Диссертация (1137266), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Однако-18применять его можно только для контроля объектов из электропроводящихматериалов.4.Коптическимметодамконтроляотносятся:рефрактометрия,интерферометрия, лазерные и голографические. По виду приёмника лучистойэнергии различают три группы оптических приборов: визуальные, детекторные икомбинированные.Рисунок 1.4 - Основные средства и методы мониторинга линейных участковМГ-19Как ранее отмечалось, основными авариями при длительной эксплуатациимагистральных газопроводов являются:- влияние внешних воздействий (33 %);- строительный брак (24 %);- заводской брак (17 %);- различная коррозия (20 %);- нарушение режима эксплуатации (6 %).Однако осуществить сплошную диагностику при помощи традиционныхметодов неразрушающего контроля нельзя, поскольку для этого потребовалось бывскрыть все подземные коммуникации и выполнить зачистку поверхности МГ исварных стыков.Поэтому чаще всего приходится не искать место возможного появлениядефекта, а бороться непосредственно с его последствиями.

Для данных целейнаибольшее распространение получили дистанционные методы контроля –например, метод радиолокационной съемки. Данный метод основан наиспользовании известных зависимостей отражения зондирующих сигналов отземной поверхности, воздуха и его смеси с газом, транспортируемым по МГ.Основное его преимущество заключается в отсутствии влияния на его показанияметеорологических условий и текущего времени суток.

Но в качестве недостаткаможно указать его низкую разрешающую способность по сравнению сфотографической, мелкий масштаб изображения, дисторсию изображения.Такжесегоднядостаточночастоприменяетсяещеодинметоддистанционного обнаружения (с борта вертолета) – с использованием лазерного итепловизорного оборудования. Однако, их низкая эффективность, связанная восновном с периодичностью подобного контроля, требует разработки новыхметодик дистанционного диагностирования состояния газопровода.На текущий момент существует также ряд работ, направленных наразработку новых методов обнаружения утечек газа из МГ, из которых можносделать вывод, что наиболее перспективным из представленных методов является-20использование беспроводной сети детекторов утечки, способных с высокойточностью (до 50 м) определять место утечки, а также гарантированно доставлятьполученные данные до диспетчерской станции.Создание таких устройств стало возможным с развитием беспроводныхсенсорных сетей, работающих по адаптивным протоколам передачи данных,таких как протокол Альянса ZigBee, или стандарта EEE 802.15.4b.Основными и базовыми элементами мониторинговой телекоммуникационнойсистемы на основе беспроводных сенсорных сетей являются автономныеминиатюрные снабженные сенсорами (датчиками деформации зданий, утечкигаза, температуры, влажности и т.п.) вычислительные устройства, называемыемотами.Такимобразом,построениесистемымониторингаутечкигазаизмагистрального газопровода на базе маломощных радиочастотных приемопередатчиков стандарта IEEE 802.15.4-2006, работающих в не требующемлицензирования диапазоне частот 2,4 ГГц, в целом позволяет обеспечитьследующие преимущества системы: гибкость конфигурации при установке мотов; снижение трудозатрат на монтаж, пусконаладку и сопровождение; простота наращивания системы; высокая отказоустойчивость.Принцип многофункциональности, заложенный в структуру беспроводнойтелекоммуникационнойсистемымониторинга,позволитвпроцессееефункционирования реализовать выполнение сразу нескольких задач однимустройством, что, в свою очередь, поспособствует повышению эффективностивсей системы технического контроля.

Данные задачи следует разделить на:- задачи первого уровня. Они включают в себя обнаружение утечки газа ипроверкуфункционированияоборудования,увеличениевремениработыустройства за счет использования возобновляемых источников энергии (таких какветрогенератор, солнечная панель);-21- задачи второго уровня. Сюда входят передача и контроль информации всети, адаптивное управление системой электропитания за счет подстройкиалгоритмаегофункционирования,учетвоздействиявнешнихфакторовокружающей среды (метеоданные, время суток, сезон).Если учесть, что на данный момент уже существует достаточное количестворазличных решений в организации системы мониторинга, построенных на основебеспроводных телекоммуникационных технологии, то вот вопрос организациипродолжительного и бесперебойного элекстроснабжения данных устройстввыходит на передний план, так как сегодня в основном для этих целейнаибольшее распространение получили химические источники тока.При решении задачи по организации электроснабжения беспроводныхсенсорных модулей требуется, в первую очередь, рассмотреть структуру всейтелекоммуникационной системы и определиться, какие устройства выгоднеезапитывать по проводному каналу, а каким необходимы автономные источникиэнергии.На рисунке 1.5 представлена типовая структура беспроводной сенсорнойтелекоммуникационной сети, предложенная в ряде работ.Рисунок 1.5 - Структура БСТС мониторинга состояния МГ-22-Она состоит из следующих основных компонентов:- Беспроводные модули, включающие в себя детекторы утечки газа;- Маршрутизатор;- Базовая станция;- Центр связи;- Сервер обработки информации;- Операторы системы мониторинга.Изучением состояния окружающего МГ воздуха на предмет обнаруженияутечекметана,превышающихпредельнуюконцентрацию,занимаетсябеспроводной модуль.

В нем также происходит первичная обработка полученныхот детектора данных и подготовка информационного пакета для отправки набазовую станцию. Беспроводные модули располагаются на всём протяжениивыбранного участка магнитопровода с определенным шагом, зависящим оттребований по надежности и параметрам используемых компонентов (приемопередающее устройство, сенсор). Таким образом, осуществляется охват всегопространства вдоль выбранного участка. Очевидно, что организация системыэлектроснабжения с использованием электрического кабеля в данном случаеявляется крайне невыгодным решением из-за многокилометровой протяженностиучастков (в среднем около 100 км). Поэтому единственным вариантом являетсяэлектропитание беспроводных модулей от автономных источников энергии.Маршрутизаторы используются для определения пути передачи данных,собранных от беспроводных модулей, и общего конфигурирования системы придобавлении новых устройств или планового отключения уже используемых.

Прииспользовании ряда специальных протоколов беспроводной передачи данных,таких как Zigbee или WirelessHART, удается объединить функции беспроводныхмодулей и маршрутизаторов в одном устройстве, что позволяет снизить расходыпри проектировании системы путем унификации применяемых устройств и-23повысить надежность системы, минимизировав вероятность потери целогоучастка из-за выхода из строя одного единственного маршрутизатора.Далее все данные по состоянию газопровода (в части детектирования утечкигаза) собираются на базовых станциях, которые осуществляют соединениебеспроводного модуля (БМ) с пунктом сбора данных, регистрирующегопоказания, поступающие от БМ, и сохраняя их в энергонезависимой памяти. Спомощью специального ПО информация, происходит обработка полученныхданных на предмет обнаружения отказов оборудования, мест предполагаемойутечки, а также архивация результатов и отображение соответствующего отчета.В зависимости от применяемой топологии системы мониторинга естьнесколько вариантов организации сети обмена данными между сенсорами ипунктом сбора данных: локальное подключение к серверу по каналу интерфейсаUSB, RS-232, RS-485; удаленное подключение к серверу через модем.

Первыйвариант является наиболее простым и находит своё применение случаевозможности организации проводного канала связи. При этом, сам сервер можноустанавливать на компрессорных станциях, что также обеспечит оперативныйдоступкданным,характеризующимсостояниеобъектамониторинга.Использование второго способа, при котором оборудование сенсорной сети(датчик утечки метана) устанавливается в непосредственной близости от МГ, асервер – к примеру, диспетчерском пункте обслуживающего газотранспортногопредприятия, позволяет эксплуатировать систему мониторинга без какого-либопроводного электроснабжения. Также второй способ позволяет организоватьнепрерывный автоматический мониторинга заданного участка без необходимостипериодических визитов и осмотров.Таким образом, для перечисленных устройств, входящих в составбеспроводнойсенсорнойтелекоммуникационнойсистемы,использованиеавтономных источников энергии является обязательным, как наиболее выгодноерешение только для беспроводных сенсорных модулей и маршрутизаторов.

Характеристики

Список файлов диссертации