RU2574698C2

RU2574698C2 - Method and system to track trajectory of motion of pig

Info

Publication number: RU2574698C2
Application number: RU2013123586/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Майоров
Original assignee: Бейкер Хьюз Инкорпорейтед
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: invention relates to systems for monitoring of condition of manifold and field oil pipelines, gas pipelines and oil products pipelines and may be used to track passage of intelligent pigs inside surveyed pipelines and detection of pipeline irregularities location. The result is achieved by the fact that the pig is sent inside the pipeline, physical values that characterize condition and/or characteristics of a pig and/or a pipeline are measured by a measurement system of pig and recorded into a pig data accumulator with linkage to time by pig clock. With the help of a recorder installed near a reference point of a pipeline they measure physical values making it possible to identify passage of the pig near the recorder, characteristics that identify appropriate moments of time of pig passage by the recorder's clock are generated and recorded into a data accumulator of the recorder. With the help of a transmitter located in one of a pair of objects, comprising a pig and a recorder, they send a signal with time characteristic, related to clock readings at the transmitter side; the transmitted signal is received by a receiver located in the other object of the pair, and a characteristic is recorded into a data accumulator on the receiver's side, which is related to time characteristic of the received signal, with linkage to the clock at the receiver's side. The difference in clock readings at the receiver and transmitter sides is determined, thus the value of time difference in recorder's and pig's clocks, and is used in the reference point to determine the pipeline characteristics.

EFFECT: increased accuracy of time detection for pig passage near reference points and thus accuracy of detection of pipeline irregularities location.

38 cl, 7 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к системам контроля трубопроводов, в частности к системам внутритрубного контроля за состоянием магистральных и промысловых нефтепроводов, газопроводов и нефтепродуктопроводов. Изобретение может быть использовано для отслеживания прохождения внутри обследуемых трубопроводов внутритрубных дефектоскопов и диагностических снарядов и последующего определения местоположения выявленных дефектов и особенностей трубопроводов.The invention relates to systems for monitoring pipelines, in particular to systems for in-line monitoring of the state of trunk and field pipelines, gas pipelines and oil pipelines. The invention can be used to track the passage within the examined pipelines of in-line flaw detectors and diagnostic shells and the subsequent determination of the location of detected defects and pipeline features.

Уровень техникиState of the art

Известны системы диагностического обследования трубопроводов, которые включают в себя внутритрубный снаряд и регистратор (патент США US 6023986, опубл. 25.02.2000, а также патент США US 6243657, опубл. 05.06.2001). В снаряде установлена измерительная система, содержащая датчики неразрушающего контроля в виде датчиков утечки магнитного потока (MFL), датчики инерциальной системы навигации в виде трехосных гироскопов и акселерометров, а также одометр (прибор для измерения пройденной снарядом дистанции), часы и средства обработки и записи измеренных данных. Для отслеживания траектории движения снаряда внутри трубопровода в снаряде устанавливают передатчик низкочастотных электромагнитных сигналов. Регистратор содержит приемник низкочастотных электромагнитных сигналов, приемник GPS, часы и средства обработки и записи принятых сигналов.Known systems for diagnostic inspection of pipelines, which include an in-line projectile and a registrar (US patent US 6023986, publ. 02.25.2000, as well as US patent US 6243657, publ. 05.06.2001). The projectile is equipped with a measuring system containing non-destructive testing sensors in the form of magnetic flux leakage sensors (MFL), inertial navigation system sensors in the form of triaxial gyroscopes and accelerometers, as well as an odometer (a device for measuring the distance traveled by the projectile), clocks and processing and recording means data. To track the trajectory of the projectile inside the pipeline, a transmitter of low-frequency electromagnetic signals is installed in the projectile. The recorder contains a receiver of low-frequency electromagnetic signals, a GPS receiver, a clock and means for processing and recording received signals.

Известные системы работают следующим образом. Перед пропуском внутритрубного снаряда часы регистратора синхронизируют с часами в снаряде. Во время пропуска снаряда данные, измеренные датчиками неразрушающего контроля, датчиками инерциальной системы навигации, и показания одометра записывают в накопитель данных, установленный в снаряде, с привязкой ко времени по часам в снаряде. В контрольных точках вблизи трубопровода с помощью регистратора принимают сигналы от передатчика электромагнитных сигналов, принимают сигналы от приемника GPS и записывают в регистратор моменты времени по часам регистратора, когда снаряд прошел около регистратора, а также принятые от GPS-приемником GPS-координаты. Known systems operate as follows. Before skipping an in-tube projectile, the recorder’s clock is synchronized with the clock in the projectile. During missed missile data measured by non-destructive testing sensors, inertial navigation system sensors, and odometer readings are recorded in a data storage device installed in the projectile, with reference to the clock time in the projectile. At control points near the pipeline, signals from the transmitter of electromagnetic signals are received with the help of a registrar, signals from a GPS receiver are received, and time points are recorded in the recorder by the clock of the recorder when the projectile passed near the recorder, as well as GPS coordinates received from the GPS receiver.

После завершения пропуска снаряда данные, записанные в накопитель данных снаряда, совмещают с данными, записанными в накопитель данных регистратора, по данным от датчиков неразрушающего контроля и показаниям одометра идентифицируют дефекты и особенности обследованного трубопровода и определяют их местоположение по дистанции. По данным датчиков системы инерциальной навигации определяют траекторию прокладки трубопровода. По совмещенным данным определяют местоположение особенностей и дефектов трубопровода относительно контрольных точек, в которых стояли регистраторы, а также GPS-координаты дефектов и особенностей трубопровода и GPS-координаты траектории прокладки трубопровода.After completion of the missile pass, the data recorded in the data storage device of the projectile is combined with the data recorded in the data storage device of the recorder, according to the data from non-destructive testing sensors and odometer readings, defects and features of the examined pipeline are identified and their location is determined by distance. According to the sensors of the inertial navigation system, the trajectory of the pipeline is determined. Based on the combined data, the location of the features and defects of the pipeline relative to the control points at which the recorders were located, as well as the GPS coordinates of the defects and features of the pipeline and the GPS coordinates of the pipeline trajectory are determined.

Недостаток известных систем заключается в неравномерности хода бортовых часов в снаряде и часов в регистраторе. Если трубопровод имеет большую протяженность и пропуск снаряда занимает длительное время, то разница в показаниях часов в снаряде и в регистраторе накапливается и может составить несколько секунд. Это приводит к ошибке в определении местоположения особенности или дефекта трубопровода в несколько метров. A disadvantage of the known systems is the uneven course of the onboard clock in the shell and the clock in the recorder. If the pipeline has a large length and the missed projectile takes a long time, then the difference in the clock readings in the projectile and in the recorder accumulates and can take several seconds. This leads to an error in locating a feature or pipeline defect of several meters.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей изобретения является создание способа и системы для отслеживания траектории движения внутритрубного снаряда, позволяющих повысить точность определения времени прохождения внутритрубного снаряда вблизи наземных контрольных точек, что позволит повысить точность определения положения особенностей трубопровода, при этом в зависимости от характера измерений, производимых измерительной системой, к особенностям трубопровода могут относиться элементы арматуры, сужения сечения, дефекты стенки, а также искривления линейной части трубопровода, характеризующие траекторию его прокладки.The objective of the invention is to provide a method and system for tracking the trajectory of the in-tube projectile, which allows to increase the accuracy of determining the transit time of the in-tube projectile near ground control points, which will improve the accuracy of determining the position of the features of the pipeline, depending on the nature of the measurements made by the measuring system, to the features the pipeline may include reinforcing elements, narrowing of the section, wall defects, as well as curvature of the linear part ruboprovoda describing the trajectory of his pads.

Указанный результат достигается тем, что в предложенном способе отслеживания движения внутритрубного снаряда:The specified result is achieved by the fact that in the proposed method for tracking the movement of an in-tube projectile:

пропускают снаряд внутри трубопровода, измеряют с помощью измерительной системы в снаряде физические величины, характеризующие состояние и/или характеристики снаряда и/или трубопровода, и записывают их в накопитель данных снаряда с привязкой ко времени, определяемому по часам снаряда; pass the projectile inside the pipeline, measure using the measuring system in the projectile physical quantities characterizing the state and / or characteristics of the projectile and / or pipeline, and write them to the projectile data storage device with reference to the time determined by the projectile clock;

с внешней стороны трубопровода с помощью по меньшей мере одного регистратора, установленного вблизи контрольной точки трубопровода, измеряют напряженность магнитного поля или иные физические величины, позволяющие идентифицировать прохождение снаряда вблизи регистратора, с привязкой ко времени, определяемому по часам регистратора, на основании упомянутых измеренных физических величин и соответствующих им значений времени формируют характеристики, позволяющие идентифицировать моменты времени прохождения снаряда вблизи регистратора по часам регистратора, и записывают сформированные характеристики в накопитель данных регистратора; from the outside of the pipeline using at least one recorder installed near the control point of the pipeline, measure the magnetic field strength or other physical quantities that can identify the passage of the projectile near the registrar, with reference to the time determined by the recorder’s hours, based on the measured physical quantities and the corresponding time values form characteristics that allow to identify the moments of time of the passage of the projectile near the register a logger for clock, and recorded in the recorder formed characteristics data memory;

во время пропуска снаряда внутри трубопровода с помощью передатчика, расположенного в одном из пары объектов, состоящей из снаряда и регистратора, передают сигнал с временной характеристикой, связанной с показаниями часов на стороне упомянутого передатчика; during the passage of the projectile inside the pipeline using a transmitter located in one of a pair of objects consisting of a projectile and a recorder, transmit a signal with a time characteristic associated with the clock on the side of the said transmitter;

принимают переданный сигнал с временной характеристикой с помощью приемника, расположенного в другом из упомянутой пары объектов, и записывают в накопитель данных на стороне упомянутого приемника по меньшей мере одну характеристику, связанную с временной характеристикой принятого сигнала, с привязкой к часам на стороне приемника;receive a transmitted signal with a time characteristic using a receiver located in another of the aforementioned pair of objects, and write at least one characteristic associated with the time characteristic of the received signal to the data storage device on the receiver side, with reference to the clock on the receiver side;

определяют разность показаний часов на стороне передатчика и часов на стороне приемника, тем самым величину расхождения времени по часам регистратора и снаряда, и используют упомянутую величину расхождения времени в контрольной точке для определения характеристик трубопровода. they determine the difference between the clock on the transmitter side and the clock on the receiver side, thereby the time difference between the clocks of the recorder and the projectile, and use the mentioned time difference at the control point to determine the characteristics of the pipeline.

При этом в качестве упомянутого передатчика может быть использован передатчик электромагнитных колебаний, а в качестве упомянутого приемника - приемник электромагнитных колебаний, причем передаваемый сигнал кодируют путем изменения частоты электромагнитных колебаний в зависимости от значения передаваемой временной характеристики, при приеме переданного кодированного сигнала определяют частотные характеристики электромагнитных колебаний, соответствующие переданному кодированному сигналу, и записывают их в накопитель данных на стороне приемника вместе с временем по часам на стороне приемника. После выполнения пропуска снаряда совмещают данные, записанные в накопителе данных снаряда, с данными, записанными в накопителе данных регистратора, при этом по частотным характеристикам переданного кодированного сигнала упомянутого передатчика, записанного в накопителе данных регистратора, определяют разность показаний часов на стороне передатчика и показаний часов на стороне приемника; из накопителя данных на стороне передатчика считывают характеристики, привязанные к показаниям часов на стороне передатчика, а из накопителя данных на стороне приемника считывают характеристики, привязанные к показаниям часов на стороне приемника, и перезаписывают упомянутые характеристики с привязкой к показаниям одних и тех же часов для характеристик, записанных на стороне приемника, и для характеристик, записанных на стороне передатчика. In this case, the transmitter of electromagnetic waves can be used as the mentioned transmitter, and the receiver of electromagnetic waves can be used as the mentioned receiver, moreover, the transmitted signal is encoded by changing the frequency of the electromagnetic waves depending on the value of the transmitted time characteristic; when receiving the transmitted encoded signal, the frequency characteristics of electromagnetic waves are determined corresponding to the transmitted encoded signal, and write them to the data storage on the receiver’s crown along with the clock time on the receiver side. After the missed missile passes, the data recorded in the data storage device of the projectile is combined with the data recorded in the data storage device of the recorder, while the frequency characteristics of the transmitted encoded signal of the said transmitter recorded in the data storage device of the data logger determine the difference between the clock on the transmitter side and the clock on receiver side; from the data store on the transmitter side read the characteristics associated with the clock on the transmitter side, and from the data store on the receiver side read the characteristics associated with the clock on the receiver side and overwrite the mentioned characteristics with reference to the same clock for the characteristics recorded on the receiver side, and for characteristics recorded on the transmitter side.

В качестве частотной характеристики электромагнитных колебаний предпочтительно определяют частоту электромагнитных колебаний в течение периода измерения упомянутой частоты. Частота электромагнитных колебаний может изменяться дискретно, или плавно, или периодически, при этом последовательность устанавливаемых значений частот электромагнитных колебаний может периодически повторяться, например, с периодом повторения значения в младших разрядах полного значения времени. Дополнительно, в дискретной последовательности устанавливаемых значений частот электромагнитных колебаний при каждом последующем изменении частоты электромагнитных колебаний знак изменения частоты может изменяться на противоположный.As the frequency response of the electromagnetic waves, it is preferable to determine the frequency of the electromagnetic waves during the measurement period of said frequency. The frequency of electromagnetic waves can vary discretely, or smoothly, or periodically, while the sequence of set values of the frequencies of electromagnetic waves can be periodically repeated, for example, with a period of repetition of the value in the lower digits of the full time value. Additionally, in a discrete sequence of set values of the frequencies of electromagnetic waves, with each subsequent change in the frequency of electromagnetic waves, the sign of the frequency change can be reversed.

Предпочтительно, в качестве передаваемой временной характеристики используется значение в одном или нескольких младших разрядах значения времени по часам на стороне передатчика, при этом в передаваемом сигнале с временной характеристикой, который передается в виде сигнала заданной частоты, частота однозначно соответствует значению в одном или нескольких младших разрядах.Preferably, as the transmitted time characteristic, the value in one or more lower order bits of the time value on the clock on the transmitter side is used, while in the transmitted signal with the time characteristic, which is transmitted in the form of a signal of a given frequency, the frequency uniquely corresponds to the value in one or more lower order bits .

Частотные характеристики принятых электромагнитных колебаний могут определяться путем измерения фазы принимаемых электромагнитных колебаний и определения по измеренной фазе частоты принятых электромагнитных колебаний. Частотные характеристики принятых электромагнитных колебаний анализируются, чтобы идентифицировать значение упомянутой временной характеристики, и в накопитель данных на стороне приемника записываются фазовые и/или частотные характеристики электромагнитных колебаний и/или временная характеристика.The frequency characteristics of the received electromagnetic waves can be determined by measuring the phase of the received electromagnetic waves and determining the frequency of the received electromagnetic waves from the measured phase. The frequency characteristics of the received electromagnetic waves are analyzed to identify the value of the said time characteristic, and the phase and / or frequency characteristics of the electromagnetic waves and / or time characteristic are recorded in the data storage device on the receiver side.

Предпочтительно, с помощью измерительной системы, расположенной в снаряде, измеряют дистанцию, пройденную снарядом внутри трубопровода, и записывают в накопитель данных снаряда с привязкой к показаниям часов снаряда для последующего определения расстояния от соответствующей особенности трубопровода до контрольной точки.Preferably, using the measuring system located in the projectile, the distance traveled by the projectile inside the pipeline is measured and recorded in the projectile data storage device in relation to the projectile clock for subsequent determination of the distance from the corresponding pipeline feature to the control point.

Предпочтительно, с помощью приемника спутниковых сигналов, находящегося в регистраторе, принимают от искусственного спутника Земли сигнал спутникового времени и записывают значения спутникового времени в накопитель данных регистратора, после выполнения пропуска снаряда совмещают данные, записанные с привязкой к показаниям часов на стороне приемника и/или на стороне передатчика, с записанными значениями спутникового времени и перезаписывают упомянутые характеристики с привязкой к спутниковому времени.Preferably, using a satellite signal receiver located in the registrar, a satellite time signal is received from an artificial Earth satellite and the satellite time values are recorded in the data logger of the recorder, after the missed missile is missed, the data recorded with reference to the clock on the receiver side and / or side of the transmitter, with recorded values of satellite time and overwrite the mentioned characteristics with reference to satellite time.

С помощью приемника спутниковых сигналов также принимают сигналы спутниковой системы определения местоположения, определяют на их основе геодезические координаты регистратора и записывают их в накопитель данных регистратора, а после выполнения пропуска снаряда совмещают характеристики, позволяющие идентифицировать моменты времени прохождения снаряда вблизи регистратора по часам регистратора, с геодезическими координатами регистратора и определяют геодезические координаты снаряда в контрольных точках, в которых зарегистрировано прохождение снаряда вблизи регистратора.Using a satellite signal receiver, the signals of the satellite positioning system are also received, the geodetic coordinates of the registrar are determined on their basis, and they are recorded in the data logger of the recorder, and after the projectile is missed, characteristics combining the timing of the passage of the projectile near the recorder by the recorder’s clock are combined with the geodetic the coordinates of the registrar and determine the geodetic coordinates of the projectile at the control points at which it is registered the passage of the projectile near the recorder.

В варианте осуществления, с помощью измерительной системы в снаряде измеряют дистанцию, пройденную снарядом внутри трубопровода, и характеристики стенки трубопровода, позволяющие идентифицировать дефекты стенки, и после пропуска снаряда идентифицирую дефекты стенки и определяют их геодезические координаты.In an embodiment, using the measuring system in the projectile, the distance traveled by the projectile inside the pipeline and the characteristics of the pipeline wall to identify wall defects are measured, and after the projectile is missed, I identify wall defects and determine their geodetic coordinates.

Разность показаний часов на стороне передатчика и часов на стороне приемника может определяться в процессе или после выполнения пропуска снаряда.The difference between the clock on the transmitter side and the clock on the receiver side can be determined during or after skipping missiles.

В варианте осуществления, с помощью модуля инерциальной системы навигации, входящего в состав измерительной системы в снаряде, измеряют ускорения и угловые скорости снаряда по нескольким ортогональным осям, а после выполнения пропуска снаряда по зависимостям пройденной внутри трубопровода дистанции, ускорений и угловых скоростей от времени, а также значениям геодезических координат контрольных точек, в которых снаряд прошел вблизи регистратора, определяют географическое положение траектории движения снаряда. In an embodiment, using the module of the inertial navigation system that is part of the measuring system in the projectile, the accelerations and angular velocities of the projectile are measured along several orthogonal axes, and after the projectile is skipped over the dependences of the distance, accelerations and angular velocities traveled inside the pipeline, and also the values of the geodetic coordinates of the control points at which the projectile passed near the recorder, determine the geographical position of the projectile trajectory.

В другом варианте осуществления, при прохождении снаряда дополнительно формируют магнитное поле с помощью расположенного на снаряде источника магнитного поля, измеряют величину магнитного поля с помощью регистратора и идентифицируют прохождение снаряда вблизи регистратора по зависимости величины магнитного поля от времени.In another embodiment, when the projectile passes, a magnetic field is additionally generated using a magnetic field source located on the projectile, the magnitude of the magnetic field is measured using a recorder, and the projectile passage near the recorder is identified by the time dependence of the magnetic field.

В еще одном варианте осуществления с помощью регистратора принимают акустические колебания, связанные с прохождением снаряда внутри трубопровода, измеряют характеристики акустических колебаний, по которым идентифицируют прохождение снаряда вблизи регистратора.In yet another embodiment, acoustic oscillations associated with the passage of the projectile inside the pipeline are received using the recorder, and acoustic vibration characteristics are measured, which identify the passage of the projectile near the recorder.

В одном варианте, передатчик размещают в регистраторе, а приемник - в снаряде.In one embodiment, the transmitter is placed in a recorder and the receiver in a projectile.

В другом варианте, передатчик размещают в снаряде, а приемник - в регистраторе. In another embodiment, the transmitter is placed in the projectile, and the receiver in the recorder.

Часы на стороне приемника могут синхронизироваться с часами на стороне передатчика перед выполнением пропуска снаряда или в процессе пропуска снаряда. The clock on the receiver side can be synchronized with the clock on the transmitter side before skipping a projectile or in the process of skipping a projectile.

Вышеуказанный технический результат также достигается в соответствующей изобретению системе отслеживания траектории движения внутритрубного снаряда, содержащей:The above technical result is also achieved in accordance with the invention, a system for tracking the trajectory of the in-tube projectile containing:

внутритрубный снаряд, выполненный с возможностью перемещения внутри трубопровода;an in-tube projectile configured to move within the pipeline;

измерительную систему снаряда для измерения физических величин, характеризующих состояние и/или характеристики снаряда и/или трубопровода;a projectile measuring system for measuring physical quantities characterizing the condition and / or characteristics of the projectile and / or pipeline;

накопитель данных снаряда для записи измеренных данных с привязкой ко времени, определяемому по часам снаряда; projectile data storage device for recording measured data with reference to the time determined by the projectile clock;

по меньшей мере один регистратор, установленный вблизи контрольной точки с внешней стороны трубопровода, для измерения напряженности магнитного поля или иных физических величин, позволяющих идентифицировать прохождение снаряда вблизи регистратора, с привязкой ко времени, определяемому по часам регистратора, и формирования на основании упомянутых измеренных физических величин и соответствующих им значений времени характеристик, позволяющих идентифицировать моменты времени прохождения снаряда вблизи регистратора по часам регистратора, и содержащий накопитель данных регистратора для записи сформированных характеристик с привязкой ко времени, определяемому по часам регистратора; at least one recorder, installed near the control point on the outside of the pipeline, for measuring magnetic field strength or other physical quantities that make it possible to identify the passage of a projectile near the recorder, with reference to the time determined by the recorder’s clock, and forming based on the said measured physical quantities and their corresponding values of the characteristics time, allowing to identify the moments of time of the passage of the projectile near the registrar according to the register ora, and it comprising a data logger for recording the generated drive characteristics with reference to the time determined by the clock registrar;

передатчик, расположенный в одном из пары объектов, содержащей регистратор и снаряд, для передачи сигнала с временной характеристикой, связанной с показаниями часов на стороне упомянутого передатчика; a transmitter located in one of a pair of objects containing a recorder and a projectile for transmitting a signal with a time characteristic associated with the clock on the side of the said transmitter;

приемник, расположенный в другом из упомянутой пары объектов, содержащей регистратор и снаряд, для приема передаваемого сигнала с временной характеристикой, и содержащий накопитель данных для записи по меньшей мере одной характеристики, связанной с временной характеристикой принятого сигнала, с привязкой к часам на стороне упомянутого приемника;a receiver located in another of the aforementioned pair of objects containing a recorder and a projectile for receiving a transmitted signal with a time response, and containing a data storage device for recording at least one characteristic associated with the time response of the received signal, with reference to the clock on the side of the said receiver ;

устройство обработки для определения разности показаний часов на стороне передатчика и часов на стороне приемника, тем самым величины расхождения времени по часам регистратора и снаряда, и определения характеристик трубопровода с использованием величины расхождения времени в контрольной точке. a processing device for determining the difference between the clock on the transmitter side and the clock on the receiver side, thereby the time difference between the clocks of the recorder and the projectile, and determining the characteristics of the pipeline using the time difference at the control point.

В варианте осуществления, передатчик представляет собой передатчик электромагнитных колебаний со средством кодирования передаваемого сигнала путем изменения частоты электромагнитных колебаний в зависимости от значения передаваемой временной характеристики; приемник представляет собой приемник электромагнитных колебаний со средством обработки переданного кодированного сигнала и определения частотных характеристик электромагнитных колебаний, соответствующих переданному кодированному сигналу; а устройство обработки выполнено в возможностью определения по частотным характеристикам переданного кодированного сигнала передатчика, записанного в накопителе данных на стороне приемника, разности показаний часов на стороне передатчика и показаний часов на стороне приемника, на основе сопоставления данных, записанных в накопителе данных снаряда, с данными, записанными в накопителе данных регистратора, и перезаписи упомянутых характеристик с привязкой к показаниям одних и тех же часов. In an embodiment, the transmitter is an electromagnetic oscillation transmitter with means for encoding a transmitted signal by changing the frequency of electromagnetic oscillations depending on the value of the transmitted temporal characteristic; the receiver is a receiver of electromagnetic waves with a means of processing the transmitted encoded signal and determine the frequency characteristics of electromagnetic waves corresponding to the transmitted encoded signal; and the processing device is configured to determine from the frequency characteristics of the transmitted encoded signal of the transmitter recorded in the data storage device on the receiver side, the difference between the clocks on the transmitter side and the clocks on the receiver side, based on a comparison of the data recorded in the data storage device of the projectile, recorded in the data logger of the recorder, and overwriting the mentioned characteristics with reference to the readings of the same clock.

В варианте осуществления, приемник выполнен с возможностью измерения фазы принимаемых электромагнитных колебаний и определения по измеренной фазе частоты принятых электромагнитных колебаний, а устройство обработки выполнено с возможностью анализа частотных характеристик принятых электромагнитных колебаний и идентификации значения упомянутой временной характеристики для записи в накопитель данных на стороне приемника фазовых и/или частотных характеристик электромагнитных колебаний и/или временной характеристики.In an embodiment, the receiver is configured to measure the phase of the received electromagnetic waves and to determine the frequency of the received electromagnetic waves from the measured phase, and the processing device is configured to analyze the frequency characteristics of the received electromagnetic waves and identify the value of said time characteristic for recording phase data on the receiver side and / or frequency characteristics of electromagnetic waves and / or time response.

Система предпочтительно содержит в регистраторе приемник спутниковых сигналов для приема от искусственного спутника Земли сигналов спутникового времени и записи значений спутникового времени в накопитель данных регистратора; при этом устройство обработки обеспечивает совмещение данных, записанных с привязкой к показаниям часов на стороне приемника и/или на стороне передатчика, с записанными значениями спутникового времени и перезаписи упомянутых характеристик с привязкой к спутниковому времени.The system preferably comprises a satellite signal receiver in the recorder for receiving satellite time signals from an artificial Earth satellite and recording satellite time values to a data storage device of the recorder; the processing device ensures the combination of data recorded with reference to the clock on the receiver side and / or on the side of the transmitter with the recorded values of satellite time and overwriting the mentioned characteristics with reference to satellite time.

Приемник спутниковых сигналов предпочтительно принимает сигналы спутниковой системы определения местоположения для определения геодезических координат регистратора и записи их в накопитель данных регистратора, а устройство обработки выполнено с возможностью, после выполнения пропуска снаряда, совмещения характеристик, позволяющих идентифицировать моменты времени прохождения снаряда вблизи регистратора по часам регистратора, с геодезическими координатами регистратора и определения геодезических координат снаряда в контрольных точках, в которых зарегистрировано прохождение снаряда вблизи регистратора.The satellite signal receiver preferably receives the signals of the satellite positioning system to determine the geodetic coordinates of the recorder and write them to the data logger of the recorder, and the processing device is configured to, after skipping the projectile, combine characteristics that allow you to identify the moments of time the projectile passed near the recorder by the recorder’s clock, with the geodetic coordinates of the registrar and determining the geodetic coordinates of the shell in the control points at which the passage of the projectile near the recorder is recorded.

Измерительная система снаряда предпочтительно содержит средство измерения дистанции, пройденной снарядом внутри трубопровода, и измерения характеристик стенки трубопровода, позволяющих идентифицировать дефекты стенки; а устройство обработки выполнено с возможностью идентификации дефектов стенки и определения их геодезических координат.The measuring system of the projectile preferably comprises means for measuring the distance traveled by the projectile inside the pipeline, and measuring the characteristics of the wall of the pipeline to identify wall defects; and the processing device is configured to identify wall defects and determine their geodetic coordinates.

Измерительная система в снаряде предпочтительно содержит модуль инерциальной системы навигации для измерения ускорений и угловых скоростей снаряда по нескольким ортогональным осям, при этом устройство обработки выполнено с возможностью определения географического положения траектории движения снаряда на основе зависимостей пройденной внутри трубопровода дистанции, ускорений и угловых скоростей от времени, а также значений геодезических координат контрольных точек, в которых снаряд прошел вблизи регистратора. The measuring system in the projectile preferably comprises an inertial navigation system module for measuring accelerations and angular velocities of the projectile along several orthogonal axes, the processing device being configured to determine the geographical position of the projectile’s trajectory based on the time, acceleration and angular velocity dependences inside the pipeline, as well as the values of the geodetic coordinates of the control points at which the projectile passed near the registrar.

В варианте осуществления, система дополнительно содержит в снаряде источник магнитного поля, а в регистраторе - средство измерения величины магнитного поля для идентификации прохождения снаряда вблизи регистратора по зависимости величины магнитного поля от времени.In an embodiment, the system further comprises a magnetic field source in the projectile, and in the recorder, means for measuring the magnitude of the magnetic field to identify the passage of the projectile near the recorder by the dependence of the magnitude of the magnetic field on time.

В другом варианте осуществления, система дополнительно содержит в регистраторе средство приема акустических колебаний, связанных с прохождением снаряда внутри трубопровода, и измерения характеристик акустических колебаний для идентификации прохождения снаряда вблизи регистратора.In another embodiment, the system further comprises in the recorder means for receiving acoustic vibrations associated with the passage of the projectile inside the pipeline, and measuring the characteristics of acoustic vibrations to identify the passage of the projectile near the recorder.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

Изобретение поясняется далее на примерах выполнения, иллюстрируемых чертежами, на которых показано следующее:The invention is further illustrated by examples illustrated by the drawings, which show the following:

Фиг.1 - схема размещения снаряда и регистратора согласно первому варианту осуществления;Figure 1 - layout of the projectile and the recorder according to the first embodiment;

Фиг.2 - график зависимости частоты электромагнитных колебаний от времени;Figure 2 is a graph of the frequency of electromagnetic waves versus time;

Фиг.3 - структурная схема оборудования внутритрубного снаряда в первом варианте осуществления;Figure 3 is a structural diagram of the equipment of an in-tube projectile in the first embodiment;

Фиг.4 - структурная схема регистратора в первом варианте осуществления;4 is a structural diagram of a registrar in a first embodiment;

Фиг.5 - схема размещения снаряда и регистратора согласно второму варианту осуществления;5 is a layout diagram of a projectile and a recorder according to a second embodiment;

Фиг.6 - структурная схема оборудования внутритрубного снаряда во втором варианте осуществления;6 is a structural diagram of the equipment of the in-tube projectile in the second embodiment;

Фиг.7 - структурная схема регистратора во втором варианте осуществления.7 is a structural diagram of a registrar in a second embodiment.

В первом варианте осуществления, представленном на Фиг.1, система отслеживания траектории движения внутритрубного снаряда содержит передатчик 1, установленный на внутритрубном снаряде 2, а также регистратор с приемником 6, установленный над землей вне трубы 3. На Фиг.1 показана схема размещения снаряда 2 с передатчиком 1 и регистратора с приемником 6. Передатчик 1 устанавливают в корпусе внутритрубного снаряда 2, который пропускают внутри трубопровода 3, ось которого показана позицией 4. На поверхности 5 земли вблизи трубопровода 3 устанавливают регистратор с приемником 6. Передатчик 1 представляет собой генератор электромагнитных сигналов с управляемой частотой. In the first embodiment shown in FIG. 1, the trajectory tracking system for an in-tube projectile comprises a transmitter 1 mounted on an in-tube projectile 2, as well as a recorder with a receiver 6 mounted above the ground outside the pipe 3. FIG. 1 shows a diagram of the arrangement of the projectile 2 with the transmitter 1 and the recorder with the receiver 6. The transmitter 1 is installed in the body of the in-tube projectile 2, which is passed inside the pipeline 3, the axis of which is shown at 4. On the surface 5 of the earth near the pipeline 3 I install t recorder with receiver 6. Transmitter 1 is a generator of electromagnetic signals with a controlled frequency.

Структурная схема оборудования внутритрубного снаряда показана на Фиг.3. Измерительная система снаряда 2 содержит часы 31 снаряда, датчики 32 пройденного пути, модули датчиков 33, чувствительных к дефектам стенки трубопровода 3, модуль датчиков 34 инерциальной навигации, модуль 35 управления и обработки данных, накопитель 36 данных снаряда. В представленном варианте исполнения в снаряде 2 также установлен передатчик 37 электромагнитных сигналов. Датчики пройденного пути 32 выполнены в виде одометров, одометр содержит колесо, прижимаемое к внутренней поверхности трубопровода и способное катиться по ней при движении снаряда внутри трубопровода, а также датчик перемещений колеса, способный генерировать импульсы, число которых пропорционально пройденной снарядом дистанции. Модуль 34 датчиков инерциальной навигации включает в себя три взаимно ортогональных акселерометра и три взаимно ортогональных датчика угла поворота. The structural diagram of the equipment of the in-tube projectile is shown in Fig.3. The measuring system of the projectile 2 comprises clock 31 of the projectile, sensors 32 of the distance traveled, modules of sensors 33 sensitive to defects in the wall of the pipeline 3, module of sensors 34 for inertial navigation, module 35 for controlling and processing data, storage device 36 for data of the projectile. In the presented embodiment, the projectile 2 also has a transmitter 37 of electromagnetic signals. The sensors of the traveled path 32 are made in the form of odometers, the odometer contains a wheel pressed against the inner surface of the pipeline and able to roll along it when the projectile moves inside the pipeline, as well as a wheel displacement sensor that can generate pulses, the number of which is proportional to the distance traveled by the projectile. The inertial navigation sensor module 34 includes three mutually orthogonal accelerometers and three mutually orthogonal rotation angle sensors.

Модуль 33 датчиков, чувствительных к дефектам стенки трубопровода, может включать в себя датчики неразрушающего контроля, а также электронные модули для запуска или опроса датчиков, оцифровки, преобразования и кодирования данных измерений. Датчики неразрушающего контроля могут быть выполнены в виде ультразвуковых датчиков, способных генерировать ультразвуковые импульсы перпендикулярно внутренней поверхности стенки трубы и принимать соответствующие ультразвуковые импульсы, отраженные от внутренней и от внешней поверхности трубы для определения толщины стенки трубы и выявления, таким образом, мест утонения стенки. В альтернативном исполнении датчики неразрушающего контроля могут быть выполнены в виде ультразвуковых датчиков, способных излучать ультразвуковые импульсы под острым углом к поверхности трубы для обнаружения трещин, или в виде магнитострикционных или электромагнитно-акустических преобразователей, а также в виде датчиков магнитного поля или иных датчиков неразрушающего контроля.The module 33 of sensors sensitive to defects in the wall of the pipeline may include non-destructive testing sensors, as well as electronic modules for triggering or polling sensors, digitizing, converting and encoding measurement data. Non-destructive testing sensors can be made in the form of ultrasonic sensors capable of generating ultrasonic pulses perpendicular to the inner surface of the pipe wall and receiving corresponding ultrasonic pulses reflected from the internal and external surfaces of the pipe to determine the thickness of the pipe wall and thus identify places of wall thinning. In an alternative design, non-destructive testing sensors can be made in the form of ultrasonic sensors capable of emitting ultrasonic pulses at an acute angle to the pipe surface to detect cracks, or in the form of magnetostrictive or electromagnetic-acoustic transducers, as well as in the form of magnetic field sensors or other non-destructive testing sensors .

Модуль 35 управления и обработки данных может быть выполнен в виде интегрированной печатной платы, содержащей центральный микропроцессор, микроконтроллеры, шины данных, а также разъемы для подключения к модулям 33, 34 датчиков, одометра 32 , накопителя 36 данных и передатчика 37 электромагнитных сигналов. Часы 31 снаряда могут быть установлены на той же интегрированной плате. Передатчик 37 электромагнитных колебаний содержит модуль кодирования показаний бортовых часов и подключенный к нему генератор низкочастотных электромагнитных колебаний частотой 20-25 Гц, содержащий антенну в виде катушки индуктивности с ферритовым сердечником.The control and data processing module 35 can be made in the form of an integrated circuit board containing a central microprocessor, microcontrollers, data buses, as well as connectors for connecting to the sensor modules 33, 34, the odometer 32, the data storage device 36, and the electromagnetic signal transmitter 37. Clock 31 shell can be installed on the same integrated circuit board. The electromagnetic oscillation transmitter 37 comprises an onboard clock reading coding module and a low-frequency electromagnetic oscillation generator connected to it with a frequency of 20-25 Hz, comprising an antenna in the form of an inductance coil with a ferrite core.

На Фиг.4 представлена структурная схема аппаратуры регистратора в соответствии с первым вариантом осуществления. В описываемом варианте осуществления регистратор содержит последовательно соединенные антенну 41, антенный усилитель 42, фильтр 43, усилитель 44 с автоматической регулировкой усиления, синхронный детектор 45, а также часы 46, модуль 47 обработки данных, накопитель 48 данных регистратора, приемник 49 спутниковых сигналов, модуль 50 индикации. Модуль 47 обработки данных содержит аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер для обработки цифровых данных. Синхронный детектор 45 представляет собой модуль декодирования сигнала. Модуль индикации 50 может включать в себя светодиоды и звуковой динамик или жидкокристаллическую панель.Figure 4 presents a structural diagram of the equipment of the recorder in accordance with the first embodiment. In the described embodiment, the recorder comprises a series-connected antenna 41, antenna amplifier 42, filter 43, automatic gain amplifier 44, synchronous detector 45, as well as a clock 46, data processing module 47, data logger 48, satellite signal receiver 49, module 50 indications. The data processing module 47 comprises an analog-to-digital converter and a microcontroller for processing digital data. Synchronous detector 45 is a signal decoding module. The indicating module 50 may include LEDs and a sound speaker or a liquid crystal panel.

Система работаем следующим образом. Перед выполнением пропуска снаряда 2 бортовые часы 31 снаряда синхронизируют с часами 46 регистратора, при этом на часах 31 и часах 46 выставляется одно и то же время. Снаряд 2 помещают в камеру запуска трубопровода 3 и включают перекачку продукта, транспортируемого по трубопроводу 3. Под давлением перекачиваемого продукта снаряд 2 перемещается внутри трубопровода 3. На трассе прокладки трубопровода 3 выбираются контрольные точки на расстоянии от 2 до 5 км одна от другой, в которых должен размещаться регистратор для приема сигналов от снаряда. Контрольные точки, как правило, выбираются в местах пересечения трубопровода 3 с дорогами, реками, линиями коммуникаций, в местах изгиба трубопровода 3 и местах установки трубопроводной арматуры. The system works as follows. Before performing missed missile 2, the onboard clock 31 of the projectile is synchronized with the clock 46 of the registrar, while at the same time 31 and hours 46 are set at the same time. The projectile 2 is placed in the launch chamber of the pipeline 3 and pumping the product transported through the pipeline 3. Under the pressure of the pumped product, the projectile 2 moves inside the pipeline 3. On the route of the pipeline 3, control points are selected at a distance of 2 to 5 km from one another, in which the recorder must be located to receive signals from the projectile. Control points, as a rule, are selected at the intersection of the pipeline 3 with roads, rivers, communication lines, at the places of bending of the pipeline 3 and the installation of pipe fittings.

В то время как снаряд 2 движется внутри трубопровода 3, оператор выезжает к месту расположения ближайшей намеченной контрольной точки, размещает регистратор 6 непосредственно вблизи контрольной точки трубопровода 3 и включает регистратор 6 на прием сигналов от снаряда 2. Когда регистратор 6 начинает принимать сигналы от передатчика 1 электромагнитных сигналов снаряда 2, модуль 50 индикации регистратора 6 сигнализирует оператору об этом. Модуль 50 индикации сигнализирует о том, что снаряд 2 прошел через контрольную точку трубопровода 3 и удаляется от оператора. После этого оператор перемещается к месту следующей намеченной контрольной точки трубопровода 3.While the projectile 2 moves inside the pipeline 3, the operator travels to the location of the nearest intended control point, places the recorder 6 directly near the control point of the pipeline 3 and turns on the recorder 6 to receive signals from the projectile 2. When the recorder 6 begins to receive signals from the transmitter 1 electromagnetic signals of the projectile 2, the module 50 indication of the registrar 6 signals the operator about this. The indication module 50 signals that the projectile 2 has passed through the control point of the pipeline 3 and is moving away from the operator. After that, the operator moves to the place of the next planned control point of the pipeline 3.

Во время движения снаряда 2 внутри трубопровода 3 с помощью измерительной системы, расположенной в снаряде 2, измеряют параметры, характеризующие движение снаряда 2 внутри трубопровода 3, а также измеряют характеристики стенки трубопровода 3, позволяющие идентифицировать дефекты стенки. С помощью одометров 32 измеряют пройденную внутри трубопровода 3 дистанцию, с помощью датчиков 34 инерциальной навигации (акселерометров и датчиков угловых скоростей) измеряют ускорения и угловые скорости снаряда 2, с помощью датчиков 33 неразрушающего контроля, выполненных в виде ультразвуковых датчиков, излучают зондирующие ультразвуковые сигналы в направлении стенки трубопровода 3 и принимают от указанных датчиков 33 сигналы, соответствующие приему ультразвуковых волн, отраженных от внутренней поверхности трубы трубопровода 3, и сигналы, соответствующие приему ультразвуковых волн, отраженных от внешней поверхности трубы трубопровода 3. От часов 31, расположенных в снаряде 2, принимают сигналы времени по часам снаряда 2. Сигналы, полученные от часов 31, модулей 32, 33, 34, обрабатывают в модуле 35 управления и обработки данных и записывают их в накопитель 36 данных, расположенный в снаряде 2, с привязкой ко времени по часам 31.During the movement of the projectile 2 inside the pipeline 3 using a measuring system located in the projectile 2, measure the parameters characterizing the movement of the projectile 2 inside the pipeline 3, and also measure the characteristics of the wall of the pipeline 3, allowing to identify wall defects. Using the odometers 32, the distance traveled inside the pipeline 3 is measured, the inertial navigation sensors 34 (accelerometers and angular velocity sensors) measure the accelerations and angular velocities of the projectile 2, and the non-destructive testing sensors 33 made in the form of ultrasonic sensors emit sounding ultrasonic signals in the direction of the wall of the pipe 3 and receive signals from these sensors 33, corresponding to the reception of ultrasonic waves reflected from the inner surface of the pipe of the pipe 3, and a signal s, corresponding to the reception of ultrasonic waves reflected from the outer surface of the pipeline pipe 3. From the clock 31 located in the projectile 2, receive time signals by the clock of the projectile 2. The signals received from the clock 31, modules 32, 33, 34, are processed in module 35 control and data processing and write them to the data storage device 36, located in the shell 2, with reference to the time of the clock 31.

Во время движения снаряда 2 внутри трубопровода 3 с помощью модуля кодирования показаний бортовых часов 38 кодируют сигнал передатчика 1 электромагнитных колебаний. Значение в последнем десятичном разряде в значении времени по бортовым часам 31 снаряда используют как временную характеристику, которую передают с помощью передатчика 1 электромагнитных колебаний. During the movement of the projectile 2 inside the pipeline 3 using the encoding module readings of the onboard clock 38 encode the signal of the transmitter 1 of electromagnetic waves. The value in the last decimal place in the time value on the onboard clock of the 31 projectiles is used as a time characteristic, which is transmitted using the transmitter 1 of electromagnetic waves.

Для кодирования сигнала передатчика 1 электромагнитных колебаний с периодом 1 с изменяют частоту электромагнитных колебаний в зависимости от значения последнего разряда показания бортовых часов (от 0 до 9). На Фиг.2 показана возможная зависимость частоты электромагнитных колебаний, излучаемых передатчиком 1, в зависимости от времени t. T - период изменения частоты. Т представляет собой дискрет (квант) времени - промежуток времени, в течение которого частота электромагнитных колебаний не меняется. В предпочтительном исполнении период Т составляет одну секунду. Частоты ν могут составлять следующие значения:To encode the signal of the transmitter 1 of electromagnetic oscillations with a period of 1 s, the frequency of electromagnetic oscillations is changed depending on the value of the last digit on-board clock readings (from 0 to 9). Figure 2 shows a possible dependence of the frequency of electromagnetic waves emitted by the transmitter 1, depending on time t. T - period of frequency change. T represents a discrete (quantum) of time - a period of time during which the frequency of electromagnetic waves does not change. In a preferred embodiment, the period T is one second. Frequencies ν can be the following values:

ν1 = 22,05 Гц;ν1 = 22.05 Hz;

ν2 = 22,40 Гц;ν2 = 22.40 Hz;

ν3 = 22,20 Гц;ν3 = 22.20 Hz;

ν4 = 22,35 Гц;ν4 = 22.35 Hz;

ν5 = 22,15 Гц;ν5 = 22.15 Hz;

ν6 = 22,25 Гц;ν6 = 22.25 Hz;

ν7 = 22,10 Гц;ν7 = 22.10 Hz;

ν8 = 22,45 Гц;ν8 = 22.45 Hz;

ν9 = 22,30 Гц;ν9 = 22.30 Hz;

ν0 = 22,50 Гц.ν0 = 22.50 Hz.

Частоту электромагнитных колебаний в представленном варианте осуществления изменяют дискретно, в дискретной последовательности устанавливаемых значений частот электромагнитных колебаний при каждом последующем изменении частоты электромагнитных колебаний знак изменения частоты меняют на противоположный. Передатчик 37 электромагнитных сигналов представляет собой передатчик с управляемой частотой электромагнитных сигналов. С выхода модуля кодирования показаний бортовых часов 38 на вход передатчика 37 электромагнитных сигналов поступает управляющий сигнал, которому однозначно соответствует частота электромагнитных сигналов, передаваемых передатчиком 37. Если с выхода часов 31 снаряда поступает значение 2403 (2403 секунды с момента синхронизации часов перед запуском снаряда 2), то берется значение последнего десятичного разряда - то есть 3. Значению 3 соответствует частота ν3 = 22,20 Гц, поэтому в этот момент начинает излучаться электромагнитный сигнал частотой 22,20 Гц, который излучается в течение 1 секунды. Через 1 секунду с выхода часов снаряда 31 поступает значение 2404, и, поскольку значение младшего десятичного разряда равно 4, частота электромагнитного сигнала, излучаемого передатчиком 37, меняется и становится равной 22,35 Гц.The frequency of electromagnetic waves in the presented embodiment is changed discretely, in a discrete sequence of set values of the frequencies of electromagnetic waves, with each subsequent change in the frequency of electromagnetic waves, the sign of the frequency change is reversed. The transmitter 37 of the electromagnetic signals is a transmitter with a controlled frequency of electromagnetic signals. From the output of the coding module for the readings of the onboard clock 38, a control signal is received at the input of the transmitter 37 of electromagnetic signals, which unambiguously corresponds to the frequency of the electromagnetic signals transmitted by the transmitter 37. If the output of the clock 31 of the shell receives the value 2403 (2403 seconds from the moment of clock synchronization before the launch of shell 2) , then the value of the last decimal place is taken - that is 3. The value 3 corresponds to the frequency ν3 = 22.20 Hz, so at this moment an electromagnetic signal starts to radiate at a frequency of 22.20 Hz, otorrhea irradiated for 1 second. After 1 second, the output of the projectile clock 31 receives a value of 2404, and since the value of the least decimal place is 4, the frequency of the electromagnetic signal emitted by the transmitter 37 changes and becomes equal to 22.35 Hz.

В местах нахождения регистратора 6 с внешней стороны трубопровода 3 вблизи контрольных точек с помощью регистратора 6 принимают временную характеристику, переданную с помощью передатчика 37 электромагнитных сигналов, по которой можно определить разность показаний бортовых часов 31 снаряда и часов 46 регистратора на момент прохождения снаряда вблизи регистратора. Электромагнитный сигнал принимают в антенне 41, усиливают в усилителе 42, фильтруют в фильтре 43, дополнительно усиливают в усилителе 44 с автоматической регулировкой усиления, после этого сигнал поступает на вход синхронного детектора 45, с помощью которого определяют частоту принятого электромагнитного сигнала. На выходе синхронного детектора 45 формируется кодированный цифровой сигнал, однозначно соответствующий частоте принятого электромагнитного сигнала, который поступает на вход модуля 47 обработки данных. Сигналы от часов 46 регистратора также поступают на вход модуля 47 обработки данных. In the locations of the recorder 6, on the outside of the pipeline 3 near the control points, a time characteristic transmitted by means of the transmitter 37 of electromagnetic signals is received using the recorder 6, by which it is possible to determine the difference in the readings of the onboard clock 31 of the projectile and the clock 46 of the recorder at the time the projectile passes near the registrar. The electromagnetic signal is received in the antenna 41, amplified in the amplifier 42, filtered in the filter 43, further amplified in the amplifier 44 with automatic gain control, after which the signal is fed to the input of the synchronous detector 45, by which the frequency of the received electromagnetic signal is determined. At the output of the synchronous detector 45, an encoded digital signal is generated that uniquely corresponds to the frequency of the received electromagnetic signal, which is input to the data processing unit 47. The signals from the recorder clock 46 are also input to the data processing unit 47.

С помощью приемника 49 спутниковых сигналов от искусственных спутников Земли принимают значения спутникового времени, а также характеристики, позволяющие определить географическое положение регистратора 6, указанные значения записывают в накопитель 48 данных регистратора. В накопитель 48 данных регистратора оператор может записывать также геометрические параметры, характеризующие положение регистратора 6 относительно трубопровода 3.Using a receiver 49 of satellite signals from artificial Earth satellites, satellite time values are taken, as well as characteristics that determine the geographic location of the recorder 6, these values are recorded in the data storage device 48 of the registrar. In the data storage device 48 of the registrar, the operator can also record geometric parameters characterizing the position of the recorder 6 relative to the pipeline 3.

С выхода усилителя 44 с автоматической регулировкой усиления сигнал поступает на вход модуля 47 обработки данных, в котором измеряют фазу принимаемых сигналов, и по зависимости изменения фазы от времени идентифицируют момент прохождения снаряда 2 вблизи регистратора 6. При идентификации прохождения снаряда 2 вблизи регистратора 6 модуль 47 обработки данных формирует управляющий сигнал, поступающий на модуль 50 индикации, сигнализирующий оператору о том, что снаряд 2 прошел мимо регистратора 6. Кроме того, формируется блок данных, содержащих код, однозначно соответствующий частоте принятого электромагнитного сигнала, которая определена с помощью синхронного детектора 45. Указанный блок данных содержит также значение времени по часам 46 регистратора, а также значение спутникового времени и GPS-координаты, определенные с помощью приемника 49 спутниковых сигналов. Указанный блок данных записывают в накопитель 48 данных, расположенный в регистраторе 6. В альтернативном исполнении в накопитель 48 данных может записываться зависимость фазы принятого электромагнитного сигнала от времени с привязкой к значениям времени по часам 46, спутниковому времени и геодезическим координатам для последующего определения момента прохождения снаряда 2 вблизи регистратора 6 уже после завершения пропуска снаряда 2 внутри трубопровода 3.From the output of the amplifier 44 with automatic gain control, the signal is fed to the input of the data processing module 47, in which the phase of the received signals is measured, and the moment of passage of the projectile 2 near the recorder 6 is identified by the phase change from time. When identifying the passage of the projectile 2 near the recorder 6, module 47 the data processing generates a control signal supplied to the display module 50, signaling to the operator that the projectile 2 passed by the recorder 6. In addition, a data block containing d, uniquely corresponding to the frequency of the received electromagnetic signal, which is determined by a synchronous detector 45. This data block also contains a time value on the clock recorder 46 and the value of the satellite time and the GPS-coordinates defined by the receiver 49 of satellite signals. The specified data block is recorded in the data storage device 48 located in the recorder 6. In an alternative design, the dependence of the phase of the received electromagnetic signal on time can be recorded in the data storage device 48 with reference to the time values of the clock 46, satellite time and geodetic coordinates for the subsequent determination of the passage of the projectile 2 near the recorder 6 already after the completion of the passage of the projectile 2 inside the pipeline 3.

После выполнения пропуска снаряда 2 по трубопроводу 3 снаряд 2 извлекают из камеры приема трубопровода 3, подключают к электронной системе снаряда 2 переносной компьютер (ноутбук), и переписывают данные из накопителя 36 данных снаряда в накопитель данных ноутбука. Также ноутбук подключают к электронной системе регистратора 6 и переписывают данные из накопителя 48 данных регистратора в накопитель данных ноутбука. Дальнейшую обработку данных производят на стороннем компьютере, в качестве которого может выступать ноутбук или иной компьютер, на который переносят данные из накопителя данных ноутбука. В процессе обработки данных на стороннем компьютере совмещают данные, привязанные к показаниям бортовых часов 31, с данными, привязанными к показаниям часов 46 регистратора 6, а при необходимости и с записанными значениями спутникового времени и геодезическими координатами (координатами GPS или ГЛОНАСС). After passing the projectile 2 through the pipeline 3, the projectile 2 is removed from the receiving chamber of the pipeline 3, a portable computer (laptop) is connected to the electronic system of the projectile 2, and the data from the projectile data storage 36 are copied to the laptop data storage device. Also, the laptop is connected to the electronic system of the recorder 6 and the data from the data storage device 48 of the registrar is copied to the laptop data storage device. Further data processing is performed on a third-party computer, which can be a laptop or another computer, onto which data is transferred from a laptop data storage device. In the process of processing data on a third-party computer, the data associated with the readings of the onboard clock 31 is combined with the data associated with the readings of the clock 46 of the recorder 6, and, if necessary, with the recorded satellite time values and geodetic coordinates (GPS or GLONASS coordinates).

Для совмещения данных считывают характеристики, привязанные к показаниям часов 31 снаряда, а также характеристики, привязанные к показаниям часов 46 регистратора и показаниям часов спутникового времени, по частоте переданного кодированного сигнала, изначально записанного в накопителе 48 данных регистратора 6, определяют разность показаний часов 31 снаряда и часов 46 регистратора. Так, если частота принятого электромагнитного сигнала составила 22,20 Гц, это означает, что в показаниях часов 31 снаряда в последнем разряде было значение 3 (3 секунды). Если при этом по часам 46 регистратора в последнем разряде было значение 5, то разница показаний часов в этой контрольной точке составляет +2 секунды для часов 46 регистратора относительно часов 31 снаряда. To combine the data, read the characteristics associated with the readings of the clock 31 of the projectile, as well as the characteristics associated with the readings of the clock 46 of the recorder and the clock of the satellite time, the frequency of the transmitted encoded signal originally recorded in the data storage 48 of the data logger 6, determine the difference between the readings of the clock 31 of the projectile and hours 46 registrar. So, if the frequency of the received electromagnetic signal was 22.20 Hz, this means that in the readings of the 31 hours of the projectile in the last discharge there was a value of 3 (3 seconds). If at the same time, the clock of 46 registrars in the last category had a value of 5, then the difference in the clock readings at this control point is +2 seconds for clock 46 of the registrar relative to the clock of 31 shells.

Если в предыдущей контрольной точке и последующей контрольной точке разница показаний часов также составляла +2 секунды, то для приведения в соответствие с едиными часами - часами 46 регистратора для характеристик, изначально записанных в накопитель данных снаряда, к временной привязке по часам снаряда 31 добавляют 2 секунды и перезаписывают упомянутые характеристики с новой временной привязкой. If in the previous control point and the subsequent control point the difference in the clock readings was also +2 seconds, then to bring the recorder, for characteristics originally recorded in the projectile data storage device, into correspondence with a single clock - hours 46, add 2 seconds and overwrite the mentioned characteristics with a new time reference.

Если в предыдущей контрольной точке разница показаний часов составляла +1 секунда, то для приведения в соответствие с едиными часами - часами 46 регистратора для характеристик, изначально записанных в накопитель данных снаряда, к временной привязке по часам 31 снаряда добавляют значение, определяемое как линейная функция, изменяющаяся от 1 секунды в предыдущей контрольной точке, до 2 секунд в заданной контрольной точке. Таким образом, осуществляется линейная аппроксимация временного сдвига по мере движения снаряда 2 от одной контрольной точки к другой. Аналогичным образом при необходимости осуществляется привязка записанных характеристик к спутниковым часам. If in the previous control point the difference in the clock readings was +1 second, then to bring the recorder, for characteristics originally recorded in the projectile data storage device, in accordance with the single clock - hours 46, a value defined as a linear function is added to the time reference for the clock 31 of the projectile, varying from 1 second at the previous control point, to 2 seconds at a given control point. Thus, a linear approximation of the time shift is carried out as the projectile 2 moves from one control point to another. Similarly, if necessary, the recorded characteristics are linked to the satellite clock.

После выполнения пропуска снаряда на указанном ранее стороннем компьютере идентифицируют дефекты стенки трубопровода 3 и по зависимостям пройденной внутри трубопровода 3 дистанции определяют их положение на трубопроводе. По значениям ускорений и угловых скоростей снаряда определяют траекторию движения снаряда 2 с привязкой ко времени, которая соответствует траектории прокладки обследованного трубопровода 3. Поскольку все измеренные физические величины записаны с привязкой ко времени, в том числе и характеристики стенки трубопровода, временная метка, соответствующая обнаруженному дефекту, позволяет сопоставить точку на указанной траектории движения снаряда, соответствующую той же временной метке, что позволяет определить местоположение обнаруженного дефекта на трубопроводе 3 в локальной системе координат. After the projectile is skipped, the defects of the pipeline 3 wall are identified on the previously mentioned third-party computer and their position on the pipeline is determined by the dependences of the distance traveled inside the pipeline 3. From the values of the accelerations and the angular velocities of the projectile, the projectile path 2 is determined with reference to time, which corresponds to the path of the surveyed pipeline 3. Since all measured physical quantities are recorded with reference to time, including the characteristics of the pipeline wall, the time stamp corresponding to the detected defect , allows you to compare the point on the specified trajectory of the projectile, corresponding to the same time stamp, which allows you to determine the location of the detected about a defect in pipeline 3 in the local coordinate system.

Поскольку в накопителе 48 данных регистратора записывались геодезические координаты регистратора (координаты GPS или ГЛОНАСС) и геометрические параметры, характеризующие положение регистратора 6 относительно трубопровода 3, это позволяет определить геодезические координаты контрольных точек трубопровода 3, через которые проходил снаряд 2 в процессе движения внутри трубопровода 3. Поскольку известна траектория прокладки трубопровода в локальной системе координат и геодезические координаты контрольных точек трубопровода 3, это позволяет определить траекторию прокладки трубопровода в геодезических координатах, а также геодезические координаты обнаруженных дефектов трубопровода 3. Since the geodetic coordinates of the recorder (GPS or GLONASS coordinates) and geometric parameters characterizing the position of the recorder 6 relative to pipeline 3 were recorded in the data storage device 48 of the data logger, this makes it possible to determine the geodesic coordinates of the control points of the pipeline 3 through which the projectile 2 passed during movement inside the pipeline 3. Since the trajectory of laying the pipeline in the local coordinate system and the geodetic coordinates of the control points of the pipeline 3 are known, this allows determine the trajectory of the pipeline laying in geodetic coordinates and geodetic coordinates of detected defects pipeline 3.

Во втором варианте осуществления, представленном на Фиг.5, система отслеживания траектории движения внутритрубного снаряда содержит передатчик 56, установленный в регистраторе, а также приемник 53, установленный во внутритрубном снаряде 52. На корпусе снаряда 52 установлены постоянные магниты так, чтобы вне трубопровода можно было зарегистрировать магнитное поле указанных магнитов. Приемник 53 устанавливают в корпусе внутритрубного снаряда 52, который пропускают внутри трубопровода 3. На поверхности 5 земли вблизи трубопровода 3 устанавливают регистратор 56 с передатчиком. Передатчик представляет собой генератор электромагнитных сигналов с управляемой частотой. In the second embodiment shown in FIG. 5, the trajectory tracking system of the in-tube projectile includes a transmitter 56 installed in the recorder, and a receiver 53 installed in the in-tube projectile 52. Permanent magnets are mounted on the projectile body 52 so that outside the pipeline it is possible register the magnetic field of these magnets. The receiver 53 is installed in the body of the in-tube projectile 52, which is passed inside the pipeline 3. On the surface 5 of the earth near the pipeline 3, a recorder 56 with a transmitter is installed. The transmitter is a controlled frequency electromagnetic signal generator.

Структурная схема оборудования внутритрубного снаряда в соответствии со вторым вариантом осуществления показана на Фиг.6. Измерительная система 52 снаряда содержит часы 61 снаряда, датчики 62 пройденного пути, модуль 63 датчиков неразрушающего контроля, чувствительных к дефектам стенки трубопровода 3, модуль 64 датчиков инерциальной навигации, модуль 65 управления и обработки данных, накопитель 66 данных снаряда, а также последовательно соединенные антенну 71, антенный усилитель 72, фильтр 73, синхронный детектор 74. Выходы фильтра 73 и синхронного детектора 74 подключены к входам модуля 65 управления и обработки данных. В представленном варианте исполнения в снаряде 52 также установлен приемник электромагнитных сигналов. Датчики 62 пройденного пути выполнены в виде одометров, модуль 64 датчиков инерциальной навигации включает в себя три взаимно ортогональных акселерометра и три взаимно ортогональных датчика угла поворота. Модуль 63 датчиков могут включать в себя датчики неразрушающего контроля, а также электронные модули для запуска или опроса датчиков, оцифровки, преобразования и кодирования данных измерений. Датчики неразрушающего контроля могут быть выполнены в виде ультразвуковых датчиков.A block diagram of the equipment of an in-tube projectile in accordance with a second embodiment is shown in FIG. 6. The measuring system 52 of the projectile contains hours 61 of the projectile, sensors 62 of the traveled distance, a module 63 of non-destructive testing sensors sensitive to defects in the pipe wall 3, an inertial navigation sensor module 64, a data processing and control module 65, a projectile data storage device 66, and also an antenna connected in series 71, antenna amplifier 72, filter 73, synchronous detector 74. The outputs of the filter 73 and synchronous detector 74 are connected to the inputs of the control and data processing module 65. In the presented embodiment, the projectile 52 also has a receiver of electromagnetic signals. The sensors 62 of the traveled distance are made in the form of odometers, the inertial navigation sensor module 64 includes three mutually orthogonal accelerometers and three mutually orthogonal rotation angle sensors. Sensor module 63 may include non-destructive testing sensors, as well as electronic modules for triggering or polling sensors, digitizing, converting, and encoding measurement data. Non-destructive testing sensors can be made in the form of ultrasonic sensors.

Модуль 65 управления и обработки данных может быть выполнен в виде интегрированной печатной платы, содержащей центральный микропроцессор, микроконтроллеры, шины данных, а также разъемы для подключения к модулям 63, 64 датчиков, одометра 62, накопителя 66 данных и приемника 53 электромагнитных сигналов. Часы 61 снаряда могут быть установлены на той же интегрированной плате. Синхронный детектор 74 представляет собой модуль декодирования сигнала. The module 65 for managing and processing data can be made in the form of an integrated circuit board containing a central microprocessor, microcontrollers, data buses, as well as connectors for connecting to modules 63, 64 of the sensors, odometer 62, data storage device 66, and electromagnetic signal receiver 53. Clock 61 shells can be installed on the same integrated circuit board. Synchronous detector 74 is a signal decoding module.

На Фиг.7 представлена структурная схема аппаратуры регистратора в соответствии со вторым вариантом осуществления. В описываемом варианте осуществления регистратор 56 содержит часы 81, датчик 82 магнитного поля, приемник 83 спутниковых сигналов, модуль 84 обработки данных, накопитель 85 данных регистратора, модуль 86 индикации, передатчик 87 электромагнитных сигналов. Модуль 84 обработки данных содержит аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер для обработки цифровых данных. Модуль 80 индикации может включать в себя светодиоды и звуковой динамик или жидкокристаллическую панель.Figure 7 presents a structural diagram of the equipment of the recorder in accordance with the second embodiment. In the described embodiment, the recorder 56 includes a clock 81, a magnetic field sensor 82, a satellite signal receiver 83, a data processing module 84, a data logger 85, an indication module 86, an electromagnetic signal transmitter 87. The data processing module 84 comprises an analog-to-digital converter and a microcontroller for processing digital data. The indicating unit 80 may include LEDs and a sound speaker or a liquid crystal panel.

Система работает следующим образом. Перед выполнением пропуска снаряда 52 бортовые часы 61 снаряда синхронизируют с часами 81 регистратора, при этом на часах 61 и часах 81 выставляется одно и то же время. Снаряд 52 помещают в камеру запуска трубопровода 3 и включают перекачку продукта, транспортируемого по трубопроводу 3. Под давлением перекачиваемого продукта снаряд 52 перемещается внутри трубопровода 3. На трассе прокладки трубопровода 3 выбираются контрольные точки на расстоянии от 2 до 5 км одна от другой, в которых должен размещаться регистратор для регистрации момента прохождения снаряда мимо регистратора. Контрольные точки, как правило, выбираются в местах пересечения трубопровода 3 с дорогами, реками, линиями коммуникаций, в местах изгиба трубопровода 3 и местах установки трубопроводной арматуры. The system operates as follows. Before the missile pass 52, the onboard clock 61 of the projectile is synchronized with the clock 81 of the recorder, while the clock 61 and clock 81 set the same time. The projectile 52 is placed in the launch chamber of the pipeline 3 and includes pumping the product transported through the pipeline 3. Under the pressure of the pumped product, the projectile 52 moves inside the pipeline 3. On the route of the pipeline 3, control points are selected at a distance of 2 to 5 km from one another, in which the registrar should be placed to register the moment the projectile passes by the registrar. Control points, as a rule, are selected at the intersection of the pipeline 3 with roads, rivers, communication lines, at the places of bending of the pipeline 3 and the installation of pipe fittings.

В то время как снаряд 52 движется внутри трубопровода 3, оператор выезжает к месту расположения ближайшей намеченной контрольной точки, размещает регистратор 56 непосредственно вблизи контрольной точки трубопровода 3 и включает регистратор 56 на прием сигналов от датчика 82 магнитного поля регистратора 56. Когда регистратор 56 регистрирует рост напряженности магнитного поля вблизи контрольной точки, модуль 86 индикации регистратора 56 сигнализирует оператору об этом, что означает приближение снаряда 52 к контрольной точке. Оператор включает излучение электромагнитного сигнала с помощью передатчика 87 электромагнитных сигналов, установленного в корпусе регистратора 56 или подключенного к модулю управления регистратора 56. С помощью модуля 84 обработки данных кодируют сигнал передатчика 87 электромагнитных колебаний в зависимости от показаний часов 81 регистратора. Значение в последнем десятичном разряде в значении времени по часам 81 регистратора используют как временную характеристику, которую передают с помощью передатчика 87 электромагнитных колебаний. While the projectile 52 moves inside the pipeline 3, the operator travels to the location of the nearest intended control point, places the recorder 56 directly near the control point of the pipeline 3 and turns on the recorder 56 to receive signals from the magnetic field sensor 82 of the recorder 56. When the recorder 56 registers growth magnetic field near the control point, the module 86 indicator of the registrar 56 signals to the operator about this, which means the approach of the projectile 52 to the control point. The operator includes emitting an electromagnetic signal using an electromagnetic signal transmitter 87 installed in the case of the recorder 56 or connected to the control module of the registrar 56. Using the data processing module 84, the signal of the electromagnetic oscillation transmitter 87 is encoded depending on the readings of the recorder clock 81. The value in the last decimal place in the time value for hours 81 of the registrar is used as a time characteristic, which is transmitted using the transmitter 87 of electromagnetic waves.

Для кодирования сигнала передатчика 87 электромагнитных колебаний с периодом 1 с изменяют частоту электромагнитных колебаний в зависимости от значения последнего разряда показания бортовых часов (от 0 до 9). На Фиг.2 показана возможная зависимость частоты электромагнитных колебаний, излучаемых передатчиком 87, в зависимости от времени t. T - период изменения частоты. Т представляет собой дискрет (квант) времени - промежуток времени, в течение которого частота электромагнитных колебаний не меняется. В предпочтительном исполнении период Т составляет одну секунду. Частоты ν могут составлять следующие значения:To encode the signal of the transmitter 87 of electromagnetic waves with a period of 1 s, the frequency of the electromagnetic waves is changed depending on the value of the last digit of the onboard clock reading (from 0 to 9). Figure 2 shows a possible dependence of the frequency of electromagnetic waves emitted by the transmitter 87, depending on the time t. T - period of frequency change. T represents a discrete (quantum) of time - a period of time during which the frequency of electromagnetic waves does not change. In a preferred embodiment, the period T is one second. Frequencies ν can be the following values:

ν1 = 22.05 Гц;ν1 = 22.05 Hz;

ν2 = 22.40 Гц;ν2 = 22.40 Hz;

ν3 = 22.20 Гц;ν3 = 22.20 Hz;

ν4 = 22.35 Гц;ν4 = 22.35 Hz;

ν5 = 22.15 Гц;ν5 = 22.15 Hz;

ν6 = 22.25 Гц;ν6 = 22.25 Hz;

ν7 = 22.10 Гц;ν7 = 22.10 Hz;

ν8 = 22.45 Гц;ν8 = 22.45 Hz;

ν9 = 22.30 Гц;ν9 = 22.30 Hz;

ν10 = 22.50 Гц.ν10 = 22.50 Hz.

Частоту электромагнитных колебаний в представленном варианте исполнения изменяют дискретно, в дискретной последовательности устанавливаемых значений частот электромагнитных колебаний при каждом последующем изменении частоты электромагнитных колебаний знак изменения частоты меняют на противоположный. The frequency of electromagnetic waves in the presented embodiment is changed discretely, in a discrete sequence of set values of the frequencies of electromagnetic waves with each subsequent change in the frequency of electromagnetic waves, the sign of the frequency change is reversed.

С помощью приемника 83 спутниковых сигналов от искусственных спутников Земли принимают значения спутникового времени, а также характеристики, позволяющие определить географические координаты регистратора 56. В модуле обработке данных периодически формируется блок данных, который включает в себя значение времени по часам 81 регистратора, значение спутникового времени и географические координаты, полученные с помощью приемника 83 спутниковых сигналов, а также сигнал с датчика 82 магнитного поля, указанные блоки данных записываются в накопитель 85 данных регистратора. В накопитель 85 данных регистратора оператор может записывать также геометрические параметры, характеризующие положение регистратора 56 относительно трубопровода 3.Using the receiver 83 of satellite signals from artificial Earth satellites, satellite time values are taken, as well as characteristics that determine the geographic coordinates of the recorder 56. A data block is periodically generated in the data processing module, which includes the time value of the recorder’s clock, satellite time value and geographical coordinates obtained using the receiver 83 of satellite signals, as well as the signal from the sensor 82 of the magnetic field, these data blocks are recorded in Tel 85 data logger. In the data storage device 85 of the registrar, the operator can also record geometric parameters characterizing the position of the recorder 56 relative to the pipeline 3.

При снижении напряженности магнитного поля, регистрируемого датчиком 82 магнитного поля, модуль 86 индикации сигнализирует об этом, что означает, что снаряд 52 прошел через контрольную точку трубопровода 3 и удаляется от оператора. После этого оператор перемещается к месту следующей намеченной контрольной точки трубопровода 3.When reducing the magnetic field recorded by the sensor 82 of the magnetic field, the indicating module 86 indicates this, which means that the projectile 52 has passed through the control point of the pipeline 3 and is removed from the operator. After that, the operator moves to the place of the next planned control point of the pipeline 3.

Во время движения снаряда 52 внутри трубопровода 3 с помощью измерительной системы, расположенной в снаряде 52, измеряют параметры, характеризующие движение снаряда 52 внутри трубопровода 3, а также измеряют характеристики стенки трубопровода 3, позволяющие идентифицировать дефекты стенки. С помощью одометров 62 измеряют пройденную внутри трубопровода 3 дистанцию, с помощью датчиков 64 инерциальной навигации (акселерометров и датчиков угловых скоростей) измеряют ускорения и угловые скорости снаряда 52, с помощью датчиков 63 неразрушающего контроля, выполненных в виде ультразвуковых датчиков, излучают зондирующие ультразвуковые сигналы в направлении стенки трубопровода 3 и принимают от указанных датчиков 63 сигналы, соответствующие приему ультразвуковых волн, отраженных от внутренней поверхности трубы трубопровода 3, и сигналы, соответствующие приему ультразвуковых волн, отраженных от внешней поверхности трубы трубопровода 3. От часов 61, расположенных в снаряде 52, принимают сигналы времени по часам снаряда 52. Сигналы, полученные от часов 61, модулей 62, 63, 64, обрабатывают в модуле 65 управления и обработки данных и записывают их в накопитель 66 данных, расположенный в снаряде 52, с привязкой ко времени по часам 61.During the movement of the projectile 52 inside the pipeline 3 using the measuring system located in the projectile 52, measure the parameters characterizing the movement of the projectile 52 inside the pipeline 3, and also measure the characteristics of the wall of the pipeline 3, allowing to identify wall defects. Odometers 62 measure the distance traveled inside the pipeline 3, using inertial navigation sensors 64 (accelerometers and angular velocity sensors) measure the accelerations and angular velocities of the projectile 52, using nondestructive testing sensors 63 made in the form of ultrasonic sensors, emit sounding ultrasonic signals to the direction of the wall of the pipe 3 and receive signals from these sensors 63, corresponding to the reception of ultrasonic waves reflected from the inner surface of the pipe of the pipe 3, and a signal s, corresponding to the reception of ultrasonic waves reflected from the outer surface of the pipeline pipe 3. From the clock 61 located in the projectile 52, the time signals are received from the clock of the projectile 52. The signals received from the clock 61, modules 62, 63, 64, are processed in module 65 control and data processing and write them to the data storage device 66, located in the projectile 52, with reference to the time on the clock 61.

С помощью приемника 53, расположенного в снаряде 52, принимают временную характеристику, переданную с помощью передатчика 87 электромагнитных сигналов, по которой можно определить разность показаний бортовых часов 61 снаряда и часов 81 регистратора на момент прохождения снаряда 52 вблизи регистратора 56. Электромагнитный сигнал принимают в антенне 71, усиливают в усилителе 72, фильтруют в фильтре 73, после этого сигнал поступает на вход синхронного детектора 74, с помощью которого определяют частоту принятого электромагнитного сигнала. На выходе синхронного детектора 74 формируется кодированный цифровой сигнал, однозначно соответствующий частоте принятого электромагнитного сигнала, который поступает на вход модуля 65 управления и обработки данных. Сигналы от часов 61 снаряда также поступают на вход модуля 65 управления и обработки данных. Using the receiver 53 located in the projectile 52, take the time response transmitted by the transmitter 87 of electromagnetic signals, which can be used to determine the difference between the readings of the onboard clock 61 of the projectile and clock 81 of the recorder at the time of the projectile 52 passing near the recorder 56. An electromagnetic signal is received in the antenna 71, amplified in an amplifier 72, filtered in a filter 73, after which the signal is fed to the input of a synchronous detector 74, with which the frequency of the received electromagnetic signal is determined. At the output of the synchronous detector 74, an encoded digital signal is generated that uniquely corresponds to the frequency of the received electromagnetic signal, which is input to the control and data processing module 65. The signals from the clock 61 of the projectile are also fed to the input of the module 65 control and data processing.

С выхода фильтра 73 сигнал поступает на вход модуля 65 управления и обработки данных, в котором измеряют фазу принимаемых сигналов, и по зависимости изменения фазы от времени идентифицируют момент прохождения снаряда 52 вблизи регистратора 56. При идентификации прохождения снаряда 52 вблизи регистратора 56 модуль 65 управления и обработки данных формирует блок данных, содержащих код, однозначно соответствующий частоте принятого электромагнитного сигнала, которая определена с помощью синхронного детектора 74. Указанный блок данных содержит также значение времени по часам 61 снаряда. Указанный блок данных записывают в накопитель 66 данных, расположенный в снаряде 52. В альтернативном исполнении в накопитель 66 данных может записываться зависимость фазы принятого электромагнитного сигнала от времени с привязкой к значениям времени по часам 61 для последующего определения момента прохождения снаряда 52 вблизи регистратора 56 уже после завершения пропуска снаряда 52 внутри трубопровода 3.From the output of the filter 73, the signal is fed to the input of the control and data processing module 65, in which the phase of the received signals is measured, and the moment of passage of the projectile 52 near the recorder 56 is identified by the phase change versus time. When identifying the passage of the projectile 52 near the recorder 56, the control module 65 and the data processing generates a data block containing a code that uniquely corresponds to the frequency of the received electromagnetic signal, which is determined using a synchronous detector 74. The specified data block contains also the time value of the clock is 61 shells. The specified data block is recorded in the data storage device 66 located in the projectile 52. In an alternative embodiment, the data dependence of the phase of the received electromagnetic signal on time can be recorded in the data storage device 66 with reference to the time values of the clock 61 for the subsequent determination of the passage of the projectile 52 near the recorder 56 after completion of the missile pass 52 inside the pipeline 3.

После выполнения пропуска снаряда 52 по трубопроводу 3 снаряд 52 извлекают из камеры приема трубопровода 3, подключают к электронной системе снаряда 52 переносной компьютер (ноутбук) и переписывают данные из накопителя 66 данных снаряда в накопитель данных ноутбука. Также ноутбук подключают к электронной системе регистратора 56 и переписывают данные из накопителя 85 данных регистратора в накопитель данных ноутбука. Дальнейшую обработку данных производят на стороннем компьютере, в качестве которого может выступать ноутбук или иной компьютер, на который переносят данные из накопителя данных ноутбука. В процессе обработки данных на стороннем компьютере совмещают данные, привязанные к показаниям бортовых часов 61, с данными, привязанными к показаниям часов 81 регистратора 56, а при необходимости и с записанными значениями спутникового времени и геодезическими координатами (координатами GPS или ГЛОНАСС). After passing the projectile 52 through the pipeline 3, the projectile 52 is removed from the receiving chamber of the pipeline 3, a laptop computer (laptop) is connected to the projectile electronic system 52, and the data from the projectile data storage device 66 is transferred to the laptop data storage device. Also, the laptop is connected to the electronic system of the recorder 56 and the data from the data storage device 85 of the recorder is copied to the laptop data storage device. Further data processing is performed on a third-party computer, which can be a laptop or another computer, onto which data is transferred from a laptop data storage device. In the process of processing data on a third-party computer, data tied to the readings of the onboard clock 61 is combined with data tied to the clocks 81 of the recorder 56, and, if necessary, with the recorded values of satellite time and geodetic coordinates (GPS or GLONASS coordinates).

Для совмещения данных считывают характеристики, привязанные к показаниям часов 61 снаряда, а также характеристики, привязанные к показаниям часов 81 регистратора и показаниям часов спутникового времени, по частоте переданного кодированного сигнала, изначально записанного в накопителе 66 данных снаряда, определяют разность показаний часов 61 снаряда и часов 81 регистратора. Так, если частота принятого приемником 53 электромагнитного сигнала составила 22,15 Гц, это означает, что в показаниях часов 81 регистратора в последнем разряде было значение 5 (5 секунд). Если при этом по часам 61 снаряда в последнем разряде было значение 3, то разница показаний часов в этой контрольной точке составляет -2 секунды для часов 61 снаряда относительно часов 81 регистратора.To combine the data, read the characteristics associated with the readings of the clock 61 of the projectile, as well as the characteristics associated with the readings of the clock 81 of the recorder and the clock of the satellite time, the frequency of the transmitted encoded signal originally recorded in the drive 66 of the projectile data, determine the difference between the readings of the clock 61 of the projectile and hours of 81 registrars. So, if the frequency of the electromagnetic signal received by the receiver 53 was 22.15 Hz, this means that in the hours of the 81 recorders in the last digit there was a value of 5 (5 seconds). If at the same time the clock of 61 shells in the last digit had a value of 3, then the difference between the clocks at this control point is -2 seconds for the clock of 61 shells relative to the clock of 81 recorders.

Если в предыдущей контрольной точке и последующей контрольной точке разница показаний часов также составляла также -2 секунды, то для приведения в соответствие с едиными часами - часами 81 регистратора для характеристик, изначально записанных в накопитель данных снаряда, к временной привязке по часам 61 снаряда добавляют 2 секунды и перезаписывают упомянутые характеристики с новой временной привязкой. If in the previous control point and the subsequent control point the difference in the clock readings was also -2 seconds, then to bring in line with the single clock - the clock of 81 registrars for the characteristics originally recorded in the projectile data storage, 2 are added to the time reference of the 61 clock of the projectile seconds and overwrite the mentioned characteristics with a new time reference.

Если в предыдущей контрольной точке разница показаний часов составляла -1 секунда по часам 61 снаряда относительно часов 81 регистратора, то для приведения в соответствие с едиными часами - часами 81 регистратора для характеристик, изначально записанных в накопитель данных снаряда, к временной привязке по часам 61 снаряда добавляют значение, определяемое как линейная функция, изменяющаяся от 1 секунды в предыдущей контрольной точке до 2 секунд в заданной контрольной точке. Таким образом, осуществляется линейная аппроксимация временного сдвига по мере движения снаряда 52 от одной контрольной точки к другой. Аналогичным образом при необходимости осуществляется привязка записанных характеристик к времени по спутниковым часам, определяемому с помощью приемника 83 спутниковых сигналов. If in the previous control point the difference in the clock readings was -1 second according to the clock of 61 shells relative to the clock of 81 registrars, then to bring it in line with the single clock - the clock of 81 registrars for the characteristics originally recorded in the shell data storage, to the time reference to the clock of 61 shells add a value defined as a linear function, varying from 1 second at the previous control point to 2 seconds at a given control point. Thus, a linear approximation of the time shift is carried out as the projectile 52 moves from one control point to another. Similarly, if necessary, the recorded characteristics are referenced to the time according to the satellite clock, determined using the receiver 83 of satellite signals.

После выполнения пропуска снаряда 52 на указанном ранее стороннем компьютере идентифицируют дефекты стенки трубопровода 3 и по зависимостям пройденной внутри трубопровода 3 дистанции определяют их положение на трубопроводе. По значениям ускорений и угловых скоростей снаряда определяют траекторию движения снаряда 52 с привязкой ко времени, которая соответствует траектории прокладки обследованного трубопровода 3. Поскольку все измеренные физические величины записаны с привязкой ко времени, в том числе и характеристики стенки трубопровода 3, временная метка, соответствующая обнаруженному дефекту, позволяет сопоставить точку на указанной траектории движения снаряда 52, соответствующую той же временной метке, что позволяет определить местоположение обнаруженного дефекта на трубопроводе 3 в локальной системе координат. After skipping missile 52 on the previously mentioned third-party computer, defects in the wall of the pipeline 3 are identified and the position of the pipeline is determined by the dependences of the distance traveled inside the pipeline 3. From the values of the accelerations and angular velocities of the projectile, the projectile 52 determines the time course of movement of the projectile, which corresponds to the path of the surveyed pipeline 3. Since all measured physical quantities were recorded with reference to time, including the characteristics of the pipeline wall 3, the time stamp corresponding to the detected defect, allows you to compare the point on the specified path of the projectile 52, corresponding to the same time stamp, which allows you to determine the location detected defect in pipeline 3 in the local coordinate system.

Поскольку в накопителе 56 данных регистратора записывались геодезические координаты регистратора 56 (координаты GPS или ГЛОНАСС) и геометрические параметры, характеризующие положение регистратора 56 относительно трубопровода 3, это позволяет определить геодезические координаты контрольных точек трубопровода 3, через которые проходил снаряд 52 в процессе движения внутри трубопровода 3. Поскольку известна траектория прокладки трубопровода в локальной системе координат и геодезические координаты контрольных точек трубопровода 3, это позволяет определить траекторию прокладки трубопровода в геодезических координатах, а также геодезические координаты обнаруженных дефектов трубопровода 3. Since the geodetic coordinates of the recorder 56 (GPS or GLONASS coordinates) and the geometrical parameters characterizing the position of the recorder 56 relative to the pipeline 3 were recorded in the data storage device 56 of the data logger 56, this makes it possible to determine the geodesic coordinates of the control points of the pipeline 3 through which the projectile 52 passed during movement inside the pipeline 3 . Since the known trajectory of the pipeline in the local coordinate system and the geodetic coordinates of the control points of the pipeline 3, this allows It is possible to determine the trajectory of the pipeline laying in geodetic coordinates, as well as the geodetic coordinates of the detected pipeline defects 3.

Claims

1. A method of tracking the movement of an in-tube projectile, in which
the projectile is passed inside the pipeline, physical quantities characterizing the state and / or characteristics of the projectile and / or pipeline are measured using the measuring system in the projectile, and they are recorded in the projectile data storage device with reference to the time determined by the projectile clock;
from the outside of the pipeline using at least one recorder installed near the control point of the pipeline, measure the magnetic field strength or other physical quantities that can identify the passage of the projectile near the recorder, with reference to the time determined by the recorder’s clock, and based on the measured physical quantities and their corresponding time values form characteristics that allow to identify the moments of time of the passage of the projectile near the register ora by the hours of the registrar, and write the generated characteristics into the data storage of the registrar;
during the passage of the projectile inside the pipeline using a transmitter located in one of a pair of objects consisting of a projectile and a recorder, transmit a signal with a time characteristic associated with the clock on the side of the said transmitter;
receive the transmitted signal with a time characteristic using a receiver located in another of the specified pair of objects, and write to the data storage device on the side of the said receiver at least one characteristic associated with the time characteristic of the received signal with reference to the clock on the side of the said receiver;
they determine the difference between the clock on the transmitter side and the clock on the receiver side, thereby the time difference between the clocks of the recorder and the projectile, and use the mentioned time difference at the control point to determine the characteristics of the pipeline.

2. The method according to p. 1, in which as the said transmitter use the transmitter of electromagnetic waves, and as the said receiver use the receiver of electromagnetic waves,
the said transmitted signal is encoded by changing the frequency of the electromagnetic waves depending on the value of the transmitted time characteristic, and when receiving the transmitted encoded signal, the frequency characteristics of the electromagnetic waves corresponding to the transmitted encoded signal are determined and written to the data storage device on the receiver side together with the clock time on the receiver side
after the missed missile is missed, the data recorded in the data storage device of the projectile is combined with the data recorded in the data storage device of the recorder, while the frequency characteristics of the transmitted encoded transmitter signal recorded in the data storage device on the receiver side determine the difference between the clocks on the transmitter side and the clocks on the receiver side, from the data storage device on the transmitter side, read the characteristics associated with the clock on the transmitter side, and from the data storage device on on the receiver side, read characteristics associated with the readings of the clock on the receiver side, and overwrite the mentioned characteristics with reference to the readings of the same clock for the characteristics recorded on the receiver side and for the characteristics recorded on the transmitter side.

3. The method according to p. 2, in which the frequency of electromagnetic oscillations determine the frequency of electromagnetic oscillations during the measurement period of said frequency.

4. The method according to p. 2, in which the frequency of electromagnetic waves is changed discretely.

5. The method according to p. 2, in which the frequency of electromagnetic waves is changed smoothly.

6. The method according to p. 4, in which the frequency of electromagnetic waves is changed periodically, while the sequence of set values of the frequencies of electromagnetic waves is periodically repeated with a period of not less than the period of repetition of the value in the lower digits of the full value of time.

7. The method according to p. 6, in which in a discrete sequence of set values of the frequencies of electromagnetic waves with each subsequent change in the frequency of electromagnetic waves, the sign of the frequency change is reversed.

8. The method according to p. 2, in which, as a transmitted time characteristic, use the value in one or more lower order bits of the time value on the clock on the side of the transmitter, while in the transmitted signal with a time characteristic, which is transmitted as a signal of a given frequency, the frequency is uniquely corresponds to a value in one or more lower order digits.

9. The method according to any one of paragraphs. 2-8, in which the frequency characteristics of the received electromagnetic waves are determined by measuring the phase of the received electromagnetic waves and determining the frequency of the received electromagnetic waves from the measured phase, the frequency characteristics of the received electromagnetic waves are analyzed, the value of the time characteristic is identified and recorded in the data storage device on the receiver side phase and / or frequency characteristics of electromagnetic waves and / or time response.

10. The method according to p. 1, in which using a measuring system located in the projectile, measure the distance traveled by the projectile inside the pipeline, and write to the projectile data storage device with reference to the projectile clock for the subsequent determination of the distance from the corresponding features of the pipeline to the control point .

11. The method according to p. 1, in which, using the satellite signal receiver located in the recorder, a satellite time signal is received from an artificial Earth satellite and the satellite time values are recorded in the data logger of the recorder, after completing the missed missile, the data recorded with reference to the clock the receiver side and / or the transmitter side, with recorded satellite time values and overwrite the mentioned characteristics with reference to satellite time.

12. The method according to claim 1, in which, using the satellite signal receiver located in the recorder, the signals of the satellite positioning system are received, the geodetic coordinates of the recorder are determined on the basis of them, and they are recorded in the data logger of the recorder, and after skipping the projectile, characteristics that allow identification are combined time moments of the passage of the projectile near the registrar according to the registrar’s clock, with the geodetic coordinates of the registrar and determine the geodetic coordinates of the projectile at the control points at which the passage of the projectile near the recorder is registered.

13. The method according to p. 12, in which using the measuring system in the projectile measure the distance traveled by the projectile inside the pipeline, measure the characteristics of the pipeline wall, allowing to identify wall defects, and after completing the missile projectile identify wall defects and determine their geodetic coordinates.

14. The method according to p. 1, in which the difference between the clock on the side of the transmitter and the clock on the side of the receiver is determined during or after skipping missile.

15. The method according to any one of paragraphs. 1-8, 10-14, in which using the inertial navigation system module that is part of the measuring system in the projectile, the accelerations and angular velocities of the projectile are measured along several orthogonal axes, after skipping the dependencies of the distance, accelerations and angular velocities passed inside the pipeline from time, as well as the values of the geodetic coordinates of the control points at which the projectile passed near the registrar, determine the geographical position of the projectile trajectory.

16. The method according to p. 1, in which, when passing through the projectile, a magnetic field is additionally generated using a magnetic field source located on the projectile, the magnetic field is measured using the above-mentioned recorder, and the passage of the projectile near the registrar is identified by the time dependence of the magnetic field.

17. The method according to p. 1, in which using the recorder accept acoustic vibrations associated with the passage of the projectile inside the pipeline, measure the characteristics of acoustic vibrations, which identify the passage of the projectile near the registrar.

18. The method of claim 1, wherein said electromagnetic oscillation transmitter is placed in a recorder, and said electromagnetic oscillation receiver is placed in a projectile.

19. The method according to p. 1, in which said transmitter of electromagnetic waves is placed in a projectile, and said receiver of electromagnetic waves is placed in a recorder.

20. The method according to p. 1 or 2, in which the clock on the side of the receiver is synchronized with the clock on the side of the transmitter before skipping the projectile.

21. The method according to p. 1 or 2, in which the clock on the side of the receiver is synchronized with the clock on the side of the transmitter in the process of skipping the projectile.

22. The tracking system of the trajectory of the in-tube projectile containing
an in-tube projectile configured to move within the pipeline;
a projectile measuring system for measuring physical quantities characterizing the condition and / or characteristics of the projectile and / or pipeline;
projectile data storage device for recording measured data with reference to the time determined by the projectile clock;
at least one recorder, installed near the control point on the outside of the pipeline, for measuring magnetic field strength or other physical quantities, allowing to identify the passage of a projectile near the recorder, with reference to the time determined by the recorder’s clock, and the formation based on the said measured physical quantities and their corresponding values of the characteristics time, allowing to identify the moments of time of the passage of the projectile near the registrar by the clock of the register ora, and it comprising a data logger for recording the generated drive characteristics with reference to the time determined by the clock registrar;
a transmitter located in one of a pair of objects containing a recorder and a projectile for transmitting a signal with a time characteristic associated with the clock on the side of the said transmitter;
a receiver located in another of the aforementioned pair of objects containing a recorder and a projectile for receiving a transmitted signal with a time response, and containing a data storage device for recording at least one characteristic associated with the time response of the received signal, linked to the clock on the side of the said receiver ;
a processing device for determining the difference between the clock on the transmitter side and the clock on the receiver side, thereby the time difference between the clocks of the recorder and the projectile, and determining the characteristics of the pipeline using the mentioned time difference at the control point.

23. The system of claim 22, wherein
said transmitter is an electromagnetic oscillation transmitter with means for encoding a transmitted signal by changing the frequency of electromagnetic oscillations depending on the value of the transmitted time characteristic;
said receiver is an electromagnetic oscillation receiver with means for processing the transmitted encoded signal and determining the frequency characteristics of the electromagnetic oscillations corresponding to the transmitted encoded signal; and
said processing device is configured to determine from the frequency characteristics of the transmitted encoded signal of the transmitter recorded in the data store on the receiver side, the difference between the clocks on the transmitter side and the clocks on the receiver side, based on a comparison of the data recorded in the data storage device of the projectile, recorded in the data logger of the recorder, and overwriting the mentioned characteristics with reference to the readings of the same clock.

24. The system of claim 23, wherein the frequency of the electromagnetic waves varies discretely.

25. The system of claim 23, wherein the frequency of the electromagnetic waves changes smoothly.

26. The system according to p. 24, in which the frequency of electromagnetic waves varies periodically, while the sequence of frequencies of electromagnetic waves is periodically repeated.

27. The system of claim 26, wherein, in the sequence of values of the frequencies of the electromagnetic waves, with each subsequent change in the frequency of the electromagnetic waves, the sign of the frequency change is reversed.

28. The system of claim 23, wherein the transmitted time characteristic uses the value in one or more lower-order bits of the time value on the clock side of the transmitter, while in the transmitted signal with a time characteristic representing a signal of a given frequency, the frequency uniquely corresponds to the value in one or more lower order digits.

29. The system according to any one of paragraphs. 23-28, in which the said receiver is configured to measure the phase of the received electromagnetic waves and to determine the frequency of the received electromagnetic waves from the measured phase, and the processing device is configured to analyze the frequency characteristics of the received electromagnetic waves and identify the value of the time characteristic for writing to the data storage device the receiver side of the phase and / or frequency characteristics of electromagnetic waves and / or time characteristics.

30. The system according to p. 22, in which the measuring system of the projectile contains means for measuring the distance traveled by the projectile inside the pipeline.

31. The system of claim 22, further comprising a satellite signal receiver in the registrar for receiving satellite time signals from an artificial Earth satellite and recording satellite time values to a data logger of the recorder, wherein the processing device is adapted to combine data recorded with reference to the clock on the receiver side and / or on the transmitter side, with recorded satellite time values and overwriting the mentioned characteristics with reference to satellite time.

32. The system of claim 22, further comprising a signal receiver of a satellite positioning system in the recorder for determining the geodetic coordinates of the recorder and recording them in the data logger of the recorder, while the processing device is further configured to, after skipping the projectile, combine characteristics to identify moments of time the projectile passes near the registrar according to the registrar’s clock, with the geodetic coordinates of the registrar and the determination of geodetic the coordinates of the projectile at the control points at which the passage of the projectile near the recorder is recorded.

33. The system of claim 32, wherein the measuring system in the projectile is configured to measure the distance traveled by the projectile and measure the characteristics of the pipeline wall to identify wall defects, and the processing device is configured to identify wall defects and determine their geodetic coordinates.

34. The system of claim 22, wherein the measuring system in the projectile contains an inertial navigation system module for measuring accelerations and angular velocities of the projectile along several orthogonal axes, the processing device being configured to determine the geographic location of the projectile's motion path based on the dependencies traveled inside the pipeline distances, accelerations and angular velocities from time, as well as the values of the geodetic coordinates of the control points at which the projectile passed near the registrar.

35. The system of claim 22, further comprising a magnetic field source in the projectile, and in the recorder, a means for measuring the magnitude of the magnetic field to identify the passage of the projectile near the recorder by the time dependence of the magnetic field.

36. The system of claim 22, further comprising a means in the recorder for receiving acoustic vibrations associated with the passage of the projectile inside the pipeline, and measuring characteristics of acoustic vibrations to identify the passage of the projectile near the recorder.

37. The system of claim 22, wherein said electromagnetic oscillation transmitter is located in the recorder, and said electromagnetic oscillation receiver is located in the projectile.

38. The system of claim 22, wherein said electromagnetic oscillation transmitter is located in the projectile, and said electromagnetic oscillation receiver is located in the recorder.