Система контролю просторового положення елементів конструкцій магістральних нафтогазопроводів

Система контролю просторового положення елементів конструкцій магістральних нафтогазопроводів, що містить подвійний оптико-електричний ланцюжок, розміщений на конструкції, пристрої оптико-електричного ланцюжка розміщені в блоках, які жорстко закріплені на конструкції та електрично з'єднані з електронними блоками - блоком керування, блоком обробки інформації та блоком запису і збереження інформації, яка відрізняється тим, що подвійний оптико-електричний ланцюжок розділений на ділянки, при цьому крайні блоки кожної ділянки встановлені на фундаментальних реперах, а до складу електронних блоків кожної ділянки входить блок дистанційного зв'язку з центральним постом контролю і керування нафтогазопроводу. Винахід відноситься до галузі геодезії, зокрема, до засобів геодезичного контролю лінійних споруд, в тому числі нафтогазопроводів. Одним із актуальних аспектів експлуатації таких трубопровідних систем є аспект забезпечення контролю деформації трубопроводу. Загальна ситуація в галузі, в якій пропонується робота, характеризується наступним: 1) В аспекті техногенних аварій та катастроф, що відбулись в світі, країни ЄС приділяють особливу увагу техногенній безпеці великих інженерних споруд, в тому числі нафтогазопроводів [1]; 2) Для контролю геометрії трубопроводів в експлуатації в Україні та за кордоном застосовують традиційні геодезичні методи і засоби, що не дає можливості побудувати автоматичний моніторинг; 3) Має місце практична відсутність комплексних автоматичних систем, що не дозволяють побудувати автоматичний моніторинг з точним контролем положення та стану елементів магістральних нафто газопроводів. Відомі засоби визначення деформацій споруд, основані на геодезичних методах [2, 3], в тому числі - високоточного нівелювання, гідростатично го і тригонометричного нівелювання, створному методі фотограмметрії, та інше. Загальним недоліком перерахованих засобів є практична відсутність автоматизації вимірювань, великий об'єм ручних (візуальних) вимірювань, неможливість використати ці методи при автоматичному або при автоматизованому моніторингу нафтогазопроводів. Крім недоліків, перерахованих вище, треба відзначити також, що відомі геодезичні засоби контролю стабільності та точності положення споруд орієнтовані в основному на вимірювання положення зовнішніх елементів, що в деякій мірі перешкоджає автоматизації вимірювань. Відомий спосіб контролю точності положення елементів спорудження, що заснований на фотоелектричному вимірюванні відхилень елементів спорудження в режимі фотоелектричного ланцюжка з вимірюваних елементів (джерело світла, лінза-об'єктив, фотоприймач, лінза-об'єктив, джерело світла і т.д.), який відрізняється тим, що вимірювання величин відхилень елементів спорудження виконують одночасно не менше ніж у двох аналогічних фотоелектричних ланцюжках, при цьому створюють зсув вимірювальних елементів на один (19) UA (11) 84605 (13) C2 (21) a200611732 (22) 08.11.2006 (24) 10.11.2008 (46) 10.11.2008, Бюл.№ 21, 2008 р. (72) БОРОВИЙ ВАЛЕНТИН ОЛЕКСАНДРОВИЧ, UA, БУРАВЛЕВ ЄВГЕНІЙ ПАВЛОВИЧ, U A, БУРАЧЕК ВСЕВОЛОД ГЕРМАНОВИЧ, UA, КРИСЕНКО МАКСИМ ВІКТОРОВИЧ, U A (73) ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ НАЦІОН АЛЬНОЇ БЕЗПЕКИ ПРИ РАДІ Н АЦІОН АЛЬНОЇ БЕЗПЕКИ І ОБОРОНИ УКРАЇНИ, U A, ЧЕРНІГІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ІНСТИТУТ ЕКОНОМІКИ І УПРАВЛІННЯ, UA (56) UA 14992 U, 15.06.2006 UA 10399 U, 15.11.2005 JP 2002116009, 19.04.2002 SU 1795279 A1, 15.02.1993 3 84605 крок ланцюжка відносно один одного і за отриманими даними обчислюють величини відхилень елементів спорудження від номінальних, базуючись на парах елементів фотоелектричних ланцюжків, визначених як вихідних геодезичних знаків [4]. В [4] також описаний пристрій, що реалізує спосіб за допомогою подвійного оптикоелектронного ланцюжка, при цьому крайні блоки ланцюжка встановлені на фундаментальних реперах. Дані засоби також не можуть вирішити задачу дистанційного оперативного контролю геометричного положення елементів конструкції трубопроводу, особливо повільної зміни їх координат з необхідною точністю. Задачею винаходу є створення системи дистанційного оперативного контролю техногенної безпеки магістральних трубопроводів, що дозволить попередити про наближення техногенного пошкодження трубопроводу в реальному масштабі часу з точним позначенням певної ділянки для оперативного реагування. Поставлена задача розв'язується за рахунок створення нової автоматичної системи контролю просторового положення елементів конструкцій магістральних нафтогазопроводів, що містить оптико-електричний ланцюжок, розміщений на конструкції споруди; пристрої оптико-електричного ланцюжка розміщені в блоках, які жорстко закріплені на конструкції та електрично з'єднані з електронними блоками - блоком керування, блоком обробки інформації та блоком запису і збереження інформації, яка відрізняється тим, що містить подвійний оптико-електричний ланцюжок розділений на ділянки, при цьому крайні блоки кожної ділянки встановлені на фундаментальних реперах, а до складу електронних блоків кожної ділянки входить блок дистанційного зв'язку з центральним постом контролю і керування нафтогазопроводу. Система базується на пристроях [4] для контролю точності положення елементів інженерної споруди, який містить фотоелектричні канали з елементами: джерела світла, об'єктиви, багатоелементні фотоприймачі, що створюють подвійний фотоелектричний ланцюжок, а також захисні світлопроводи з діафрагмами, який відрізняється тим, що всі елементи змонтовані і жорстко встановлені в блоках, кожній з яких містить здвоєний багатоелементний фотоприймач і два об'єктиви, які утворюють дві цифрові оптико-електронні камери з взаємо-протилежними напрямками оптичних осей, а також двонаправлене джерело світла з випромінюванням в двох взаємо-протилежних напрямках (див. Фіг.1). Кожний такий пристрій, що входить в систему, розміщено на ділянці нафтогазопроводу між блоками опорних геодезичних знаків-реперів (на Фіг.1 це опорні знаки-фундаменти блоків 1,2 і n-1, n). Кожен блок 1,n встановлений на єдиній основі (фундаменті) з нафтогазопроводом в місці знаходження деформаційної марки нафтогазопроводу і жорстко сполучений з останнім. 4 На Фіг.1 показані основні електронні блоки, обслуговуючі блоки 1,n на даній ділянці нафтогазопроводу 5 - блок керування; 6 - блок збору і обробки інформації; 7 - блок перетворення інформації; 8 - блок передачі інформації; 9 - блок запису і зберігання інформації. На кожній ділянці нафтогазопроводу блок 5 здійснює керування функціонуванням блоків 1,n. У блоці 6 відбувається збір інформації (закодовані значення відхилень деформаційних марок нафтогазопроводу від номінального положення, зафіксованого при первинному включенні). Прийом, обробка і передача інформації блоком 6 проводиться по командах блоку керування 5. З блоку 6 в блок 5 передаються звіти про виконання команд (зворотний зв'язок), а в блок 7 передаються результати обробки даних. У блоці 7 відбувається оцінка даних і формування сигналів для дистанційної передачі блоком 8 на центральний пост керування. З блоку 7 в блок 9 передаються результати оцінки даних для запису і зберігання. На Фіг.2 схематично показаний фрагмент системи техногенної безпеки нафтогазопроводу, де К, К+1 і К-1 - підсистеми блоків 5, 6, 7, 8, 9 (Фіг.1), обслуговуючі оптико-електронні блоки від 1К-1, 2К1 до 1К,2К; від 1К,2К до 1К+1, 2К+1 (К - номер ділянки) і далі всі блоки вліво і вправо від 1 до Ν (Ν число всіх блоків на нафтогазопроводі). Всі блоки від 1 до N на Μ ділянках (Ν=Μ×n, де n - число блоків на ділянці) встановлені на фундаментальних опорах з деформаційними марками нафтогазопроводу і жорстко сполучені з останнім, при цьому на кожній ділянці крайні блоки, такі як 1К і 2К, 1К+1 і 2К+1, 1К-1 і 2К-1 встановлені разом з деформаційними марками нафтогазопроводу на опорних геодезичних знаках-реперах. Визначення координат цих геодезичних знаків-реперів здійснюють незалежними геодезичними методами, наприклад за допомогою GPS і ін. Інформація з блоків підсистем К, К+1, К-1 і інших аналогічних в системі контролю нафтогазопроводу періодично дистанційно передається на центральний пост 10 системи. Центральний пост 10 містить блок дистанційного періодичного опитування всіх блоків 8 (див. Фіг.1) на Μ ділянках системи техногенної безпеки нафтогазопроводу і прийому від них сигналів про стан просторового положення деформаційних марок конструкції нафтогазопроводу («у допуск у» або «перевищує допустимі значення»). При отриманні сигналу про неприпустиме відхилення елементу системи приймається рішення про виїзд на місце, де (на якому блоці) відбулося неприпустиме відхилення, групи фахівців (групи швидкого реагування). Аналогічно проводиться аналіз результатів вимірювань, що виконуються іншими датчиками і реагування на неприпустимі відхилення від норми. Таким чином, запропонована система контролю просторового положення елементів конструкцій магістральних нафтогазопроводів в порівнянні з відомими дозволяє своєчасно визначати наявність і величину повільних змін просторового положення 5 84605 конструкції нафтогазопроводу по всій довжині магістралі, точне місце деформації і оперативно реагувати з метою усунення несправностей. Також запропонована система дозволяє в автоматичному режимі і в реальному масштабі часу реалізувати моніторинг техногенної безпеки нафтогазопроводу відносно його деформації. Література: 1. B.B. Гетьман, Є.П. Буравльов Техногенна безпека України. Рада НБО України, ІПНБ, К. 2004, 130с. Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 6 2. Г.П. Левчук, В.Е. Новак, В.Г. Конусов Прикладная геодезия. Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. М. Недра, 1981, 437с. (стор. 333...365, стор. 373...379, стор. 380...406, стор. 424...428). 3. Я.А. С ундаков Геодезические работы при возведении крупных промышленных и высотных зданий. М. Недра, 1980. (стор. 308...311, стор. 320...324, стор. 325...336). 4. Деклараційний патент на корисну модель №14992, 15.06.2006, Бюл. №6, 2006р. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601