專利名稱：用于在液體輸送管道中測定和關(guān)聯(lián)泄漏的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及在液體輸送管道中檢測泄漏的方法和設(shè)備，更具體地涉及檢測和確切地確定在被埋于地下或別的難以接近檢查的液體輸送管道中泄漏位置的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
液體輸送管道，如配水管線，經(jīng)常發(fā)生泄漏。使問題變復(fù)雜的是，由于液體輸送管道通常被埋在地下或者未被暴露或難于接近，這種情況下產(chǎn)生的泄漏通常不在表面，而因此未被檢測。結(jié)果，液體輸送管道可能發(fā)生泄漏很長時間，如一年或幾年，還從未被檢測過，這是人們不希望的。
此外，在現(xiàn)有技術(shù)中通常執(zhí)行多級檢查過程來測定和關(guān)聯(lián)液體輸送管道中的泄漏。
具體地，在第一階段中，通常執(zhí)行通用的測量或測定方式以確定在管道中，如一條管線，存在的泄漏。通常通過監(jiān)視液體流入和流出分段計量區(qū)(DMA)，通過監(jiān)視液體的最小夜流(night flow)，或通過利用聲音記錄器檢測由液體產(chǎn)生的噪音超過預(yù)定臨界值的時間，實現(xiàn)泄漏定位。
在第二階段，通常執(zhí)行更詳細的關(guān)聯(lián)方式以確定在地下液體輸送管道中泄漏的精確位置。具體地，相關(guān)器(Correlator)通常被用于在地下管線之上的表面上或直接用于在易于接近的外部裝置上，如閥或消防栓，以便更確切地確定管道中泄漏的位置。在使用相關(guān)器確定泄漏位置后，泄漏處上方的地面被挖掘，以修補泄漏。通過了解管道中泄漏的精確位置可以知道，挖掘只限于直接在泄漏上方的路面部分，因此減少了挖掘費用和修理時間，這是人們所希望的。
相關(guān)器通常利用聲音技術(shù)確定泄漏位置。具體地，眾所周知，從壓力管道如管線逸出的液體，比如水，產(chǎn)生沿管道以固定的速度從泄漏處向兩側(cè)傳播的高頻聲波。同樣眾所周知，通過在泄漏處相反側(cè)放置一對傳感器，傳感器將根據(jù)每個傳感器到泄漏處的不同距離在不同時間接收泄漏噪聲。由于聲波的傳播速度很容易計算，管線中的泄漏位置可以根據(jù)每個傳感器檢測聲波的時差來確定。
在A.R.Anway的美國專利No.4,083,229中，公開了一種用于檢測和確定在地下管道或類似物中液體泄漏位置的方法和裝置，其中由泄漏產(chǎn)生的震動由麥克風或其它變換器在選擇的間隔點上監(jiān)聽，其中在二個點中的每個點上監(jiān)聽的震動被轉(zhuǎn)換成電信號，并且其中通過一個信號相對于另一個信號的可變的時間延遲來改變二個結(jié)果信號的相關(guān)程度以便自信號間的最大相關(guān)現(xiàn)象確定泄漏位置。在一個實施例中，通過一個可變長度的時間延遲線和用于逐步改變延遲線長度的裝置，實現(xiàn)一個信號相對于另一個信號的可變時間延遲。在另一個實施例中，通過再循環(huán)延遲線分析儀來完成可變時間延遲，該分析儀與上述時間內(nèi)的上述延遲相比，比可變長度延遲線需要更多的數(shù)據(jù)持續(xù)時間。
在前面提到的Anway專利中公開的用于檢測和確定地下管道中液體泄漏的方法和裝置利用一種互相關(guān)測量技術(shù)，其中一個信號在裝置不斷比較二個信號之間相似之處時相對于另一信號被逐漸延遲。這使得設(shè)備能測量泄漏噪聲到各個傳感器傳播時間Td的差。通過確定特定管線的聲速和掌握傳感器之間距離，裝置能根據(jù)下列公式計算泄漏位置L＝[D-(V×Td)]/2其中L是泄漏位置相對于一個傳感器的距離，D是傳感器之間的整體距離，V是在管線介質(zhì)中聲音的速度，而Td是傳輸時間差。
在T.J.Allen的美國專利No.5,205,173中，公開了一種改進的在管線中使用互相關(guān)技術(shù)檢測泄漏的方法和裝置，包括以一對循環(huán)延遲線為特色的改進的相關(guān)電路，用于按周期性順序分別接收，暫時存儲和處理從一對遠程定位傳感器獲得的輸入數(shù)據(jù)的樣本值，一個使輸入到要復(fù)用信道的各個信道的樣本值乘以存儲于與其它信道有關(guān)的循環(huán)延遲線各樣本值的乘法電路，一個用于累計乘法結(jié)果的加法器和累計存儲器，和一個顯示關(guān)聯(lián)結(jié)果的顯示器。
盡管在商業(yè)上已眾所周知并被廣泛應(yīng)用，用于檢測和確定地下管道液體泄漏位置的現(xiàn)有技術(shù)方法和設(shè)備還是具有顯著的缺點。
例如，用于檢測和確定地下管道液體泄漏位置的現(xiàn)有技術(shù)方法和設(shè)備通常需要實時分析由該對傳感器所獲得的聲音數(shù)據(jù)。具體地，由傳感器所檢測的聲音數(shù)據(jù)經(jīng)由一個通信鏈接，如無線電或硬線鏈接被發(fā)送到中央關(guān)聯(lián)單元。發(fā)送到中央關(guān)聯(lián)單元的數(shù)據(jù)隨后由一個關(guān)聯(lián)勞動力實時分析，實時分析保證由傳感器檢測的聲音數(shù)據(jù)在時間上同步。結(jié)果，由于聲音數(shù)據(jù)必須實時分析，該數(shù)據(jù)在修理工作已在泄漏部位完成后不能被用于重復(fù)關(guān)聯(lián)或比較。此外，由于聲音數(shù)據(jù)必須實時分析，在由傳感器累積聲音數(shù)據(jù)期間需要一個固定的關(guān)聯(lián)勞動力，因此增加了人們不希望有的費用和操作時間。
作為另一個例子，盡管在商業(yè)上已眾所周知并被廣泛應(yīng)用，上文所述的用于測定和關(guān)聯(lián)液體輸送管道中泄漏的常用的多階段檢查過程，通常使用不同的設(shè)備和不同的勞動力來完成，因此增加了所不希望有的設(shè)備和工作成本。
作為另一個實例，用于檢測和確定地下液體輸送管道中液體泄漏的現(xiàn)有技術(shù)方法和設(shè)備，通常要求將一個固定的延遲引入到其中一個聲音數(shù)據(jù)流中，由此增加所不希望有的總的分析時間。
作為另一個例子，用于檢測和確定地下液體輸送管道中液體泄漏的現(xiàn)有技術(shù)方法和設(shè)備通常不能補償周圍溫度的變化，由此損害了對管線中泄漏處的計算精度，這是所不希望的。
作為另一個例子，用于檢測和確定地下管道中液體泄漏的現(xiàn)有技術(shù)方法和設(shè)備通常分析一組聲音數(shù)據(jù)，這可能不可靠。具體地，增加液體使用時，在管線中可能產(chǎn)生暫時的噪聲，結(jié)果可能產(chǎn)生所不希望有的在管線中泄漏的檢測和定位的不準確性。
作為另一個例子，用于檢測和確定地下管道中液體泄漏的現(xiàn)有技術(shù)方法和設(shè)備，在聲音數(shù)據(jù)收集期間通常只能使用二個傳感器，由此限制了檢查管線的速度和效率，這是不希望有的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是要提供一種新的并改進的測定和關(guān)聯(lián)液體輸送管道中泄漏的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是要提供一種利用收集的聲音數(shù)據(jù)測定和關(guān)聯(lián)液體輸送管道中泄漏的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的又一個目的是要提供一種關(guān)聯(lián)泄漏噪音的聲音數(shù)據(jù)以準確地定出一個或核心泄漏位置的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明還有一個目的是要提供一種上文所述類型的方法和系統(tǒng)，其中收集的聲音數(shù)據(jù)被存儲在存儲器中用于今后對泄漏的測定和關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明的另一個目的是要提供一種上文所述類型的方法和系統(tǒng)，它能補償周圍溫度的變化。
本發(fā)明的又一個目的是要提供一種上文所述類型的在多個時間片(time slices)收集聲音數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明還有一個目的是要提供一種上文所述類型的低成本制造且便于使用的方法和系統(tǒng)。
此外，作為本發(fā)明的一個特點，提供了一種在至少一個液體輸送管道內(nèi)測定和關(guān)聯(lián)至少一個泄漏的系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括沿液體輸送管道以分隔關(guān)系放置的第一和第二記錄器，所述的第一和第二記錄器適于檢測和存儲在至少一個液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)，可活動連接于所述第一和第二記錄器的一個接口單元，和可活動連接于所述接口單元的一個計算機系統(tǒng)，其中由所述多個記錄器存儲的聲音數(shù)據(jù)能下載到所述計算機系統(tǒng)，所述的計算機系統(tǒng)能利用聲音數(shù)據(jù)測定和關(guān)聯(lián)在至少一個管道內(nèi)的至少一個泄漏。本文提供一種用于構(gòu)成齒型鑄造模型的齒型鑄造底座部件，包括一個基座和一個可活動安裝在所述基座上的底板，所述底板包括一個底面和一個上表面，上表面開有凹槽以構(gòu)成一個固定齒形鑄造模型的封閉槽。
作為本發(fā)明的另一個特點，提供了一種利用多個聲音數(shù)據(jù)記錄器關(guān)聯(lián)在至少一個液體輸送管道中至少一個泄漏的方法，每個聲音數(shù)據(jù)記錄器適于檢測和存儲在至少一個液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)，所述的方法包括下列步驟給多個聲音數(shù)據(jù)記錄器編制程序以檢測和存儲聲音數(shù)據(jù)，沿至少一個液體輸送管道以分隔關(guān)系配置多個聲音數(shù)據(jù)記錄器，利用多個聲音數(shù)據(jù)記錄器檢測和存儲在至少一個液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)，和利用在多個聲音數(shù)據(jù)記錄器中存儲的聲音數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)在至少一個液體輸送管道中的至少一個泄漏。
本發(fā)明此外的目的，以及特點和優(yōu)點部分將在下列說明中陳述，而部分將從說明書變得清楚或者可以通過本發(fā)明的實施所了解。在說明中，參考構(gòu)成其一部分并通過說明實施本發(fā)明的實施例的方式所展示的附圖。實施例將被十分詳細地描述以使得熟練的技術(shù)人員能實施本發(fā)明，而且要明白，其它的實施方式可以被利用并且可以進行結(jié)構(gòu)的改變而不會脫離本發(fā)明的范圍。因此，下列詳細說明不包含限制的意義，而本發(fā)明的范圍最好由附屬的權(quán)利要求書規(guī)定。


插入本文并構(gòu)成說明書一部分的附示說明本發(fā)明的一個實施例，并與說明一起用于闡述本發(fā)明的原理。在圖中相同的參考數(shù)字表示相同的部件圖1是根據(jù)測定和關(guān)聯(lián)液體輸送管道中一個或多個泄漏的本發(fā)明的教導(dǎo)所構(gòu)成的系統(tǒng)的框圖；圖2是圖1所示的其中一個記錄器的透視圖；圖3是圖2所示記錄器的框圖；圖4是圖1所示的接口單元的透視圖；圖5是表示利用圖1所示的系統(tǒng)，測定和關(guān)聯(lián)在液體輸送管道中多個泄漏中某一個泄漏的方法的流程圖；圖6是圖1所示一對記錄器的透視圖，表示的記錄器被裝在液體輸送管道泄漏的相對兩側(cè)；圖7是利用圖5所示的方法，用于確定液體輸送管道中泄漏位置的一個圖；以及圖8是圖1所示的多個記錄器的透視圖，表示的記錄器安裝在復(fù)雜管線的各種位置上。
具體實施例方式
參照圖1，表示了根據(jù)本發(fā)明測定和關(guān)聯(lián)在一個液體輸送管道C中，如一個地下水管線，一個或多個泄漏的教導(dǎo)所構(gòu)成的一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常由參考數(shù)字11所標識。
系統(tǒng)11包括多個探測和記錄聲音數(shù)據(jù)的相關(guān)器箱(CP)記錄器13，一個被連接到各個CP記錄器13的接口單元15，和一個連接到接口單元15用于測定和關(guān)聯(lián)由記錄器13所記錄的聲音數(shù)據(jù)以確定在管道C中出現(xiàn)的泄漏L位置的計算機系統(tǒng)17。
現(xiàn)在參照圖2和3，各記錄器13包括一個形成堅固構(gòu)造的殼19，以限定一個封閉的內(nèi)腔21。
應(yīng)該注意到，殼19最好由帶有聚脂粉末涂料面漆和IP68防護涂層的壓鑄鋁構(gòu)成，因此能使記錄器13可完全浸入水中并且試驗壓力至少為3.0米(10英尺)水壓。然而，要明白，記錄器13可以由替換的材料構(gòu)成而不脫離本發(fā)明的實質(zhì)。
還應(yīng)該注意到，殼19最好以長約140mm(5.6英尺)和直徑約66mm(2.6英寸)的圓筒狀外形構(gòu)成。此外，殼19最好被構(gòu)造為使得記錄器13約0.7kg(1.54磅)重并可在-10℃(14°F)和70℃(158°F)之間操作。然而，要明白，記錄器13可以被制成具有其它形狀，重量和/或工作溫度范圍而不會脫離本發(fā)明的實質(zhì)。
一個磁性接合器23被裝在殼19上。磁性接合器23能使記錄器13簡單牢固地安裝在金屬管線上或其它易于接近的金屬外部裝置，如一個閥或消防栓。具體而言，磁性接合器23能使記錄器13易于放在管線或外部裝置上，借助磁力使記錄器13留在其上。
如下文將進一步詳細敘述的，通信連接器25被安裝在殼19上并使配置在各記錄器13內(nèi)記錄器電路互連到接口單元15。通信連接器25最好是包括四個軍用銷連接器27的串行數(shù)字通信連接器。具體地，第一軍用銷連接器27-1被指定用作串行通信信號的傳輸，該串行通信信號最好以約115,200波特率工作。第二軍用銷連接器27-2被指定用于接收來自接口單元15的外部電能，由此，延長各記錄器13電池的壽命。第三軍用銷連接器27-3被指定用作記錄器13的重置功能。第四軍用銷連接器27-4被指定用作端口識別(ID)輸入，端口ID輸入被使用以便計算機系統(tǒng)17能檢測被連接到接口15的記錄器13的位置和識別其存在。還應(yīng)該注意到，通信連接器25最好包括能活動配置在銷連接器27上的一個蓋28，因此，能使被留在地下無人看管的記錄器13延長作業(yè)的時間而不會有任何填塞的危險或危害。
記錄器13也包括用于檢測和存儲由液體輸送管道所產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)，如由一個或多個泄漏L所產(chǎn)生的頻率聲，的電子電路29。電子電路29被配置在殼19的封閉內(nèi)腔21內(nèi)并被連接于通信連接器25。
電子電路29包括一個控制記錄器13全面運行的微處理器或控制器31。微處理器31被連接于通信連接器25。
為記錄器13供電的電池電源33被連接于微處理器31。最好，電池源33是不可重復(fù)充電具有約5年壽命的鋰亞硫酰氯化(lithium thionylchloride)電池組件。然而，要明白，電池電源33代表了使記錄器13為自持單元的任何公知類型的電池組件而不會脫離本發(fā)明的實質(zhì)。應(yīng)該注意到，電池電源33實際上使記錄器13是自持單元，因此，使記錄器13留在地下無人看管很長時間而不會有任何堵塞的危險或危害。應(yīng)注意到，記錄器13連接到接口單元15，接口單元15能向記錄器13提供電能，由此節(jié)省電池電源33。
電子電路29也包括用于放大和檢測聲音數(shù)據(jù)的聲音傳感器35。最好，聲音傳感器35是具有約2Hz到4KHz頻率范圍的完整的壓縮加速儀(an integral piezo compression accelerometer)/輸入傳感器。然而，要明白，聲音傳感器35表示用于探測聲音的任何公知的裝置，如水聽器，而不會脫離本發(fā)明的實質(zhì)。
用于整理和過濾由傳感器35所檢測的聲音數(shù)據(jù)的信號整理和濾波電路37被連接至傳感器35，還有微處理器31。最好，信號整理和濾波電路37包括一個可調(diào)節(jié)的50/60Hz陷波濾波器以減少不想要的頻率，如由電源線所產(chǎn)生的那些頻率。然而要明白，電路37可能包括其它類型的濾波器而不會脫離本發(fā)明的實質(zhì)。
應(yīng)該注意，電路37結(jié)合的增益調(diào)節(jié)要保證由泄漏L所產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)具有由聲音傳感器35測量的足夠的幅值，而不會使電路37飽和。該增益調(diào)節(jié)控制在記錄器13內(nèi)自動操作并使用簡單的平均技術(shù)，以避免由于由附近瞬間沖擊振動導(dǎo)致的噪聲信號隨機大峰值的出現(xiàn)而過分降低靈敏度。具體地，增益調(diào)節(jié)由微處理器31所控制，微處理器31把增益調(diào)節(jié)為適應(yīng)于聲音噪聲級的一個值。一個12bit模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)被用于將由傳感器35所檢測的聲音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)字格式，隨后依次由微處理器31以達到5KHz的速率讀取。
還應(yīng)該注意到，信號整理和濾波電路37僅在記錄器13記錄聲音數(shù)據(jù)時由微處器31接通，否則電路37被切斷以減少電能損耗。
用于存儲由傳感器35所探測的聲音數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲電路或隨機存取存儲器(RAM)電路39被連接至微處理器31。最好，數(shù)據(jù)存儲電路39具有足夠的存儲空間以便存儲能預(yù)先編程為32個獨立記錄的4.5分鐘的聲音記錄時間，數(shù)據(jù)存儲電路39既使在缺少電能時也能保留數(shù)據(jù)。
應(yīng)該注意到，數(shù)據(jù)存儲電路39消除了需要昂貴的且不可靠的被用于定點，實時關(guān)聯(lián)的無線電或硬線連接。相反，數(shù)據(jù)存儲電路39能使記錄器13收集和存儲聲音數(shù)據(jù)，這樣能在稍后的時間在遠離工作場所的地方執(zhí)行關(guān)聯(lián)，這是所希望的。
用于多個記錄器13時間同步的實時時鐘41被連接至微處理器31。最好，時鐘41包括一個32,768Hz的石英晶體振蕩器(未表示)和一個通用的連續(xù)運行的時鐘微處理器芯片(未表示)。時鐘微處理器芯片的輸出被連接至32比特計數(shù)器43，計數(shù)器43被連接至微處理器31并由微處理器31控制。
應(yīng)該注意到，時鐘41用作以1秒的時間間隔更新在時鐘微處理器芯片內(nèi)的時鐘寄存器并輸出固定的頻率。該固定的頻率用作以規(guī)則的時間間隔通知微處理器31遞增監(jiān)視計時器(未表示)和遞增加計數(shù)器43。直到從時鐘41接收以規(guī)則的時間間隔的一個中斷信號，微處理器31確定傳感器35是否要接通進行另一項記錄。
還應(yīng)該注意到，計數(shù)器43能在開始聲音記錄后延遲記錄器13的時間，因此在系統(tǒng)11的運行中提供了更多的靈活性，這是所希望的。此外，計數(shù)器43被用于計算時鐘41的線性漂移補償，這在下文還將詳細敘述。
溫度傳感器或熱敏電阻45被連接至時鐘41和微處理器31。傳感器45能使時鐘41校正，以便及時補償由于溫度變化導(dǎo)致的漂移。具體地，已發(fā)現(xiàn)，在周圍溫度變化時，記錄器13的內(nèi)部時鐘41將漂移，因此在泄漏關(guān)聯(lián)過程中產(chǎn)生明顯的計算誤差。這樣，由傳感器45所收集的溫度數(shù)據(jù)被用于補償時鐘漂移。應(yīng)該注意到，要保證溫度數(shù)據(jù)的準確性，傳感器45被直接安裝在時鐘41的晶體振蕩器上，因為晶體振蕩器是時鐘41對溫度度最敏感的部分。
一個控制電路47被連接于微處理器31?？刂齐娐?7提供多種功能，如電能調(diào)節(jié)，電池監(jiān)視和監(jiān)視電路。具體地，控制電路47通過采集電池電壓和總的電流消耗測量值，監(jiān)視電池電源33。此外，控制電路47提供監(jiān)視電路，如果計數(shù)器43未由微處理器31清除，例如如果程序由于某些大的電干擾鎖定在一個不確定的程序空間上時，它至少每16秒鐘一次重置計數(shù)器43。
在使用上，記錄器13以下列方式記錄在液體輸送管道C中產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)。微處理器31以規(guī)則的時間間隔從時鐘41接收一個中斷信號以檢測是否是下一個聲音數(shù)據(jù)記錄時間，如果微處理器31確定聲音數(shù)據(jù)是要記錄的，微處理器31讓來自電池電源33的電能傳送到信號整理和濾波電路37及聲音傳感器35，微處理器31用合適的時鐘信號為電路37的所有濾波電路，包括50/60Hz濾波器，編程。聲音傳感器35隨后讀取在管道C內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)。內(nèi)傳感器35所檢測的聲音數(shù)據(jù)隨后被轉(zhuǎn)換成由微處理器31讀取的數(shù)字格式。在讀取聲音數(shù)據(jù)后，微處理器31計算和設(shè)置一個為信號整理和濾波電路37設(shè)置的合適增益，然后讀取和記錄計數(shù)器43和溫度傳感器45，以便補償時鐘漂移。根據(jù)外償?shù)臅r鐘漂移，又一個聲音數(shù)據(jù)隨后在預(yù)定速率的一組記錄上被采樣，采樣的聲音數(shù)據(jù)被存儲于數(shù)據(jù)存儲電路39。
現(xiàn)在參照圖4，接口單元15包括一個裝載盒49和一個位于裝載盒49內(nèi)的記錄器接口51。
裝載盒49最好由結(jié)實、耐用的材料制造。比如鋁并包括一個確定大小的內(nèi)腔53，并能容納多個記錄器13和記錄器接口51。最好，一個內(nèi)襯，如泡沫，被配置在內(nèi)腔53內(nèi)以保護記錄器13。
記錄器接口51配置在裝載盒49內(nèi)并用作將多個記錄器13鏈接到計算機系統(tǒng)17。記錄器接口51最好包括一個到計算機系統(tǒng)17的RS232串聯(lián)通信鏈接，該鏈接具有115K波特率及數(shù)據(jù)壓縮。記錄器接口51最好還包括一個帶有12伏DC充電插口的內(nèi)部可重復(fù)充電的鎳-鎘電池，用于為記錄器接口51供電。
計算機系統(tǒng)17被連接至接口單元15的記錄器接口51，并在關(guān)聯(lián)管道C中泄漏L期間用作用戶接口。計算機系統(tǒng)17最好滿足下列最低要求一個300MHz微處理器、64MB RAM、一個6.0GB硬盤驅(qū)動器、一個3.5英寸軟盤驅(qū)動器、一個24倍速CD-ROM和1,115k波特的串接端口。然而，要明白，其它的計算機系統(tǒng)可以被用在系統(tǒng)11中而不會脫離本發(fā)明的實質(zhì)。
現(xiàn)在參照圖5，表示利用系統(tǒng)11測定和關(guān)聯(lián)在液體輸送管道C中一個或多個泄漏L的方法，該方法通常由參考數(shù)字111所標識。方法111將首先敘述利用第一CP記錄器13-1和第二CP記錄器13-2測定和關(guān)聯(lián)在管道C中的泄漏L。然而，要明白，如下文還要詳細敘述的，其它記錄器13可以被用于方法111中而不違反本發(fā)明的精神。
方法111包括一個記錄器建立模式113，其中記錄器13-1和13-2被適當建立，用于聲音數(shù)據(jù)的檢測和存儲。具體地，記錄器13被連接到接口單元15，又連接至計算機系統(tǒng)17。用這樣連接的系統(tǒng)11，用戶面對計算機系統(tǒng)17使記錄器13同步并配置使之具有多個預(yù)定的聲音記錄期。通常，在計算機系統(tǒng)17上裝載的軟件將使用戶缺省配置記錄器13具有一個記錄期，記錄期由1至32個循環(huán)的記錄周期(通常每個記錄周期有40,000個讀取)組成，記錄器13每秒在約4800個樣本上系集聲音數(shù)據(jù)。
應(yīng)該注意到，方法111能讓由記錄器13-1和13-2非同步記錄的聲音數(shù)據(jù)的同步達到1毫秒的準確度，這是所希望的。具體地，記錄器13-1和13-2達到1毫秒準確度的同步能使方法111定出由關(guān)聯(lián)的記錄器13所記錄的信號之間的時間差，這是本發(fā)明的主要目的。
在記錄器13為記錄聲音數(shù)據(jù)在建立模式113中被同步和編程之后，方法111開始一個部署模式115。具體地，在部署模式115中，一個記錄器13-1沿管道C被放在一個位置，而另一個記錄器13-1沿管道C被放在另一個位置，記錄器13借助于磁性接合器23被留在管道C上。應(yīng)該注意到，部署模式115非常容易、快速和不引人注目并且既可以在白天也可以在晚上完成，這是所希望的。
在部署模式115之后，方法111包括一個聲音采樣和存儲模式117。在聲音采樣和存儲模式117中，預(yù)編程的記錄器13在多個時間片采樣和存儲在管道C內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)，多個讀數(shù)被使用以便消除在管道C內(nèi)產(chǎn)生的暫時的、與泄漏無關(guān)的噪聲(即，由于對水使用的暫時增加)。像這樣，多個聲音數(shù)據(jù)樣本的收集能濾除隨機的噪聲，這樣留下分析的只是管道C中由泄漏所產(chǎn)生的連續(xù)聲波。通常，分析金屬管道有少數(shù)量的時間片就夠了(即，2或3個10秒持續(xù)時間的短記錄)。然而，對于其它類型的管道記錄時間可以被增加。此外，在白天周圍噪聲太大的地方，可以采用在夜間預(yù)選開始時間，利用多達30次的大聲(shouter)記錄。
在采樣和存儲模式117之后，記錄器113在復(fù)原(retrieval)模式119中被收集。應(yīng)該注意到，記錄器113的復(fù)原是非常簡單和不引人注目的并且可以在白天的任何時間執(zhí)行。在復(fù)原模式119期間，記錄器13被連接至接口單元15的記錄器接口51，接口單元15又被連接到計算機系統(tǒng)17。結(jié)果，如下文還要詳細敘述的，使用者可以利用計算機系統(tǒng)17測定和關(guān)聯(lián)在管道C中的泄漏。
應(yīng)該注意到，因為記錄器113能采集和存儲聲音數(shù)據(jù)，記錄器13能被用于在稍后的時間和遙遠的位置測定和關(guān)聯(lián)泄漏L，由此消除實時計算的需要。此外，在應(yīng)該注意到，由于泄漏L的定位和關(guān)聯(lián)不需要實時計算，方法111實際上不引人注目且易于使用，這是所希望的。
在復(fù)原步驟119之后，使用者決定是否執(zhí)行一個可供選擇的管道C的測量掃描，該決定由圖5中的參考數(shù)字120所表示。
如果使用者決定在模式120中執(zhí)行測量掃描，一個測量掃描或測定模式121被執(zhí)行以確定在管道C中存在的任何泄漏L。具體地，使用者利用計算機系統(tǒng)17進行聲音記錄結(jié)果的初始觀察。軟件包將設(shè)置一個缺陷管道C的長度和材料，進行相關(guān)練習并顯示一組初始的結(jié)果。使用者被允許改變?nèi)笔〉墓茏拥拈L度和材料。然后重新關(guān)聯(lián)。應(yīng)該注意到，測量掃描模式121是可選擇的，因為使用者能替代地通過監(jiān)視管道C分段計量區(qū)(DMA)液體的流入和流出或通過監(jiān)視管道C中液體的最小夜流，確定管道C中一般存在的泄漏。
如參考數(shù)字122所表示的，測量掃描模式121將確定管道C中一般存在的泄漏。如果測量掃描模式121確定管道C中沒有泄漏L存在，如參考數(shù)字123所表示的，方法111終止。相反。如果測量掃描模式121確定在管道C內(nèi)有一個或多個泄漏L存在，或者如果測量掃描模式121是旁路的，要求使用者確定管道C的分布狀況是已知的，如參數(shù)數(shù)字124所表示的。
如果管道C的分布狀況是已知的，分布狀況輸入模式125開始。具體地，在分布狀況輸入模式125中，要求用戶將關(guān)于記錄器13-1和記錄器13-2之間的距離D、管道C的直徑和管道C的具體材料的確切信息輸入到計算機系統(tǒng)17。應(yīng)該注意到，分布狀況信息可能經(jīng)常從GIS計劃的直接現(xiàn)場測量獲得。
如果管道C的分布狀況是已知的，可以利用由三個或多個記錄器13所收集的聲音數(shù)據(jù)執(zhí)行分布狀況確定模式126。應(yīng)該注意到，如果三個或多個記錄器13被用于方法111，分布狀況確定模式126只能被計算。具體地，在分布狀況確定模式126中，當三個或多個記錄器13被使用時，位于泄漏L的同側(cè)并隔開一個已知距離的二個相鄰記錄器，通過實時地測量滯后時間被用于計算在管線內(nèi)的聲速，其中聲音信號由二個記錄器所檢測。
方法111的最終步驟是要執(zhí)行關(guān)聯(lián)模式129以確切地確定在管道C中泄漏L的準確位置。關(guān)聯(lián)模式129利用CP記錄器13所收集的聲音數(shù)據(jù)準確地確定管道C中一個或多個泄漏L的位置。
應(yīng)該注意到，在關(guān)聯(lián)模式129中新穎處尤其是關(guān)于，精度，其中關(guān)聯(lián)模式129能計算由關(guān)聯(lián)計錄器13所記錄的聲音信號之間的時間差并且如下文還要詳細敘述的，確定管道C中一個或多個泄漏L的精確位置。
具體地，關(guān)聯(lián)模式129以下列方式被完成。現(xiàn)在參照圖6，借助在管道C上在泄漏L相反側(cè)配置的第一數(shù)據(jù)記錄器13-1和第二數(shù)據(jù)記錄器13-2，記錄器13-1和13-2被隔開的距離D，由泄漏L產(chǎn)生的噪聲將由第一數(shù)據(jù)記錄器13-1和第二數(shù)據(jù)記錄器13-2在不同時間檢測。在從記錄器13-1和13-2將聲音數(shù)據(jù)下載到計算機系統(tǒng)17時，在計算機系統(tǒng)17中的關(guān)聯(lián)軟件將確定，泄漏噪聲信號到達數(shù)據(jù)記錄器13-1時和泄漏噪聲信號到達數(shù)據(jù)記錄器13-2時之間的時間差τ。
應(yīng)該注意到，泄漏噪聲的傳播速度V是一個固定值并且可以在分布狀況輸入模式125中由計算機系統(tǒng)17計算。因為在管道C中傳播速度V在離開泄漏源L的二個方向上是固定的，泄漏相對于記錄器13-1的精確位置能同下列等式確定P＝(D-V×τ)/2如上面提到的，由每個CP記錄器13記錄的數(shù)據(jù)被下載到計算機系統(tǒng)17上并在采樣和存儲階段117之后的任意時間上，關(guān)聯(lián)模式129被離線執(zhí)行。結(jié)果，應(yīng)該注意到，聲音數(shù)據(jù)隨后能被存儲在計算機系統(tǒng)17，以便在修理工作已在管道C確定部位進行后能重復(fù)比較關(guān)聯(lián)。
在關(guān)聯(lián)模式129中，聲音數(shù)據(jù)最好在圖7所示的那種關(guān)聯(lián)曲線圖上被顯示。圖7中的關(guān)聯(lián)曲線圖顯示了為從記錄器13-1到13-2的距離的函數(shù)的由記錄器13所檢測的聲音信號的相對關(guān)聯(lián)級。如在曲線圖中所示，泄漏的出現(xiàn)將在曲線圖上產(chǎn)生相當大的頻率峰值，該峰值因此能使使用者斷定泄漏相對于記錄器13的精確位置，這是所希望的。
因為，關(guān)聯(lián)模式129在聲音采樣和存儲模式117之后的一個時間被離線執(zhí)行，需要使二組聲音數(shù)據(jù)同步到相同時刻，以保證關(guān)聯(lián)是準確的。例如，如果來自一個記錄器的數(shù)據(jù)相對于其它記錄器被延遲10毫秒，關(guān)聯(lián)泄漏真正位置的誤差可能產(chǎn)生，這是所不希望有的。此外，多個記錄器之間的數(shù)據(jù)，在關(guān)聯(lián)模式129期間通過對各個記錄器13的實時時鐘41的同步，被同步到1毫秒的準確度。
盡管可以利用二個記錄器13執(zhí)行方法111，要明白方法111可能利用其它的記錄器被完成而不會違背本發(fā)明的精神。
作為一個例子，方法111可以有選擇地利用三個或多個CP記錄器13，以測定和關(guān)聯(lián)管道C中的泄漏L，結(jié)果，多個記錄器13可以沿著如圖8所示的復(fù)雜管線P被定位，以準確地確定其中形成的泄漏源L，因此能快速和容易的對較大區(qū)域進行監(jiān)視，這是所希望的。應(yīng)該注意到，對多個記錄器13中三個記錄器的應(yīng)用能使方法111被用在直線管或“T”型連接周圍，以確定多個泄漏L的位置。
應(yīng)該注意到，使用三個CP記錄器13能在多維管道C上進行泄漏噪聲的關(guān)聯(lián)。具體地，記錄器13能并行地配置在管子的多個部分，因此明顯地減少在管道C中關(guān)聯(lián)泄漏L所需要的工時數(shù)，這是所希望的。
上述本發(fā)明的實施例僅為解釋性的，而熟練的技術(shù)人員可將其進行許多變更和修改而不會脫離本發(fā)明的實質(zhì)。所有這樣的變更的修改將在如權(quán)利要求書所規(guī)定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于測定和關(guān)聯(lián)以定出在至少一個液體輸送管道中至少一個泄漏的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(a)沿液體輸送管道以一種分隔關(guān)系被放置的第一和第二記錄器，所述第一和第二記錄器適于檢測和存儲在至少一個液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)，(b)一個可活動的連接于所述第一和第二記錄器的接口單元，及(c)一個可活動的連接于所述接口單元的計算機系統(tǒng)，其中由所述多個記錄器所存儲的聲音數(shù)據(jù)能被下載到所述計算機系統(tǒng)，所述計算機系統(tǒng)能利用聲音數(shù)據(jù)測定和關(guān)聯(lián)在至少一個管道內(nèi)的至少一個泄漏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一記錄器包括(a)被成型以限定一個封閉的內(nèi)腔的一個殼，及(b)配置在所述殼的內(nèi)腔之內(nèi)，用于檢測和存儲在至少一個液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)的電子電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述第一記錄器包括一個安裝在所述殼上，用于將所述第一記錄器保持在至少一個液體輸送管道上的磁性接合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述第一記錄器包括一個安裝在所述殼上的一個通信連接器，該通信連接器被連接于所述電子電路和所述接口單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述電子電路包括，(a)一個控制所述第一記錄器運行的微處理器，(b)一個連接于所述微處理器用于為所述第一記錄供電的電池電源，(c)一個連接于所述微處理器用于檢測在至少一個液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)的聲音傳感器，及(d)連接于所述微處理器用于存儲由所述聲音傳感器所檢測的聲音數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述電子電路還包括，(a)用于整理和過濾由所述聲音傳感器所檢測的聲音信號的信號整理和濾波電路，所述的聲音傳感器通過所述信號整理和濾波電路被連接到所述微處理器。(b)連接至所述微處理器的實時時鐘，(c)連接至所述實時時鐘和所述微處理器的一個計數(shù)器，及(b)連接至所述實時時鐘和所述微處理器的一個溫度傳感器。
7.一種用于測定和關(guān)聯(lián)在至少一個液體輸送管道中的至少一個泄漏的記錄器，所述記錄器包括(a)一個被成形以限定一個封閉內(nèi)腔的殼，以及(b)配置在所述殼的內(nèi)腔之內(nèi)，用于檢測和存儲在至少一個液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)的電子電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述記錄器，還包括一個安裝在所述殼上用于將所述第一記錄器保持在至少一個液體輸送管道上的磁性接合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的記錄器，還包括一個安裝在所述殼上的通信連接器，該通信連接器電連接于所述電子電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的記錄器，其中所述的電子電路包括，(a)一個控制所述記錄器運行的微處理器，(b)一個連接于所述微處理器用于給所述記錄器供電的電池電源，(c)一個連接于所述微處理器用于檢測和放大在至少一個液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)的聲音傳感器，及(d)一個連接于所述微處理器用于存儲由所述聲音傳感器所檢測的聲音數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的記錄器，其中所述電子電路還包括，(a)用于整理和過濾由所述聲音傳感器檢測的聲音數(shù)據(jù)的信號整理和濾波電路，所述聲音傳感器通過所述信號整理和濾波電路被連接于所述微處理器，(b)連接于所述微處理的實時時鐘，(c)一個連接于所述實時時鐘和所述微處理器的計數(shù)器，及(d)一個連接于所述實時時鐘和所述微處理器的溫度傳感器。
12.一種利用多個聲音數(shù)據(jù)記錄器關(guān)聯(lián)在至少一個液體輸送管道中的至少一個泄漏的方法，每個聲音數(shù)據(jù)記錄器適于檢測和存儲在至少一個液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)，所述的方法包括以下步驟(a)為多個聲音數(shù)據(jù)記錄器編程，以檢測和存儲聲音數(shù)據(jù)，(b)沿至少一個液體輸送管道以一種分隔關(guān)系布署多個聲音信號記錄器，(c)利用多個聲音數(shù)據(jù)記錄器，檢測和存儲在至少一個液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)，(d)復(fù)原聲音數(shù)據(jù)記錄器，及(e)利用在多個聲音數(shù)據(jù)記錄器中存儲的聲音數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)在至少一個液體輸送管道中的至少一個泄漏。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中關(guān)聯(lián)步驟利用在多個聲音數(shù)據(jù)記錄器中存儲的聲音數(shù)據(jù)，確切地定出在至少一個液體輸送管道中的至少一個泄漏。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中多個聲音數(shù)據(jù)記錄器檢測和存儲在多個預(yù)定時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中關(guān)聯(lián)步驟和檢測與存儲步驟在不同的時間被執(zhí)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括利用在多個聲音數(shù)據(jù)記錄器中存儲的聲音數(shù)據(jù)確定至少一個液體輸送管道的分布狀況的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中多個聲音數(shù)據(jù)記錄器異步地檢測和存儲在至少一個液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中由所述多個聲音數(shù)據(jù)記錄器存儲的聲音數(shù)據(jù)可以被同步到1毫秒的精度。
19.一種用于在具有多個部分的多維液體輸送管道中測定和關(guān)聯(lián)以定出至少一個泄漏的系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括(a)沿液體輸送管道的多個部分以分隔關(guān)系放置的多個記錄器，所述的多個記錄器適于檢測和存儲在液體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生的聲音數(shù)據(jù)，(b)可活動的連接于所述多個記錄器的一個接口單元，及(c)可活動的連接于所述接口單元的一個計算機系統(tǒng)，其中由所述多個記錄器所存儲的聲音數(shù)據(jù)能被下載到所述計算機系統(tǒng)，所述計算機系統(tǒng)能利用聲音數(shù)據(jù)測定和關(guān)聯(lián)在液體輸送管道中的至少一個泄漏。
全文摘要
一種用于測定和關(guān)聯(lián)管線中泄漏的系統(tǒng)，包括多個檢測和存儲聲音數(shù)據(jù)的記錄器，一個可活動的連接于多個記錄器的接口單元和一個可活動的連接于接口單元的計算機系統(tǒng)。每個記錄器包括一個殼和配置在殼內(nèi)的電子電路，電子電路包括一個用于控制記錄器運行的微處理器、一個檢測聲音數(shù)據(jù)的聲音傳感器和用于存儲由聲音傳感器所檢測的聲音數(shù)據(jù)的聲音存儲電路。使用中，多個記錄器沿管線配置并被編程以記錄聲音數(shù)據(jù)。由多個記錄器記錄的聲音數(shù)據(jù)被下載到計算機系統(tǒng)，它依次測定和關(guān)聯(lián)在管線中出現(xiàn)的任何泄漏。
文檔編號G01N29/04GK1448713SQ0213011
公開日2003年10月15日 申請日期2002年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月2日
發(fā)明者古爾什·查納 申請人:韓國大技術(shù)株式會社