CN112198826A - 一种海底管道螺旋励磁数据采集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底管道螺旋励磁数据采集装置及方法，海底管道螺旋励磁数据采集装置包括：数据采集模块，用于采集里程信号、磁性信号和非磁性信号；信号调制模块，用于将非磁性信号转换为高频信号；磁信号处理模块，用于将磁性信号转换为数字信号；中央处理器，用于接收存储信号，并将所接收的信号输出；存储器，用于接收并存储中央处理器所输出的信号，且采用并联存储架构；上位机，用于接收并显示中央处理器所输出的信号。本发明中的存储器采用并联存储架构，将不同类的数据分开进行处理，使存储的效率提高；并且数据采集模块所采集信号的种类增加；有利于在规定的时间内获取更加丰富的数据信息。

Description

一种海底管道螺旋励磁数据采集装置及方法

技术领域

本发明涉及海底管道技术领域，更具体地说，涉及一种海底管道螺旋励磁数据采集装置。此外，本发明还涉及一种应用于上述海底管道螺旋励磁数据采集装置的方法。

背景技术

在对海底管道螺旋励磁数据进行采集时，现有技术中数据采集装置所采集的数据种类少，并且数据采集过程中只能实现0.1G的流量采集，数据保存速度慢，单位时间内所采集的数据数量有限，最多只能对5种数据进行采集；并且现有的数据在保存的过程中采用数据库存储方式，没有采用任何的系统，存储效率较低，无法提供丰富且质量较高的数据，不利于对海底管道的数据分析。

综上所述，如何提高海底管道螺旋励磁数据采集装置的数据存储效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种海底管道螺旋励磁数据采集装置，通过设置存储器用于对中央处理器所获取的信息进行存储，并且存储器采用并联存储架构，相比于现有技术中的数据库存储方式，并联存储架构将不同类型的数据分开存储，提高了存储效率。

本发明的另一目的是提供一种应用于上述海底管道螺旋励磁数据采集装置的方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种海底管道螺旋励磁数据采集装置，包括：

数据采集模块，用于采集里程信号、磁性信号和非磁性信号；

信号调制模块，用于将原始的所述非磁性信号转换为频带适合信道传输的高频信号；

磁信号处理模块，用于将原始的所述磁性信号转换为数字信号；

中央处理器，用于接收存储所述里程信号、所述信号调制模块输出的所述高频信号以及所述磁信号处理模块输出的所述数字信号，并将所接收的信号输出；

存储器，用于接收并存储所述中央处理器所输出的信号，且采用并联存储架构；

上位机，用于接收并显示所述中央处理器所输出的信号；

所述中央处理器、所述信号调制模块、所述磁信号处理模块均与所述数据采集模块连接，所述信号调制模块和所述磁信号处理模块均与所述中央处理器连接，所述中央处理器与所述上位机连接、并相互输送信号，所述中央处理器与所述存储器连接、并相互输送信号。

优选的，所述数据采集模块包括：

磁性传感器，用于采集所述磁性信号；

非磁性传感器，用于采集所述非磁性信号以及所述里程信号；

所述磁性传感器与所述磁信号处理模块连接，所述信号调制模块和所述中央处理器均与所述非磁性传感器连接。

优选的，所述磁性传感器包括三轴数字霍尔传感器、应力传感器和IDOD传感器；

所述非磁性传感器包括三轴光型加速度传感器、温度传感器、压力传感器、腐蚀传感器、里程轮光电编码器、速度传感器、角位移传感器以及探头。

优选的，所述探头与所述角位移传感器均位于计算机变形节，所述三轴数字霍尔传感器设置于磁铁节，所述温度传感器、所述压力传感器、所述腐蚀传感器、所述速度传感器均设置于计算机电子节，所述里程轮光电编码器设置于里程轮。

优选的，所述中央处理器为512G高速计算机处理器。

优选的，还包括现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列的输入端与所述磁信号处理模块连接，输出端与所述中央处理器连接。

优选的，所述中央处理器包括内部存储器，所述内部存储器与所述现场可编程门阵列的输出端连接。

一种方法，应用于上述任一项所提到的海底管道螺旋励磁数据采集装置，包括：

数据采集模块获取所需的里程信号、磁性信号和非磁性信号；

所述数据采集模块将所述里程信号、所述磁性信号和所述非磁性信号传输至中央处理器；

所述中央处理器将接受到的信号输出至上位机和存储器，并获取所述上位机、所述存储器所发送的信号。

优选的，所述数据采集模块将所述里程信号、所述磁性信号和所述非磁性信号传输至中央处理器包括：

所述数据采集模块将所述里程信号传输至中央处理器；

信号调制模块将所述非磁性信号转换为频带适合信道传输的高频信号，并将所述高频信号传输至所述中央处理器；

磁信号处理模块将所述磁性信号转换为数字信号，并将所述数字信号输送至所述中央处理器。

优选的，所述将所述磁性信号转换为数字信号之后，所述并将所述数字信号输送至所述中央处理器之前，包括：

所述磁信号处理模块将所述数字信号输送至所述现场可编程门阵列；

所述现场可编程门阵列对获取的所述数字信号进行处理，并将所述数字信号发送至内部存储器。

在使用本发明提供的海底管道螺旋励磁数据采集装置的过程中，首先需要通过数据采集模块采集里程信号、磁性信号以及非磁性信号，采集的里程信号可以直接传输至中央处理器，磁性信号需要通过磁信号处理模块将原始的磁性信号转换为数字信号，然后将数字信号传输至存储器，存储器与中央处理器之间可以进行相互的信号输送；非磁性信号需要通过信号调制模块进行调制，使原始的非磁性信号转换为频带适合信道传输的高频信号，并将高频信号传输至中央处理器；中央处理器与上位机之间可以相互进行信号输送，使中央处理器所收到的信息在上位机中显示，上位机也可以向中央处理器发送控制指令或信息。

相比于现有技术，本发明中的存储器采用并联存储架构，将不同类的数据分开进行处理，使存储的效率提高；并且数据采集模块可以用于采集里程信号、磁性信号和非磁性信号，所采集信号的种类增加；有利于在规定的时间内获取更加丰富的数据信息。

此外，本发明还提供了一种应用于上述海底管道螺旋励磁数据采集装置的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的海底管道螺旋励磁数据采集装置的具体实施例的结构示意图；

图2为本发明所提供的方法具体实施例的流程示意图；

图3为本发明所提供的海底管道螺旋励磁数据采集装置的设置方式示意图。

图1-3中：

1为上位机、2为中央处理器、3为存储器、4为信号调制模块、5为磁信号处理模块、6为现场可编程门阵列、7为内部存储器、8为里程信号、9为磁性信号、10为非磁性信号。

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。

本发明的核心是提供一种海底管道螺旋励磁数据采集装置，设置有采用并联存储架构的存储器，相比于现有技术中的数据库存储方式，并联存储架构将不同类型的数据分开存储，提高了存储效率。本发明的另一核心是提供一种应用于上述海底管道螺旋励磁数据采集装置的方法。

请参考图1-3，图1为本发明所提供的海底管道螺旋励磁数据采集装置的具体实施例的结构示意图；图2为本发明所提供的方法具体实施例的流程示意图；图3为本发明所提供的海底管道螺旋励磁数据采集装置的设置方式示意图。

本具体实施例提供的海底管道螺旋励磁数据采集装置包括：数据采集模块，用于采集里程信号8、磁性信号9和非磁性信号10；信号调制模块4，用于将原始的非磁性信号10转换为频带适合信道传输的高频信号；磁信号处理模块5，用于将原始的磁性信号9转换为数字信号；中央处理器2，用于接收存储里程信号8、信号调制模块4输出的高频信号以及磁信号处理模块5输出的数字信号，并将所接收的信号输出；存储器3，用于接收并存储中央处理器2所输出的信号，且采用并联存储架构；上位机1，用于接收并显示中央处理器2所输出的信号；中央处理器2、信号调制模块4、磁信号处理模块5均与数据采集模块连接，信号调制模块4和磁信号处理模块5均与中央处理器2连接，中央处理器2与上位机1连接、并相互输送信号，中央处理器2与存储器3连接、并相互输送信号。

优选的，为了进一步提高数据存储的效率，可以将中央处理器2设置为512G高速计算机处理器，满足G级流量的处理。

需要进行说明的是，磁信号处理模块5将原始的磁性信号9转换为数字信号之后，可以方便其在上位机1的屏幕中显示。

在使用本具体实施例提供的海底管道螺旋励磁数据采集装置的过程中，首先需要通过数据采集模块采集里程信号8、磁性信号9以及非磁性信号10，采集的里程信号8可以直接传输至中央处理器2，磁性信号9需要通过磁信号处理模块5将原始的磁性信号9转换为数字信号，然后将数字信号传输至存储器3，存储器3与中央处理器2之间可以进行相互的信号输送；非磁性信号10需要通过信号调制模块4进行调制，使原始的非磁性信号10转换为频带适合信道传输的高频信号，并将高频信号传输至中央处理器2；中央处理器2与上位机1之间可以相互进行信号输送，使中央处理器2所收到的信息在上位机1中显示，上位机1也可以向中央处理器2发送控制指令或信息。

相比于现有技术，本具体实施例中的存储器3采用并联存储架构，将不同类的数据分开进行处理，使存储的效率提高；并且数据采集模块可以用于采集里程信号8、磁性信号9和非磁性信号10，所采集信号的种类增加；有利于在规定的时间内获取更加丰富的数据信息。

优选的，可以将螺旋励磁方向与轴向方向的夹角设置为50°，如图3所示，其中A为螺旋励磁方向与轴向方向的夹角，这样设置可以更好的磁化和检测轴向及径向的裂纹和缺陷。

在上述实施例的基础上，数据采集模块包括：磁性传感器，用于采集磁性信号9；非磁性传感器，用于采集非磁性信号10以及里程信号8；磁性传感器与磁信号处理模块5连接，信号调制模块4和中央处理器2均与非磁性传感器连接。

其中磁性传感器包括三轴数字霍尔传感器、应力传感器和IDOD传感器等；非磁性传感器包括三轴光型加速度传感器、温度传感器、压力传感器、腐蚀传感器、里程轮光电编码器、速度传感器、角位移传感器以及探头等。

优选的，探头采用环状均布方式进行设置，并且探头和角位移传感器设置在一起，均位于变形节，三轴数字霍尔传感器设置于磁铁节，温度传感器、压力传感器、腐蚀传感器、速度传感器均设置于计算机电子节，里程轮光电编码器设置于里程轮。

优选的，探头为T型探头。

在上述实施例的基础上，还包括现场可编程门阵列6，现场可编程门阵列6的输入端与磁信号处理模块5连接，输出端与中央处理器2连接。

中央处理器2包括内部存储器7，内部存储器7与现场可编程门阵列6的输出端连接。

现场可编程门阵列6作为专用集成电路领域中的一种半定制电路，解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

优选的，内部存储器7可以满足100T级并联数据存储架构，内部存储器7也称之为双口RAM或主存，可以与CPU直接交换数据，并可以随时读写，而且速度较快，通常作为操作系统或其它正在运行中的程序的临时数据存储媒介。

除了上述海底管道螺旋励磁数据采集装置，本发明还提供一种应用于上述实施例公开的上述海底管道螺旋励磁数据采集装置的方法，该方法包括：

步骤S1，数据采集模块获取所需的里程信号8、磁性信号9和非磁性信号10。

上述步骤S1中，所获取的里程信号8为记录内检测器在管道内通行的里程数据，以便和磁性信号9进行位置对应。磁性信号9为霍尔传感器采集到的被磁化的管道信息；非磁性信号10为非霍尔传感器采集的非磁化的管道信息，可能是杂散信息，包括压力信号、温度信号、位置信号、应力信号等。

步骤S2，数据采集模块将里程信号8、磁性信号9和非磁性信号10传输至中央处理器2。

上述步骤S2中，包括：

步骤S21，数据采集模块将里程信号8传输至中央处理器2。

数据采集模块可以将采集到的里程信号8直接传输至中央处理器2。

步骤S22，信号调制模块4将非磁性信号10转换为频带适合信道传输的高频信号，并将高频信号传输至中央处理器2。

上述步骤S22中的过程为信号调制的过程。

步骤S23，磁信号处理模块5将磁性信号9转换为数字信号，并将数字信号输送至中央处理器2。

上述步骤S23包括：

步骤S231，磁信号处理模块5将数字信号输送至现场可编程门阵列6；

步骤S232，现场可编程门阵列6对获取的数字信号进行处理，并将数字信号发送至内部存储器7。

在上述步骤中，磁信号处理模块5将数字信号输出至现场可编程门阵列6，现场可编程门阵列6对数字信号进行处理，并将其发送至内部存储器7，内部存储器7与中央处理器2中间可以相互传输数据。

步骤S3，中央处理器2将接受到的信号输出至上位机1和存储器3，并获取上位机1、存储器3所发送的信号。

上述步骤S3中，中央处理器2中的数据可以传输至上位机1进行显示，在上位机1的屏幕中可以看到相关信号的变化情况，此外，上位机1也可以将相应的控制信号发送至中央处理器2，用于控制中央处理器2的动作；内部存储器7可以将所存储的信息传递至中央处理器2，中央处理器2也可以将需要保存的信息传输至内部存储器7。

相比于现有技术，本发明中的应用于海底管道螺旋励磁数据采集装置的方法，数据传感器的数量较多，可以采集多种类型的信息，并且存储器3架构符合G级流量型号的存储，可以提高存储效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的海底管道螺旋励磁数据采集装置及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种海底管道螺旋励磁数据采集装置，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集里程信号(8)、磁性信号(9)和非磁性信号(10)；

信号调制模块(4)，用于将原始的所述非磁性信号(10)转换为频带适合信道传输的高频信号；

磁信号处理模块(5)，用于将原始的所述磁性信号(9)转换为数字信号；

中央处理器(2)，用于接收存储所述里程信号(8)、所述信号调制模块(4)输出的所述高频信号以及所述磁信号处理模块(5)输出的所述数字信号，并将所接收的信号输出；

存储器(3)，用于接收并存储所述中央处理器(2)所输出的信号，且采用并联存储架构；

上位机(1)，用于接收并显示所述中央处理器(2)所输出的信号；

所述中央处理器(2)、所述信号调制模块(4)、所述磁信号处理模块(5)均与所述数据采集模块连接，所述信号调制模块(4)和所述磁信号处理模块(5)均与所述中央处理器(2)连接，所述中央处理器(2)与所述上位机(1)连接、并相互输送信号，所述中央处理器(2)与所述存储器(3)连接、并相互输送信号。

2.根据权利要求1所述的海底管道螺旋励磁数据采集装置，其特征在于，所述数据采集模块包括：

磁性传感器，用于采集所述磁性信号(9)；

非磁性传感器，用于采集所述非磁性信号(10)以及所述里程信号(8)；

所述磁性传感器与所述磁信号处理模块(5)连接，所述信号调制模块(4)和所述中央处理器(2)均与所述非磁性传感器连接。

3.根据权利要求2所述的海底管道螺旋励磁数据采集装置，其特征在于，所述磁性传感器包括三轴数字霍尔传感器、应力传感器和IDOD传感器；

所述非磁性传感器包括三轴光型加速度传感器、温度传感器、压力传感器、腐蚀传感器、里程轮光电编码器、速度传感器、角位移传感器以及探头。

4.根据权利要求3所述的海底管道螺旋励磁数据采集装置，其特征在于，所述探头与所述角位移传感器均位于计算机变形节，所述三轴数字霍尔传感器设置于磁铁节，所述温度传感器、所述压力传感器、所述腐蚀传感器、所述速度传感器均设置于计算机电子节，所述里程轮光电编码器设置于里程轮。

5.根据权利要求1所述的海底管道螺旋励磁数据采集装置，其特征在于，所述中央处理器(2)为512G高速计算机处理器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的海底管道螺旋励磁数据采集装置，其特征在于，还包括现场可编程门阵列(6)，所述现场可编程门阵列(6)的输入端与所述磁信号处理模块(5)连接，输出端与所述中央处理器(2)连接。

7.根据权利要求6所述的海底管道螺旋励磁数据采集装置，其特征在于，所述中央处理器(2)包括内部存储器(7)，所述内部存储器(7)与所述现场可编程门阵列(6)的输出端连接。

8.一种方法，应用于权利要求1-7任一项所述的海底管道螺旋励磁数据采集装置，其特征在于，包括：

数据采集模块获取所需的里程信号(8)、磁性信号(9)和非磁性信号(10)；

所述数据采集模块将所述里程信号(8)、所述磁性信号(9)和所述非磁性信号(10)传输至中央处理器(2)；

所述中央处理器(2)将接受到的信号输出至上位机(1)和存储器(3)，并获取所述上位机(1)、所述存储器(3)所发送的信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述数据采集模块将所述里程信号(8)、所述磁性信号(9)和所述非磁性信号(10)传输至中央处理器(2)包括：

所述数据采集模块将所述里程信号(8)传输至中央处理器(2)；

信号调制模块(4)将所述非磁性信号(10)转换为频带适合信道传输的高频信号，并将所述高频信号传输至所述中央处理器(2)；

磁信号处理模块(5)将所述磁性信号(9)转换为数字信号，并将所述数字信号输送至所述中央处理器(2)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将所述磁性信号(9)转换为数字信号之后，所述并将所述数字信号输送至所述中央处理器(2)之前，包括：

所述磁信号处理模块(5)将所述数字信号输送至所述现场可编程门阵列(6)；

所述现场可编程门阵列(6)对获取的所述数字信号进行处理，并将所述数字信号发送至内部存储器(7)。

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