RU131846U1

RU131846U1 - PIPELINE SAFETY MONITORING SYSTEM

Info

Publication number: RU131846U1
Application number: RU2012133716/06U
Authority: RU
Inventors: Антон Борисович Лысак; Константин Сергеевич Патронов; Антон Борисович Граф; Татьяна Дмитриевна Рябоконь
Original assignee: Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП")
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2013-08-27

Abstract

Система мониторинга состояния безопасности трубопроводов, содержащая пункт контроля, расположенный дистанционно относительно трубопроводов и выполненный в виде персонального компьютера и принтера, узлы приема-передачи информации, устройства сбора данных, блоки питания и сенсорные устройства, отличающаяся тем, что пункт контроля состоит из стационарного и мобильного центров наблюдения, узлы приема и передачи информации выполнены в виде антенн, модемов и базовой станции, сенсорные устройства выполнены в виде беспроводных датчиков, с аккумуляторным питанием, в систему мониторинга состояния безопасности трубопроводов дополнительно введены устройства сбора данных, каждое устройство сбора данных выполнено в виде блока, содержащего концентратор, соединенный с дополнительно введенным контроллером, соединенным с модемом, причем концентратор, контроллер и модем соединены с блоком питания, при этом базовая станция через IP сеть соединена со стационарным центром наблюдения, а мобильный центр наблюдения дополнительно содержит модем, посредством которого соединяется с базовой станцией.A system for monitoring the state of safety of pipelines, comprising a control point located remotely relative to the pipelines and made in the form of a personal computer and printer, nodes for receiving and transmitting information, data collection devices, power supplies and sensor devices, characterized in that the control point consists of a stationary and a mobile surveillance centers, nodes for receiving and transmitting information are made in the form of antennas, modems and a base station, sensor devices are made in the form of wireless sensors, with a with battery power, data collection devices are additionally introduced into the pipeline safety monitoring system, each data collection device is made in the form of a unit containing a hub connected to an additional input controller connected to a modem, the hub, controller and modem being connected to the power supply, the base station is connected via an IP network to a stationary monitoring center, and the mobile monitoring center additionally contains a modem, through which it is connected to the base th station.

Description

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для дистанционного контроля различных трубопроводов (нефтепроводы, газопроводы, паропроводы, водопроводы горячей и холодной воды, продуктопроводы).The utility model relates to pipeline transport and can be used for remote monitoring of various pipelines (oil pipelines, gas pipelines, steam pipelines, hot and cold water pipelines, product pipelines).

Трубопроводы имею значительную протяженность, и в большинстве случаев проходят по участкам местности со сложными геологическими процессами (подводные переходы, участки с повышенной сейсмической активностью и т.д.). Наличие информации об этих процессах позволит предотвратить и/или минимизировать возможные потери, связанные с прекращением (даже временным) функционирования трубопроводов. Трубопроводы проходят по участкам, на которых может отсутствовать постоянное электропитание в точках контроля геологических и технологических процессов, отсутствуют кабельные коммуникации для передачи данных от точек контроля до пунктов обработки данных, имеют место жесткие климатические условия размещения оборудования, отсутствует необходимая охрана точек контроля и наблюдения за оборудованием систем. Все это делает задачу автоматизированного сбора данных по трассе трубопроводов исключительно важной.Pipelines have a considerable length, and in most cases pass through areas with difficult geological processes (underwater crossings, areas with increased seismic activity, etc.). The availability of information about these processes will prevent and / or minimize possible losses associated with the termination (even temporary) of the functioning of pipelines. Pipelines pass through sections where there may be no constant power supply at the control points of geological and technological processes, there are no cable communications for data transmission from control points to data processing points, severe climatic conditions for equipment placement, there is no necessary protection for control points and monitoring of equipment systems. All this makes the task of automated data collection along the pipeline route extremely important.

Известны системы передачи и обработки сигналов [1], содержащие датчики о состоянии объектов, информация о которых передается на центральную станцию, включающую блок обработки данных, на вход которого через блок подключения датчиков, выполненный тем или иным способом, поступают сигналы с датчиков.Known signal transmission and processing systems [1], containing sensors about the state of objects, information about which is transmitted to a central station, including a data processing unit, to the input of which signals from sensors are received through the sensor connection unit, made in one way or another.

Недостатком данной системы передачи и обработки сигналов является необходимость наличия постоянного энергообеспечения, высокое энергопотребление, жесткая централизованность работы, проводные линии связи. Кроме того, при выходе из строя оборудования центральной станции система полностью теряет работоспособность.The disadvantage of this system of signal transmission and processing is the need for constant power supply, high power consumption, tight centralized operation, wired communication lines. In addition, if the central station equipment fails, the system completely loses its functionality.

Известно устройство дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции трубопровода [2], содержащее центральный пункт контроля, блоки измерения, размещенные на поверхности объекта в местах диагностирования вдоль трассы расположения объекта контроля и линию связи центрального пункта контроля и блоков измерения, при этом центральный пункт контроля выполнен в виде персонального компьютера с принтером, блока последовательного интерфейса, соединенного с ее входом-выходом, соединенных последовательно кодера, модулятора, приемо-передающего устройства, демодулятора и декодера, выход которого связан с вторым входом блока последовательного интерфейса, второй выход которого соединен с входом кодера. Каждый блок измерения выполнен в виде соединенных последовательно коммутатора, вторичного блока питания, датчика горизонта, аналого-цифрового преобразователя, кодера, модулятора, приемо-передающего устройства, демодулятора, декодера со схемой сравнения, выход которого подключен к первому входу коммутатора, к второму входу которого подключен автономный источник питания, а линией связи является линия радиосвязи через антенны приемо-передающего устройств.A device for remote monitoring and diagnostics of the state of the design of the pipeline [2], containing a Central control point, measurement units located on the surface of the object in the places of diagnosis along the alignment path of the control object and the communication line of the Central control point and measurement units, while the Central control point is made the form of a personal computer with a printer, a serial interface unit connected to its input-output, connected in series to an encoder, modulator, receiver a transmitting device, a demodulator and a decoder, the output of which is connected to the second input of the serial interface unit, the second output of which is connected to the input of the encoder. Each measurement unit is made in the form of a switch connected in series, a secondary power supply, a horizon sensor, an analog-to-digital converter, an encoder, a modulator, a transceiver, a demodulator, a decoder with a comparison circuit, the output of which is connected to the first input of the switch, to the second input of which an autonomous power source is connected, and the communication line is a radio link through the antennas of the transceiver.

Недостатком устройства является невысокая надежность диагностирования безопасности трубопровода на основе контроля только изменения пространственного положения трубопровода в вертикальной плоскости по данным датчика горизонта.The disadvantage of this device is the low reliability of diagnosing pipeline safety based on monitoring only changes in the spatial position of the pipeline in a vertical plane according to the horizon sensor.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство дистанционного контроля и диагностики напряженно-деформированного состояния конструкции трубопроводов [3], содержащее центральный пункт контроля, выполненный в виде персонального компьютера, принтера, узла приема-передачи информации, выполненного на основе модема GSM-связи, блока питания, и рабочие станции, размещенные в местах диагностирования вдоль трассы, включающие узел приема-передачи информации с линией радиосвязи, выполненный на основе модема GSM-связи, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор, автономный источник питания, микроконтроллер, канал измерения параметров напряженно-деформированного состояния металла трубопровода, канал измерения геофизических характеристик горных пород, канал измерения кинематических параметров оползневого процесса и датчики контроля. Блок измерения устройства снабжен датчиками напряженно-деформированного состояния, размещенными на поверхности трубы, датчиками кажущегося сопротивления грунта и датчиками перемещения грунта, размещенными в заданном порядке в грунте вдоль трубопровода, соединенных последовательно с помощью коммутатора, управляемого микроконтроллером, к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к микроконтроллеру, который соединен узлом приема-передачи информации с линией радиосвязи, выполненный на основе модема GSM-связи, при этом управляющие выходы микроконтроллера подключены к коммутатору и ко входам управления каналами измерения.Closest to the proposed device is a device for remote monitoring and diagnostics of the stress-strain state of the pipeline structure [3], containing a central control point, made in the form of a personal computer, printer, data receiving and transmitting unit, based on a GSM-modem, power supply , and workstations located in the places of diagnostics along the route, including an information transmitting and receiving unit with a radio line, made on the basis of a GSM-modem, analog-digital howl converter switch, standalone power supply, a microcontroller, a channel parameter measurements the stress-strain state of a metal pipeline, measurement channel geophysical characteristics rocks, measurements of kinematic parameters of the channel and sliding process control sensors. The device’s measuring unit is equipped with stress-strain state sensors located on the pipe surface, sensors of apparent soil resistance and soil movement sensors placed in a predetermined order in the soil along the pipeline, connected in series with a switch controlled by a microcontroller to the input of an analog-to-digital converter, output which is connected to a microcontroller, which is connected by a node of information reception and transmission with a radio line, made on the basis of a GSM-modem, p and this microcontroller controls the outputs are connected to the switch and to control inputs of the measurement channels.

Недостатком устройства-прототипа является необходимость установки модемов GSM-связи на каждой рабочей станции, осуществляющей измерения, а также невысокая надежность передачи данных, достигаемая посредством использования GSM- связи.The disadvantage of the prototype device is the need to install GSM-modems on each workstation that performs measurements, as well as the low reliability of data transmission achieved through the use of GSM-communication.

Задача полезной модели - построение системы сбора и передачи данных от большого количества пространственно распределенных точек контроля при отсутствии проводных линий связи, с использованием унифицированных протоколов беспроводной передачи информации.The objective of the utility model is to build a system for collecting and transmitting data from a large number of spatially distributed monitoring points in the absence of wired communication lines using unified protocols for wireless information transfer.

Поставленная задача достигается тем, что в системе мониторинга состояния безопасности трубопроводов, содержащей пункт контроля, расположенный дистанционно относительно трубопроводов и выполненный в виде персонального компьютера и принтера, узлы приема-передачи информации, устройства сбора данных, блоки питания и сенсорные устройства, пункт контроля состоит из стационарного и мобильного центров наблюдения, узлы приема и передачи информации выполнены в виде антенн, модемов и базовой станции, сенсорные устройства выполнены в виде беспроводных датчиков, с аккумуляторным питанием, в систему мониторинга состояния безопасности трубопроводов дополнительно введены устройства сбора данных, каждое устройство сбора данных выполнено в виде блока, содержащего концентратор, соединенный с дополнительно введенным контроллером, соединенным с модемом, причем концентратор, контроллер и модем соединены с блоком питания, при этом базовая станция через IP сеть соединена со стационарным центром наблюдения, а мобильный центр наблюдения дополнительно содержит модем, посредством которого соединяется с базовой станцией.The task is achieved by the fact that in the monitoring system of the state of safety of pipelines, containing a control point located remotely relative to the pipelines and made in the form of a personal computer and printer, nodes of information reception and transmission, data acquisition devices, power supplies and sensor devices, the control point consists stationary and mobile monitoring centers, nodes for receiving and transmitting information are made in the form of antennas, modems and a base station, sensor devices are made in the form of wireless of water sensors, with battery power, data collection devices are additionally introduced into the pipeline safety monitoring system, each data collection device is made in the form of a unit containing a hub connected to an additional input controller connected to a modem, the hub, controller and modem being connected to the unit power supply, while the base station is connected via an IP network to a stationary monitoring center, and the mobile monitoring center additionally contains a modem, through which connected to the base station.

Достигаемым техническим результатом является повышение точности и надежности диагностирования безопасности трубопроводов.The technical result achieved is to increase the accuracy and reliability of piping safety diagnostics.

На фигуре представлена схема предлагаемой системы мониторинга состояния безопасности трубопроводов, содержащей трубопровод 1 и устройства сбора данных 2, датчики 3, подключенные к аккумуляторам 4 и соединенные с концентратором 5, соединенным с контроллером 6, подключенным к модему 7 и блоку питания 8. Пункт контроля системы состоит из стационарного 9 и мобильного 10 центров наблюдения, включающих персональный компьютер 11 и модем 12, входящий в мобильный центр наблюдения 10, а также из базовой станции 13.The figure shows a diagram of the proposed system for monitoring the state of safety of pipelines, containing pipeline 1 and data acquisition device 2, sensors 3 connected to batteries 4 and connected to a hub 5 connected to a controller 6 connected to a modem 7 and a power supply 8. System control point consists of a stationary 9 and a mobile 10 surveillance centers, including a personal computer 11 and a modem 12 included in the mobile surveillance center 10, as well as from the base station 13.

Система работает следующим образом: датчики 3 устанавливаютсяThe system works as follows: sensors 3 are installed

на трубопроводе 1 или в непосредственной близости от него и передают информацию о контролируемых параметрах концентраторам 5 по беспроводным интерфейсам, поддерживающим стандарт IEEE 802.15.4 и(или) IEEE 802.11. От концентраторов 5 информация поступает на контроллеры 6, где проходит предварительную обработку, после чего передается по беспроводному интерфейсу, поддерживающему стандарт транкинговой радиосвязи TETRA, в пункт контроля. Стационарный центр наблюдения получает данные по IP-интерфейсу от базовой станции, мобильный центр наблюдения получает данные посредством модема 12. Состояние контролируемых параметров отображается на экране персональных компьютеров 11, входящих в состав центров наблюдения 9 и 10. В случае отклонения параметров от нормы подается световая и звуковая сигнализация, событие фиксируется. В обратном направлении стационарный и мобильный центры наблюдения осуществляют передачу команд управления, конфигурирования и диагностики по беспроводному интерфейсу, поддерживающему стандарт транкинговой радиосвязи TETRA, принимаемые модемами 7 в составе устройств сбора данных. Команды передаются контроллеру 6, который осуществляет указанные в них действия.on the pipeline 1 or in the immediate vicinity of it and transmit information about the controlled parameters to the concentrators 5 via wireless interfaces that support the IEEE 802.15.4 and / or IEEE 802.11 standard. From the concentrators 5, the information goes to the controllers 6, where it is pre-processed, and then transmitted via a wireless interface that supports the TETRA trunked radio standard to the control point. The stationary monitoring center receives data via the IP interface from the base station, the mobile monitoring center receives data through the modem 12. The status of the monitored parameters is displayed on the screen of personal computers 11 that are part of the monitoring centers 9 and 10. In case of deviation of the parameters from the norm, a light and sound alarm, the event is recorded. In the opposite direction, the stationary and mobile monitoring centers transmit control, configuration, and diagnostic commands via a wireless interface that supports the TETRA trunked radio standard, received by modems 7 as part of data collection devices. Commands are transmitted to the controller 6, which carries out the actions indicated in them.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США N 4462022, кл. G08B 25/10, G08B 29/16, опубл. 24.07.19841. US patent N 4462022, CL. G08B 25/10, G08B 29/16, publ. 07/24/1984

2. Патент РФ №2146810, кл. G01M 5/100, опубл. 20.03.20002. RF patent No. 2146810, cl. G01M 5/100, publ. 03/20/2000

3. Патент РФ №111609, кл. F17D 5/02, опубл. 20.12.20113. RF patent No. 111609, cl. F17D 5/02, publ. 12/20/2011

Claims

A system for monitoring the state of safety of pipelines, comprising a control point located remotely relative to the pipelines and made in the form of a personal computer and printer, nodes for receiving and transmitting information, data collection devices, power supplies and sensor devices, characterized in that the control point consists of a stationary and a mobile surveillance centers, nodes for receiving and transmitting information are made in the form of antennas, modems and a base station, sensor devices are made in the form of wireless sensors, with a with battery power, data collection devices are additionally introduced into the pipeline safety monitoring system, each data collection device is made in the form of a unit containing a hub connected to an additional input controller connected to a modem, the hub, controller and modem being connected to the power supply, the base station is connected via an IP network to a stationary monitoring center, and the mobile monitoring center further comprises a modem, through which it is connected to the base th station.