RU2216686C1 - Method of exchange of data and control of inter- tube objects - Google Patents
Method of exchange of data and control of inter- tube objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2216686C1 RU2216686C1 RU2002118568A RU2002118568A RU2216686C1 RU 2216686 C1 RU2216686 C1 RU 2216686C1 RU 2002118568 A RU2002118568 A RU 2002118568A RU 2002118568 A RU2002118568 A RU 2002118568A RU 2216686 C1 RU2216686 C1 RU 2216686C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- oscillations
- pipeline
- radiation
- receiving
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вспомогательным устройствам для трубопроводных систем, а именно к системам контроля и наблюдения за положением и состоянием, а также маркированием внутритрубных объектов типа "крот" (внутритрубных снарядов), пропускаемых внутри трубопроводов, в частности внутритрубных инспекционных снарядов, скребков и разделителей среды транспортировки, а также к системам их дистанционного управления. The invention relates to auxiliary devices for pipeline systems, and in particular to systems for monitoring and monitoring the position and condition, as well as marking in-pipe objects of the “mole” type (in-pipe shells) passed inside pipelines, in particular, in-pipe inspection shells, scrapers and separators of the transport medium , as well as their remote control systems.
Известно устройство контроля движения внутритрубных объектов (Патент РФ RU 2137977, MПK F 17 D 5/02, дата публикации 20.09.99) и способ его применения. Устройство содержит последовательно соединенные приемный преобразователь, усилитель, фильтр верхних частот, сумматор, исполнительный элемент, а также последовательно соединенные фильтр нижних частот и дополнительный усилитель. Выход усилителя подключен к входу фильтра нижних частот, выход дополнительного усилителя подключен к второму входу сумматора. A device for controlling the movement of in-pipe objects (RF Patent RU 2137977, MPK F 17 D 5/02, publication date 09/20/99) and a method for its use are known. The device contains a series-connected receiving transducer, amplifier, high-pass filter, adder, actuator, as well as series-connected low-pass filter and an additional amplifier. The output of the amplifier is connected to the input of the low-pass filter, the output of the additional amplifier is connected to the second input of the adder.
Устройство регистрирует характерное акустическое излучение, возникающее при движении внутритрубных снарядов. The device registers the characteristic acoustic radiation arising from the movement of in-tube shells.
Основным недостатком указанного устройства и способа его применения является ограниченность информации, которая может быть передана только от снаряда к наземному оборудованию, и только о факте движения снаряда без информации о состоянии снаряда. The main disadvantage of this device and its application is the limited information that can be transmitted only from the projectile to the ground equipment, and only about the fact of the projectile’s movement without information about the state of the projectile.
Известно устройство для контроля положения снаряда внутри трубопровода и способ его применения (а.с. СССР SU1495564, MПK F 17 D 5/00, дата публикации 23.07.89). Устройство включает в себя приемопередатчик электромагнитных волн внутри трубопровода, излучающий электромагнитные волны внутрь трубопровода в направлении снаряда и принимающий излученные от указанного снаряда электромагнитные волны. Измерение разницы во времени между испущенным и принятым сигналом позволяет определить расстояние от точки наблюдения до снаряда, проходимое волнами внутри трубопровода вдоль его оси. A device for controlling the position of a projectile inside a pipeline and a method for its use (AS USSR SU1495564, MPK F 17 D 5/00, publication date 23.07.89) are known. The device includes an electromagnetic wave transceiver inside the pipeline, emitting electromagnetic waves inside the pipeline in the direction of the projectile and receiving electromagnetic waves emitted from the specified projectile. Measurement of the time difference between the emitted and received signal allows you to determine the distance from the observation point to the projectile traveled by the waves inside the pipeline along its axis.
Использование такого устройства для определения положения снаряда, передвигающегося с потоком транспортируемой среды, требует введения антенны наземного приемопередатчика внутрь трубопровода, что требует наличия специальных взрывобезопасных приспособлений на трубопроводе. Кроме того, точность данных о расстоянии по пути внутри трубопровода от точки наблюдения до застрявшего снаряда недостаточна для отыскания места раскопки трубопровода. The use of such a device to determine the position of the projectile moving with the flow of the transported medium requires the introduction of an antenna of the ground transceiver inside the pipeline, which requires special explosion-proof devices on the pipeline. In addition, the accuracy of the data on the distance along the path inside the pipeline from the observation point to the stuck projectile is insufficient to find the excavation site of the pipeline.
Известно устройство для определения прохождения объектов из магнитного материала внутри трубопроводов (Патент РФ RU 2097649, MПK F 17 D 5/00, дата публикации 27.11.97) и способ его применения. Устройство содержит источник переменного сигнала (генератор) с подключенной к нему катушкой индуктивности, охватывающей трубопровод, а также приемный преобразователь в виде включенных встречно-последовательно катушек, охватывающих трубопровод, и подключенные к выходу приемного преобразователя последовательно соединенные усилитель, полосовой фильтр, синхронный детектор, пороговую схему, временной селектор и индикатор. Вход синхронизации синхронного детектора подключен к источнику переменного сигнала. A device for determining the passage of objects from magnetic material inside pipelines (RF Patent RU 2097649, MPK F 17 D 5/00, publication date 11/27/97) and a method for its application. The device contains an alternating signal source (generator) with an inductance coil connected to it, covering the pipeline, and a receiving transducer in the form of on / off coils covering the pipeline, and serially connected amplifier, bandpass filter, synchronous detector, threshold connected to the output of the receiving transducer circuit, time selector and indicator. The synchronization input of the synchronous detector is connected to an AC source.
Источник переменного сигнала с помощью катушки создает внутри трубопровода электромагнитное поле, что приводит к появлению напряжения на выходах приемных катушек. На вход усилителя поступает разностный сигнал, полосовой фильтр выделяет сигнал с частотой генератора, детектор выделяет огибающую сигнала. Сигнал на выходе детектора поступает на вход порогового устройства, которое преобразует его в два прямоугольных импульса, интервал между которыми анализируется временным селектором, если его значение попадает в некоторый интервал, то селектор идентифицирует данный сигнал как сигнал от снаряда и выдает сигнал на индикатор. The source of the alternating signal using a coil creates an electromagnetic field inside the pipeline, which leads to the appearance of voltage at the outputs of the receiving coils. A differential signal is input to the amplifier, a band-pass filter emits a signal with a generator frequency, and the detector emits a signal envelope. The signal at the detector output is fed to the input of the threshold device, which converts it into two rectangular pulses, the interval between which is analyzed by the time selector, if its value falls into a certain interval, the selector identifies this signal as a signal from the projectile and gives a signal to the indicator.
Основным недостатком указанного устройства и способа его применения является необходимость использования катушек, обхватывающих трубопровод, что ограничивает применимость способа и устройства при большой скорости снаряда, особенно в газопроводах. The main disadvantage of this device and the method of its application is the need to use coils that enclose the pipeline, which limits the applicability of the method and device at high projectile speed, especially in gas pipelines.
Известно устройство для приема сигналов инфранизкой частоты от объекта, расположенного внутри трубопровода, и способ его применения (а.с. СССР SU 1458647, МПК F 17 D 5/00, дата публикации: 15.02.89). Устройство содержит магнитную антенну, соединенную через электронный блок с блоком индикации сигнала, и характеризуется тем, что магнитная антенна включает в себя полый каркас, электрообмотку на каркасе и магнитопровод внутри каркаса. A device for receiving signals of infralow frequency from an object located inside the pipeline, and the method of its application (AS USSR SU 1458647, IPC F 17 D 5/00, publication date: 02/15/89). The device comprises a magnetic antenna connected through an electronic unit to a signal indicating unit, and is characterized in that the magnetic antenna includes a hollow frame, an electrical winding on the frame, and a magnetic circuit inside the frame.
Прототипом заявленного способа является способ индикации положения внутритрубных объектов (а. с. СССР SU 987278, МПК F 17 D 5/00, дата публикации 07.01.83) с помощью низкочастотного передатчика электромагнитных колебаний, расположенного со стороны, противоположной расположению указанного устройства относительно стенки трубопровода, которое включает в себя приемно-усилительный тракт, путем излучения низкочастотных электромагнитных колебаний внутри или вне трубопровода и приема и усиления указанных колебаний с противоположной стороны относительно стенки трубопровода. The prototype of the claimed method is a method for indicating the position of in-pipe objects (a.s. USSR SU 987278, IPC F 17 D 5/00, publication date 07/01/83) using a low-frequency electromagnetic oscillation transmitter located on the side opposite to the location of the specified device relative to the pipeline wall , which includes a receiving-amplifying path, by emitting low-frequency electromagnetic oscillations inside or outside the pipeline and receiving and amplifying said oscillations from the opposite side, the relative on the pipe wall.
Основным недостатком указанных устройств и способов их применения является то, что применение индукционных катушек с большой индуктивностью ограничивает возможность работы с устройством в труднодоступных районах укладки трубопроводов и ограничивает зону взрывобезопасного применения устройства (в соответствии с требованиями серии ГОСТ Р 51330.0-99-51330.20-99 "Электрооборудование взрывозащищенное") и соответствующими требованиями Госгортехнадзора России). The main disadvantage of these devices and methods of their use is that the use of induction coils with high inductance limits the ability to work with the device in hard-to-reach areas of pipe laying and limits the area of explosion-proof use of the device (in accordance with the requirements of the GOST R 51330.0-99-51330.20-99 series " Explosion-proof electrical equipment ") and the relevant requirements of Gosgortekhnadzor of Russia).
В заявленном изобретении решается задача исключения источников образования взрыва при работе по управлению и обмену данными с внутритрубными снарядами во взрывоопасных зонах высокого класса опасности. The claimed invention solves the problem of eliminating sources of explosion when managing and exchanging data with in-tube shells in explosive areas of high hazard class.
Заявленный способ обмена данными и/или управления внутритрубными объектами выполняют путем излучения электромагнитных колебаний внутри или вне трубопровода и приема указанных колебаний с противоположной стороны относительно стенки трубопровода, при приеме электромагнитных колебаний формируют электрические сигналы (данных или управления), соответствующие принятым электромагнитным колебаниям. The claimed method of exchanging data and / or controlling in-tube objects is performed by emitting electromagnetic waves inside or outside the pipeline and receiving said waves from the opposite side to the wall of the pipe, and when receiving electromagnetic waves, electrical signals (data or controls) are generated corresponding to the received electromagnetic waves.
В отличие от прототипа в заявленном способе используют высокочастотное излучение (излучают и принимают высокочастотные электромагнитные колебания частотой не менее 1 кГц). Unlike the prototype, the claimed method uses high-frequency radiation (emit and receive high-frequency electromagnetic waves with a frequency of at least 1 kHz).
Основной технический результат, достигаемый в результате реализации заявленного изобретения - возможность управления и обмена данными диагностическими и иными внутритрубными снарядами, находящимися внутри трубопроводов, при выполнении работ с указанными объектами во взрывоопасных зонах любого класса опасности. The main technical result achieved as a result of the implementation of the claimed invention is the ability to control and exchange data with diagnostic and other in-tube shells inside pipelines when working with these objects in hazardous areas of any hazard class.
Механизм достижения указанного технического результата состоит в том, что именно во взрывоопасных зонах наибольшей опасности имеются элементы трубопроводной арматуры (задвижки, клапаны, датчики расхода или давления, камеры запуска/приема внутритрубных снарядов), которые образуют радиопроницаемые щели в герметичном объеме трубопровода в виде различного рода эластичных уплотнений, что позволяет использовать маломощный радиоканал связи со снарядом с использованием антенн, индуктивность которых невелика. Низкая индуктивность антенны, малые значения суммарной электрической емкости устройства и мощность обусловливают взрывобезопасное использование в местах образования взрывоопасных смесей. Кроме того, указанные параметры позволяют реализовать врзывобезопасную работу радиочастотных модулей в зоне образования воздушно-углеводородной смеси непосредственно внутри трубопровода и камеры запуска/приема снарядов. The mechanism for achieving the indicated technical result consists in the fact that it is in the explosive areas of greatest danger that there are elements of pipe fittings (valves, valves, flow or pressure sensors, launch / reception chambers of in-tube shells) that form radio-permeable slots in the sealed volume of the pipeline in the form of various kinds elastic seals, which allows the use of a low-power radio link to the projectile using antennas, the inductance of which is small. Low inductance of the antenna, low values of the total electrical capacitance of the device and power determine the explosion-proof use in places where explosive mixtures are formed. In addition, these parameters make it possible to realize the explosion-proof operation of radio-frequency modules in the zone of formation of an air-hydrocarbon mixture directly inside the pipeline and the projectile launch / reception chamber.
В предпочтительном исполнении заявленного способа мощность излучения составляет от 1 мВт до 1000 мВт, частота излучения составляет от 1 МГц до 10 ГГц. In a preferred embodiment of the claimed method, the radiation power is from 1 mW to 1000 mW, the radiation frequency is from 1 MHz to 10 GHz.
В предпочтительном исполнении электромагнитные колебания принимают на расстоянии не более 300 м от места излучения электромагнитных колебаний. Электромагнитные колебания излучают на расстоянии не более 100 м от арматуры трубопровода, образующей радиопрозрачную щель между полостью трубопровода и пространством вне трубопровода. Электромагнитные колебания излучают в зависимости от выраженного в метрах расстояния R от арматуры трубопровода, образующей радиопрозрачную щель между полостью трубопровода и пространством вне трубопровода, с мощностью излучения не менее 1 мВт*R2. Полость трубопровода герметично изолирована от пространства вне трубопровода (непроницаема для жидкостей и газов).In a preferred embodiment, electromagnetic waves are received at a distance of not more than 300 m from the place of emission of electromagnetic waves. Electromagnetic vibrations emit at a distance of not more than 100 m from the pipeline reinforcement, forming a radiolucent gap between the cavity of the pipeline and the space outside the pipeline. Electromagnetic vibrations emit, depending on the distance R expressed in meters from the pipe fittings, forming a radiolucent gap between the pipe cavity and the space outside the pipe, with a radiation power of at least 1 mW * R 2 . The pipeline cavity is hermetically isolated from the space outside the pipeline (impervious to liquids and gases).
Электромагнитные колебания излучают пачками в виде кодированных последовательностей импульсов излучения. Electromagnetic oscillations are emitted in bursts in the form of coded sequences of radiation pulses.
Длительность пачки импульсов составляет от 1 до 100 мс, интервал времени между пачками составляет от 1 до 100 мс. The duration of the burst of pulses is from 1 to 100 ms, the time interval between the bursts is from 1 to 100 ms.
Информационная емкость кодированной последовательности составляет не менее 1 байта, в предпочтительном исполнении информационная емкость кодированной последовательности составляет от 4 до 100 байт. The information capacity of the encoded sequence is at least 1 byte; in a preferred embodiment, the information capacity of the encoded sequence is from 4 to 100 bytes.
После приема высокочастотных колебаний со стороны, противоположной месту излучения указанных колебаний относительно стенки трубопровода, из места приема колебаний излучают высокочастотные колебания и принимают их с противоположной стороны относительно стенки трубопровода. After receiving high-frequency vibrations from the side opposite to the radiation point of these vibrations relative to the pipe wall, high-frequency vibrations are emitted from the receiving point of vibrations and receive them from the opposite side relative to the pipe wall.
Излучают пачки запросов после приема, по крайней мере, одной пачки запроса высокочастотных колебаний со стороны, противоположной месту излучения указанной пачки относительно стенки трубопровода, из места приема колебаний излучают, по крайней мере, одну ответную пачку высокочастотных колебаний, которую принимают с противоположной стороны относительно стенки трубопровода. Ответную пачку высокочастотных колебаний принимают в месте излучения пачки запроса. Packs of requests are emitted after receiving at least one pack of request for high-frequency vibrations from the side opposite to the radiation site of the specified pack relative to the pipeline wall, at least one response pack of high-frequency vibrations is received from the site of receiving vibrations, which is received from the opposite side relative to the wall the pipeline. The response burst of high-frequency oscillations is received at the radiation site of the burst of request.
В возможных вариантах реализации изобретения:
после приема высокочастотных колебаний со стороны, противоположной месту излучения указанных колебаний относительно стенки трубопровода, включают или выключают излучение низкочастотных электромагнитных колебаний частотой не более 1 кГц из места приема высокочастотных колебаний;
со стороны, противоположной месту излучения указанных высокочастотных колебаний относительно стенки трубопровода, излучают низкочастотные электромагнитные колебания частотой не более 1 кГц, после приема высокочастотных колебаний в месте излучения низкочастотных колебаний изменяют мощность и/или скважность низкочастотного излучения;
со стороны, противоположной месту излучения указанных высокочастотных колебаний относительно стенки трубопровода, излучают низкочастотные электромагнитные колебания частотой не более 1 кГц, после приема высокочастотных колебаний в месте излучения низкочастотных колебаний низкочастотные электромагнитные колебания излучают с периодическим изменением мощности излучения, мощность низкочастотного излучения изменяют дискретно;
высокочастотные электромагнитные колебания излучают вне трубопровода в виде кодированных последовательностей, принимают с помощью приемного оборудования, установленного на снаряде, находящемся внутри трубопровода, среди принятых кодированных последовательностей идентифицируют код изменения режима работы снаряда, после идентификации указанного коды формируют управляющие сигналы изменения режима работы снаряда (изменения режима питания снаряда или скорости снаряда или режима измерений диагностических параметров).In possible embodiments of the invention:
after receiving high-frequency oscillations from the side opposite to the radiation place of the indicated oscillations relative to the pipeline wall, turn on or turn off the radiation of low-frequency electromagnetic oscillations with a frequency of not more than 1 kHz from the place of receiving high-frequency oscillations;
from the side opposite to the radiation point of the indicated high-frequency oscillations relative to the pipeline wall, low-frequency electromagnetic waves are emitted with a frequency of not more than 1 kHz, after receiving high-frequency oscillations in the place of radiation of low-frequency oscillations, the power and / or duty cycle of the low-frequency radiation are changed;
from the side opposite to the radiation point of the indicated high-frequency oscillations relative to the pipe wall, low-frequency electromagnetic waves are emitted with a frequency of not more than 1 kHz, after receiving high-frequency oscillations in the place of radiation of low-frequency oscillations, low-frequency electromagnetic waves emit with a periodic change in radiation power, the low-frequency radiation power is changed discretely;
high-frequency electromagnetic waves are emitted outside the pipeline in the form of coded sequences, received using receiving equipment mounted on a projectile located inside the pipeline, among the received coded sequences, a code for changing the projectile’s operating mode is identified, after identifying the specified codes, control signals for changing the projectile’s operating mode are generated (mode changes projectile power or projectile speed or diagnostic parameter measurement mode).
Электромагнитные колебания излучают пачками в виде кодированных последовательностей импульсов излучения, указанные выше действия над низкочастотным излучением выполняют после приема кодированной последовательности импульсов и идентификации заранее обусловленного кода. Electromagnetic oscillations are emitted in bursts in the form of coded sequences of radiation pulses; the above actions on low-frequency radiation are performed after receiving the encoded sequence of pulses and identifying a predetermined code.
В дальнейшее развитие изобретения (во время приема низкочастотных и/или высокочастотных электромагнитных колебаний) генерируют опорные электрические колебания и определяют разность фаз между электрическими колебаниями, соответствующими принятым электромагнитным колебаниям, и опорными колебаниями, формируют информационные и/или управляющие сигналы в зависимости от величины указанной разности фаз. In the further development of the invention (during the reception of low-frequency and / or high-frequency electromagnetic oscillations), reference electric oscillations are generated and the phase difference between the electric oscillations corresponding to the received electromagnetic oscillations and the reference oscillations is determined, information and / or control signals are generated depending on the magnitude of the indicated difference phases.
Разность фаз определяют путем перемножения электрических колебаний (напряжений и/или токов), соответствующих принятым электромагнитным колебаниям, с опорными колебаниями (напряжениями и/или токами соответственно), заданной частоты по одному из каналов обработки и одновременного перемножения электрических колебаний (напряжений и/или токов), соответствующих принятым электромагнитным колебаниям, с опорными колебаниями (напряжениями и/или токами соответственно), но сдвинутыми по фазе, по второму каналу обработки, интегрирования перемноженных колебаний по каждому из указанных каналов обработки, определения соотношения между полученными по каждому из двух указанных каналов обработки интегрированными амплитудными компонентами. The phase difference is determined by multiplying electrical oscillations (voltages and / or currents) corresponding to the accepted electromagnetic oscillations, with reference oscillations (voltages and / or currents, respectively), a given frequency along one of the processing channels and simultaneously multiplying electric oscillations (voltages and / or currents ), corresponding to the accepted electromagnetic oscillations, with reference oscillations (voltages and / or currents, respectively), but shifted in phase, along the second channel of processing, integrating multiply oscillations for each of these processing channels, determining the ratio between the integrated amplitude components obtained for each of the two indicated processing channels.
В заявленном способе принимают посылки электромагнитных колебаний, в каждой из которых не менее трех полных периодов электромагнитных колебаний заданной частоты, определяют начальную фазу колебаний для каждой из посылок. In the claimed method accept packages of electromagnetic waves, in each of which no less than three full periods of electromagnetic waves of a given frequency, determine the initial phase of the waves for each of the packages.
При этом вычисляют разность между указанными фазами колебаний в разных посылках, формируют информационные и/или управляющие сигналы в зависимости от величины указанной разности между начальными фазами разных посылок; принимают посылки из 5-30 полных периодов электромагнитных колебаний заданной частоты; идентифицируют посылки с фазовыми манипуляциями. In this case, the difference between the indicated oscillation phases in different packages is calculated, information and / or control signals are generated depending on the magnitude of the specified difference between the initial phases of the different packages; receive packages from 5-30 full periods of electromagnetic oscillations of a given frequency; identify parcels with phase manipulation.
В предпочтительном исполнении заявленного способа низкочастотные электромагнитные колебания излучают путем возбуждения колебаний в LC-контуре, режим работы LC-контура с излучением электромагнитных колебаний чередуют с режимом работы LC-контура без излучения электромагнитных колебаний, переключение указанных режимов работы LC-контура выполняют путем разрыва или восстановления подключения, по меньшей мере, одного из выходов конденсатора LC-контура в некоторый момент времени, отстоящий от момента резонансного пика по напряжению не более чем на 0,05 периода резонансных колебаний в LC-контуре. In a preferred embodiment of the inventive method, low-frequency electromagnetic waves are emitted by exciting oscillations in the LC circuit, the LC circuit operating mode with electromagnetic radiation is alternated with the LC circuit operating mode without emitting electromagnetic waves, switching of the specified LC circuit modes is performed by breaking or restoring connecting at least one of the outputs of the LC-circuit capacitor at a certain point in time, which is not more than h from the moment of the resonant peak in voltage 0.05 period of resonant oscillations in the LC circuit.
На чертеже изображена схема, иллюстрирующая реализацию заявленного способа обмена данными и управления внутритрубными объектами
В предпочтительном исполнении бортовой приемопередатчик 5 закрепляется на внутритрубном объекте 2 (снаряде), пропускаемом внутри трубопровода 3, находящегося под слоем грунта 4, и включает в себя корпус. В корпусе установлены элементы питания, антенна, приемник и генератор высокочастотных электромагнитных колебаний, а также приемно-анализирующие модули. Внутритрубный снаряд запасовывают в камеру запуска внутритрубных снарядов, включают перекачку продукта, который толкает снаряд по трубопроводу. Бригады сопровождения снаряда, находясь вблизи камеры запуска снаряда, с помощью высокочастотных приемопередатчиков 1, 5 устанавливают режим работы снаряда и при необходимости режим работы низкочастотного передатчика или приемопередатчика, устанавливаемого на снаряде. На камерах запуска и приема снарядов, а также на примыкающих к ним трубах установлено множество вантузов и отводов с фланцевыми соединениями, а также с неразъемными соединениями, через уплотнения в которых способно проходить высокочастотное излучение. Основу высокочастотных передатчиков составляют известные из уровня техники высокочастотные микросхемы-генераторы колебаний на 20 МГц. При этом высокочастотная антенна имеет протяженность не более 5 см.The drawing shows a diagram illustrating the implementation of the claimed method of data exchange and control of in-pipe objects
In a preferred embodiment, the airborne transceiver 5 is fixed on the in-tube object 2 (projectile), passed through the pipeline 3, which is under the soil layer 4, and includes a housing. The case contains power elements, an antenna, a receiver and a generator of high-frequency electromagnetic waves, as well as receiving and analyzing modules. The in-tube projectile is stored in the in-tube shell launch chamber, and the product is pumped, which pushes the projectile through the pipeline. The crew escort teams, being near the projectile launch chamber, using high-frequency transceivers 1, 5 set the projectile mode of operation and, if necessary, the mode of operation of the low-frequency transmitter or transceiver installed on the projectile. The chambers for launching and receiving shells, as well as on adjacent pipes, have many plungers and outlets with flange connections, as well as with one-piece connections through which seals can transmit high-frequency radiation. High-frequency transmitters are based on high-frequency oscillators at 20 MHz known from the prior art. In this case, the high-frequency antenna has a length of not more than 5 cm.
Излучаемые бортовым приемопередатчиком 5 высокочастотные электромагнитные колебания 8 проходят через радиопрозрачную щель 10, образуемую резиновой прокладкой в фланцевом соединении вантуза 9, и регистрируются с помощью наземного приемопередатчика 1. High-frequency electromagnetic waves 8 radiated by the on-board transceiver 5 pass through a radiotransparent slit 10 formed by a rubber gasket in the flange connection of the plunger 9 and are recorded using the ground-based transceiver 1.
Аналогичным образом излучаемые наземным приемопередатчиком 1 высокочастотные электромагнитные колебания 8 проходят через радиопрозрачную щель 10 и регистрируются с помощью бортового приемопередатчика 5. Similarly, the high-frequency electromagnetic waves 8 emitted by the ground transceiver 1 pass through the radiotransparent slit 10 and are recorded using the onboard transceiver 5.
При приеме электромагнитных колебаний формируют электрические сигналы данных и/или управления, соответствующие принятым электромагнитным колебаниям. When receiving electromagnetic waves, electrical data and / or control signals are generated corresponding to the received electromagnetic waves.
Мощность излучения регулируется в зависимости от решаемой задачи в диапазоне от 1 мВт до 1000 мВт. Для бортового приемопередатчика 5 мощность излучения устанавливается перед запасовкой снаряда 2 в трубопровод 3 с учетом ограниченности энергоресурса батарей внутритрубного снаряда 2. Для наземного приемопередатчика 1 мощность излучения может регулироваться в процессе работы, поскольку факт приема излученных колебаний бортовым приемопередатчиком 5 подтверждается излучением бортового приемопередатчика 5, что отображается на наземном приемопередатчике 1, принимающем ответные сигналы. При этом пользуются правилом, что электромагнитные колебания излучают в зависимости от выраженного в метрах расстояния R от арматуры трубопровода, образующей радиопрозрачную щель между полостью трубопровода и пространством вне трубопровода, с мощностью излучения не менее 1 мВт•R2.The radiation power is regulated depending on the task in the range from 1 mW to 1000 mW. For the on-board transceiver 5, the radiation power is set before the reserve of the projectile 2 in the pipeline 3, taking into account the limited energy resource of the batteries of the in-tube projectile 2. For the ground transceiver 1, the radiation power can be adjusted during operation, since the fact of the reception of the emitted oscillations by the on-board transceiver 5 is confirmed by the radiation of the on-board transceiver 5, which displayed on the ground transceiver 1 receiving the response signals. At the same time, they use the rule that electromagnetic waves emit depending on the distance R expressed in meters from the pipe fittings, which forms a radio-transparent gap between the pipe cavity and the space outside the pipe, with a radiation power of at least 1 mW • R 2 .
Высокочастотные электромагнитные колебания принимают на расстоянии не более 300 м от места их излучения и на расстоянии не более 100 м от арматуры трубопровода, образующей радиопрозрачную щель между полостью трубопровода и пространством вне трубопровода. High-frequency electromagnetic oscillations are received at a distance of not more than 300 m from the place of their radiation and at a distance of not more than 100 m from the pipeline fittings, which forms a radio-transparent gap between the cavity of the pipeline and the space outside the pipeline.
Электромагнитные колебания излучают пачками в виде кодированных последовательностей импульсов излучения. В предпочтительном исполнении длительность пачки импульсов составляет 10 мс, интервал времени между пачками составляет 10 мс, информационная емкость кодированной последовательности составляет 8 байт. Electromagnetic oscillations are emitted in bursts in the form of coded sequences of radiation pulses. In a preferred embodiment, the duration of the burst of pulses is 10 ms, the time interval between the bursts is 10 ms, the information capacity of the encoded sequence is 8 bytes.
После приема высокочастотных колебаний со стороны, противоположной месту излучения указанных колебаний относительно стенки трубопровода, из места приема колебаний излучают высокочастотные колебания и принимают их с противоположной стороны относительно стенки трубопровода. Излучают пачки запросов после приема, по крайней мере, одной пачки запроса высокочастотных колебаний со стороны, противоположной месту излучения указанной пачки относительно стенки трубопровода, из места приема колебаний излучают, по крайней мере, одну ответную пачку высокочастотных колебаний, которую принимают с противоположной стороны относительно стенки трубопровода. Ответную пачку высокочастотных колебаний принимают в месте излучения пачки запроса. Таким образом, реализуется механизм подтверждения наличия связи между бортовым 5 и наземным 1 приемопередатчиками. After receiving high-frequency vibrations from the side opposite to the radiation point of these vibrations relative to the pipe wall, high-frequency vibrations are emitted from the receiving point of vibrations and receive them from the opposite side relative to the pipe wall. Packs of requests are emitted after receiving at least one pack of request for high-frequency vibrations from the side opposite to the radiation place of the specified pack relative to the pipe wall, at least one response pack of high-frequency vibrations is received from the place of receiving vibrations, which is received from the opposite side relative to the wall the pipeline. The response burst of high-frequency oscillations is received at the radiation site of the burst of request. Thus, a mechanism for confirming the presence of communication between airborne 5 and ground-based 1 transceivers is implemented.
В зависимости от решаемой задачи на наземном приемопередатчике 1 в процессе работы выставляется режим работы. Реализованы следующие режимы работы:
1. После приема высокочастотных колебаний со стороны, противоположной месту излучения указанных колебаний относительно стенки трубопровода, включают или выключают излучение низкочастотных электромагнитных колебаний частотой не более 1 кГц из места приема высокочастотных колебаний.Depending on the task to be solved, the operating mode is set on the ground transceiver 1 during operation. The following operating modes are implemented:
1. After receiving high-frequency oscillations from the side opposite to the radiation point of the indicated oscillations relative to the pipeline wall, the radiation of low-frequency electromagnetic oscillations with a frequency of not more than 1 kHz from the place of receiving high-frequency oscillations is turned on or off.
2. Со стороны, противоположной месту излучения указанных высокочастотных колебаний относительно стенки трубопровода, излучают низкочастотные электромагнитные колебания частотой не более 1 кГц; после приема высокочастотных колебаний в месте излучения низкочастотных колебаний изменяют мощность и/или скважность низкочастотного излучения. 2. From the side opposite to the radiation point of the indicated high-frequency oscillations relative to the pipeline wall, low-frequency electromagnetic oscillations emit a frequency of not more than 1 kHz; after receiving high-frequency oscillations in the place of emission of low-frequency oscillations, the power and / or duty cycle of low-frequency radiation is changed.
3. Со стороны, противоположной месту излучения указанных высокочастотных колебаний относительно стенки трубопровода, излучают низкочастотные электромагнитные колебания частотой не более 1 кГц; после приема высокочастотных колебаний в месте излучения низкочастотных колебаний низкочастотные электромагнитные колебания излучают с периодическим изменением мощности излучения, мощность низкочастотного излучения изменяют дискретно. 3. From the side opposite to the radiation point of the indicated high-frequency oscillations relative to the pipeline wall, low-frequency electromagnetic oscillations emit a frequency of not more than 1 kHz; after receiving high-frequency oscillations in the place of emission of low-frequency oscillations, low-frequency electromagnetic waves emit with a periodic change in radiation power, the power of low-frequency radiation is changed discretely.
4. Высокочастотные электромагнитные колебания излучают вне трубопровода в виде кодированных последовательностей, принимают с помощью приемного оборудования, установленного на снаряде, находящемся внутри трубопровода, среди принятых кодированных последовательностей идентифицируют код изменения режима работы снаряда, после идентификации указанного коды формируют управляющие сигналы изменения режима работы снаряда. 4. High-frequency electromagnetic waves are emitted outside the pipeline in the form of coded sequences, received with the help of receiving equipment installed on a projectile inside the pipeline, among the received coded sequences, the code for changing the mode of operation of the projectile is identified, after identifying the specified codes, control signals for changing the mode of operation of the projectile are generated.
Электромагнитные колебания излучают пачками в виде кодированных последовательностей импульсов излучения, указанные выше действия над низкочастотным излучением выполняют после приема кодированной последовательности импульсов и идентификации заранее обусловленного кода. Electromagnetic oscillations are emitted in bursts in the form of coded sequences of radiation pulses; the above actions on low-frequency radiation are performed after receiving the encoded sequence of pulses and identifying a predetermined code.
Указанные действия над низкочастотным излучением выполняются с помощью низкочастотного передатчика электромагнитных колебаний, который включает в себя последовательный LC-контур из конденсатора и индуктивной катушки, низкочастотный генератор электромагнитных колебаний, включающий в себя электронно-управляемые ключи и схему управления ключами, выполненную в виде программно-перенастраиваемого контроллера и включающую в себя микропроцессор, генератор тактовых импульсов и счетчики тактовых импульсов. Электронно-управляемые ключи выполнены на полевых транзисторах; резонансная частота LC-контура составляет около 22 Гц. These actions on low-frequency radiation are performed using a low-frequency electromagnetic oscillation transmitter, which includes a series LC circuit from a capacitor and an inductive coil, a low-frequency electromagnetic oscillation generator, which includes electronically controlled keys and a key management circuit made in the form of a programmable controller and includes a microprocessor, a clock and clock counters. Electronic-controlled keys are made on field-effect transistors; the resonant frequency of the LC circuit is about 22 Hz.
Низкочастотные электромагнитные колебания излучают путем возбуждения колебаний в LC-контуре, которое осуществляют путем периодического подключения LC-контура к выходам источника питания синхронно с периодом резонансных колебаний в контуре 45,5 мс с чередованием (инвертированием) полярности подключения в зависимости от фазы колебаний в контуре. Полярность подключения LC-контура к источнику питания изменяют с помощью электронно-управляемых ключей. Low-frequency electromagnetic oscillations are emitted by excitation of oscillations in the LC circuit, which is carried out by periodically connecting the LC circuit to the outputs of the power supply synchronously with the period of resonant oscillations in the circuit 45.5 ms alternating (inverting) the polarity of the connection depending on the phase of the oscillations in the circuit. The polarity of the connection of the LC circuit to the power source is changed using electronically controlled keys.
После начала движения снаряда по линейной части трубопровода бригады сопровождения снаряда прибывают на заранее помеченные пункты (маркерные пункты) по трассе трубопровода, включают оборудование для приема низкочастотных сигналов и регистрируют время прохождения снаряда или при получении сигналов от низкочастотного передатчика, установленного на снаряде 2, включают наземный передатчик низкочастотных электромагнитных сигналов, которые принимаются приемно-усилительным трактом на снаряде и записываются в память, либо при прохождении снаряда с установленным на нем приемником низкочастотного излучения вблизи наземного низкочастотного передатчика приемник на снаряде регистрирует время приема колебаний или соответствующий времени параметр, например пройденную дистанцию, и излучает соответствующую посылку электромагнитных колебаний, которая регистрируется вне трубопровода. After the projectile begins to move along the linear part of the pipeline, the crew escort teams arrive at pre-marked points (marker points) along the pipeline route, turn on equipment for receiving low-frequency signals and record the projectile transit time or, when receiving signals from a low-frequency transmitter installed on projectile 2, turn on the ground transmitter of low-frequency electromagnetic signals that are received by the receiving-amplifying path on the projectile and are recorded in memory, or when passing through a projectile with a low-frequency radiation receiver installed on it near the ground-based low-frequency transmitter, the receiver on the projectile registers the time for receiving the oscillations or the parameter corresponding to the time, for example, the distance traveled, and emits the corresponding package of electromagnetic waves, which is recorded outside the pipeline.
Маркерные пункты выбирают вблизи узлов арматуры трубопровода. При прохождении снаряда через маркерный пункт высокочастотный наземный приемопередатчик 1 посылает запрос бортовому приемопередатчику 5 о состоянии снаряда, бортовой приемопередатчик 5 посылает кодированные пачки высокочастотных колебаний, соответствующие данным о состоянии оборудования снаряда, параметрах среды перекачки, режимах работы снаряда (включен или выключен набор измерительных данных), указанные данные принимаются и декодируются в приемопередатчике 1. В зависимости от решаемой задачи и соответствия режима работы снаряда по данным от приемопередатчика 5 требуемому режиму работы для данного участка трассы трубопровода, при необходимости с помощью высокочастотного наземного приемопередатчика 1 посылается команда на изменение режима работы снаряда, которая принимается приемопередатчиком 5, декодируется и посылается соответствующий управляющий сигнал на соответствующие исполнительные модули, установленные в снаряде. Marker points are selected near the pipeline fittings. When the projectile passes through the marker point, the high-frequency ground-based transceiver 1 sends a request to the airborne transceiver 5 about the state of the projectile, the airborne transceiver 5 sends encoded packets of high-frequency oscillations corresponding to the information about the state of the projectile equipment, parameters of the pumping medium, and operating modes of the projectile (set of measurement data on or off) , the specified data is received and decoded in the transceiver 1. Depending on the problem being solved and the correspondence of the operating mode of the projectile about the data from the transceiver 5 to the required operating mode for a given section of the pipeline route, if necessary, using a high-frequency ground-based transceiver 1, a command is sent to change the operating mode of the projectile, which is received by the transceiver 5, decoded and the corresponding control signal is sent to the corresponding executive modules installed in the projectile.
Аналогичным образом радиоканал позволяет управлять наземным оборудованием, расставленным в маркерных пунктах и работающим в автоматическом режиме. Similarly, the radio channel allows you to control ground equipment located in marker points and operating in automatic mode.
В случае застревания снаряда в трубопроводе, например в месте сужения сечения или вмятины, радиоканал позволяет получить со снаряда диагностические данные о проконтролированном участке трубопровода, а также о параметрах трубопровода и состояния снаряда, предшествующих застреванию или вызвавших застревание. В случае обследования газопровода или конденсатопровода такие данные могут быть получены без остановки перекачки продукта. In the case of a projectile jamming in the pipeline, for example, at a narrowing of a section or a dent, the radio channel allows receiving diagnostic information from the projectile about the monitored section of the pipeline, as well as about the parameters of the pipeline and the state of the projectile that preceded the jam or caused jam. In the case of a gas pipeline or condensate pipeline inspection, such data can be obtained without stopping product pumping.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002118568A RU2216686C1 (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | Method of exchange of data and control of inter- tube objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002118568A RU2216686C1 (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | Method of exchange of data and control of inter- tube objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2216686C1 true RU2216686C1 (en) | 2003-11-20 |
Family
ID=32028095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002118568A RU2216686C1 (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | Method of exchange of data and control of inter- tube objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2216686C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007049993A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-03 | Popovich Alexandr Maximilyanov | Method for protecting against explosion during an in-tube flaw detector operation and a protection system device |
| RU2485391C1 (en) * | 2012-02-15 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Explosion protection method of in-tube monitoring device, and arrangement of explosion protection system for its implementation |
| RU2528790C1 (en) * | 2013-03-20 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Method and device for control of in-line unit |
| RU2635016C2 (en) * | 2013-07-02 | 2017-11-08 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Intra-tube projectile with wireless data transmission system |
-
2002
- 2002-07-12 RU RU2002118568A patent/RU2216686C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Транспорт, переработка и использование газа в зарубежных странах, вып.19, 1987, М., ВНИИЭГАЗПРОМ, с.10-11. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007049993A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-03 | Popovich Alexandr Maximilyanov | Method for protecting against explosion during an in-tube flaw detector operation and a protection system device |
| RU2485391C1 (en) * | 2012-02-15 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Explosion protection method of in-tube monitoring device, and arrangement of explosion protection system for its implementation |
| RU2528790C1 (en) * | 2013-03-20 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Method and device for control of in-line unit |
| RU2635016C2 (en) * | 2013-07-02 | 2017-11-08 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Intra-tube projectile with wireless data transmission system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5027709A (en) | Magnetic induction mine arming, disarming and simulation system | |
| AU2014284654B2 (en) | Internal pipe pig with wireless data transmission system | |
| CN1977187B (en) | Method and device for a material-penetrative localization of a measurement signal | |
| US7639178B1 (en) | System and method for detecting receivers | |
| EP3123103A1 (en) | Apparatus, system and method for blasting using magnetic communication signal | |
| IL129651A0 (en) | High precision measuring method and apparatus | |
| KR20030013417A (en) | Method and device for radio determining at least one object position and/or orientation | |
| US9279876B2 (en) | System for orienting and positioning an electromagnetic receiver | |
| RU2216686C1 (en) | Method of exchange of data and control of inter- tube objects | |
| ITTO20010035A1 (en) | PROCEDURE AND SYSTEM FOR MEASURING THE DISTANCE OF A MOBILE BODY FROM A FIXED PART. | |
| KR20120117823A (en) | Asset detection apparatus and method | |
| US11567039B2 (en) | Passive wireless sensor | |
| JPH11283178A (en) | Electric resonance discriminator, electric resonance discriminator detecting device, and traffic system | |
| RU27186U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL AND COMMUNICATION WITH IN-TUBE OBJECTS (OPTIONS) | |
| RU2685578C1 (en) | Method for remote monitoring and diagnostics of condition of structures and engineering structures and device for its implementation | |
| RU2215932C1 (en) | Method and device for marking and control of intrapipe objects | |
| RU2204760C1 (en) | Method and device for determination of position and state of objects inside tube | |
| RU144066U1 (en) | ELECTROMAGNETIC WAVE TRANSMITTER FOR DETERMINING THE POSITION OF IN-TUBE OBJECTS | |
| US3427613A (en) | Object identification system | |
| RU2206815C1 (en) | Gear indicating positions of intrapipe objects and method of its employment ( variants ) | |
| US2978668A (en) | Expendable echo sounder | |
| RU2528790C1 (en) | Method and device for control of in-line unit | |
| US3174148A (en) | Proximity measuring system | |
| ES2925573T3 (en) | Method of communication through the earth by using a magnetic field | |
| RU2110729C1 (en) | Device to locate cleaning and diagnostic tools in pipe-line |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150713 |