管道密封性定位监测系统以及管道密封性检测方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104122051 A (43)申请公布日 2014.10.29 C N 1 0 4 1 2 2 0 5 1 A (21)申请号 201410314101.6 (22)申请日 2014.07.03 G01M 3/28(2006.01) F17D 5/02(2006.01) (71)申请人北华航天工业学院 地址 065000 河北省廊坊市广阳区爱民东道 133号 (72)发明人孙东辉 李宗睿 刘金梅 藏天亮 宋月 宋志颖 (54) 发明名称 管道密封性定位监测系统以及管道密封性检 测方法 (57) 摘要 一种管道密封性定位监测系统，包括：检漏 车，所述检漏车包括第一车体。

2、，第一车体上设置有 气压传感器以及第一通信装置；定位车，所述定 位车包括第二车体，第二车体上设置有驱动装置、 第二通信装置、处理器、速度检测器、晶振单元以 及测距组件；智能终端。一种管道密封性检测方 法，包括步骤：1对管道内打压并将管道密封性定 位监测系统放置于管道内:2前行检测，如果气压 变化行重复检测，如果气压变化不大，则继续前行 检测。管道密封性定位监测系统采用的器件性价 比高，且定位准确，同时可以实时处理、显示测试 结果，克服了目前各种管道破裂检测方法的缺点。 管道密封性检测方法利用双车检测方式可以使定 位更加直接而且准确，提高了管道检测的效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页。

3、 说明书5页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104122051 A CN 104122051 A 1/1页 2 1. 一种管道密封性定位监测系统，其特征在于，包括： 检漏车（1），所述检漏车包括有可自动行进的第一车体，于所述第一车体上设置有用于 检测气压变化的气压传感器以及与所述气压传感器信号连接用于进行通信的第一通信装 置； 定位车（2），所述定位车包括有可自动行进的第二车体，于所述第二车体上设置有用于 驱动所述第二车体行进的驱动装置、与所述第一通信装置无线连接的第二通信装置、与所 述第二。

4、通信装置信号连接的处理器、与所述处理器信号连接用于检测所述第二车体行进速 度的速度检测器、与所述处理器信号连接用于计时的晶振单元以及用于检测距离的测距组 件，所述测距组件与所述处理器信号连接，所述驱动装置与所述处理器信号连接； 与所述处理器无线连接的智能终端（3）。 2.根据权利要求1所述的管道密封性定位监测系统，其特征在于， 还包括有装置壳体，所述装置壳体气密性地设置于所述第一车体以及所述第二车体 上，所述气压传感器、所述第一通信装置、所述驱动装置、所述第二通信装置、所述处理器、 所述速度检测器、所述晶振单元以及所述测距组件均设置于所述装置壳体内； 所述第一车体以及所述第二车体的底部均采用流。

5、线型结构设计。 3.根据权利要求1所述的管道密封性定位监测系统，其特征在于， 所述驱动装置为步进电机； 所述测距组件为激光测距组件。 4.一种管道密封性检测方法，其特征在于，包括： 步骤一、对管道内进行充气打压并将如权利要求1至3任一项所述的管道密封性定位 监测系统放置于管道内； 步骤二、管道密封性定位监测系统中的检漏车于管道内现行前进，且管道密封性定位 监测系统中的定位车于所述检漏车的后侧前进，所述检漏车在行进过程中同时对管内的压 力进行检测，如果检测时出现气压呈现突然或者是非线性变化时，进入步骤三，如果检测时 气压不变或者呈线性变化时，进入步骤四； 步骤三、所述检漏车向所述定位车发送行进速。

6、度减缓信号并同时对周围气压进行重复 检测，如果重复检测时出现气压呈现突然或者是非线性变化，所述检漏车向定位车发送定 位信号，所述定位车向管道密封性定位监测系统中的智能终端发送速度以及时间信号，由 所述智能终端根据所述定位车发送的速度以及时间信号利用S=VI*T1+Vn*Tn计算泄露 点距离，其中T为相对于速度V时的行驶时间； 所述检漏车向所述定位车发送行进速度减缓信号并同时对周围气压进行重复检测，如 果检测时气压不变或者呈线性变化时继续检测，同时所述定位车向前行进直至与所述检漏 车相抵，所述检漏车向所述定位车发送继续检测的信号，所述检漏车前进时所述定位车通 过测距组件测量其余所述检漏车之间的距。

7、离，并通过其内置的处理器控制所述定位车回复 行进速度并进入步骤四； 步骤四、所述检漏车与所述定位车匀速行进对所述检漏车所处的管道进行气压监测。 5.根据权利要求4所述的管道密封性检测方法，其特征在于， 当所述检漏车和/或所述定位车发生故障或遇到障碍物停止行进时，向管道内充入液 体将所述管道密封性定位监测系统冲出。 权 利 要 求 书CN 104122051 A 1/5页 3 管道密封性定位监测系统以及管道密封性检测方法 技术领域 0001 本发明涉及管道检测设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种管道密封性定位 监测系统以及一种管道密封性检测方法。 背景技术 0002 管道输送作为一种最为简单、。

8、直接的流体传送方式，一直被人类广泛应用。特别是 近几十年来，由于管道运输成本低廉、维护简单、安全性高、供给稳定等特点，其应用范围不 断扩大，包括石油、天然气、自来水，甚至污水处理等各方面都在广泛使用。但若要正常的使 用管道进行流体传送，就要求必须有高可靠、高密封的管道。但是管道在生产过程中，有可 能因为工艺问题出现密闭性不好的问题；特别是在当今生产应用中，长距离传输的管道需 要在生产完成后经过焊接以延长其长度，而焊接过程更容易使得接口处出现漏洞或细缝， 极易出现泄漏情况，给人们的生命、生产以及环境造成极大的损害。所以在管道铺设完毕 后，必须经过一系列的检测，只有密闭性达到要求的管道才能投入到生。

9、产中。 0003 传统的管道密封性检测常用的方法是通过将水或气体注入管道，然后通过各种间 接测漏方式对泄漏点进行查找，常用的方法包括： 压力梯度法：理想状态下，管道在入口与出口处的压力梯度应当是相等的，而在管道内 部压力梯度呈现线性下降状态。如果管道两端的压力梯度出现差异，此时即可判断管道存 在漏点，按照管道入口与出口处的压力梯度画线，交汇点即为泄漏位置。此方法的优点是测 试方法简单，容易应用，但其缺点也很明显，由于在实际生产过程中，管道内的流体成分、温 度差异很大，压力梯度无法达到理想状态，所以该方法的测试精度较差。 0004 负压波检测法：由于实际铺设的管道内外存在一定的压差，所以当某一点。

10、发生泄 漏时，漏点因物质流失必然会引起流体密度的减小和压力的降低，此时就会在管道流体中 产生一个瞬时的负压波。如果在管道两端安装压力传感器来捕捉此负压波即可判断管道是 否存在泄漏，同时利用两端接收负压波的时间差就可以计算出漏点的位置。此方法简单易 行，是目前比较常用的一种方法，但由于管道流体可能会受地壳运动、偶然扰动等不确定因 素的干扰，所以这种方法的信号处理方式较为复杂，同时该检测方法应用面较窄，如海底管 道、天然气管道等场合无法应用。 0005 次声波检测法：当管道发生泄漏时，泄漏能量会在漏点处引起共振，产生次声波， 若管道两端的次声波传感器检测到该信号即可判断管道存在漏点。该方法应用面广。

11、，定位 准确，但是次声波传感器价格高昂，成本一直居高不下。 0006 智能爬机：将爬机放入管内,它就会在流体的推动下运动到下游,同时收集有关 管内流动和管壁完好程度的信息。对记录在爬机内的数据进行处理后,可以得到很多信 息,同时也可以判断管道是否泄漏。此方法技术较为成熟切简单，但是由于爬机需要利用 液体流动推动其前进，所以不适用于弯头较多的管道，而且爬机一般是将数据记录下来，流 出管道后才能判断泄漏情况，所以很难对泄漏进行快速判断，同时受流体速度的影响，智能 爬机不易完成漏点的准确定位。 说 明 书CN 104122051 A 2/5页 4 发明内容 0007 有鉴于此，本发明提供了一种管道密。

12、封性定位监测系统，以解决上述问题。 0008 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种管道密封性定位监测系统，包括： 检漏车，所述检漏车包括有可自动行进的第一车体，于所述第一车体上设置有用于 检测气压变化的气压传感器以及与所述气压传感器信号连接用于进行通信的第一通信装 置； 定位车，所述定位车包括有可自动行进的第二车体，于所述第二车体上设置有用于驱 动所述第二车体行进的驱动装置、与所述第一通信装置无线连接的第二通信装置、与所述 第二通信装置信号连接的处理器、与所述处理器信号连接用于检测所述第二车体行进速度 的速度检测器、与所述处理器信号连接用于计时的晶振单元以及用于检测距离的测距组 件，。

13、所述测距组件与所述处理器信号连接，所述驱动装置与所述处理器信号连接； 与所述处理器无线连接的智能终端。 0009 优选地，本发明还包括有装置壳体，所述装置壳体气密性地设置于所述第一车体 以及所述第二车体上，所述气压传感器、所述第一通信装置、所述驱动装置、所述第二通信 装置、所述处理器、所述速度检测器、所述晶振单元以及所述测距组件均设置于所述装置壳 体内； 所述第一车体以及所述第二车体的底部均采用流线型结构设计。 0010 优选地，所述驱动装置为步进电机；所述测距组件为激光测距组件。 0011 本发明还提供了一种管道密封性检测方法，包括步骤： S1、对管道内进行充气打压并将如上述的管道密封性定位。

14、监测系统放置于管道内； S2、管道密封性定位监测系统中的检漏车于管道内现行前进，且管道密封性定位监测 系统中的定位车于所述检漏车的后侧前进，所述检漏车在行进过程中同时对管内的压力进 行检测，如果检测时出现气压呈现突然或者是非线性变化时，进入步骤三，如果检测时气压 不变或者呈线性变化时，进入步骤四； S3、所述检漏车向所述定位车发送行进速度减缓信号并同时对周围气压进行重复检 测，如果重复检测时出现气压呈现突然或者是非线性变化，所述检漏车向定位车发送定位 信号，所述定位车向管道密封性定位监测系统中的智能终端发送速度以及时间信号，由所 述智能终端根据所述定位车发送的速度以及时间信号利用S=VI*T1。

15、+Vn*Tn计算泄露点 距离，其中T为相对于速度V时的行驶时间； 所述检漏车向所述定位车发送行进速度减缓信号并同时对周围气压进行重复检测，如 果检测时气压不变或者呈线性变化时继续检测，同时所述定位车向前行进直至与所述检漏 车相抵，所述检漏车向所述定位车发送继续检测的信号，所述检漏车前进时所述定位车通 过测距组件测量其余所述检漏车之间的距离，并通过其内置的处理器控制所述定位车回复 行进速度并进入步骤四； S4、所述检漏车与所述定位车匀速行进对所述检漏车所处的管道进行气压监测。 0012 优选地，当所述检漏车和/或所述定位车发生故障或遇到障碍物停止行进时，向 管道内充入液体将所述管道密封性定位监测。

16、系统冲出。 说 明 书CN 104122051 A 3/5页 5 0013 本发明提供的管道密封性定位监测系统通过其结构设计，利用双车进行管道密封 性测试以及泄露点的定位，采用高性能/价格比的单片机和气压传感器取代以往的高价格 传感器，其检测作业简单易行，并且可准确定位漏点位置并进行显示。与现有技术相比，本 发明采用的器件性价比高，且定位准确，同时可以实时处理、显示测试结果，克服了目前各 种管道破裂检测方法的缺点，同时采用技术成熟，保证系统使用安全可靠。 0014 本发明提供的管道密封性检测方法，其最大优势就在于其利用高性价比传感器及 单片机完成对管道密封性的检测，同时双车检测方式可以使定位更。

17、加直接而且准确，同时 可以将疑似泄漏点的位置直观的显示在显示器上而不需要进行复杂的数据处理，从而提高 了管道检测的效率。 0015 附图说明 0016 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。 0017 图1为本发明所述管道密封性双车定位检测方法工作示意图； 图2为本发明所述管道密封性双车定位检测方法漏检车组成框图； 图3为本发明所述管道密封性双车定位检测方法定位车组成框图；。

18、 图4为本发明所述管道密封性双车定位检测方法终端单元组成框图； 图5为本发明所述管道密封性双车定位检测方法漏检车工作流程图； 图6为本发明所述管道密封性双车定位检测方法定位车工作流程图； 图7为本发明所述管道密封性双车定位检测方法中断单元工作流程图。 0018 具体实施方式 0019 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。 0020 请参考图1，本发明提供了一种管道密封。

19、性定位监测系统，其能够对新铺设管道进 行运行前质量检测，用高性价比的实现方法保证管道完好的密封性，保障生产顺利进行。 0021 在本发明的一个实施方式中，管道密封性定位监测系统包括：检漏车1，检漏车1 包括有可自动行进的第一车体，于第一车体上设置有用于检测气压变化的气压传感器以及 与气压传感器信号连接用于进行通信的第一通信装置；定位车2，定位车2包括有可自动行 进的第二车体，于第二车体上设置有用于驱动第二车体行进的驱动装置、与第一通信装置 无线连接的第二通信装置、与第二通信装置信号连接的处理器、与处理器信号连接用于检 测第二车体行进速度的速度检测器、与处理器信号连接用于计时的晶振单元以及用于检。

20、测 距离的测距组件，测距组件与处理器信号连接，驱动装置与处理器信号连接；与处理器无线 说 明 书CN 104122051 A 4/5页 6 连接的智能终端3。 0022 在上述结构设计中，本发明特别提供了双车系统，其中一个为检漏车1，其上安装 有气压传感器，在其行进过程中对周围环境中的气体压力进行检测；另一个为定位车2，其 具有定位、信息接收、转发与发送等功能，当检漏车1出现误报时还具有重新启动检测程序 的功能。 0023 通过上述结构设计，本发明采用高性能/价格比的单片机和气压传感器取代以往 的高价格传感器，其检测作业简单易行，并且可准确定位漏点位置并进行显示。 0024 本发明基于上述结构。

21、设计对管道密封性的测试实施方法为：首先向管道打压，并 将漏检车以及定位车2依次放入管道并使之前进，双车运动过程中速度、距离保持一致，在 此过程中将测试管道密封并保持压力；然后利用漏检车自带气压传感器检测管道内部气体 绝对压强，如压强未有明显变化，则小车继续向前行进，如漏检车检测到气压变化明显，有 泄漏可能时，则停止前行，并通过无线通信模块告知后方定位车2降低前行速度，详细检测 泄漏点位置；如果定位车2接触到漏检车后仍未发现压强明显变化点，则认为漏检车进行 了一次误测试，则双车重新启动前进，此过程中漏检车先启动，定位车2利用车体前部的测 距装置确定上双车距离满足要求后随后启动前进；如果测试到管线。

22、某点压强变化最为明 显，则确认该位置为疑似泄漏点，定位车2上的无线通信单元在微控制器作用下发出一个 标志信息，以通知终端单元此时检测到一个漏点。当终端单元接收到定位车2发送的信号 后，通过定位车2运行速度以及运行时间计算出该漏点位置，并通过显示器将此位置信息 进行显示。 0025 与现有技术相比，本发明采用的器件性价比高，且定位准确，同时可以实时处理、 显示测试结果，克服了目前各种管道破裂检测方法的缺点，同时采用技术成熟，保证系统使 用安全可靠。 0026 在本实施例中，管道密封性定位监测系统还包括有装置壳体，装置壳体气密性地 设置于第一车体以及第二车体上，气压传感器、第一通信装置、驱动装置、。

23、第二通信装置、处 理器、速度检测器、晶振单元以及测距组件均设置于装置壳体内；第一车体以及第二车体的 底部均采用流线型结构设计。 0027 为了提高检漏车1以及定位车2之间定位的精准性，驱动装置为步进电机；测距组 件为激光测距组件。 0028 请参考图2至图7，本发明还提供了一种管道密封性检测方法，包括步骤： S1、对管道内进行充气打压并将如上述的管道密封性定位监测系统放置于管道内； S2、管道密封性定位监测系统中的检漏车于管道内现行前进，且管道密封性定位监测 系统中的定位车于检漏车的后侧前进，检漏车在行进过程中同时对管内的压力进行检测， 如果检测时出现气压呈现突然或者是非线性变化时，进入步骤三。

24、，如果检测时气压不变或 者呈线性变化时，进入步骤四； S3、检漏车向定位车发送行进速度减缓信号并同时对周围气压进行重复检测，如果重 复检测时出现气压呈现突然或者是非线性变化，检漏车向定位车发送定位信号，定位车向 管道密封性定位监测系统中的智能终端发送速度以及时间信号，由智能终端根据定位车发 送的速度以及时间信号利用S=VI*T1+Vn*Tn计算泄露点距离，其中T为相对于速度V时 的行驶时间； 说 明 书CN 104122051 A 5/5页 7 检漏车向定位车发送行进速度减缓信号并同时对周围气压进行重复检测，如果检测时 气压不变或者呈线性变化时继续检测，同时定位车向前行进直至与检漏车相抵，检漏。

25、车向 定位车发送继续检测的信号，检漏车前进时定位车通过测距组件测量其余检漏车之间的距 离，并通过其内置的处理器控制定位车回复行进速度并进入步骤四； S4、检漏车与定位车匀速行进对检漏车所处的管道进行气压监测。 0029 具体地，当检漏车和/或定位车发生故障或遇到障碍物停止行进时，向管道内充 入液体将管道密封性定位监测系统冲出。 0030 具体实施方式： 为测试管道打压后，依次将漏检车及定位车放入测试管道并保持管道密封。漏检车以 预定速度开始向前行进，并接收定位车发送的测距信号，当测距信息满足系统预定要求后， 利用无线通信模块发送定位车前进命令。在前进过程中，漏检车上的气压传感器进行快速 检测，。

26、实时感应管道内当前位置气压信息，正常状态下管道内气压呈缓慢线性变化，说明当 前位置管道密封性良好；若出现气压突变，说明该位置存在泄漏可能，此时漏检车停车，并 发送“精确检测”控制命令给定位车，命令定位车降低车速进行仔细检测； 定位车进入管道后不断发射测距信号，当测距满足要求，并接收到漏检车发送的前进 命令后按照预定速度前进，前进速度与漏检车相同。当定位车接收到漏检车发送的“精确检 测”控制命令后，降低前进速度并通过无线通信模块向终端单元发送标志信息，利用其自带 气压传感器仔细检测气压变化，如果在某点检测到气压突变，则立即停车并通过无线通信 模块向终端单元发送标志信息，表示该位置为漏点位置；如果。

27、定位车与漏检车相遇后，仍未 检测到漏点位置，则认为漏检车进行了一次误检测，发送重启命令双车重新启动向前行进 并在定位车启动后向终端单元发送标志信息。 0031 终端单元利用无线通信模块与定位车进行通信，并记录定位车行进速度及行进时 间。当终端单元接收到标志信息时，表示定位车当前以低速前进；当终端单元接收到标志信 息时，表示定位车确定漏点位置，终端单元的微处理器将按照公式S=VI*T1+Vn*Tn计算 出漏点与管道入口的距离值，并通过显示器显示该位置信息；当终端单元接收到标志信息 时，表示定位车重新启动并按照正常速度前进。 0032 本发明检测车结构简单，质量较轻，可通过电池驱动，确保检测顺利完。

28、成，同时检 测车设计成平底流线型外形，如果遇到特殊情况检测车无法驶出管道时，可为管道充入流 体将检测车推出管道。 0033 综上，本发明提供的管道密封性检测方法，其最大优势就在于其利用高性价比传 感器及单片机完成对管道密封性的检测，同时双车检测方式可以使定位更加直接而且准 确，同时可以将疑似泄漏点的位置直观的显示在显示器上而不需要进行复杂的数据处理， 从而提高了管道检测的效率。 0034 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说 明 书CN 104122051 A 1/4页 8 图1 图2 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104122051 A 2/4页 9 图5 说 明 书 附 图CN 104122051 A 3/4页 10 图6 说 明 书 附 图CN 104122051 A 10 4/4页 11 图7 说 明 书 附 图CN 104122051 A 11 。