吳江濤

摘要：當(dāng)今機械自動化技術(shù)以及計算機技術(shù)飛速發(fā)展，因而管道內(nèi)檢測器定位技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用和普及，本文分別對里程輪定位法、射線定位法以及靜磁場定位法還有GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)定位法、壓力波法、低頻電磁波定位法等的技術(shù)基本原理以及技術(shù)的主要優(yōu)缺點進行了詳細的介紹。同時對內(nèi)檢測器定位技術(shù)的未來應(yīng)用和該技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了分析，為進一步研究內(nèi)檢測器定位技術(shù)提供了良好的參考。

關(guān)鍵詞：油氣管道；內(nèi)檢測器；定位技術(shù)；里程輪；壓力波；低頻電磁波

0引言

如今，油氣管道老化成了世界性的問題，如何確保這些管道安全是當(dāng)前研究的熱點。管道檢測技術(shù)是確保管道安全的重要環(huán)節(jié)，依據(jù)檢測儀器的位置可以將檢測管道技術(shù)劃分成兩種：外檢測、內(nèi)檢測。其中，內(nèi)部檢測由于其干涉管道的正常運行，又不受外部地理環(huán)境的限制，具有十足的優(yōu)勢，所以被大眾所接受。但是在運用內(nèi)檢測技術(shù)時，掌握內(nèi)檢測的傳感器的位置信息十分必要，尤其是需要對檢測設(shè)備進行維修時，定位技術(shù)就尤其關(guān)鍵。

1內(nèi)檢測常見的定位技術(shù)

1.1里程輪定位

作為傳統(tǒng)計程方式的里程輪，在當(dāng)今的管道檢測中經(jīng)常被采用，常用的是利用光電式的轉(zhuǎn)速傳感器實現(xiàn)定位。利用里程輪檢測管道時，其發(fā)出周期性的脈沖，地面的定位檢測設(shè)備就可以根據(jù)脈沖的數(shù)量確定內(nèi)檢測設(shè)備的位置。該方法成本低，但是由于該方法本身存在一定的誤差以及打滑失效等情況存在會影響其準確性。在現(xiàn)代的工程中，一般情況下會對里程輪進行適當(dāng)?shù)母倪M或者同時利用多個里程輪來減少誤差，從而提高定位的準確性。

1.2射線定位

若內(nèi)部檢測器上安裝一個射線發(fā)生器，同時在管道外安裝感光膠片，那么射線發(fā)生器工作時發(fā)射射線，將會引起感光膠片曝光，從而可以確定內(nèi)部檢測器的位置。該類型的定位器的電路簡單而且具有良好的控制效果，而且不受其他工業(yè)的干擾。成都理工大學(xué)的科研團隊對該類型的探測器進行了深入的研究，他們在射線定位的基礎(chǔ)上結(jié)合視頻識別技術(shù)，從而可清晰的、方便的查看曝光情況，所以定位的準確性更高，但該技術(shù)具有復(fù)雜的系統(tǒng)，無法利用遙控內(nèi)檢測器，同時放射性指令源存在風(fēng)險，運用、存儲以及運輸涉及很多的困難。解決這個問題通常的辦法是利用x射線取代放射性的射線?；赬射線檢測技術(shù)，優(yōu)勢是檢測結(jié)果十分直觀，而且無論被檢對象尺寸、材質(zhì)如何，都能實施檢測。因此，X射線檢測技術(shù)多被采用。

1.3磁場定位

磁場是一種信息載體，其能穿透金屬管壁。利用這個優(yōu)勢，磁場定位應(yīng)運而生。該技術(shù)的核心是內(nèi)部檢測設(shè)備在采集其它信息的同時也采集管道外部定位磁鐵的磁場信息。該技術(shù)在內(nèi)檢測設(shè)備上安裝一個或者多個霍爾傳感器，利用其采集外部定磁鐵產(chǎn)生的漏磁場的信息，從而可以通過信息的變化判斷出內(nèi)部檢測器與定磁鐵的位置的變化，實現(xiàn)定位。該方法，具有低成本、易成功的優(yōu)點，但是由于管道的管壁通常比較厚，其對磁場信號構(gòu)成較強的屏蔽作用，所以通常管道內(nèi)的漏磁場強十分微弱，這個對信號采集構(gòu)成了較大的困難，因此，該方法不僅要求磁鐵要有強磁性，還要求位于管道內(nèi)的霍爾傳感器具有十分高的靈敏度。天津大學(xué)的科研團隊對這項技術(shù)進行了創(chuàng)新，其開發(fā)的設(shè)備時間精度達到了毫秒級別，但是其系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，維護保養(yǎng)成本較高。

1.4GPS導(dǎo)航定位

目前，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)定位技術(shù)在眾多的管道內(nèi)檢測定位手段中算是比較成熟的，采用最多的，其精度通常能達到厘米的級別。其技術(shù)原理第一步運用GPS衛(wèi)星對內(nèi)檢測設(shè)備的位置進行確定，第二步對管道沿線的每個位置進行測定。若內(nèi)檢測設(shè)備在管道內(nèi)運行，慣性檢測設(shè)備就會檢測三個方面的速度變化，但是因為管道內(nèi)的復(fù)雜環(huán)境使得在其內(nèi)運行的內(nèi)檢測器測取的數(shù)據(jù)存在誤差，同時這種誤差隨著時間的延長而不斷的累積。當(dāng)內(nèi)檢測設(shè)備通過GPS的標(biāo)志點時，就可以修正內(nèi)檢測器的位置信息，從而提高了準確度。不過該技術(shù)的經(jīng)濟成本比較高，不利于廣泛的運用。

1.5壓力波法

該方法通過檢測管道兩端的壓力，判斷管理泄露的位置。其工作原理就是在內(nèi)檢測設(shè)備的兩端都安裝壓力波檢測設(shè)備。內(nèi)檢測設(shè)備工作時，壓力波發(fā)生器就產(chǎn)生兩個一致的波形，沿著管道的方向進行傳播，然后在管道的首末兩端的兩個傳感器收集壓力值，依據(jù)壓力值之間的時間差、管長、波速，可以十分精確地計算出內(nèi)檢測設(shè)備在管道中的位置信息。實現(xiàn)壓力波的定位雖然操作簡便，但是存在較大的誤差，無法進行十分準確的定位。所以，壓力波法適用于粗定或者應(yīng)用于實時跟蹤內(nèi)檢測設(shè)備。

1.6電磁波法

電磁波定位法通常利用低頻（23 Hz）的電磁波對金屬和大地具有較大的穿透能力的特性進行工作。沈陽工業(yè)大學(xué)的專家團隊曾經(jīng)開發(fā)了低頻電磁波磁偶極子的模型，該模型的原理是利用低頻電磁波會產(chǎn)生磁場，并對其磁場特點進行記錄，同時根據(jù)磁偶極子的磁場分布，可以實現(xiàn)電磁波定位。具體來說，該方法先運用基于GPS的定位系統(tǒng)查詢安裝在地面上的接受裝置。內(nèi)檢測設(shè)備所攜帶的低頻電磁波產(chǎn)生裝置工作時會發(fā)射交變的電磁波。當(dāng)?shù)孛嫔系慕邮昭b置接收到電磁信號后，對該信息的準確分析結(jié)果就會判明何時內(nèi)檢測設(shè)備通過了該地面接收裝置的正下方。然后，地面接收裝置會發(fā)射另一信號，從而促使管理內(nèi)的內(nèi)檢測設(shè)備重新進行定位。周而復(fù)始，保證了定位成功開啟。此方法不僅定位準確度高，而且使用的范圍也十分廣泛。但是在實際運用中，由于電磁波受到外界的影響比較多，所以應(yīng)用的范圍也受到了限制，同時，該技術(shù)的系統(tǒng)成本高，功耗大，不能夠大面積布置。

1.7其他方法

其他的方法主要有測力定位和聲學(xué)定位兩種。

測力定位的基本原理就是運動力學(xué)和牛頓力學(xué)，利用該原理對管道內(nèi)檢測設(shè)備進行定位的方法，該方法不易受到管道內(nèi)部環(huán)境的影響，同時定位的準確度高。但是該方法也具有局限性，不能用于長距離定位。

依據(jù)聲學(xué)的定位方式是通過標(biāo)記內(nèi)檢測設(shè)備與管道相撞擊、摩擦等發(fā)出的聲音來實現(xiàn)定位。該方法應(yīng)用廣泛，但是一旦出現(xiàn)卡堵問題就無法發(fā)出聲音信號。與此同時，聲音信號抵抗干擾的能力弱。

2應(yīng)用情況

依據(jù)實際應(yīng)用場景的不同，采用不同的定位技術(shù)來實現(xiàn)管道內(nèi)檢測設(shè)備的位置是當(dāng)前的主流做法。比如，對于短距離的管道進行檢測時多應(yīng)用測力定位法，長距離管道的檢測定位通常是綜合利用磁場定位法和里程輪定位法，而聲學(xué)定位法等定位手段由于傳感設(shè)備尚在發(fā)展或者受環(huán)境要求高等因素尚在研究階段，實際應(yīng)用中的價值不高。

3結(jié)束語

伴隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，管道檢測技術(shù)也得到了長足的發(fā)展，相關(guān)的定位技術(shù)也得到了豐富和完善，但是也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。當(dāng)今社會，在應(yīng)用管道時，傳感器技術(shù)不僅占據(jù)著主要的地位，而且也發(fā)揮著重要的作用，傳感器的效用比、性價比極大的影響、制約或促進了內(nèi)檢測設(shè)備的發(fā)展。

另外，通常一種技術(shù)的檢測結(jié)果的精度難以滿足實際的需要，這時可并用兩種甚至多種檢測手段，取長補短，從而提高檢測的精度和準確性。所以，實際運用中，多種方法的綜合運用才是未來內(nèi)檢測設(shè)備定位的大發(fā)展趨勢。