[发明专利]基于时间的管道测绘内检测系统检验点同步方法

说明书

本发明公开了一种基于时间的管道测绘内检测系统检验点同步方法，包括以下步骤：步骤一，放置磁场测量装置在地表检验点上；步骤二，测量到PIG通过时的磁场并记录下磁场强度的最高值时刻；步骤三，通过数据融合算法完成校验点坐标数据与PIG各测量子系统实测数据的基于时间的同步处理。该方法利用PIG主动生成的磁场在管道外部形成的溢出磁场的峰值作为数据同步依据，实现校验点数据和PIG输出数据的数据融合，完成高精度同步操作。

技术领域

本发明涉及管道内检测领域，具体是一种基于时间的管道测绘内检测系统检验点同步方法。

背景技术

所谓管道测绘内检测（Pipeline Mapping）是指，在进行管道内检测的同时，完成管道位置（地理坐标）的检测，不仅可以有效预报由于地震、河床下沉等给管道带来的直接危害，并且可以提高管道内检测的缺陷定位精度，给管道的维修提供地理坐标支持。在管道测绘内检测工程实施过程中，校验点（Markpoint）坐标在检测前测得，但管道内检测装置（PIG，Pipeline Inspect Gauge）在检测过程中产生的数据必须与校验点坐标数据同步，即需要确定哪些PIG输出数据和校验点坐标相匹配。

具体来说，校验点坐标可以预先测量，通常间隔距离在1至3公里左右。但测量得到的姿态、加速度和里程信号都是基于时间的连续信号，通常采样频率在每秒100至500次。考虑到PIG每秒1至5米的速度，如何判断PIG通过校验点的准确时间成为整个工程实施的关键，即校验点坐标数据和其他连续信号的同步问题。当前在工程实践上主要通过时间进行同步。同步操作过程实质是校验点坐标数据和PIG各检测输出数据的数据融合过程。

现有条件下，解决地表和管道内数据同步问题，通常使用清管器定位跟踪系统，保证在地表，通常在管道正上方，可以监测地下管道PIG是否通过，如果PIG被卡住，也可以通过该系统对PIG进行定位。以美国CDI公司的CD42系列清管器跟踪定位系统来说，管道内PIG预先安装超低频发射机，当探测到PIG在附近通过时，会触发该系统的一系列传感器，并记录检测到的超低频信号的特征，通常可以对采集的数据进行简单处理，如记录通过时间，估算通过速度等。

采用上述的清管器跟踪定位设备，在校验点正上方地表放置，可以收到地下PIG发射的信号，可以确定PIG通过的速度和大概时间。根据该设备提供的时间，可以在PIG的惯导系统输出信号的时间轴上找到对应时间，从而一定程度上实现校验点坐标和惯导输出数据的同步。

但这种方法难以解决同步的精度问题。以CD42系统为例，只能确定PIG在附近通过，至于PIG通过的状态，由于管道埋藏深度、管壁及其保护层厚度和材质、发射机功率状态等因素，只能对通过的速度、时间等进行估计，精度严重不足。以最重要的通过时间为例，对同一校验点用不同的跟踪设备，输出的通过时间相差最多有3秒以上。究其原因，该方案采用地下管道内PIG携带超低频信号发生器，超低频信号透过管道传输介质、管道壁、管道保护层和几米厚的管道覆土层之后，由地表的清管器跟踪定位设备接收，根据接收信号的特征，进行通过时间和通过速度的估计。由于信号衰减很快，能否接收到信号都是问题，很难区分收到的信号是否是目标PIG发出的，是什么时候发出的，是否恰好在正下方发出的。因此这种方案估计得到的同步信息往往误差很大。

而实际的同步精度要求由管道测绘内检测的定位精度决定。通常要求对地下管道内某处缺陷的定位误差在正负1米，则以PIG常规运动速度的下限，每秒1米为例，即使其他技术环节的误差为0，校验点的同步精度也应该控制在1秒之内。显然，即使这种最宽容的需求，现有的清管器跟踪定位设备也无法满足，更何况实际同步精度应该在0.1秒的数量级。

因此，利用现有设备开展管道测绘工程势必导致较大的精度损失。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于时间的管道测绘内检测系统检验点同步方法，该方法利用PIG主动生成的磁场在管道外部形成的溢出磁场的峰值作为数据同步依据，实现校验点数据和PIG输出数据的数据融合，完成高精度同步操作。