一种地面集输管道清管球定位系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种清管球定位系统，更具体的说，它涉及一种地面集输管道清管球定位系统。


背景技术：

2.清管球是地面集输管道中用于管道内壁清理的专用工具，清管球为带弹性的球体，使用清管球整体和管道内壁紧密接触，依靠管道内流体介质产生的压力差推动清管球在管道中前进，实现对管道内壁的清理。清管过程中，仅能依靠输气量信息计算清管球的运行速度，以此判断清管球的大概范围。但管道内部情况存在不可预知性：如热熔焊接内衬管时会在内壁留下热熔焊瘤，或者管线高低起伏处内衬容易发生变形或塌陷。这些情况都会对清管球在管道内的行进造成阻碍，使得清管球在热熔焊瘤处或内衬管变形或塌陷处容易发生卡堵。
3.中国专利cn105953079a，公开了一种油气管道清管球定位系统，主要由低频声波发射装置、音波传感器、数据采集处理终端、堵塞监测定位服务器、监控终端组成，其特征在于：低频声波发射装置产生强度较大的可选择频率的低频声波并传导到被检测管道之中，通过设置在管道上的音波传感器感测到该声波信号并实时将管道中的声波信号转换为电信号传输给前端处理模块；然后，数据采集处理终端把接收的音波传感器采集到的音波信号进行预处理与放大，转换为数字域的多通道音波信号传送给堵塞监测定位服务器，堵塞监测定位服务器实时接收各个数据采集终端节点传来的数据，通过计算识别管道流动状态，当发生堵塞等流动状态异常时，当低频次声波遇到清管球或管道堵塞时，管道声阻抗将发生明显变化，平面声波将发生反射，并沿着管道传输回发射点，通过测量发射声波和反射回声的时间延迟，并结合管道内声速，可精确计算出油气管道内清管球的实时位置，并定位油气管道内堵塞点的位置。
4.该专利采用声学原理对清管球进行定位，具有安全性高，灵敏度好，定位精度高等优点，能够避免高压作业，大大降低危险性。但声波传播距离有一定限制，该可检测的管道长度较短，现如今多是较长距离的输气管道。此外使用该专利前，还需要对管道内部的声波信号特征进行分析处理，前期工作繁琐，对于不同管道的通用性差。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种地面集输管道清管球定位系统，其通过极低频电磁信号对清管球进行定位，适用于不同管道，通用性较好；且单个极低频电磁接收器可检测的管道较长。而且本实用新型具有良好的可靠性和稳定性，且便携、容易操作、成本低廉。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种地面集输管道清管球定位系统，其包括清管球、极低频电磁发射器、极低频电磁接收器、信息管控装置；极低频电磁发射器嵌在清管球内，其用于发出极低频电磁信号；极低频电磁接收器沿地面集输管道线
路设置多个，其用于接收极低频电磁信号；所有极低频电磁接收器均与信息管控装置通信连接；信息管控装置用于汇总分析所有极低频电磁接收器的信息，实时记录清管球的位置。
7.通过采用上述技术方案，本实用新型通过极低频电磁信号对清管球进行定位，适用于不同管道，通用性较好；且单个极低频电磁接收器可检测的管道较长。而且本实用新型具有良好的可靠性和稳定性，且便携、容易操作、成本低廉。
8.本实用新型进一步设置为：所述极低频电磁发射器包括信号发生模块、发射线圈和供电模块；信号发生模块用于产生极低频电信号，发射线圈用于将极低频电信号转化为极低频电磁信号，并将极低频电磁信号发射至周围空间，供电模块与信号发生模块和发射线圈电连接。
9.本实用新型进一步设置为：所述极低频电磁发射器还包括功率放大模块，功率放大模块与信号发生模块、发射线圈电连接，功率放大模块用于放大极低频电信号；供电模块与功率放大模块电连接。
10.通过采用上述技术方案，极低频电信号经由功率放大模块放大后被加载至发射线圈。
11.本实用新型进一步设置为：所述功率放大模块为d类功率放大模块。
12.通过采用上述技术方案，由于d类功率放大模块的效率更高，体积更小，既放大了极低频电信号，也不会过度增加极低频电磁发射器的体积。
13.本实用新型进一步设置为：所述极低频电磁发射器还包括电容，电容与发射线圈串联。
14.通过采用上述技术方案，电容与发射线圈串联构成谐振回路，能够提高发射线圈发射极低频电磁信号的磁场强度。
15.本实用新型进一步设置为：所述极低频电磁接收器包括接收线圈、信号处理器和通讯模块，接收线圈用于接收极低频电磁信号，并将极低频电磁信号转化为电信号；信号处理器用于分析电信号确定清管球的位置；信号处理器与通讯模块电连接，通讯模块与信息管控装置通信连接。
16.本实用新型进一步设置为：所述极低频电磁接收器还包括信号调节模块，信号调节模块与接收线圈和信号处理器电连接，信号调节模块包括运算放大器和滤波器，运算放大器用于放大电信号、降低电压噪声，滤波器用于滤除电信号中的高频干扰信号。
17.本实用新型进一步设置为：所述极低频电磁接收器还包括gps定位模块，gps定位模块与通讯模块电连接。
18.通过采用上述技术方案，gps定位模块会将极低频电磁接收器所在的位置通过通讯模块发送至信息管控装置，以便信息管控装置根据所有gps定位模块的信息确定所有极低频电磁接收器所在的位置，使得极低频电磁接收器的位置无需人工跟踪记录，便于工作人员根据实际需要随时调整。
19.本实用新型进一步设置为：所述接收线圈为高分辨率磁感应式接收线圈。
20.本实用新型进一步设置为：所述清管球为海绵清管球。
21.综上所述，本实用新型相比于现有技术具有以下有益效果：
22.1、本实用新型基于磁场法，采用极低频电磁信号对清管球进行定位，可以准确、快速、方便、实时地确定清管球的实时位置，适用于不同管道，通用性较好，且单个极低频电磁
接收器可检测区段较长。
23.2、本实用新型具有良好的可靠性和稳定性，且便携、容易操作、成本低廉。
24.3、极低频电磁接收器的位置无需人工跟踪记录，工作人员可以根据实际需要随时调整极低频电磁接收器的位置。
附图说明
25.图1为本实施例的基本结构示意图；
26.图2为本实施例中极低频电磁发射器的结构示意图；
27.图3为本实施例中极低频电磁接收器的结构示意图。
28.图中：1、极低频电磁发射器；11、信号发生模块；12、功率放大模块；13、发射线圈；14、供电模块；15、电容；2、极低频电磁接收器；21、接收线圈；22、信号调节模块；23、信号处理器；24、通讯模块；25、gps定位模块；3、信息管控装置；4、清管球；5、土层；6、管道；61、热熔焊瘤；62、塌陷。
具体实施方式
29.下面将结合附图说明对本实用新型的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本实用新型的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于实用新型的保护范围。
30.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“左”、“右”、“前”、“后”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.实施例
32.如图1所示，为本实用新型较佳实施例的基本结构，一种地面集输管道清管球定位系统，其包括清管球4、极低频电磁发射器1、极低频电磁接收器2、信息管控装置3；极低频电磁发射器1嵌在清管球4内，其用于发出极低频电磁信号；极低频电磁接收器2设置多个，其用于接收极低频电磁信号；由于地面集输管道6通常埋于土层5内，因此所有极低频电磁接收器2可沿地面集输管道6线路放置在管道6上方的地面上。所有极低频电磁接收器2均与信息管控装置3通信连接；信息管控装置3用于汇总分析所有极低频电磁接收器2的信息，实时记录清管球4的位置。
33.具体的，本实施例中清管球4为海绵清管球。海绵的材质弹性较好，与管道6内壁接触时，既能够实现对管道6内壁的摩擦清洁，也不会对管道6造成机械损伤。
34.如图2所示，本实施例中极低频电磁发射器1包括信号发生模块11、发射线圈13、供电模块14和功率放大模块12。信号发生模块11与功率放大模块12电连接，功率放大模块12与发射线圈13电连接；信号发生模块11、发射线圈13和功率放大模块12均与供电模块14电连接，由供电模块14供电。本实施例中供电模块14为电池。
35.极低频电磁发射器1工作时，先由信号发生模块11产生极低频电信号，极低频电信号经由功率放大模块12放大后被加载至发射线圈13，发射线圈13会将极低频电信号转化为极低频电磁信号，并将极低频电磁信号发射至周围空间。
36.本实施例中功率放大模块12为d类功率放大模块，相较与一般的线性ab类功率放大模块相比，d类功率放大模块的效率更高，体积更小。
37.具体的，极低频电磁发射器1还包括电容15，电容15与发射线圈13串联构成谐振回路，能够提高发射线圈13发射极低频电磁信号的磁场强度。
38.如图3所示，本实施例中极低频电磁接收器2包括接收线圈21、信号调节模块22、信号处理器23和通讯模块24，接收线圈21与信号调节模块22电连接，信号调剂模块与信号处理器23电连接，信号处理器23与通讯模块24电连接。信号调节模块22包括包括运算放大器和滤波器。
39.极低频电磁接收器2通电后，接收线圈21开始接收周围空间中的极低频电磁信号，并将极低频电磁信号转化为弱电信号。弱电信号进入信号调节模块22后，由运算放大器进行放大和降低电压噪声的处理，由滤波器滤除高频干扰信号。信号调节模块22处理后的电信号将进入信号处理器23，由信号处理器23对其通过峰值检测和频率处理等步骤进行信号分析，确定极低频电磁发射器1的位置，从而确定清管球4的位置。最后信号处理器23将通过通讯模块24，将清管球4的位置信息实时发送至信息管控装置3。
40.具体的，所述极低频电磁接收器2还包括gps定位模块25，gps定位模块25与通讯模块24电连接。极低频电磁接收器2通电后，gps定位模块25会将极低频电磁接收器2所在的位置通过通讯模块24发送至信息管控装置3，以便信息管控装置3根据所有gps定位模块25的信息确定所有极低频电磁接收器2所在的位置。当清管球4堵在管道6中的热熔焊瘤61或者塌陷62处时，工作人员便可通过信息管控装置3确定检测到清管球4的极低频电磁接收器2，根据该极低频电磁接收器2的gps信息确定清管球4所在管段，随后根据信号处理器23分析出的数据进一步确定清管球4在该管段上的具体位置。gps定位模块25的设置使得极低频电磁接收器2的位置无需人工跟踪记录，工作人员可以根据实际需要随时调整极低频电磁接收器2的位置。
41.具体的，本实施例中通讯模块24与信息管控装置3之间通过无线网络实现通讯连接，因此所有极低频电磁接收器2与之间均无需设置实体通讯线路，便于工作人员将极低频电磁接收器2安装至不同位置。
42.具体的，本实施例中接收线圈21为高分辨率磁感应式接收线圈，以更好的接收周围空间中电信号。
43.综上所述，本实施例基于磁场法，采用极低频电磁信号对清管球4进行定位，可以准确、快速、方便、实时地确定清管球4的实时位置，适用于不同管道，通用性较好；且单个极低频电磁接收器2可检测的管道较长。而且本实施例具有良好的可靠性和稳定性，同时具有设备体积小、设备轻巧、使用方便、成本低等特点。最后本实施例中极低频电磁接收器2的位置无需人工跟踪记录，工作人员可以根据实际需要随时调整极低频电磁接收器2的位置。
44.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。