一种清管器运行状态监测方法、装置及系统与流程

本发明涉及清管作业监测，尤其是涉及一种清管器运行状态监测方法、装置及系统。

背景技术：

1、清管作业是对海洋管道、陆上长输管道、油气田集输管道等油气管道进行日常维护、除垢、除砂、内检测中必不可少的环节。采用清管器进行清管作业过程中，为了防止清管器卡堵而引发管道停输、超压甚至安全事故，需要对清管器运行状态进行监测。

2、目前对清管器进行监测时，一般在管道上相距已知距离的两台过球指示器上分别人工读取各自记录的清管器通过时刻，再用两个安装点之间的管道距离除以两次通过时刻之差，事后手工估算出该区段的平均运行速度。

3、由于对清管器进行监测时需要将两台独立的过球指示器安装在相距已知距离的两个安装点上，从而只得到两个安装点之间的平均速度，从而不方便对清管作业全过程中的清管器进行连续监测。

技术实现思路

1、为了方便对清管作业全过程中的清管器进行连续监测，本发明提供一种清管器运行状态监测方法、装置及系统。

2、第一方面，本发明提供一种清管器运行状态监测方法，采用如下的技术方案：

3、一种清管器运行状态监测方法，包括：

4、采集各个预设的安装检测位置所对应的当前瞬时速度、当前加速度与实时估算位置；

5、根据实时估算位置构建清管器沿管道全线的连续运行轨迹；

6、依据当前瞬时速度与预设的瞬时基准速度之间的对比结果，确定瞬速监测结果；

7、依据当前加速度与预设的基准加速度之间的对比结果，确定加速度监测结果；

8、根据实时估算位置确定卡堵监测结果；

9、结合瞬速监测结果、加速度监测结果与卡堵监测结果确定运行预警信息；

10、依据连续运行轨迹与运行预警信息确定推送显示信息，并输出推送显示信息以进行显示。

11、通过采用上述技术方案，通过采集各安装检测位置的当前瞬时速度、当前加速度与实时估算位置，并构建连续运行轨迹，再分别确定瞬速监测结果、加速度监测结果与卡堵监测结果后结合生成运行预警信息，通过连续运行轨迹与运行预警信息确定并输出推送显示信息，从而为清管作业提供多维度的运行状态监测与可视化展示，方便对清管作业全过程中的清管器进行连续监测。

12、可选的，当前瞬时速度的采集方法包括：

13、基于单一预设的安装检测位置读取各个预设的过球检测模块所采集的过球检测信号；

14、基于过球检测信号调取过球检测编号；

15、依据各个过球检测编号确定过球检测基准间距；

16、依据各个过球检测信号确定过球检测时间间隔；

17、依据过球检测基准间距与过球检测时间间隔确定过球检测速率；

18、根据各个过球检测速率确定过球选取速率，并将过球选取速率作为当前瞬时速度。

19、通过采用上述技术方案，对单一安装检测位置中的多个过球检测信号进行采集并调取过球检测编号，再分别确定过球检测基准间距与过球检测时间间隔以计算得到过球检测速率，再确定过球选取速率以作为当前瞬时速度，从而在单测点独立完成瞬时速度测算，减少跨设备时钟同步带来的误差，提升速度检测的实时性。

20、可选的，当前加速度的采集方法包括：

21、基于单一预设的安装检测位置读取预设的惯性测量模块采集的三轴加速度信号；

22、基于三轴加速度信号进行包络提取和峰值分析，确定第一加速度；

23、根据过球检测速率确定第二加速度；

24、结合第一加速度与第二加速度确定选取加速度，并将选取加速度作为当前加速度。

25、通过采用上述技术方案，从惯性测量模块采集的三轴加速度信号中提取得到第一加速度，再通过过球检测速率确定第二加速度，二者结合确定当前加速度，可实现两种加速度检测路径的相互补充与校核，提高加速度参数的检测可信度。

26、可选的，第二加速度的确定方法包括：

27、基于过球检测编号确定单位置检测个数值；

28、确定单位置检测个数值是否大于预设的加速度基准个数值；

29、若为是，则基于过球检测速率调取所对应的过球检测编号并作为速率选取编号，且调取速率选取编号所对应的过球检测时刻作为速率选取时刻；

30、根据速率选取时刻确定速度间隔时间；

31、根据过球检测速率与速度间隔时间确定第二加速度；

32、若为否，则输出预设的基准加速度并作为第二加速度。

33、通过采用上述技术方案，通过判断单位置检测个数值与加速度基准个数值的大小关系，检测单元数量充足时通过速率与时间间隔推导第二加速度，数量不足时采用基准加速度赋值，适配不同硬件配置下的加速度计算场景。

34、可选的，选取加速度的确定方法包括：

35、确定第二加速度与预设的基准加速度是否一致；

36、若为是，则将第一加速度作为选取加速度；

37、若为否，则基于安装检测位置调取安装位置类型；

38、根据安装位置类型确定类型权重；

39、根据单位置检测个数值确定检测个数调整系数；

40、结合检测个数调整系数与类型权重确定综合权重；

41、结合综合权重、第一加速度与第二加速度确定综合加速度，并将综合加速度作为选取加速度。

42、通过采用上述技术方案，当第二加速度与基准加速度不一致时，分别确定类型权重与检测个数调整系数，融合得到综合权重并计算综合加速度作为选取加速度，从而依据现场安装工况与检测配置对加速度结果进行加权修正，提升加速度数据的工况适配性。

43、可选的，实时估算位置的采集方法包括：

44、选取最新的当前瞬时速度及当前加速度并分别作为最新瞬时速度及最新加速度，并将最新瞬时速度所对应的安装检测位置作为最新检测位置；

45、根据最新检测位置确定相邻检测位置；

46、依据最新检测位置与相邻检测位置确定相邻检测间距；

47、根据安装检测位置确定相邻检测总长；

48、结合相邻检测间距及相邻检测总长确定估算公式；

49、基于估算公式对最新瞬时速度及最新加速度进行计算，以得到初始估算位置，并将初始估算位置作为实时估算位置。

50、通过采用上述技术方案，以最新检测位置对应的最新瞬时速度与最新加速度为起算基准，再分别确定相邻检测间距及相邻检测总长，从而结合确定估算公式并计算初始估算位置以作为实时估算位置，进而在相邻安装检测位置之间的管道区段内持续输出清管器实时估算位置，补充离散测点之间的位置监测数据。

51、可选的，将初始估算位置作为实时估算位置之后还包括：

52、结合估算公式、最新瞬时速度、最新加速度以及相邻检测间距确定相邻预估时刻；

53、当相邻检测位置采集到当前瞬时速度及当前加速度时，重新定义为最新瞬时速度及最新加速度并采集相邻检测时刻；

54、计算相邻预估时刻与相邻检测时刻之间的时间间隔并作为预估误差时间间隔；

55、依据最新检测位置与相邻检测位置确定相邻管道类型；

56、根据相邻管道类型确定误差基准时间间隔；

57、根据预估误差时间间隔与误差基准时间间隔确定相邻检测误差参数；

58、基于相邻检测误差参数对估算公式进行调整以形成估算调整公式；

59、根据估算调整公式对最新瞬时速度及最新加速度进行计算，以得到调整估算位置并对实时估算位置进行更新替换。

60、通过采用上述技术方案，先通过估算公式得到相邻预估时刻，再结合相邻检测时刻计算预估误差时间间隔，依据相邻管道类型与误差基准时间间隔确定相邻检测误差参数，进而调整形成估算调整公式并更新实时估算位置，从而利用实测数据对位置估算模型进行闭环校正，逐步提升位置估算的准确度。

61、可选的，相邻检测误差参数的确定方法包括：

62、根据相邻管道类型确定类型误差参数；

63、确定预估误差时间间隔是否小于误差基准时间间隔；

64、若为是，则将类型误差参数作为相邻检测误差参数；

65、若为否，则计算预估误差时间间隔与误差基准时间间隔之间的差值并作为时间间隔异常值；

66、根据时间间隔异常值确定时间误差参数；

67、结合类型误差参数与时间误差参数确定综合误差参数，并将综合误差参数作为相邻检测误差参数。

68、通过采用上述技术方案，对预估误差时间间隔是否小于误差基准时间间隔进行判断，当小于时，将类型误差参数作为相邻检测误差参数，当不小于时，计算时间间隔异常值以确定时间误差参数，再结合类型误差参数确定综合误差参数并作为相邻检测误差参数，从而在超出误差基准时使综合误差参数能够匹配偏差程度与管道类型特征，提高获取的综合误差参数的准确性。

69、第二方面，本发明提供一种清管器运行状态监测装置，采用如下的技术方案：

70、一种清管器运行状态监测装置，应用于如第一方面中任一项所述的一种清管器运行状态监测方法，包括：

71、壳体，安装于待测管道外壁或内壁预设的安装检测位置；

72、过球检测模块，沿待测管道轴向设置有至少两个，且相互间隔预设的间隔基准距离并设置于所述壳体上，用于检测经过的清管器并输出相应的过球检测信号；

73、惯性测量模块，设置于所述壳体上，用于采集清管器经过时产生的三轴加速度信号；

74、数据处理模块，设置于所述壳体上，与所述过球检测模块进行连接以接收过球检测信号并输出清管器经过所述壳体的当前瞬时速度，且与所述惯性测量模块连接以接收三轴加速度信号并输出清管器的当前加速度；

75、定位模块，用于存储预先标定所述壳体所处的安装检测位置，与所述数据处理模块进行连接以接收当前瞬时速度与当前加速度并确定实时估算位置；

76、通信模块，与所述数据处理模块及所述定位模块进行连接以接收当前瞬时速度、当前加速度与实时估算位置并对外发送。

77、通过采用上述技术方案，将沿轴向间隔设置的过球检测模块、惯性测量模块、数据处理模块、定位模块与通信模块集成于同一壳体，可在单台装置上同步完成过球检测、瞬时速度测算、加速度采集与位置估算，方便在管道现场进行布设与加装，从而方便对清管作业全过程中的清管器进行连续监测。

78、第三方面，本发明提供一种清管器运行状态监测系统，采用如下的技术方案：

79、一种清管器运行状态监测系统，应用于如第一方面中任一项所述的一种清管器运行状态监测方法，包括：

80、监测装置，分布设置于待测管道上，用于采集当前瞬时速度、当前加速度与实时估算位置；

81、监控平台，接收当前瞬时速度、当前加速度与实时估算位置以生成并推送运行预警信息。

82、通过采用上述技术方案，由分布布设的监测装置采集当前瞬时速度、当前加速度与实时估算位置，再由监控平台统一接收数据并生成推送运行预警信息，可实现清管器全线运行状态的集中监控与统一预警，从而方便对清管作业全过程中的清管器进行连续监测，进而方便统筹掌握清管作业进展。

83、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

84、1.通过采集各安装检测位置的当前瞬时速度、当前加速度与实时估算位置，重构清管器沿管道全线的连续运行轨迹，分别确定瞬速监测结果、加速度监测结果与卡堵监测结果后结合生成运行预警信息，再通过连续运行轨迹与运行预警信息确定并输出推送显示信息，从而为清管作业提供多维度的运行状态监测与可视化展示，方便对清管作业全过程中的清管器进行连续监测；

85、2.对单一安装检测位置中的多个过球检测信号进行采集并调取过球检测编号，再分别确定过球检测基准间距与过球检测时间间隔以计算得到过球检测速率，再确定过球选取速率以作为当前瞬时速度，从而在单测点独立完成瞬时速度测算，减少跨设备时钟同步带来的误差，提升速度检测的实时性；

86、3.从惯性测量模块采集的三轴加速度信号中提取得到第一加速度，再通过过球检测速率确定第二加速度，二者结合确定当前加速度，可实现两种加速度检测路径的相互补充与校核，提高加速度参数的检测可信度。