СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR REMOTE MONITORING OF LINEAR PART STATE OF MAIN PIPELINES AND DEVICES FOR ITS IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к диагностике состояния линейной части магистральных трубопроводов и может быть использована для осуществления поиска, обнаружения и наблюдения за изменением технического состояния объектов магистральных трубопроводов, развитием опасных геологических процессов, ведением работ в ходе технического обслуживания (ремонта) и несанкционированными действиями в пределах границ линейной части магистральных трубопроводов.
Известна комплексная система технической защиты трубопроводов от несанкционированного доступа и локализации мест утечки транспортируемого продукта [патент на полезную модель RU 59200 U1, МПК: F17D 5/02,  опубл. 10.12.2006], включающая сигнальные датчики и содержащая три компонента: мобильный комплекс радиолокационной разведки, включающий георадар с набором вспомогательного оборудования, стационарную систему выявления повреждений трубопроводов и мобильный комплекс беспилотного воздушного мониторинга. Все три компонента соединены с центром сбора и обработки информации, который соединен со службой безопасности компании-эксплуатанта трубопровода. Стационарная система выявления повреждений трубопроводов включает сигнальные датчики повреждений, блоки обработки сигналов, которые поступают от сигнальных датчиков, кабельные линии электропитания и связи, удаленное терминальное устройство для анализа данных от блоков обработки сигналов, размещенных вдоль линейного участка трубопровода, автоматизированное рабочее место оператора, пульт управления системой. Мобильный комплекс беспилотного воздушного мониторинга включает беспилотный летательный аппарат с телекамерами на борту и оборудованием передачи видеоизображения в реальном масштабе времени оператору машины управления, размещенной на шасси автомобиля высокой проходимости, пусковую установку для беспилотного летательного аппарата на шасси автомобиля высокой проходимости.
Наиболее близким аналогом заявленной группы изобретений является способ дистанционной диагностики состояния линейной части подземных магистральных трубопроводов [патент на изобретение RU 2553843 С2, МПК: F17D 5/02, G01V 8/00, опубл. 20.06.2015], основанный на получении изображений по отраженным и собственным излучениям подстилающей поверхности охранной зоны трубопровода с летательного аппарата, его текущем позиционировании пилотажно-навигационными средствами, интерпретации изображений. По трассе пролегания трубопровода до проведения работ по получению изображений формируют имитаторы предвестников чрезвычайных ситуаций, координаты которых заносят в пилотажно-навигационные средства. Полученные изображения трансформируют в пространство решений путем согласованной с изображениями имитаторов фильтрации и использования в качестве порогов принятия решений выходных сигналов фильтров от изображений соответствующих имитаторов. Одновременно определяют корреляционные функции полученных изображений с последующим вычислением по их параметрам и указанным выше порогам принятия решений потенциального числа ложных решений. Наносят на полученные изображения отметки о принятых решениях и потенциальном числе ложных решений. Передают по радиоканалу на диспетчерский пункт те из этих изображений, на которых были приняты решения о наличии на них проявлений предвестников чрезвычайных ситуаций и которые предоставляются для интерпретации.
При превышении на очередном фрагменте изображения трассы числа принятых решений о наличии предвестников чрезвычайных ситуаций допустимой границы на диспетчерский пункт передают только координаты этого изображения и число принятых на нем решений. Результат интерпретации переданных данных сводится к решению о повторной диагностике данного участка трассы.
Недостатком наиболее близкого аналога заявленной группы изобретений является необходимость использования летательного аппарата и его пилотажно-навигационных средств, что не позволяет осуществить непрерывный мониторинг состояния магистральных трубопроводов.
Задачей, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, является выявление, определение местоположения и ведение наблюдения за участками магистрального трубопровода с нарушением технического состояния, развитием опасных геологических процессов либо нарушением работы термостабилизаторов грунта.
Техническим результатом заявленной группы изобретений является обеспечение непрерывности комплексного мониторинга за состоянием линейной части магистральных нефтепроводов.
Указанная задача решается, а технический результат в части устройства достигается тем, что устройство для осуществления дистанционного наблюдения за состоянием линейной части магистральных трубопроводов включает размещенные в корпусе блок приема-передачи глобальной навигационной системы, цифровую видеокамеру с функцией инфракрасной съемки, тепловизионную камеру, лазерный дальномер, модуль управления процессом съемки, включающий блоки записи данных о текущем местоположении от глобальной навигационной системы, данных цифровой видеокамеры, тепловизионной камеры и лазерного дальномера, блок передачи записанных данных блоку сбора и обработки информации, размещенному на удаленном диспетчерском пункте, блок приема управляющих команд от блока сбора и обработки информации, исполнительный блок, при этом устройство выполнено с возможностью перемещения вдоль токопроводящих направляющих, установленных на опорах выше уровня линейной части магистральных трубопроводов.
В качестве опор для токопроводящих направляющих могут быть использованы опоры магистральных трубопроводов (МТ). Кроме того, в качестве опор для токопроводящих направляющих могут быть использованы опоры линий электропередач, проходящих вблизи участка линейной части МТ.
Корпус устройства выполнен в виде теплоизолирующей титановой капсулы.
Лазерный дальномер выполнен с возможностью его наведения посредством инфракрасного лазера.
Указанная задача решается, а технический результат в части способа достигается тем, что в способе дистанционного наблюдения за состоянием линейной части магистральных трубопроводов (ЛЧ МТ) перемещают устройство для осуществления дистанционного наблюдения за состоянием ЛЧ МТ по токопроводящим направляющим вдоль участка ЛЧ МТ, производят в процессе перемещения прием данных о текущем местоположении устройства, съемку посредством цифровой видеокамеры и тепловизионной камеры, измерение посредством лазерного дальномера расстояния между устройством и деформационными марками, установленными на магистральном трубопроводе для контроля текущего планово-высотного положения (ПВП), передачу данных о текущем местоположении от глобальной навигационной системы, данных цифровой видеокамеры, тепловизионной камеры и лазерного дальномера в блоки записи соответствующих данных, передачу хранящихся данных в блоках записи данных блоку сбора и обработки информации, размещенному на удаленном диспетчерском пункте, выполняют обработку переданных данных блоком сбора и обработки информации, выявляют участки магистрального трубопровода с нарушением технического состояния, развитием опасных геологических процессов либо нарушением работы термостабилизаторов грунта, определяют местоположение выявленных участков, передают управляющие команды модулю управления процессом съемки, который осуществляет перемещение устройства посредством исполнительного блока к участку с выявленными нарушениями, производят съемку участка с выявленными нарушениями посредством цифровой видеокамеры в режиме с более высокой разрешающей способностью.
Наведение лазерного дальномера для определения текущего ПВП производят при помощи инфракрасного указателя.
Заявленная группа изобретений поясняется фиг. 1-3, на которых изображены блок-схема устройства для осуществления дистанционного наблюдения за состоянием ЛЧ МТ (фиг. 1), схема перемещения устройства по токопроводящим направляющим, размещенным на опорах трубопровода (фиг. 2), схема перемещения устройства по токопроводящим направляющим, размещенным на линиях электропередач (фиг. 3), и позициями обозначены:
1 - устройство для осуществления дистанционного наблюдения за состоянием линейной части магистральных трубопроводов (ЛЧ МТ),
2 - магистральный трубопровод,
3 - блок приема-передачи глобальной навигационной системы (ГНС),
4 - цифровая видеокамера с функцией инфракрасной съемки,
5 - тепловизионная камера,
6 - лазерный дальномер,
7 - модуль управления процессом съемки,
8 - блок записи данных ГНС,
9 - блок записи данных цифровой видеокамеры,
10 - блок записи данных тепловизионной камеры и лазерного дальномера,
11 - блок передачи записанных данных,
12 - блок сбора и обработки информации,
13 - диспетчерский пункт,
14 - блок приема управляющих команд,
15 - исполнительный блок,
16 - инфракрасный лазер,
17 - токопроводящая направляющая,
18 - опора токопроводящей направляющей,
19 - линии электропередач,
20 - референцные станции,
21 - деформационная марка.
Устройство 1 для осуществления дистанционного наблюдения за состоянием ЛЧ МТ 2 (фиг. 1) служит для наблюдения за изменением технического состояния объектов трубопроводной системы, развитием опасных геологических процессов, ведением работ в ходе технического обслуживания (ремонта) и работ по защите магистрального трубопровода. Устройство 1 имеет корпус (на чертежах не показан), выполненный в виде теплоизолирующей титановой капсулы для предотвращения воздействия отрицательных температур воздуха и внешних механических воздействий. В корпусе размещены блок 3 приема-передачи глобальной навигационной системы, цифровая видеокамера 4 с функцией инфракрасной съемки, тепловизионная камера 5, лазерный дальномер 6 и модуль управления процессом съемки 7.
Модуль управления процессом съемки 7 содержит блок 8 записи данных о текущем местоположении от глобальной навигационной системы, блок записи данных цифровой видеокамеры 9, блок записи данных тепловизионной камеры и лазерного дальномера 10, блок передачи 11 записанных данных блоку сбора и обработки информации 12, размещенному на удаленном диспетчерском пункте 13, блок приема управляющих команд 14 от блока сбора и обработки информации 12, и исполнительный блок 15.
Лазерный дальномер 6 выполнен с возможностью его наведения посредством инфракрасного лазера 16.
Устройство 1 подвижно установлено на токопроводящей направляющей 17 с возможностью перемещения вдоль нее. Токопроводящие направляющие 17 установлены на опорах 18 выше уровня линейной части магистральных трубопроводов 2.
В качестве опор 18 для токопроводящих направляющих 17 могут быть использованы опоры МТ 2. Кроме того, в качестве опор для токопроводящих направляющих 17 могут быть использованы опоры линий электропередач 19, проходящих вблизи участка ЛЧ МТ.
При осуществлении способа дистанционного наблюдения за состоянием ЛЧ МТ блоком приема управляющих команд 14 устройства 1 для осуществления дистанционного наблюдения за состоянием ЛЧ МТ принимают управляющую команду, переданную через сеть референцных станций 20 от диспетчерского пункта 13, на котором установлен блок сбора и обработки информации 12. Затем принятую управляющую команду, инициирующую определение начального положения устройства 1 и проведение расчета конечной точки его маршрута с учетом заданных на диспетчерском пункте 13 координат, передают на блок приема-передачи ГНС 3.
Референцные станции 20 обеспечивают выполнение измерений и определение пространственного местоположения трубопровода путем предоставления информации для коррекции данных, получаемых с помощью спутниковых навигационных и геодезических приемников.
После этого перемещают устройство 1 по токопроводящим направляющим 17 (фиг. 2-3) вдоль участка ЛЧ МТ от начальных до заданных на диспетчерском пункте 13 координат. В процессе перемещения производят прием данных о текущем местоположении устройства, съемку посредством цифровой видеокамеры 4 и тепловизионной камеры 5. Цифровая видеокамера 4 оснащена функцией инфракрасной съемки, которая предназначена для наблюдения за сохранностью объектов линейной части магистрального трубопровода от проникновения внутрь периметра охранной зоны. Инфракрасную съемку проводят в ночное время.
Тепловизионная съемка линейной части магистрального трубопровода с использованием тепловизионной камеры 5 проводится для определения работоспособности термостабилизаторов грунта, установленных вблизи опор магистрального трубопровода, и тепловой изоляции трубопроводов надземной прокладки. Съемку тепловизионной камерой 5 производят преимущественно в ночное время зимнего периода.
При перемещении устройства 1 в точку координат, заданную для определения планово-высотного положения (ПВП) магистрального трубопровода 2, проводят измерение расстояния между устройством 1 и деформационными марками 21, установленными на боковую или верхнюю поверхность магистрального трубопровода 2 или на устройство определения высоты (репер) (на чертеже не показано), посредством лазерного дальномера 6. Наведение лазерного дальномера 6 на деформационную марку 21 для определения текущего ПВП проводится с использованием инфракрасного лазера 16 в автоматизированном режиме (например, с использованием технологии автоматизированной системы управления огнем 1А42).
При этом деформационная марка 21, являющаяся геодезическим знаком, жестко укреплена на опоре трубопровода надземной прокладки или устройстве определения планово-высотного положения (УОВ) подземного трубопровода, меняет свое положение вследствие осадки, просадки, подъема, сдвига или крена трубопроводов надземной или подземной прокладки. Устройство определения планово-высотного положения подземного трубопровода представляет собой металлическую трубу с установленной на ней деформационной маркой 21, при этом труба одним концом закреплена на верхней образующей трубопровода подземной прокладки, а вторым концом выведена на поверхность.
Данные о текущем местоположении от блока приема-передачи 3 глобальной навигационной системы, данные цифровой видеокамеры 4, данные тепловизионной камеры 5 и лазерного дальномера 6 в автоматическом режиме передают на модуль управления процессом съемки 7, в котором производят потоковое кодирование сигналов и их запись соответственно в блок записи данных ГНС 8, блок записи данных цифровой видеокамеры 9, блок записи данных 10 тепловизионной камеры и лазерного дальномера. Затем записанные данные с модуля управления процессом съемки 7 передают в блок передачи записанных данных 11, откуда посредством референцных станций 20 их передают в блок сбора и обработки информации 12, размещенный на удаленном диспетчерском пункте 13.
Выполняют обработку переданных данных блоком сбора и обработки информации 12, по результатам которой выявляют участки магистрального трубопровода 2 с нарушением технического состояния, развитием опасных геологических процессов либо нарушением работы термостабилизаторов грунта. Определяют местоположение выявленных участков.
Затем передают управляющие команды модулю управления процессом съемки 7, который осуществляет перемещение устройства 1 посредством исполнительного блока 15 к координатам участка с выявленными нарушениями. На данном участке производят съемку посредством цифровой видеокамеры 4 в режиме с более высокой разрешающей способностью.
Заявленная группа изобретений позволяет обеспечить непрерывность комплексного мониторинга за состоянием линейной части магистральных нефтепроводов.