用于检测电力线缆设备和方法一定程度上可以应用于所有使用本发明的管道作为载体的线缆上，使得管道故障的检测手段不再受限于管道内的线缆性质。总之，含有导电金属的线材作为导向线可以使导向线104具有电容、阻抗和导电性，从而使管道的开路故障情况通过导向线104得到反映。

进一步的，可以通过凸部101与管道本体连接处设置为倒圆角结构提高连接固定作用。可以理解的是，倒圆角一方面在铣床上方便加工，另一方面可以有效减少应力集中。总之，凸部101与管道本体连接处设置为倒圆角结构，能起到管道跟凸部101有更好的连接固定作用。

进一步的，导向线104两端设置有空洞和支撑凸起10002。如图19和图20所示，在导向线104的一端设置一个支撑凸起10002，导向线104在接口处形成片状上垫板10003，片状上垫板10003贴合支撑凸起10002下平面延展开，在片状上垫板10003上设置了形变凸起10004；如图21和图22所示，导向线104的另一端设置有一个空洞，导向线104在空洞下表面形成片状下垫板10001；管道在连接时，将支撑凸起10002插入空洞之中，使片状上垫板10003的形变凸起10004受到片状下垫板10001的挤压，使形变凸起10004产生被压平的趋势，形变凸起10004将形变的弹力反馈给片状下垫板10001，由于受到管道接头的连接作用，支撑凸起10002无法在弹力的作用下脱离出空洞，使片状上垫板10003和片状下垫板10001在形变弹力的作用下产生压紧的结果，从而完成不同管道的导向线104的连接。

如图4至图14所示，根据本发明的一个实施例提出的一种管道接头，包括：如图12所示的螺纹接头210，所述螺纹接头210为中空结构，所述螺纹接头210的两端设置外螺纹211，所述螺纹接头210内壁设有与所述凸部101对应的第一凹槽212；如图13和图14所示的螺母220，所述螺母220为中空结构，所述螺母220的一端内壁224设置有与所述螺纹接头210配合的内螺纹221，螺母另一端223外壁直径小于所述螺母一端224的外壁直径，所述螺母另一端223内壁直径小于所述螺母一端224的内壁直径，所述螺母另一端223的内壁有与所述凸部101对应的第二凹槽222；如图10所示的紧箍件250，所述紧箍件250为环状结构，所述紧箍件250的径向有一缺口251，所述紧箍件250内壁上有与所述凸部101对应的第三凹槽252；其中，所述螺纹接头210两端与所述螺母220通过螺纹连接，形成空腔300；所述紧箍件250设置在所述空腔300内，压紧固定所述管道。

具体的，如图6和图7所示，螺纹接头210和螺母220通过螺纹连接，螺纹接头210中空部分与管道的外表面直径相同，第一凹槽212和第二凹槽222的凹陷部分与凸部101的形状贴合，使凸部101能通过螺纹接头210和螺母220，不会由于凸部101被挤压导致管道与螺纹接头210与螺母220接触的地方形成缝隙。紧箍件250的直径略小于管道，套入管道时会产生朝向圆心的压紧力，实现对管道的压紧和固定，紧箍件250位于螺纹接头210和螺母220形成的空腔300中，螺母220两端的内外壁直径差形成遮挡，避免管道因为受到外力而脱离接头。

进一步的，如图8、图9和图11所示，管道接头包括第一密封圈230和第二密封圈240，其中：第一密封圈230为环状结构，用于密封管道，所述第一密封圈230内壁上有与凸部101对应的第四凹槽231；第二密封圈240包括用于轴密封或静密封的密封圈；第一密封圈230和第二密封圈240设置在空腔300内，螺母220与螺纹接头210连接时向紧箍件250施加压力并轴向传递到第一密封圈230，压力固定第二密封圈240，第一密封圈230和第二密封圈240对螺纹接头210内部进行密封。

可以理解的是，第一密封圈230和第二密封圈240的作用都是密封，第一密封圈230密封空腔300，第二密封圈240密封螺纹接头210，如图8和图9所示，第一密封圈230的形状完全贴合管道接头210和螺母220围成的环形，且第四凹槽231的凹陷部分与凸部101的形状贴合，使凸部101能通过第一密封圈230，同时紧箍件250提供来自螺母220与螺纹接头210连接时提供的压力，第一密封圈230能有效地固定在空腔300内，使第一密封圈230完全具有将外界和空腔300剩余部分隔绝开的能力，第二密封圈240在第一密封圈230传递的压力作用下发生形变，将空腔300剩余部分完全填充，实现了螺纹接头210内部的密封，隔绝了螺纹接头210内部与外界，从而实现密封。总之，第一密封圈230和第二密封圈240的密封作用可以避免外界对管道内部进行侵蚀。

可选的，通过在螺母220和螺纹接头210外表面设置沿轴向延伸的凸起可以加快螺纹连接速度。可以理解的是，在螺母220和螺纹接头210外表面设置沿轴向延伸的凸起，使施工人员或者工具在拧紧螺母220时提供受力点，使螺母220更大的拧紧力，也可以减少由于人手或者工具在螺母220和螺纹接头210表面的摩擦力不足导致滑手的情况发生。总之，在螺母220和螺纹接头210外表面设置沿轴向延伸的凸起可以提供受力点，从而加快管道接头连接的速度。

如图15所示，根据本发明提出的一个实施例的管道的检测方法，包括：发出脉冲电压信号至所述导向线的一端；接收反射至所述一端的反馈信号；根据所述脉冲电压信号的发出时间、所述反馈信号的接收时间和所述检测信号的传输速度获得第一距离。

具体的，脉冲电压信号是指一定频率的电压，如图17和图18所示，起伏位置的电冲击称为高电平1001，没有起伏的位置称为低电平1002，信号在遇到阻抗不匹配的位置，此处表现为开路故障点1201，反射，沿原路径返回；接收到高电平1001，根据记录的高电平1001的发送时间和接收时间可以得到信号的传输时间，由于脉冲电压在一种介质内的传输速度是不变的，所以利用公式L1＝vt/2计算脉冲电压信号反射点与检测位置的距离L1，v为脉冲电压信号的传输速度，t为脉冲电压信号的发送和接收的时间差，即脉冲电压信号在导向线内的传输时间，即可计算出第一距离1205，进而确定第二距离1204，即检测起点1206到第一距离1205终点前一个管道接头1203的距离。

可以理解的是，脉冲电压信号的误差主要来自两个方面，一是传播过程中脉冲电压信号会受到其他电信号的干扰而发生衰减和色散，使其发生畸变，导致波形不具有刚发送时的规律性，最终难以确定接收到反馈信号的时间，影响测量的精度；二是脉冲电压信号的测量精度与用于产生发送脉冲电压信号时基电路和采样频率有关，提高精度则必须提高时基精度和采样频率，即提高对脉冲电压信号的发送时刻和接收时刻的测量精度。当开路故障点发生在数公里乃至十几公里外时，误差会达到数十乃至数百米，但由于长距离检测时的测量结果只用于下个检测位置的确定，所以脉冲电压在做测量第一距离时的结果是具有参考性的，而且确定下一个检测位置能够缩小检测范围，提高了查找故障点的效率。

确定第一距离小于第一阈值时，检测所述导向线的电容；根据所述导向线的电容值计算第三距离，根据所述脉冲电压信号的发出时间、所述反馈信号的接收时间和所述检测信号的传输速度获得第四距离；根据所述第三距离和第四距离确定故障点的位置；确定第一距离大于第一阈值时，根据所述第一距离确定故障点的位置。在较近的地方脉冲电压信号的检测精度则取决于时基电路的精度，由于综合利用了电容测量和脉冲电压测量，避免脉冲电压信号检测距离近检测精度差的缺点，减少了复杂的地下环境因素如地下其他管道传输过程产生的衍生信号使脉冲电压信号产生畸变，对脉冲电压信号的影响，也减少了温度和湿度的异常使导向线之间的电容发生变化，从而对电容测量造成的影响，带来误差，上述二者的综合的数据处理也提高了最终测量结果的精度

具体的，在检测位置所在管道检测导向线的电容，在该节管道的一端检测n次，得到n个电容值，定义为第一组电容值，n为预设的检测次数。同样的，在该节管道的另一端也检测n次，得到n个电容值，定义为第二组电容值。分别计算两组电容值的平均值，选取平均值较大的一组作为推荐电容，记为C_i，其中i＝1,2……n。使用公式L3_i＝C_i/C计算第三距离L3_i，其中i＝1,2……n，C为单位长度导向线的电容值。在推荐电容的测量端，即测得的电容的平均值较大的测量端，利用脉冲电压信号进行n次测量，得到n个第四距离L4_i，其中i＝1,2……n。利用脉冲电压信号进行测量得到第四距离，第四距离的计算方法与在前实施例中的相同，不再赘述。n的具体数值不做限定，比如可以为10、16或20等。

进一步的，在上述实施例中，可以通过分析第三距离和第四距离的统计值确定开路故障点的位置。由于利用了统计值，抑制了检测误差，提高了开路故障点的距离精度。将n个第三距离L3_i和n个第四距离L4_i组合得到个数为2n的数组，其中i＝1,2……n。求取该数组的平均值l₀，利用公式计算标准偏差σ，l₀为平均值，l_i为上述个数为2n的数组中的第i个数，其中i＝1，2，3……2n；利用公式/>计算算术平均值量标准误差σ₀，2n为上述数组的个数，据此可以得到开路故障点与检测位置的第一距离区间[l₀-cσ₀，l₀+cσ₀]，其中c的取值范围为[2，3]，即故障点的位置会有95％到99％的概率落在第一距离区间内。上述实施例利用了脉冲电压信号在中等距离具有较高的精度的优点，避免了短距离检测时精度较差的缺点，借鉴了脉冲电压信号在长距离进行检测的结果，再综合导向线电容的检测结果，作为减小脉冲电压信号在传播过程受到其他线缆传输过程中产生的信号干扰的修正参考，对两者的检测产生的数据进行整合，产生比单独使用脉冲电压信号进行检测得到的距离或单独检测电容得到的距离有具有参考性的精度的结果。

确定所述第一距离大于第一阈值时，根据所述第一距离确定故障点的位置，包括：确定所述第一距离大于第一阈值时，根据所述第一距离和管道单节长度计算第二距离，检测所述第二距离终点所在管道的导向线的电容，并发出脉冲电压信号至所述导向线的一端并接收所述导向线的另一端发射至所述一端的反馈信号；根据所述导向线的电容值计算第五距离，根据所述脉冲电压信号的发出时间、所述反馈信号的接收时间和所述检测信号的传输速度获得第六距离；根据所述第五距离和第六距离确定故障点的位置。由于采用了检测导向线之间的电容进行距离检测的方法，该检测方法应用于具有至少2个凸部101的管道。虽然当开路故障点发生在数公里乃至十几公里外时，误差会达到数十乃至数百米，但由于长距离检测时的测量结果只用于下个检测位置的确定，所以仍然具有参考性，而且确定下一个检测位置能够缩小检测范围，提高了查找故障点的效率。由于综合利用了电容测量和脉冲电压测量，避免脉冲电压信号检测距离近检测精度差的缺点，减少了复杂的地下环境因素如地下其他管道传输过程产生的衍生信号使脉冲电压信号产生畸变，对脉冲电压信号的影响，也减少了温度和湿度的异常使导向线之间的电容发生变化，从而对电容测量造成的影响，带来误差。上述二者的综合的数据处理也提高了最终测量结果的精度

具体的，一般第一阈值为1条没有管道接头的管道的长度。示例性的，如图18所示，开路故障点1201与脉冲电压法得到的第一距离1205相距较远，测得的第一距离1205仅具有参考性，需要接近管道1202开路故障点1201进行下一步的测量，公式L2＝[L1/L]×L，其中，L2为第二距离；L1为第一距离；L为单位节管道的长度；[]为取整符号，保留L1/L的整数部分；利用上述公式获得第二距离1204，即第一距离终点前的管道接头1203与使用脉冲电压信号检测位置1206、即前述的导向线的一端的距离。

进一步的，在第二距离终点相邻的下一节管道的两端检测该下一节管道的导向线的电容。在该下一节管道的一端检测k次，得到k个电容值，定义为第三组电容值，k为预设的检测次数。同样的，在该下一节管道的另一端也检测k次，得到k个电容值，定义为第四组电容值。分别计算两组电容值的平均值，选取平均值较大的一组作为推荐电容，记为C_z，其中z＝1,2……k。使用公式L5_z＝C_z/C计算第五距离L5_z，其中z＝1,2……k，C为单位长度导向线的电容值。在推荐电容的测量端，即测得的电容的平均值较大的测量端，利用脉冲电压信号进行k次测量，得到k个第六距离L6_z，其中z＝1,2……k。利用脉冲电压信号进行测量得到第六距离，第六距离的计算方法与在前实施例中的相同，不再赘述。k的具体数值不做限定，比如可以为10、16或20等。

进一步的，在上述实施例中，可以通过分析第五距离和第六距离的统计值确定开路故障点的位置。由于利用了统计值，抑制了检测误差，提高了开路故障点的距离精确度。将k个第五距离L5_z和k个第六距离L6_z组合得到个数为2k的数组，其中z＝1,2……k。求取该数组的平均值l₀₂，利用公式计算标准偏差σ，l₀₂为平均值，l_z为上述个数为2k的数组中的第z个数，其中z＝1，2，3……2k；利用公式/>计算算术平均值量标准误差σ₀₂，2k为上述数组的个数，据此可以得到开路故障点与检测位置的第二距离区间[l₀₂-gσ₀₂，l₀₂+gσ₀₂]，其中g的取值范围为[2，3]，即故障点的位置会有95％到99％的概率落在第二距离区间内。

可选的，第一距离小于阈值时进行提示，可以提高检测效率。可以理解的是，当判断第一距离小于第一阈值时，对维修人员进行提示，可以防止维修人员错过开路故障点，从而提高检测效率。

可选的，利用能产生衍生信号的检测信号可以确定管道走向。具体的，通过向导向线发射一定频率的电磁场，使导向线被动进行切割磁导线运动，产生感应电流，对感应电流进行接收和检测，在信号强度最大的位置可以认定为管道的正上方，据此可以对管道走向进行确定。具体信号类型只做示例，不做限定。总之，利用能产生可检测的衍生信号的检测信号，并对该衍生信号进行强度检测，可以完成对管道走向的确定。

进一步的，如图16所示，本发明提供适用于上述实施例的管道的检测装置，包括：信号模块，信号模块具有信号收发端口，信号模块能够生成脉冲电压信号并经信号收发端口输出和接收反馈信号，所述反馈信号包括脉冲电压信号经导向线传输后返回的信号；检测模块，所述检测模块用于：根据所述脉冲电压信号的输出时间、所述反馈信号的接收时间和所述脉冲电压信号的传输速度计算所述第一距离，所述第四距离和所述第六距离、根据所述第一距离和管道的单节长度计算所述第二距离、检测导向线之间的电容、根据导向线的电容值计算所述第三距离和所述第五距离，对计算和检测产生的数据进行处理和保存。

在该实施例中，当管道出现开路故障时，可以通过该实施例进行开路故障点的位置的初步确定。信号模块提供了收发端口，将收发端口接入导向线，即可完成连接，信号模块发出信号后，信号在导向线中传递并在遇到开路故障点后返回，由收发端口进行接收，检测模块根据两者时间差Δt和脉冲电压信号传输速度v，利用公式L1＝vΔt/2完成对开路故障点的第一距离L1的计算，并由检测模块确定计算得到的距离是否小于第一阈值。

进一步的，当第一距离大于第一阈值时，可以通过检测模块完成第二距离的确定。具体的，第一距离大于第一阈值时，检测模块计算得到的第一距离具有可靠性，使用公式L2＝[L1/L]×L，确定第二距离L2，同时该公式中[L1/L]也能确定第二距离与检测位置相距的管道节数，以此确定第二距离相近的管道接头所在位置。

一般第一阈值为1条没有管道接头的管道的长度。示例性的，如图18所示，开路故障点1201与脉冲电压法得到的第一距离1205相距较远，需要接近管道开路故障点进行下一步的测量，检测模块利用公式L2＝[L1/L]×L计算第二距离L21204，L1为第一距离；L为单位节管道的长度；[]为取整符号，保留L1/L的整数部分，即第一距离终点前的管道接头与使用脉冲电压信号检测位置、即前述的导向线的一端的距离。

进一步的，检测模块在第二距离终点相邻的下一节管道的两端检测该下一节管道的导向线的电容。检测模块在该下一节管道的一端检测k次，得到k个电容值，定义为第三组电容值，k为预设的检测次数。同样的，检测模块在该下一节管道的另一端也检测k次，得到k个电容值，定义为第四组电容值。检测模块分别计算两组电容值的平均值，选取平均值较大的一组作为推荐电容，记为Cz，其中z＝1,2……k。使用公式L5_z＝Cz/C计算第五距离L5_z，其中z＝1,2……k，C为单位长度导向线的电容值。信号模块在推荐电容的测量端，即测得的电容的平均值较大的测量端，利用脉冲电压信号进行k次测量，得到k个第六距离L6_z，其中z＝1,2……k。检测模块利用脉冲电压信号得到第六距离，第六距离的计算方法与在前实施例中的相同，不再赘述。k的具体数值不做限定，比如可以为10、16或20等。至此，检测模块得到第五距离和第六距离，为后续的第五距离和第六距离的分析进行准备。

进一步的，在上述实施例中，检测模块通过分析第五距离和第六距离的统计值确定开路故障点的位置。由于利用了统计值，抑制了检测误差，提高了开路故障点的距离精度。检测模块将k个第五距离L5_z和k个第六距离L6_z组合得到个数为2k的数组，其中z＝1,2……k。求取该数组的平均值l₀₂，检测模块利用公式计算标准偏差σ2，l₀₂为平均值，l_z为上述个数为2k的数组中的第z个数，其中z＝1，2，3……2k；利用公式/>计算算术平均值量标准误差σ₀₂，2k为上述数组的个数，据此可以得到开路故障点与检测位置的第二距离区间[l₀₂-gσ₀₂，l₀₂+gσ₀₂]，其中g的取值范围为[2，3]，即故障点的位置会有95％到99％的概率落在第二距离区间内。

确定第一距离小于第一阈值时，检测模块检测所述导向线的电容；检测模块根据所述导向线的电容值计算第三距离，检测模块根据所述脉冲电压信号的发出时间、所述反馈信号的接收时间和所述检测信号的传输速度获得第四距离；检测模块根据所述第三距离和所述第四距离确定故障点的位置。由于综合利用了电容测量和脉冲电压测量，减少了复杂的地下环境因素的影响，如温度，湿度的异常使导向线之间的电容发生变化，从而对电容测量造成影响，带来误差，如地下其他管道传输过程产生的衍生信号使脉冲电压信号产生畸变，从而对脉冲电压测量的影响，带来误差，上述二者的综合的数据处理也提高了最终测量结果的精度

具体的，检测模块在检测位置所在管道检测导向线的电容，检测模块在该节管道的一端检测n次，得到n个电容值，定义为第一组电容值，n为预设的检测次数。同样的，检测模块在该节管道的另一端也检测n次，得到n个电容值，定义为第二组电容值。检测模块分别计算两组电容值的平均值，选取平均值较大的一组作为推荐电容，记为C_i，其中i＝1,2……n。检测模块使用公式L3_i＝C_i/C计算第三距离L3_i，其中i＝1,2……n，C为单位长度导向线的电容值。在推荐电容的测量端，即测得的电容的平均值较大的测量端，信号模块利用脉冲电压信号进行n次测量，得到n个第四距离L4_i，其中i＝1,2……n。检测模块利用脉冲电压信号得到第四距离，第四距离的计算方法与在前实施例中的相同，不再赘述。n的具体数值不做限定，比如可以为10、16或20等。

进一步的，在上述实施例中，检测模块可以通过分析第三距离和第四距离的统计值确定开路故障点的位置。由于利用了统计值，抑制了检测误差，提高了开路故障点的距离精度。检测模块将n个第三距离L3_i和n个第四距离L4_i组合得到个数为2n的数组，其中i＝1,2……n。求取该数组的平均值l₀，利用公式计算标准偏差σ，l₀为平均值，l_i为上述个数为2n的数组中的第i个数，其中i＝1，2，3……2n；利用公式/>计算算术平均值量标准误差σ₀，2n为上述数组的个数，据此可以得到开路故障点与检测位置的第一距离区间[l₀-cσ₀，l₀+cσ₀]，其中c的取值范围为[2，3]，即故障点的位置会有95％到99％的概率落在第一距离区间内。

可选的，通过信号模块和检测模块可以完成管道的走向和位置的确定。示例性的，信号模块发送一定频率电磁场，使导向线感应到电磁场信号后产生感应电流，检测模块在地面探测接收反馈电流信号，通过接收反馈电流信号的强弱变化就可以判断导向线的走向和位置，反馈电流信号最强的位置可以认定为管道的正上方位置，以此并推测管道的走向和位置。总之利用信号发生模块、信号接收模块和检测模块可以完成管道的走向和位置的确定。

可选的，检测装置还包括报警模块，在确定第一距离小于第一阈值时进行提示。可以理解的是，当检测模块确定第一距离小于第一阈值时，通过报警模块对维修人员进行提示，可以防止维修人员错过故障点，从而需要反复寻找故障点而浪费时间。总之，报警模块进行提示可以减少人为失误导致检测效率降低。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种管道的开路故障检测方法，其特征在于，所述管道包括：

管道本体；

凸部，所述凸部设置在所述管道本体的外表面，所述凸部沿所述管道本体的长度方向延伸；

导向线，所述导向线设置在所述凸部内，

所述方法包括：

发出脉冲电压信号至所述导向线的一端；

接收反射至所述一端的反馈信号；

根据所述脉冲电压信号的发出时间、所述反馈信号的接收时间和检测信号的传输速度获得第一距离；

确定所述第一距离小于第一阈值时，检测所述导向线的电容，根据所述导向线的电容值计算第三距离，根据所述脉冲电压信号的发出时间、所述反馈信号的接收时间和所述检测信号的传输速度获得第四距离，根据所述第三距离和所述第四距离确定开路故障点的位置；

确定所述第一距离大于第一阈值时，根据所述第一距离和管道单节长度计算第二距离，检测与第二距离终点相邻的下一节管道的导向线的电容，并根据检测到的电容值计算第五距离，发出脉冲电压信号至所述下一节管道的导向线的一端并接收反射至所述导向线的一端的反馈信号，根据所述脉冲电压信号的发出时间、所述反馈信号的接收时间和所述检测信号的传输速度获得第六距离，根据所述第五距离和所述第六距离确定开路故障点的位置。

2.根据权利要求1所述的管道的开路故障检测方法，其特征在于，所述凸部为1个。

3.根据权利要求1所述的管道的开路故障检测方法，其特征在于，所述凸部为2个以上。

4.根据权利要求2或3所述的管道的开路故障检测方法，其特征在于，所述凸部以以下任一方式设置：

所述凸部螺旋设置在所述管道本体的外表面；或者所述凸部与所述管道本体的中心轴线平行设置。

5.根据权利要求3所述的管道的开路故障检测方法，其特征在于，所述凸部按照预设间距分布在所述管道本体的外表面上，相邻所述凸部之间的所述预设间距相等或不等。

6.根据权利要求1-3任一项所述的管道的开路故障检测方法，其特征在于，所述管道本体包括由内至外设置的硅芯层和阻燃层。

7.根据权利要求1或3所述的管道的开路故障检测方法，其特征在于，所述导向线为含有导电金属的线材。

8.一种管道接头，其特征在于，所述管道接头用于如权利要求1-7中任一项所述的管道之间的连接，所述管道接头包括：

螺纹接头，所述螺纹接头为中空结构，所述螺纹接头的两端设置外螺纹，所述螺纹接头内壁设有与所述凸部对应的第一凹槽；

螺母，所述螺母为中空结构，所述螺母的一端内壁设置有与所述螺纹接头配合的内螺纹，另一端外壁直径小于所述一端的外壁直径，所述另一端内壁直径小于所述一端的内壁直径，所述另一端的内壁有与所述凸部对应的第二凹槽；

紧箍件，所述紧箍件为环状结构，所述紧箍件的径向有一缺口，所述紧箍件内壁上有与所述凸部对应的第三凹槽；

其中，所述螺纹接头两端与所述螺母通过螺纹连接，形成空腔；所述紧箍件设置在所述空腔内，压紧固定所述管道。

9.根据权利要求 8所述的管道接头，其特征在于，所述管道接头包括第一密封圈和第二密封圈，其中：

所述第一密封圈为环状结构，用于密封所述管道，所述第一密封圈内壁上有与所述凸部对应的第四凹槽；

所述第二密封圈包括用于轴密封或静密封的密封圈；

所述第一密封圈和所述第二密封圈设置在所述空腔内，所述螺母与所述螺纹接头连接时向所述紧箍件施加压力并传递到轴向所述第一密封圈，所述压力固定所述第二密封圈，所述第一密封圈和所述第二密封圈对螺纹接头进行密封。