[发明专利]管道内检测变径惯导子系统数据的时间同步方法

说明书

本发明公开了一种基于里程数据时间的PIG变径、惯导子系统输出数据的同步操作流程。该流程首先将变径和惯导输出数据矩阵中的里程数据列图形化，将采样点数作为横轴；然后使用启动点搜索方法分别在两个图中标记里程数据从静止到运动一瞬间的采样点数；进而求出在各自系统时钟中里程数据从静止到运动一瞬间对应的时间；最后，求出两个时钟的差值，把变径和惯导子系统的时钟修正成同一时间，实现数据的同步。采用本发明的同步方法，相对于使用全部里程数据作为同步基准的方法，可以有效解决PIG运动过程中里程计失效或者后期里程数据修正造成的同步失败问题，只要保证发球筒阶段里程数据的完整，可以对两个子系统全部输出数据进行同步操作。

技术领域

本发明涉及管道内检测装置的内部子系统输出数据的同步方法，具体地说是涉及管道内检测装置中变径和惯导两个子系统，各种管道管径的变径/惯导组合内检测系统都可以使用该同步方法。

背景技术

1.管道内检测

管道内检测装置(PIG)在管道内运动过程中，可以对管道缺陷或变形情况进行测量。PIG通常根据当前的任务需要，可以搭载多个检测子系统。由于需要根据不同任务灵活组合各检测子系统，各子系统通常有独立的数据采集和存储能力。由于变径装置占用PIG空间相对较小，因此经常和惯导装置安装在一个PIG的腔体中，在空间上看成一体，可以共享一个里程数据。

2.PIG内部子系统之间的同步问题

当多个检测子系统之间需要配合使用时，数据之间的同步关系非常重要。例如，当变径检测和惯导定位检测两个子系统搭载在同一PIG平台上，同时进行在线检测，理论上下载的数据应该是高度同步的，即当检测工作结束，依照检测得到的数据，惯导定位和变径检测的对象必须在时间和空间上保持同一个尺度。具体来说，如果变径检测器检出某个管壁缺陷，同一时间，惯导定位装置就应该给出该缺陷对应的地理坐标。

但是，由于传感器检测原理不同，对应的检测装置的电器结构也不同，采样率、信号格式、系统时钟，甚至输出数据的格式都完全不同。因此，很难确定惯导和变径两个子系统的输出数据在时间上的一一对应关系。

这就需要在两个子系统都完成数据输出之后，对两批输出数据进行同步操作。实质是保证两批输出数据在各自的时间轴上使用同一个时间标尺。

3.现有同步方法的局限

之前解决该问题的方法是直接使用里程数据作为同步基准的方法。把同一路里程计信号分别引入不同的检测子系统，使其作为输出数据矩阵的一列。所谓输出数据矩阵，指每一行数据包括多个数据项(里程是其中之一)，被称为一个采样点；采样点所有数据来源于该检测子系统同一时刻的采样；通过引入该子系统采样频率、信号格式等参数，可以计算出该行采样点在该子系统时钟下的采样时间。由于每个采样点都包含一个里程数据项，可以在输出数据时，把里程数据作为坐标的横轴。当不同的检测子系统使用共同的里程数据作为坐标系的横轴，就实现了不同子系统输出数据的同步。

上述直接使用里程数据作为同步基准信号的缺点如下：

1)容易失效。里程计运行在PIG的保护壳体外部，相对于其他检测子系统，数据失效的概率更高。在油气管道内部，工作环境非常恶劣，里程计的机械结构故障率很高。即便里程计在一百小时左右的恶劣环境下保持机械结构没有变形和损坏，但高粘度原油、高度腐蚀性的天然气、管道内壁缺陷等，都可能造成里程计打滑、卡死、电气部件失效等严重问题。一旦里程数据部分或全部失效，则所有的同步操作无法进行。

2)里程修正导致相关的同步数据也要重新进行修正。测量之后，里程数据的精度也有修正的必要，例如对里程计打滑的补偿计算等。但里程数据作为同步基准数据，一旦进行修正，其相关的所有子系统的检测数据也要分别进行同步修正。也就是说，在两个子系统的同步操作之前，为了保证两个子系统内部的输出数据和当前的里程输出数据“绑定”在一起，必须在子系统输出数据内部先进行“同步”操作，而且这种子系统内部的“同步”操作还可能进行多次。这明显提高了系统数据处理的复杂性，降低了系统可靠性。