一種應(yīng)用于海底石油管道內(nèi)清管器的通信定位裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種通信定位裝置及方法，尤其是一種應(yīng)用于海底石油管道內(nèi)清管器的通信定位裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海上石油管道安裝結(jié)束和運行中，都要對管道內(nèi)作清理，清除管道內(nèi)的雜物或內(nèi)壁上的沉積物，清理管道是保證管路暢通的重要的措施，由于清管器是管道內(nèi)運行，清管器難免被管道卡住，此時就需要找到被卡的位置。但是，在水下供電和通信的問題很難解決，海水對信號衰減太大，在海底不可能做無線通信，還受有海上風(fēng)浪和漁船影響，利用漂浮平臺采樣技術(shù)無法固定、容易損壞、操作困難、因為海水太深無法操作，采用在海底鋪設(shè)供電及通信電纜方法，存在施工困難、造價高、風(fēng)險大的技術(shù)問題，而且如果有一個節(jié)點密封失效整個工程將會面臨報廢的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)造提供了一種應(yīng)用于海底石油管道內(nèi)清管器的通信定位裝置及方法，通過在輸油雙層管道的內(nèi)管與外管之間設(shè)置有海底管內(nèi)通信裝置，檢測和定位清管器的位置，使用內(nèi)管和外管進(jìn)行信號的傳輸和電能的傳遞，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的清管器檢測定位難、通信供電施工困難、造價高、風(fēng)險大的技術(shù)問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種應(yīng)用于海底石油管道內(nèi)清管器的通信定位裝置，包括有輸油雙層管道，輸油雙層管道由陸上通至海底，輸油雙層管道由外向內(nèi)依次設(shè)置有混凝土防護(hù)層、外管、聚氨酯泡沫和內(nèi)管，其特征在于:在輸油雙層管道的海底部分，內(nèi)管內(nèi)設(shè)置有清管器，發(fā)射器設(shè)置在清管器上，用于發(fā)射信號，海底管內(nèi)通信裝置一端連接在內(nèi)管外壁上，另一端連接在外管的內(nèi)壁上；在輸油雙層管道的陸地部分，內(nèi)管上連接有陸地供電電源的正極和陸地電路板供電電源的正極，外管連接在陸地監(jiān)控裝置上，在陸地監(jiān)控裝置上還連接有用于監(jiān)控的上位機。
[0005]在輸油雙層管道的海底部分均勻的設(shè)置有多個海底管內(nèi)通信裝置。
[0006]所述的海底管內(nèi)通信裝置中設(shè)置有接收電路，接收電路的信號輸出端上依次連接有軟件濾波處理電路和調(diào)制解調(diào)器，調(diào)制解調(diào)器通過外管將信號傳輸?shù)疥懙乇O(jiān)控裝置中，在接收電路上還連接有海底電路板供電電源，海底電路板供電電源的另一端連接在內(nèi)管上。
[0007]所述的陸地監(jiān)控裝置中設(shè)置有與外管相連接的通信板，通信板的另一端通過串口電路連接在上位機上。
[0008]所述的外管與陸地監(jiān)控裝置之間，通過陸上電纜連接。
[0009]所述的陸上電纜與陸上監(jiān)控裝置之間連接有電感。
[0010]一種應(yīng)用于海底石油管道內(nèi)清管器的通信定位裝置的應(yīng)用方法，其特征在于:
1)、發(fā)射器的安裝:將發(fā)射器設(shè)置在清管器上用于發(fā)射信號； 2)、海底管內(nèi)通信裝置的安裝:將海底管內(nèi)通信裝置采用鋁熱焊接的方法，焊接在輸油雙層管道的內(nèi)管與外管之間，在在輸油雙層管道的海底部分均勻的設(shè)置有N個海底管內(nèi)通信裝置，各個海底管內(nèi)通信裝置設(shè)置有不同的編號，編號從1-N依次排列；
3)、陸地上設(shè)備的安裝:陸地監(jiān)控裝置通過陸上電纜連接在外管上，用于接收海底管內(nèi)通信裝置通過內(nèi)管傳輸出來的信號，陸地供電電源與陸地電路板供電電源連接在內(nèi)管上，為設(shè)置在內(nèi)管海底部分的海底管內(nèi)通信裝置供電，采用連接在陸地監(jiān)控裝置上的上位機對整個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；
4)、清管器位置的檢測:在內(nèi)管內(nèi)設(shè)置有在管道內(nèi)運動的清管器，當(dāng)清管器經(jīng)過海底管內(nèi)通信裝置時，由發(fā)射器發(fā)送信號至海底管內(nèi)通信裝置；
5)、清管器位置信號的傳輸:當(dāng)海底管內(nèi)通信裝置接收到發(fā)射器發(fā)送的信號后，經(jīng)過分析處理，將處理后的信號通過外管實時傳輸給陸地監(jiān)控裝置，經(jīng)過陸地監(jiān)控裝置傳輸?shù)缴衔粰C中，海底管內(nèi)通信裝置根據(jù)其編號的不同，發(fā)送不同的信號到陸地監(jiān)控裝置；
6)、清管器位置的判斷:
6a)、當(dāng)清管器處于正常工作狀態(tài)時，多個海底管內(nèi)通信裝置能夠依次接收到發(fā)射器發(fā)送的信號，并且將接收到的信號依次通過陸地監(jiān)控裝置發(fā)送給上位機；
6b)、當(dāng)清管器處于非正常狀態(tài)，既清管器堵塞卡死在管道內(nèi)某一位置時，在沒卡死時其經(jīng)過海底管內(nèi)通信裝置能夠接受到發(fā)射器發(fā)送的信號，并且通過陸地監(jiān)控裝置將信號傳輸給上位機，其卡死位置之后的海底管內(nèi)通信裝置接受不到發(fā)射器發(fā)送的信號，導(dǎo)致上位機接收不到之后的海底管內(nèi)通信裝置發(fā)送的信號，此時可以根據(jù)接收到的不同的信號查詢對應(yīng)的海底管內(nèi)通信裝置的編號，找到清管器的卡死位置。
[0011]所述的每個海底管內(nèi)通信裝置之間的安裝距離為50-2000米。
[0012]本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果在于:本發(fā)明創(chuàng)造采用上述結(jié)構(gòu)和方法，通過在輸油雙層管道的內(nèi)管與外管之間設(shè)置有海底管內(nèi)通信裝置，檢測和定位清管器的位置，使用內(nèi)管和外管進(jìn)行信號的傳輸和電能的傳遞，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的清管器檢測定位難、通信供電施工困難、造價高、風(fēng)險大的技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)造通過上述結(jié)構(gòu)，在保證檢測準(zhǔn)確性的同時，提供了一種新型的海底供電和通信方法，大大降低了制造成本，減小了應(yīng)用時的風(fēng)險，提高了整體裝置安全性和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0013]圖1:為本發(fā)明創(chuàng)造的整體工程結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2:為本發(fā)明創(chuàng)造的整體框圖。
[0015]圖3:為本發(fā)明創(chuàng)造的電路原理圖。
[0016]圖4:為本發(fā)明創(chuàng)造中輸油雙層管道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5:本發(fā)明創(chuàng)造應(yīng)用于單層輸油管的第一種方式結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6:本發(fā)明創(chuàng)造應(yīng)用于單層輸油管的第二種方式結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1-3所示的一種應(yīng)用于海底石油管道內(nèi)清管器的通信定位裝置，包括有如圖4所示的輸油雙層管道1，輸油雙層管道I由陸上通至海底，輸油雙層管道由外向內(nèi)依次設(shè)置有混凝土防護(hù)層101、外管102、聚氨酯泡沫103和內(nèi)管104，結(jié)構(gòu)為:在輸油雙層管道I的海底部分，內(nèi)管104內(nèi)設(shè)置有清管器2，發(fā)射器3設(shè)置在清管器2上，用于發(fā)射信號，海底管內(nèi)通信裝置4 一端連接在內(nèi)管104外壁上，另一端連接在外管102的內(nèi)壁上；在輸油雙層管道I的陸地部分，內(nèi)管104上連接有陸地供電電源6輸出端的正極和陸地電路板供電電源7輸出端的正極，外管102連接在陸地監(jiān)控裝置8上，在陸地監(jiān)控裝置8上還連接有用于監(jiān)控的上位機9。
[0020]在輸油雙層管道I的海底部分均勻的設(shè)置有多個海底管內(nèi)通信裝置4，每個海底管內(nèi)通信裝置4設(shè)置有不同的編號，且每個海底管內(nèi)通信裝置4根據(jù)不同的編號發(fā)送不同的信息至陸地監(jiān)控裝置8。如:N個海底管內(nèi)通信裝置4的編號分別為1，2，3，……，N，1號海底管內(nèi)通信裝置4發(fā)送信號001，2號發(fā)送信號010，3號發(fā)送信號011……，以此類推。
[0021]所述的海底管內(nèi)通信裝置4中設(shè)置有接收電路401，接收電路401的信號輸出端上依次連接有軟件濾波處理電路402和調(diào)制解調(diào)器403，調(diào)制解調(diào)器403通過外管102將信號傳輸?shù)疥懙乇O(jiān)控裝置8中，在接收電路401上還連接有海底電路板供電電源404，海底電路板供電電源404的另一端連接在內(nèi)管104上。所述的軟件濾波處理電路402中包括有80C51F410芯片，對接收電路401接收到的信號進(jìn)行軟件濾波和分析處理，將處理后的信號傳輸至調(diào)制解調(diào)器403，所述的調(diào)制解調(diào)器403為ad558，在此電路中起到調(diào)制解調(diào)器的作用，由ad558構(gòu)成的調(diào)制解調(diào)器比市面上一般的調(diào)制解調(diào)器的輸出頻率更低，更穩(wěn)定，傳輸距離更長。
[0022]所述的陸地監(jiān)控裝置8中設(shè)置有與外管102相連接的通信板801，通信板801的另一端通過串口電路802連接在上位機9上，通信板801的型號為MSM7512S，串口電路802的型號為MAX232，上位機9作為監(jiān)控系統(tǒng)對裝置整體進(jìn)行監(jiān)測和控制。
[0023]由于海底管道到陸上出口由雙層管改為單內(nèi)管，需要連接陸上電纜代替雙層管外管102，所以外管102與陸地監(jiān)控裝置8之間，通過陸上電纜10連接，具體有兩種方法，一種要需要鋪設(shè)電源電纜到場站，為永久性電纜。另一種需要連接電源電纜到管道出?？诟浇O(jiān)控設(shè)備，可以是臨時安裝，使用后撤下。鋪設(shè)陸上電纜方案根據(jù)具體情況決定。陸上電纜10與陸上監(jiān)控裝置8之間還連接有電感5。
[0024]在實際應(yīng)用是可以在海底管內(nèi)通信裝置4與海底管內(nèi)通信裝置4之間設(shè)置互感器，將每個海底管內(nèi)通信裝置4隔離，保證個別海底管內(nèi)通信裝置4在應(yīng)用時出現(xiàn)短路或者斷路等不良現(xiàn)象時不會影響到其他海底管內(nèi)通信裝置4的工作和使用，可以提高整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性能。同時為了保證整個工程的可靠性，可以在海底一個監(jiān)控點采用安裝兩個監(jiān)控裝置，其中一個監(jiān)控裝置工作，另一個待機準(zhǔn)備。基本方法是正在使用的監(jiān)控裝置內(nèi)有電流互感器，實時采樣工作電流大小。當(dāng)裝置有問題電流過大時，通過繼電器自動切換到另一個投入工作。并且上發(fā)報警信號。陸上監(jiān)控設(shè)備根據(jù)編號確定故障點。待機裝置具有過電流保護(hù)電路。有故障時可以自動切斷和管道的連接。
[0025]上述裝置的應(yīng)用方法，步驟為:
1)、發(fā)射器3的安裝:將發(fā)射器3設(shè)置在清管器2上用于發(fā)射信號。
[0026]2)、海底管內(nèi)通信裝置4的安裝:將海底管內(nèi)通信裝置4采用鋁熱焊接的方法，焊接在輸油雙層管道I的內(nèi)管104與外管102之間，在在輸油雙層管道I的海底部分均勻的設(shè)置有N個海底管內(nèi)通信裝置4，各個海底管內(nèi)通信裝置4設(shè)置有不同的編號，編號從1-N依次排列。采用鋁熱焊接的方法使焊