CN112204367A - 管道损坏检测设备、使用其的管道损坏检测系统以及使用其的管道损坏检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道损坏检测设备、一种使用所述管道损坏检测设备的管道损坏检测系统以及一种使用所述管道损坏检测设备的管道损坏检测方法，所述管道损坏检测设备包括箍单元和传感器单元。所述箍单元包括具有在面向管道的方向上形成的沟槽部分的至少一个箍部分，并且以环形式可拆卸地联接到所述管道。所述传感器单元定位在所述沟槽部分处并包括：压力传感器，所述压力传感器用于测量从所述管道施加的压力；辅助块，所述辅助块插置在所述压力传感器与所述管道的外表面之间；以及按钮部分，所述按钮部分插置在所述压力传感器与所述箍部分之间，并且形成比所述压力传感器的面积小的面积。

Description

管道损坏检测设备、使用其的管道损坏检测系统以及使用其 的管道损坏检测方法

技术领域

本公开涉及一种管道损坏检测设备、一种使用该管道损坏检测设备的管道损坏检测系统以及一种使用该管道损坏检测设备的管道损坏检测方法，并且更具体地，本公开涉及能够在固定到管道时快速地检测管道的损坏和损坏位置、快速地阻止事故在管道中扩散以及快速地恢复或修复管道的一种管道损坏检测设备、一种使用该管道损坏检测设备的管道损坏检测系统以及一种使用该管道损坏检测设备的管道损坏检测方法。

背景技术

通常，管道用于输送液体和气体，并且因此，在日常生活和工业中，管道是非常重要的工业元件。

由于管道长期使用，管道的内表面可能会发生损坏，如破裂或因外部负荷而造成的损坏，并且因管道的损坏而造成的液体和气体的泄漏或污染可能会导致严重经济或人员损失。因此，应检测管道的损坏。

关于管道的检测的相关现有技术是韩国未经审查专利第10-2019-0003195号或韩国专利第10-1836085号，其公开了将流量压力传感器或流量传感器设置在管道的内部，或者将声音传感器或振动传感器设置在管道的外部，并且因此，当感测值超过预定值时，检测到管道的损坏。

然而，应同时检测损坏和损坏位置，以正确地处理损坏的管道或具有该管道的系统。因此，许多传感器应设置在管道的各种位置处。在将流量压力传感器或流量传感器安装到管道时，应对管道打孔，并且因此，以上传感器难以设置在管道的各种位置处。声音传感器或振动传感器非常昂贵并难以准确地检测管道的损坏位置。另外，声音传感器或振动传感器非常容易受到外部冲击信号影响。

常规地，检测管道的损坏的传感器的位置由操作员基于操作员的经验来任意地选择。因此，随着管道的设计、布置或设置改变，传感器的位置会被任意地选择，并且因此难以正确地或准确地检测管道的损坏。

相关现有技术是韩国未经审查专利第10-2019-0003195号和韩国专利第10-1836085号。

发明内容

本发明被开发来解决相关领域的以上提及的问题。本发明提供了一种管道损坏检测设备，所述管道损坏检测设备固定到管道并能够快速地检测管道的损坏和损坏位置、快速地阻止事故在管道中扩散以及快速地恢复或修复管道。

另外，本发明还提供一种使用该管道损坏检测设备的管道损坏检测系统。

另外，本发明还提供一种使用该管道损坏检测设备的管道损坏检测方法。

根据一个示例性实施例，管道损坏检测设备包括箍单元和传感器单元。箍单元具有至少一个箍并与管道可拆卸地组合。箍单元具有环形形状，并且箍具有朝向管道的沟槽部分。传感器单元包括压力传感器、附加块以及按钮。压力传感器被配置为测量从管道施加的压力。附加块设置在压力传感器与管道的外表面之间。按钮设置在压力传感器与箍之间，并且按钮的面积比压力传感器的面积小。

在一个示例中，压力传感器可被配置为当从管道施加压力时，在与按钮的面积重叠的面积中测量来自管道的施加的压力。

在一个示例中，按钮可从箍的沟槽部分朝向压力传感器突出。

在一个示例中，可穿过箍形成有孔，并且孔可与沟槽部分隔开。

在一个示例中，可在孔中朝向管道固定有温度传感器，并且温度传感器可被配置为测量管道的温度。

在一个示例中，管道损坏检测设备还可包括组合构件，该组合构件被配置为将至少两个箍彼此组合。组合构件可结合在箍的面向彼此的端部处。

在一个示例中，管道损坏检测设备还可包括固定构件，该固定构件穿过通孔以将箍固定到管道，其中通孔贯穿箍的端部而形成。

根据另一个示例性实施例，管道损坏检测系统包括管道损坏检测设备、控制部分以及传送部分。管道损坏检测设备包括箍单元、压力传感器以及温度传感器。箍单元具有环形形状并与管道可拆卸地组合。压力传感器设置在箍单元处并被配置为测量管道的压力。温度传感器被配置为测量管道的温度。控制部分被配置为基于温度传感器的测量结果来补偿压力传感器的测量结果，并且被配置为基于压力传感器的经补偿的测量结果来收集管道的损坏信息。传送部分将控制部分的所收集的信息传送到外部。

在一个示例中，箍单元可包括至少一个箍，并且箍可具有朝向管道的沟槽部分。压力传感器可设置在沟槽部分处。

在一个示例中，可穿过箍形成有孔，并且孔可与沟槽部分隔开。温度传感器可设置在孔处。

根据又一个示例性实施例，在管道损坏检测方法中，针对压力传感器的数量和位置，构建关于根据损坏场景的压力分布的数据库。对于预定管道系统，从数据库提供压力传感器的最佳数量和最佳位置。当管道系统发生损坏时，获得由压力传感器检测到的压力信息。根据来自数据库的压力信息检测损坏位置。

在一个示例中，构建数据库可包括：确定压力传感器的数量和位置；定义管道系统中的所有可能的损坏场景；模拟每个损坏场景的压力分布；判断所模拟的压力分布是否根据每个损坏场景被划分；以及当压力分布被划分时，获得划分压力分布的函数。

在一个示例中，构建数据库可包括：当压力分布难以被划分时，经由应用最佳设计算法，改变压力传感器的数量和位置；以及再次关于压力传感器的经改变的数量和经改变的位置来模拟压力分布，以优化压力传感器的数量和位置。

在一个示例中，最佳设计算法可为搜索管道系统中的压力传感器的最佳数量和最佳位置的遗传算法。

在一个示例中，在检测损坏位置时，可基于由压力传感器检测的压力属于按函数划分的压力分布之中的哪一个压力分布来检测损坏位置。

根据本示例性实施例，管道损坏检测设备包括至少一个箍，该至少一个箍彼此连接并具有环形形状，该环形形状附接到管道的外表面。因此，箍可容易地固定到管道或从管道拆下，并且测量管道的压力来检测管道的损坏。

另外，在考虑到管道的外表面是弯曲表面的情况下，设置附加块，使得压力传感器设置在平面表面上。因此，可更均匀地测量压力。

设置具有比压力传感器的面积小的面积的按钮，并且因此基于压力传感器在与按钮的接触面积处的测量值来测量管道的压力。因此，即使改变了附加块沿着管道的圆周方向的厚度并因此而改变了在压力传感器的相对较大面积中的压力的测量值，也可最小化该压力的测量值的偏差或变化并因此可更准确地测量该偏差或变化，并且还可更准确地检测损坏。

这里，按钮能够制造成附加单元，或者可替代地，可与箍一体地形成。这里，箍部分地突出以形成按钮。因此，可更容易地或更方便地制造或组装按钮。

另外，管道可能因流体的温度、管道的位置的温度而膨胀或收缩，并且随着管道膨胀或收缩，由压力传感器测量的压力可改变。因此，在考虑到管道的温度的情况下，补偿由压力传感器测量的压力，这意味着由压力传感器测量的压力的那些改变状态得以补偿。因此，可精确地检测因管道的损坏而造成的压力的增大，并且因此可更准确地检测管道的损坏。

这里，温度传感器定位在穿过箍形成的孔的内部并朝向管道，使得温度传感器可较少地受到管道损坏的影响并可更准确地测量管道的温度。

另外，在管道损坏检测方法中，通过预先确定管道系统中的压力传感器的数量和位置，当管道系统中发生损坏时，可基于由压力传感器测量的压力来快速地且准确地检测损坏的位置。因此，可解决在其中操作员手动地检测损坏的位置的常规的管道损坏检测方法中的问题。

这里，在使用数据库的情况下，计算根据每个损坏场景来划分压力分布的函数。因此，仅通过判断由压力传感器检测的压力的压力分布就可容易地检测损坏的位置。因此，可使用该函数来自动地检测损坏的位置，并且因此可更容易地检测损坏。

在构建数据库时，仅通过改变压力传感器的位置和数量来使压力分布根据损坏场景被划分。这里，数据库可在检测管道的损坏时高效地构建，并且可非常容易地用于检测管道的损坏。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施例的管道损坏检测设备的透视图；

图2是示出图1的管道损坏检测设备的箍单元的打开状态的透视图；

图3是示出定位在图1的沟槽部分处的传感器单元的透视图；

图4是示出固定到管道的图1的管道损坏检测设备的前视图；

图5是示出根据本发明的另一个示例性实施例的管道损坏检测设备的前视图；

图6是示出根据本发明的又一个示例性实施例的管道损坏检测系统的前视图；

图7a是示出图6的管道损坏检测设备的温度传感器的测量值的变化的曲线图，并且图7b是示出基于温度传感器的测量值得出的压力传感器的测量值的补偿的结果的曲线图。

图8是示出根据本发明的又一个示例性实施例的管道损坏检测方法的流程图；

图9是示出构建图8的数据库的流程图；

图10是示出使用图8的损坏检测方法的损坏检测状态的示意图，其中设置两个压力传感器；并且

图11是示出在构建数据库时对所有损坏场景划分压力分布的示例函数的图。

*附图标记

10、11、12：管道损坏检测设备 20：管道损坏检测系统

100、101、102：箍单元 110：第一箍

210：第二箍 111、211：第一端部 300：中空部分 301：管道350：管道系统400：组合构件

410：连接构件 420：螺杆组合构件

500：沟槽部分 510：孔

520：温度传感器 600，601：传感器单元

610：附加块 620：压力传感器

630、631：按钮。

具体实施方式

在下文中参考附图更完整地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以许多不同形式体现，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本发明将是透彻和完整的，并且将向本领域的技术人员充分地传达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见，可夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。

应理解，尽管在本文中术语第一、第二、第三等可用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但这些元件、部件、区域、层和/或部段应不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部段与另一个区域、层或部段区分开来。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，可将以下论述的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部段称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部段。

为了便于描述如图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系，可在本文中使用诸如“在……下方”，“在……下面”，“在……以下”，“在……上方”，“在……上面”等之类的空间相对术语。应理解，空间相对术语旨在涵盖除了附图中描绘的取向之外装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果在附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件或特征“下面”或“下方”的元件将被取向在其他元件或特征的“上面”。因此，术语“下面”可包含上和下两种取向。装置可以其他方式取向(旋转90度或以其他取向旋转)，并且本文中使用的空间相对描述符被相应地解释。

本文中使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。如本文所使用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”还旨在包括复数形式，除非上下文另有明确地指示。还应理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件部件和/或其组合的存在或添加。除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解，术语，诸如在常用字典中定义的那些术语，应被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度正式的意义来解释，除非本文明确地定义。

在下文中参考附图更完整地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的示例性实施例的管道损坏检测设备的透视图。图2是示出图1的管道损坏检测设备的箍单元的打开状态的透视图。图3是示出定位在图1的沟槽部分处的传感器单元的透视图。图4是示出固定到管道的图1的管道损坏检测设备的前视图。

参考图1至图4，根据本示例性实施例的管道损坏检测设备10(以下称为“设备”)固定到管道301的外表面或从该管道的外表面拆下，以检测管道301的损坏。这里，流体在管道301中流动。

管道301损坏，并且在管道301中流动的流体泄漏到外部，于是管道301的压力减小。因此，设备10测量管道301的压力的减小，于是检测出管道301是否损坏以及流体是否泄漏。

设备10包括箍单元100、传感器单元600、组合构件400以及固定构件810和820。

箍单元100是包围管道301的外表面的结构，并且在附图中，箍单元100被示例为划分成两个部分，因此包括第一箍110和第二箍210。

可替代地，箍单元100可包括具有环形形状的单个箍，或者可包括连接以形成环形形状的至少三个箍。

这里，当包括单个箍时，该箍被部分地划分以形成组合构件400，并且因此该箍可从管道301拆下。可替代地，当包括至少三个箍时，可形成至少两个组合构件以将箍彼此连接。这里，可通过以下解释的组合构件400的组合来推导出至少两个组合构件的组合。

在下文中，为了便于解释，将箍单元100解释为包括第一箍110和第二箍210。

如图所示，第一箍110和第二箍210各自都具有弯曲圆形形状。第一箍110的第一端部111与第二箍210的第一端部211隔开并面向第二端部，并且组合构件400固定到第一端部111&211中的一者。因此，组合构件400将第一箍110和第二箍210彼此连接。

这里，当第一箍110和第二箍210经由组合构件400连接时，在彼此连接的第一箍110和第二箍210的内部部分处形成了中空部分300，并且因此彼此连接的第一箍110和第二箍210形成环形形状。

因此，管道301穿过中空部分300，并且第一箍110和第二箍210被固定以覆盖或包围管道301的外表面。因此，第一箍110和第二箍210用于检测管道301的损坏或泄漏。这里，彼此连接的第一箍110和第二箍210具有弯曲圆形形状，使得第一箍110和第二箍210可与管道301的外表面更紧密地接触。

当需要将设备10从管道301拆下来进行维护或修复时，如图2所示，可使第一箍110和第二箍210中的每一者都相对于组合构件400旋转，使得设备10可从管道301拆下。

如上文所解释，组合构件400将第一箍110的第一部分111和第二箍210的第一部分211彼此连接，并且包括连接构件410和螺杆组合构件420。

这里，如图所示，一对组合构件400可用于设置在第一箍110和第二箍210的两个侧表面处。因此，可进一步增大在第一箍110与第二箍210之间的组合力。

连接构件410在第一箍110的第一部分111和第二箍210的第一部分211处组合，并且在第一箍110的第一部分111与第二箍210的第一部分211之间延伸，以使第一箍110的第一部分111和第二箍210的第一部分211彼此连接。

这里，连接构件410的曲率可与第一箍110的曲率和第二箍210的曲率基本上相同，并且因此可在整体上优化或最小化设备10的空间。

螺杆组合构件420将连接构件410结合到第一箍110第一端部111和第二箍210的第一端部211中的每一者。这里，螺杆组合构件420穿过贯穿连接构件410形成的孔(未示出)和贯穿第一箍110第一端部111和第二箍210的第一端部211形成的结合孔(未示出)，以将连接构件410结合到第一箍110和第二箍210中的每一者。这里，孔与结合孔对准。

如图2所示，第一通孔130和第三通孔140在第一箍110的第一端部111处形成，并且第二通孔230和第四通孔240在第二箍210的第一端部211处形成。

因此，如图4所示，第一固定构件810穿过第一通孔130和第二通孔230以使第一箍110和第二箍210彼此固定，并且第二固定构件820穿过第三通孔140和第四通孔240以使第一箍110和第二箍210彼此固定。

另外，第一固定构件810和第二固定构件820使第一箍110和第二箍210彼此固定，以在第一箍110与第二箍210之间形成预定间隙。

在设备10中，在第一箍110与第二箍210之间的间隙的距离可根据管道301的直径而改变，并且因此，第一箍110和第二箍210可使用第一固定构件810和第二固定构件820来固定到具有各种直径的管道。

沟槽部分500可在第一箍110的内表面处形成，并且沟槽部分500从第一箍110的内表面凹陷地形成。沟槽部分500在第一箍110的内表面处形成接纳空间，并且传感器单元600被接纳在该接纳空间中。

因此，如上文所解释，当第一箍110和第二箍210以环形形状固定到管道301时，传感器单元600可检测管道301的损坏。

这里，可考虑传感器单元600的形状、尺寸、结构来选择沟槽部分500的深度，使得设置在沟槽部分500中的传感器单元600可适当地与管道301接触，以正确地检测管道的泄漏或损坏。

如图3所示，传感器单元600包括附加块610、压力传感器620以及按钮630。

附加块610具有呈非常平坦的形状的块形状。附加块610的下部表面具有弯曲形状，并且附加块610的上部表面具有平面形状。

这里，附加形状610的下部表面的曲率与管道301的外表面的曲率基本上相同，并且因此，附加形状610的下部表面适当地与管道301的外表面接触。

因此，当传感器单元600固定到管道301的外表面时，在传感器单元600与管道301之间不形成间隙。因此，来自管道301的压力被提供给传感器单元600而没有压力损失。

压力传感器620设置在附加块610的上部表面上，这意味着压力传感器620设置在附加块610的平面表面上。压力传感器620测量从管道301施加的压力。

压力传感器620可为力敏电阻器(FSR)传感器，并且可具有厚度非常薄的片状形状。因此，压力传感器620设置在附加块610的作为平面表面的上部表面上，并且在整体上均匀地设置。

按钮630设置在压力传感器620与第一箍110的内表面之间，并且与压力传感器620部分地重叠。按钮630的面积可比压力传感器620的面积小。

来自管道301的压力通过附加块610而提供给压力传感器620，但附加块610的下部表面具有预定曲率，并且因此直接地施加到压力传感器620的压力可能在整体上不均匀

因此，在本示例性实施例中，按钮630被形成为具有比压力传感器620的面积小的面积，并且因此来自管道301的压力经由按钮630提供给压力传感器620。另外，在按钮630与压力传感器620之间的重叠面积相对小，并且因此经由按钮630提供给压力传感器620的压力可更均匀。因此，由压力传感器620测量的压力可更均匀和正确。

当因管道301的损坏而发生泄漏时，由压力传感器620测量的压力信号可能会改变，并且因此，测量的压力可能因穿过管道301的流体的量减少而减小。因此，可基于测量的压力而检测管道301的损坏。

另外，在本示例性实施例中，沟槽部分500被示例为形成在第一箍110中，但可替代地，沟槽部分500可形成在第二箍210中。另外，可在第一箍110和第二箍210中的至少一者中形成多个沟槽部分500。

因此，当形成多个沟槽部分500时，传感器单元600设置在沟槽部分500中的每一者处，并且因此测量的压力可更正确。

图5是示出根据本发明的另一个示例性实施例的管道损坏检测设备的前视图。

根据本示例性实施例的管道损坏检测设备11(以下称为设备)与图1至图4中的设备10基本上相同，不同的是传感器单元601的结构，并且因此相同附图标记用于相同元件，并将省略任何重复的解释。

参考图5，在根据本示例性实施例的设备11中，传感器单元601包括附加块610、压力传感器620以及按钮631，并且按钮631从第一箍110朝向沟槽部分突出。

附加块610和压力传感器620与参考图3解释的那样相同，按钮631没有另外地制造并且没有设置在压力传感器620与第一箍110的内表面之间。相比之下，按钮631直接地从第一箍110的内表面突出。

这里，按钮631的尺寸和位置以及在按钮631与压力传感器620之间的重叠与上文解释的按钮630相同，并且因此压力传感器620的测量机制也与上文解释的相同。

然而，按钮631直接地从第一箍110的内表面突出，并且按钮631与第一箍110一体地形成。因此，可更容易地制造或组装按钮631。另外，附加块610和压力传感器620仅设置在沟槽部分500处，并且因此，传感器601可更容易地组装。

另外，如上文所解释，多个按钮631可形成在第一箍110处，或者可形成在第二箍210处。

图6是示出根据本发明的又一个示例性实施例的管道损坏检测系统的前视图。

参考图6，根据本示例性实施例的管道损坏检测系统20(以下称为系统)包括管道损坏检测设备12、控制部分900以及传送部分950。

管道损坏检测设备12(以下称为设备)与参考图1至图4解释的设备10基本上相同，不同的是附加地穿过第二箍210形成的孔510，并且因此相同附图标记用于相同元件，并将省略任何重复的解释。

在本示例性实施例中，除了形成在第一箍110处的沟槽部分500和设置在沟槽部分500处的传感器单元600之外，穿过第二箍120形成有孔510，并且在孔510处附加地设置温度传感器520。

一般来讲，具有预定温度的流体流过管道301，并且管道301包括具有相对较高电导率的材料。同样地，设备12也包括具有相对较高电导率的材料。

因此，随着流经管道301的流体的温度改变，管道301可能会膨胀或收缩。在管道301膨胀或收缩时，即使在管道301中未发生损坏，由压力传感器620测量的压力也可能会增大或减小，从而导致错误结果。另外，管道301可能因在管道301周围的情况、除了流体的温度的变化而膨胀或收缩。

因此，为了更正确地检测管道的损坏，应考虑管道的温度的变化。为了考虑到变化，应补偿或校正来自压力传感器的压力信号。

因此，在本示例性实施例中，孔510形成在第二箍210中，并且温度传感器520设置在孔510处。

这里，温度传感器520可如图6所示设置在孔510的上部表面上，这意味着温度传感器520设置在孔的朝向管道301的表面上，使得可更正确地测量管道301的温度。

另外，基于管道301的测量的温度，校正或补偿测量的压力。

然而，在本示例性实施例中，孔510被示例为形成在第二箍210中，但可替代地，孔510可形成在第一箍110中。这里，孔510可与沟槽部分500隔开。另外，在考虑箍的数量等的情况下，可改变孔的数量和位置。

另外，为了最小化异物的影响，温度传感器520可涂覆有具有相对较低电导率的材料。

控制部分900从温度传感器520接收管道301的测量的温度，并且从压力传感器620接收管道301的测量的压力。然后，控制部分900基于温度传感器520的测量的温度来补偿来自压力传感器620的测量的压力，并且然后收集关于管道301的损坏的信息以判断管道301是否损坏。

这里，在控制部分900中，为了补偿测量的压力，可使用可从先前测试获得的因管道的温度的变化而造成的来自压力传感器620的测量的压力的变化数据。

例如，基于测量的温度来预先确定压力的补偿值或校正值，并且将补偿值或校正值应用于测量的压力，以获得关于管道301的压力的正确信息。

传送部分950将关于由控制部分900收集的管道的损坏的信息或关于由控制部分900判断的管道的损坏的信息传送到外部。

因此，尽管未在图中示出，但操作员可使用附加显示装置等来获得关于管道的损坏的信息或对管道的损坏的判断的信息。

图7a是示出图6的管道损坏检测设备的温度传感器的测量值的变化的曲线图，并且图7b是示出基于温度传感器的测量值得出的压力传感器的测量值的补偿的结果的曲线图。

参考图7a和图7b，在没有补偿的情况下或在补偿之前，即使管道未损坏，当管道301的温度在特定时间段内快速地升高时，测量的压力也会快速地减小。

相比之下，当如在系统20中所解释的，在考虑到温度的情况下补偿测量的压力时，如图7b所示，在管道301的温度快速地升高的时间段中，均匀地维持测量的压力。

在下文中，解释了使用图1至图4的设备10、图5中的设备11以及图6中的设备12的管道损坏检测方法。为了便于解释，改变了管道损坏检测设备的附图标记。

图8是示出根据本发明的又一个示例性实施例的管道损坏检测方法的流程图。图9是示出构建图8的数据库的流程图。图10是示出使用图8的损坏检测方法的损坏检测状态的示意图，其中设置两个压力传感器。图11是示出在构建数据库时对所有损坏场景划分压力分布的示例函数的图。

根据本示例性实施例的管道损坏检测方法(以下称为方法)涉及用于在管道系统350发生损坏361和362时更正确地、更高效地检测管道损坏位置的方法。这里，多个管道损坏检测设备1000和1100设置在由彼此连接的多个管道301形成的管道系统350处。

使用本示例性实施例的方法，对于预定管道系统350，设备1000和1100的数量和位置被优化，并且当管道系统350中发生损坏时，会直接地且正确地检测到损坏的位置。这里，设备1000和1100的数量和位置与压力传感器的数量和位置基本上相同。

为了执行本示例性实施例的方法，参考图8，首先，针对压力传感器的数量和位置，构建关于根据损坏场景的压力分布的数据库(步骤S10)。

基于预定管道系统350的信息，对于在管道系统350中发生的所有损坏场景(这意味着管道系统350发生的所有可能损坏种类)，构建关于根据以上提及的各损坏场景的压力分布的数据库。

这里，用于构建数据库的方法如图9所示。

参考图9，在用于构建数据库的方法中，首先，确定设置或装备到管道系统350的压力传感器的数量和位置(步骤S11)。

这里，可任意地选择压力传感器的数量和位置，并且可考虑先前损坏等来进行选择。

然后，在管道系统中定义所有可能损坏场景(步骤S12)。这里，如上文所解释，所有可能损坏场景是管道系统中发生的各种损坏。在考虑到管道系统350中的管道的结构的情况下，可使用可能位置、范围或面积、损坏数量和它们的组合来定义损坏场景。

这里，随着管道系统350复杂化，损坏场景的数量增加。然而，管道和连接管道的阀构成管道系统350，并且因此，即使数量增加，也可经由计算机模拟定义所有可能损坏场景。

因此，在预先确定压力传感器的数量和位置并定义所有可能损坏场景之后，对于每个损坏场景，模拟由压力传感器获得的压力分布(步骤S13)。

例如，参考图11，当可能的损坏场景为三个并且压力传感器为两个时，在两个压力传感器处测量的压力值显示在第一损坏场景的曲线图中，并且同样地，在两个压力传感器处测量的压力值显示在第二损坏场景和第三损坏场景的曲线图中。

然后，如图11所示，可模拟每个损坏场景的压力分布。

然后，判断模拟的压力分布是否令人满意(步骤S14)。

这里，压力分布令人满意就意味着压力分布根据每个损坏场景高效地被划分。另外，压力分布不令人满意就意味着压力分布非常模糊，无法根据每个损坏场景进行划分。

例如，图11示出了对于三个可能损坏场景，基于由压力传感器测量的压力的关于压力分布的模拟的结果。参考图11，对于损坏1、损坏2以及损坏1&2的压力分布中的每一者都定位在彼此容易地划分的区域中，并且因此高效地划分每个损坏场景的压力分布。因此，当获得如在图11中的模拟的结果时，判断压力分布令人满意。

例如，作为用于判断压力分布是否令人满意的标准，在至少两种损坏场景下压力分布的重叠率比其在每个损坏场景下压力分布的模拟的结果中的非重叠率小5％。换句话说，从损坏场景独立地获得大于95％的压力分布，并且在彼此相邻的损坏场景中，小于9％的压力分布重叠，并且然后，可判断压力分布令人满意。

这里，以上提及的比率可被不同地改变，并且用于判断压力分布是否令人满意的标准也可被不同地改变。例如，关于该标准，可使用每个损坏场景的压力分布的平均值来确定压力分布的满意度。

因此，当判断模拟的压力分布令人满意时，认为或判断最初确定的压力传感器的数量和位置是最佳数量和最佳位置，并且然后优化压力传感器的最佳数量和最佳位置(步骤S17)。

对于预定管道系统350，压力传感器的预定数量和预定位置被认为是待优化的。

可替代地，当判断模拟的压力分布不令人满意时，应用最佳设计算法(步骤S15)，并且然后改变压力传感器的数量和位置(步骤S16)。然后，根据损坏场景再次模拟压力分布(步骤S13)，并且再次判断模拟压力分布的满意度(步骤S14)。因此，重复以上步骤，优化压力传感器的数量和位置(步骤S17)。

这里，最佳设计算法意味着例如应用遗传算法。在最优设计算法中，对于预定管道系统350，搜索压力传感器的数量和位置，以提出压力传感器的最佳数量和最佳位置。

可替代地，经由深度学习优化和提出压力传感器的数量和位置。

因此，可改变压力传感器的数量和位置，并且可获得压力分布，直到判断模拟压力分布令人满意为止，使得可优化压力传感器的数量和位置。

然后，在优化压力传感器的数量和位置之后，获得关于所有可能损坏场景而划分压力分布的函数(步骤S18)。

参考图11，可获得函数X和函数Y，作为关于损坏1、损坏2和损坏1&2的三个损坏场景而划分压力分布的函数。

例如，使用函数X，可将损坏1的压力分布A与其他压力分布B和C划分开来，并且同样地，使用函数Y，可将损坏2的压力分布B与损坏1&2的压力分布C划分开来。

这里，在图11中，对于在两个压力传感器被定位的情况下的分布，利用二维图获得压力分布。可替代地，当压力传感器的数量为N时，可用N维图获得压力分布。这里，对于N维图，可获得多个函数，如函数X和函数Y，以根据可能损坏场景来划分压力分布。

另外，在图11中，函数X和函数Y中的每一者被示例为是线性函数的，但该函数也可为曲率函数。另外，随着压力传感器的数量增加，可用平面函数或空间函数来获得该函数。

相应地，在构建数据库之后(步骤S10)，对于预定的管道系统350，从数据库提供压力传感器的最佳数量和最佳位置(步骤S20)。

以上解释了用于构建优化压力传感器的数量和位置的数据库的方法，并且因此，基于压力传感器的优化的数量和优化的位置，将压力传感器设置或装备在管道系统350中。

然后，对于管道系统350，当发生损坏361和362时，获得由压力传感器检测的压力信息(步骤S30)。

例如，如图10所示，最佳数量是两个，并且最佳位置是如在图10中的位置1000和1100，并且两个压力传感器设置在位置1000和1100处。然后，当发生损坏361和362时，通过两个压力传感器获得压力信息。

然后，基于测量的压力，根据来自如上文所提及那样构建的数据库的压力信息来检测损坏位置361和362(步骤S40)。

如上文所解释，根据损坏场景的压力分布存储在数据库中，并且根据损坏场景来划分压力分布的函数也存储在数据库中，使得当将测量的压力输入到数据库中时，可从划分压力分布的函数检测或获得损坏位置361、362。

例如，当数据库中存储的压力分布与如图11所示相同，并且在设置在第一管道损坏检测设备1000中的第一压力传感器处的测量的压力为0.2并且在设置在第二管道损坏检测设备1100中的第二压力传感器处的测量的压力为-2.2时，压力分布被选择为损坏2(362)，从而损坏2(362)仅在管道系统350中的损坏2的位置362处被检测到，如图10所示。

因此，在构建用于根据损坏场景的压力分布的数据库的情况下，可基于在以在管道系统中的最佳数量和最佳位置设置的压力传感器中测量的压力来直接地检测或获得管道系统中的损坏位置。

根据本示例性实施例，管道损坏检测设备包括至少一个箍，该至少一个箍彼此连接并具有附接到管道的外表面的环形形状。因此，箍可容易地固定到管道或从管道拆下，并且测量管道的压力来检测管道的损坏。

另外，在考虑到管道的外表面是弯曲表面的情况下，设置附加块，使得压力传感器设置在平面表面上。因此，可更均匀地测量压力。

设置具有比压力传感器的面积小的面积的按钮，并且因此基于压力传感器在与按钮的接触面积处的测量值来测量管道的压力。因此，即使改变了附加块沿着管道的圆周方向的厚度并因此而改变了在压力传感器的相对较大面积中的压力的测量值，也可最小化该压力的测量值的偏差或变化并因此可更准确地测量该压力，并且还可更准确地检测损坏。

这里，按钮可被制造为具有附加单元，或者可替代地，可与箍一体地形成。这里，箍部分地突出以形成按钮。因此，可更容易地或更方便地制造或组装按钮。

另外，管道可能因流体的温度、管道的位置的温度而膨胀或收缩，并且随着管道膨胀或收缩，由压力传感器测量的压力可改变。因此，在考虑到管道的温度的情况下，补偿由压力传感器测量的压力，这意味着由压力传感器测量的压力的那些改变状态得以补偿。因此，可确切地检测因管道的损坏而造成的压力的增大，并且因此可更准确地检测管道的损坏。

这里，温度传感器定位在穿过箍形成的孔的内部并朝向管道，使得温度传感器可较少地受到管道的损坏影响并可更准确地测量管道的温度。

另外，在管道损坏检测方法中，通过预先确定管道系统中的压力传感器的数量和位置，当管道系统中发生损坏时，可基于由压力传感器测量的压力来快速地且准确地检测损坏的位置。因此，可解决在其中操作员手动地检测损坏的位置的常规的管道损坏检测方法中的问题。

这里，在使用数据库的情况下，计算根据每个损坏场景划分压力分布的函数。因此，仅通过判断由压力传感器检测的压力的压力分布就可容易地检测损坏的位置。因此，可使用该函数来自动地检测损坏的位置，并且因此可更容易地检测损坏。

在构建数据库时，仅改变压力传感器的位置和数量并根据损坏场景来划分压力分布。这里，数据库可在检测管道的损坏时高效地构建，并且可非常容易地用于检测管道的损坏。

虽然已经描述了本发明的示例性实施例，但应理解，本发明不应限于这些示例性实施例，而是本领域的普通技术人员在如下文所要求保护的本发明的精神和范围内可进行各种改变和修改。

Claims (15)

1.一种管道损坏检测设备，所述管道损坏检测设备包括：

箍单元，所述箍单元具有至少一个箍并与管道能够拆卸地组合，所述箍单元具有环形形状，所述箍具有朝向所述管道的沟槽部分；以及

传感器单元，所述传感器单元包括压力传感器、附加块以及按钮，所述压力传感器被配置为测量从所述管道施加的压力，所述附加块设置在所述压力传感器与所述管道的外表面之间，所述按钮设置在所述压力传感器与所述箍之间，所述按钮的面积比所述压力传感器的面积小。

2.如权利要求1所述的管道损坏检测设备，其中所述压力传感器被配置为当从所述管道施加所述压力时，在与所述按钮的所述面积重叠的面积中测量来自所述管道的所施加的压力。

3.如权利要求1所述的管道损坏检测设备，其中所述按钮从所述箍的所述沟槽部分朝向所述压力传感器突出。

4.如权利要求1所述的管道损坏检测设备，其中穿过所述箍形成有孔，并且所述孔与所述沟槽部分间隔开。

5.如权利要求4所述的管道损坏检测设备，其中在所述孔中朝向所述管道固定有温度传感器，并且所述温度传感器被配置为测量所述管道的温度。

6.如权利要求1所述的管道损坏检测设备，进一步包括：

组合构件，所述组合构件被配置为将至少两个箍彼此组合，

其中所述组合构件结合在所述箍的面向彼此的端部处。

7.如权利要求6所述的管道损坏检测设备，进一步包括：

固定构件，所述固定构件穿过通孔以将所述箍固定到所述管道，其中所述通孔贯穿所述箍的所述端部而形成。

8.一种管道损坏检测系统，所述管道损坏检测系统包括：

管道损坏检测设备，所述管道损坏检测设备包括箍单元、压力传感器以及温度传感器，所述箍单元具有环形形状并与管道能够拆卸地组合，所述压力传感器设置在所述箍单元处并被配置为测量所述管道的压力，所述温度传感器被配置为测量所述管道的温度；

控制部分，所述控制部分被配置为基于所述温度传感器的测量结果来补偿所述压力传感器的测量结果，并且被配置为基于所述压力传感器的经补偿的测量结果来收集所述管道的损坏信息；以及

传送部分，所述传送部分将所述控制部分的所收集的信息传送到外部。

9.如权利要求8所述的管道损坏检测系统，其中所述箍单元包括至少一个箍，所述箍具有朝向所述管道的沟槽部分，

其中所述压力传感器设置在所述沟槽部分处。

10.如权利要求9所述的管道损坏检测系统，其中穿过所述箍形成有孔，并且所述孔与所述沟槽部分间隔开，

其中所述温度传感器设置在所述孔处。

11.一种管道损坏检测方法，所述管道损坏检测方法包括：

针对压力传感器的数量和位置，构建关于根据损坏场景的压力分布的数据库；

对于预定管道系统，从所述数据库提供所述压力传感器的最佳数量和最佳位置；

当所述管道系统中发生损坏时，获得由所述压力传感器检测的压力信息；以及

根据来自所述数据库的所述压力信息检测损坏位置。

12.如权利要求11所述的管道损坏检测方法，其中构建所述数据库包括：

确定所述压力传感器的所述数量和所述位置；

定义所述管道系统中的所有可能的损坏场景；

模拟每个损坏场景的所述压力分布；

判断所模拟的压力分布是否根据每个损坏场景被划分；以及

当所述压力分布被划分时，获得划分所述压力分布的函数。

13.如权利要求12所述的管道损坏检测方法，其中构建所述数据库包括：

当所述压力分布难以被划分时，经由应用最佳设计算法，改变所述压力传感器的所述数量和所述位置；以及

再次关于所述压力传感器的经改变的数量和经改变的位置，模拟所述压力分布，以优化所述压力传感器的所述数量和所述位置。

14.如权利要求13所述的管道损坏检测方法，其中所述最佳设计算法是搜索所述管道系统中的所述压力传感器的所述最佳数量和所述最佳位置的遗传算法。

15.如权利要求12所述的管道损坏检测方法，其中在检测所述损坏位置时，基于由所述压力传感器检测的所述压力属于按所述函数划分的所述压力分布之中的哪一个压力分布来检测所述损坏位置。

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