×
29.12.2018
218.016.ad65

Способ обнаружения несанкционированных воздействий на трубопровод

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Использование: для обнаружения несанкционированных воздействий на трубопровод. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают трубопровод зондирующими периодическими виброимпульсами, формируют образцовые уровни сигналов, имитирующих несанкционированные воздействия, и принимают решение по результатам сравнения накопленных сигналов, принимаемых от равноудаленных точек по разные стороны от места зондирования трубопровода, при этом разностный сигнал получают путем сравнения предварительно преобразованных в спектры частот сигналов от равноудаленных точек, упомянутые эталонные уровни формируют в виде доверительных интервалов в предварительно выделенных частотных диапазонах рабочего спектра с привязкой к определенному виду несанкционированного воздействия, и решение по обнаружению последнего и о его виде принимают по попаданию спектра разностного накопленного сигнала в соответствующий доверительный интервал. Технический результат: обеспечение возможности обнаружить и идентифицировать с большой достоверностью вид несанкционированного воздействия. 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к контролю безопасности эксплуатируемых магистральных трубопроводов для обнаружения несанкционированных воздействий, например: создания шурфов, монтажа врезок в трубу, утечек перекачиваемого продукта, закладок взрывчатых веществ.

Известен способ мониторинга виброакустических характеристик протяженного объекта [Пат 2271446, Российская Федерация, МПК Е21В 47/00, G01H 9/00. «Устройство для мониторинга виброакустической характеристики протяженного объекта» [текст] / Горшков Б. Г., Зазирный М.В., Кулаков А.Т.].

Данный способ мониторинга виброакустических характеристик заключается в том, что вдоль трубопровода прокладывают волоконно-оптический кабель, на одном конце которого в него вводят импульсное излучение, регистрируемое на его другом конце. При изменении виброакустических характеристик объекта (прорыв трубы, ее просадка и др.) регистрируемый сигнал изменяется (из-за деформации оптоволокна) и по этому изменению судят о локальных или протяженных изменениях виброакустических характеристик системы «жидкость - оболочка трубы - изоляция - окружающая среда». Недостатком способа является малая помехоустойчивость, обусловленная присутствием источников сопутствующих сейсмических сигналов на трассе пролегания трубопровода (корни деревьев при наличии ветра, движение техники в прилегающей местности и др.).

Известен «Способ обнаружения изменений параметров среды в окружении заглубленного магистрального трубопровода» [Пат. 2463590, Российская Федерация: МПК G01N 29/04 (2006.01), 10.10.2012 / Б.Н. Епифанцев, А.А. Федотов]. Он основан на возбуждении периодической последовательности прозванивающих импульсов на одном конце трубопровода, регистрации их на другом конце и принятии решения по результатам анализа регистрируемых импульсов, при этом прозванивающие импульсы возбуждают в оболочке контролируемого трубопровода, а каждый из принимаемых импульсов совмещают с предыдущим, полученный таким образом текущий суммарный импульс после регистрации очередного импульса коррелируется с эталонными, полученными ранее аналогичным способом на этом же участке трубопровода с имитированными состояниями, признанными опасными, и при превышении максимальным коэффициентом корреляции из числа полученных установленного уровня принимают решение о наличии интересующего изменения параметров на трассе пролегания трубопровода и вида этого изменения, после чего процесс, мониторинга объекта контроля продолжают, а принятое решение по существующим каналам связи передают в службу безопасности. Однако изменения параметров окружающей среды (температуры, атмосферных явлений, ветровых воздействий и т.д.) приводят к изменениям упругих параметров трубопровода и, следовательно, неконтролируемым изменениям принимаемых сигналов.

Наиболее близким техническим решением является «Способ обнаружения предвестников чрезвычайных ситуаций на линейной части подземного магистрального трубопровода» (Патент РФ №2523043 от 05.04.2013 г., автор Епифанцев Б.Н.), принятый в качестве прототипа предлагаемого изобретения.

Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают трубу в заданном сечении периодической последовательностью виброакустических импульсов, которые регистрируют их в двух сечениях трубы, удаленных на одинаковые расстояния по обе стороны от сечения возбуждения, накапливают суммы отсчетов интегралов от разностей регистрируемых сигналов, в качестве эталонов используют уровни, исходя из числа накоплений для искомого предвестника чрезвычайной ситуации в совокупности с расчетной оценкой значения ожидаемого сигнала в точках регистрации, и решение о появлении этого предвестника принимают при превышении накопленного за цикл результата установленных для него эталонных уровней, при этом число накоплений в цикле определяют по задаваемой вероятности ложных решений для каждого предвестника. Способ позволяет сохранять надежность обнаружения предвестников чрезвычайной ситуации (несанкционированных воздействий) на необходимом уровне в любое время года. Здесь в качестве «рабочего» информативного сигнала принят его уровень (амплитуда) в виде среднеквадратических отсчетов, но без частотных его проявлений, что ограничивает надежность обнаружения несанкционированных воздействий и возможности идентификации видов несанкционированных воздействий.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности обнаружения и обеспечения возможности идентификации несанкционированных воздействий на трубопровод.

Поставленная цель достигается тем, что способ обнаружения несанкционированных воздействий на трубопровод, заключающийся в его возбуждении зондирующими периодическими виброимпульсами, формировании образцовых уровней сигналов, имитирующих несанкционированные воздействия, и принятии решения по результатам сравнения накопленных сигналов, принимаемых от равноудаленных и по обе стороны от точки зондирования трубопровода, дополнен тем, что, согласно изобретению, разностный сигнал получают путем сравнения предварительно преобразованных в спектры частот сигналов от равноудаленных точек, упомянутые образцовые уровни формируют в виде доверительных интервалов в предварительно выделенных частотных диапазонах рабочего спектра с привязкой каждого из них к определенному виду несанкционированного воздействия, и решение по обнаружению последнего и о его виде принимают по попаданию уровня разностного накопленного сигнала в соответствующий доверительный интервал.

Предлагаемый способ поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему фигурами: 1 - структурной схемой реализации способа, 2 - блок - схемой алгоритма его работы, 3 и 4 - областями непересекающихся доверительных интервалов частотного спектра сигналов на действующем трубопроводе, например, диаметром 400 мм с жидкостью при заданной доверительной вероятности Р=0,99 и выборке N=180 импульсов.

На фиг. 1 обозначено: трубопровода 1, окружающий трубопровод 1 грунт 2, микроконтроллер 3, генератор упругих колебаний 4,; вибропреобразователи 5, 6, двухканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7 со схемой вычитания на выходе, линия задержки 8, накопитель сигналов 9, блок быстрого преобразования Фурье (БПФ) 10.

Генератор упругих колебаний 4, запускаемый импульсами от тактового генератора в микроконтроллере 3, возбуждает колебания в трубопроводе 1, которые воспринимаются вибропреобразователями 5 и 6, подключенными к АЦП 7. Преобразование аналогового сигнала в цифровой и вычитание амплитуд от вибропреобразователей 5 и 6 осуществляется после поступления импульса от тактового генератора в микроконтроллере 3 через линию задержки 8, компенсирующую время распространения упругих колебаний по трубопроводу. Дискретные отсчеты разностей сигналов вибропреобразователей 5 и 6 поступают на накопитель 9, реализующий когерентное накопление с усреднением заданного числа N импульсов, заданного в микроконтроллере 3. Блок БПФ 10 преобразует накопленный сигнал в накопителе 9 в амплитудно-частотный спектр, который поступает в память микроконтроллера 3 и сохраняется в его накопителе.

Схема алгоритма микроконтроллера 3 показана на фиг. 2. Приведенная выше последовательность операций повторяется (N⋅k) раз, где N - число накопленных сигналов, 10k - требуемое количество итераций. При достижении заданного значения (N⋅k), микроконтроллер 3 определяет по выборке из к полученных от БПФ 10 частотных спектров для каждой частоты n значения математического ожидания Mn, среднеквадратического отклонения σn и верхней и нижней границ доверительного интервала S1 и S2:

; ,

где t - коэффициент, определяемый по матрице таблицы Стьюдента в памяти микроконтроллера 3 по заданным N и доверительной вероятности Р.

Массив из 2n доверительных границ сохраняется в качестве эталонных в памяти микроконтроллера 3, который переходит в режим ожидания установки имитатора несанкционированного воздействия.

По результатам исследований, проведенных авторами, установлено, что достоверную информацию о виде несанкционированного воздействия можно извлечь из амплитудно-частотного спектра сигнала (фиг. 3, 4) [Федотов А.А. Активный помехоустойчивый виброакустический способ контроля состояния магистрального трубопровода: Автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.11.13 / Федотов Александр Анатольевич; ОмГУПС. - Омск., 2017. - 23 с].

В режиме ожидания формируется внедрение имитатора нарушения (например, шурф). После данной операции микроконтроллер 3 по внешней команде возобновляет подачу импульсов на генератор 4, и упомянутая последовательность операций (фиг. 1) запускается вновь.

При достижении необходимого количества доверительных границ в памяти микроконтроллера 3, соответствующих установленным имитаторам, микроконтроллер вычисляет зоны амплитудно-частотного спектра, не имеющие по амплитуде общих пересечений (например, восемь диапазонов на фиг. 3, 4), и переходит в режим мониторинга. Текущий накопленный образец амплитудного спектра разницы сигналов от вибропреобразователей 5 и 6 накладывается на доверительные интервалы частотных диапазонов в зонах, обозначенных как информативные, и по попаданию кривой спектра в данные частотные границы идентифицируют вид воздействия.

Информативные диапазоны спектра «привязаны» к состояниям трубопровода (например, «без нарушения» и «шурф» на фиг 3, 4). Например, из выделенных частотных диапазонов выбирают тот, в котором разница между границей, соответствующей доверительному интервалу при состоянии «без нарушения» и границей - «шурф», будет наибольшей.

Таким образом, работа с частотным представлением сигнала позволяет повысить надежность обнаружения за счет исключения неинформативной составляющей и выделить (идентифицировать) с большей достоверностью вид несанкционированного воздействия.

Способ обнаружения несанкционированных воздействий на трубопровод, заключающийся в его возбуждении зондирующими периодическими виброимпульсами, формировании образцовых уровней сигналов, имитирующих несанкционированные воздействия, и принятии решения по результатам сравнения накопленных сигналов, принимаемых от равноудаленных точек по разные стороны от места зондирования трубопровода, отличающийся тем, что разностный сигнал получают путем сравнения предварительно преобразованных в спектры частот сигналов от равноудаленных точек, упомянутые эталонные уровни формируют в виде доверительных интервалов в предварительно выделенных частотных диапазонах рабочего спектра с привязкой к определенному виду несанкционированного воздействия и решение по обнаружению последнего и о его виде принимают по попаданию спектра разностного накопленного сигнала в соответствующий доверительный интервал.
Способ обнаружения несанкционированных воздействий на трубопровод
Способ обнаружения несанкционированных воздействий на трубопровод
Способ обнаружения несанкционированных воздействий на трубопровод
Способ обнаружения несанкционированных воздействий на трубопровод
Способ обнаружения несанкционированных воздействий на трубопровод
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 47.
26.08.2017
№217.015.d376

Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей в системах диагностирования электродвигателей и связанных с ними механических устройств, в частности, размещенных в труднодоступных местах. Датчики напряжения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621880
Дата охранного документа: 07.06.2017
26.08.2017
№217.015.e610

Электромагнитный подвес вертикального вала ротора

Изобретение относится к устройствам бесконтактного электромагнитного подвеса вертикального вала ротора, более конкретно - к электромагнитным подшипникам, предназначенным для использования в различных электрических машинах с вертикальным расположением вала ротора, таких как электромеханические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626794
Дата охранного документа: 01.08.2017
26.08.2017
№217.015.ed58

Рельсовая цепь

Изобретение относится к железнодорожной автоматике для контроля состояния участка пути. Рельсовая цепь содержит постовое оборудование, включающее в себя блок аппаратуры питающего конца, блок аппаратуры релейного конца, путевое реле и напольное оборудование, включающее в себя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628619
Дата охранного документа: 21.08.2017
29.12.2017
№217.015.f1a3

Способ определения мгновенных значений токов в трехжильном кабеле без металлических покровов

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при построении устройств для бесконтактного измерения мгновенных значений токов в симметричном трехжильном кабеле без металлических покровов с круглыми жилами. В предлагаемом способе определения мгновенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636796
Дата охранного документа: 28.11.2017
29.12.2017
№217.015.f248

Копер для ударных испытаний

Изобретение относится к испытательной технике на перегрузки различных материалов и изделий при ударах. Копер содержит корпус и ротор, на периферии которого размещены держатели, выполненные в виде колец со сферической внутренней поверхностью, в которых вставлены бойки в виде шаров; с корпусом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636798
Дата охранного документа: 28.11.2017
29.12.2017
№217.015.f61b

Автоматическая дренажная установка с накопителем энергии

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты подземных сооружений от блуждающих токов, вызываемых рельсовым электротранспортом. Установка содержит дренажную цепь из последовательно соединенных предохранителя, рубильника, шунта с измерительным прибором и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637447
Дата охранного документа: 04.12.2017
20.01.2018
№218.016.117f

Устройство для предотвращения повреждения вагонов при загрязнении бандажей колесных пар отцепов на сортировочной горке

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики для регулирования скорости отцепов на сортировочных горках при реализации прицельного торможения. Устройство включает путевой датчик, счетчик вагонов, радиолокационные измерители скорости, установленные соответственно на выходе первой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634054
Дата охранного документа: 23.10.2017
13.02.2018
№218.016.2031

Устройство для восстановления утраченных форм кузова полувагона

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к оснастке для ремонта вагонов. Устройство для восстановления утраченных форм кузова полувагона содержит П-образный балочный каркас (1), выполненный с возможностью подвешивания к цеховому мостовому крану и размещения передней и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641383
Дата охранного документа: 17.01.2018
13.02.2018
№218.016.2099

Способ определения энергетических показателей движения поезда и системы тягового электроснабжения

Изобретение относится к системам электроснабжения железнодорожного транспорта. Способ определения энергетических показателей движения поезда и системы тягового электроснабжения заключается в том, что на каждом шаге моделирования на основе тяговых расчетов с учетом напряжения на токоприемнике по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641537
Дата охранного документа: 18.01.2018
13.02.2018
№218.016.20a2

Смазывание цилиндрического редуктора

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для смазывания зубчатых передач жидким смазочным материалом. Устройство для смазывания цилиндрического редуктора включает шестерню, тихоходное колесо, подпружиненный плунжер, размещенный в масляной ванне и постоянно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641561
Дата охранного документа: 18.01.2018
Показаны записи 1-10 из 26.
20.08.2013
№216.012.5fc9

Способ дистанционного обнаружения изменения состояния рельсового пути перед движущимся поездом

Изобретение относится к контролю безопасности рельсового пути и предназначено для дистанционного обнаружения отклонений его параметров от нормальных, вызванных нарушением структуры рельсов и появлением опасных объектов в полотне. В способе осуществляют регистрацию виброакустических импульсов в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490153
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.05.2015
№216.013.4f0a

Устройство для восстановления центровых отверстий осей

Устройство для восстановления центровых отверстий осей предназначено для колесных пар подвижного состава. На корпусе устройства смонтированы приводы вращения, подачи и кулачковый патрон, в котором подвижно установлен шпиндель с закрепленным на нем режущим инструментом. Кулачковый патрон...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551752
Дата охранного документа: 27.05.2015
10.01.2016
№216.013.9f65

Боковая рама тележки грузового вагона

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к элементам двухосных трехэлементных тележек подвижного состава. Боковая рама тележки грузового вагона содержит в проемах буксовые узлы и имеет подбуксовые предохранители. Предохранители выполнены в виде подбуксовых скоб. Рама дополнена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572442
Дата охранного документа: 10.01.2016
20.03.2016
№216.014.cae8

Конструкция соединения буксового узла с рамой тележки грузового вагона

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и касается двухосных трехэлементных тележек подвижного состава. Конструкция соединения буксового узла с рамой тележки грузового вагона содержит в буксовых проемах буксовые узлы и подбуксовые предохранители, установленные между концевыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577815
Дата охранного документа: 20.03.2016
13.01.2017
№217.015.7e61

Стенд магнитопорошкового контроля зубчатых колес

Стенд содержит индуктор, смонтированный на портале, привод ротации колесной пары, снабженный взаимодействующим с гребнями колес катковым механизмом, устройство нанесения магнитного индикатора, регистратор зубьев, блок управления и узел подвода индуктора. Устройство нанесения магнитного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601295
Дата охранного документа: 27.10.2016
26.08.2017
№217.015.dec4

Способ контроля накипеобразования на стенках теплоагрегатов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к измерениям в области теплотехники. Сущность: способ основан на измерении толщины отложений накипи на стенках теплоагрегата путем сравнения электрических сопротивлений слоев воды с отложениями накипи и просто воды в емкости теплоагрегата. Текущие значения измеренных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624982
Дата охранного документа: 11.07.2017
29.12.2017
№217.015.f92c

Подъемно-катковый механизм

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к подъемно-катковым механизмам. Подъемно-катковый механизм содержит катковый механизм с приводом вращения роликовых опор, закрепленных на оконечностях двух валов, осуществляющий взаимодействие колесной пары с рельсами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639835
Дата охранного документа: 22.12.2017
19.01.2018
№218.016.0b10

Разъемный соленоид

Изобретение относится к испытанию колесных пар железнодорожного транспорта. Разъемный соленоид выполнен в виде витков из широкополосной шины, разделенных по диаметру на подвижную и неподвижную секции. Смежные концы полувитков сочленены с одной стороны шарнирно, а с другой разъемно. Разъемный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632369
Дата охранного документа: 04.10.2017
19.01.2018
№218.016.0b47

Гомогенизатор

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при монтаже буксовых узлов колесных пар подвижного состава. Предложен гомогенизатор, в котором поставляемая в депо бочка со смазкой целиком вовлечена в технологический процесс в качестве основного функционального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632392
Дата охранного документа: 04.10.2017
13.02.2018
№218.016.2031

Устройство для восстановления утраченных форм кузова полувагона

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к оснастке для ремонта вагонов. Устройство для восстановления утраченных форм кузова полувагона содержит П-образный балочный каркас (1), выполненный с возможностью подвешивания к цеховому мостовому крану и размещения передней и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641383
Дата охранного документа: 17.01.2018
+ добавить свой РИД