СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОТЯЖЕННОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2006 года по МПК F17D5/02 G08C25/00 

Изобретение относится к области сигнализации, точнее к технике контроля состояния протяженных инженерных систем и объектов, и может быть использовано, например, для контроля качества строительства и состояния магистральных трубопроводов.

Известен способ контроля инженерных систем (протяженных объектов) по которому по всей длине системы устанавливают адресные извещатели, подключенные через линию связи к блоку приема и обработки информации (см., напр., Адресную аналоговую охранно-пожарную систему сигнализации и управления "Юнитроник" ЗАО "ЮНИТЕСТ" WWW.unitest.ru).

Известный способ реализуется следующим образом: питание адресных извещателей осуществляют от автономных источников питания либо подачей постоянного или медленно меняющегося напряжения по линии связи, а для опроса адресных извещателей посылают считывателем (блоком опроса и контроля) кодированные сигналы опроса извещателей, принимают и дешифрируют ответные кодированные сигналы извещателей. Это обеспечивает контроль состояния объекта, а также обрыва и короткого замыкания линии связи и изъятие самого адресного извещателя.

Недостатками этого способа, по мнению заявителя, являются необходимость прокладки двухпроводной линии связи по всей длине протяженного объекта, а также невозможность контроля качества выполнения (строительства) самого объекта. Последний недостаток обусловлен тем, что извещатели устанавливают на готовый объект, по окончании его строительства.

Известно также использование радиочастотного способа идентификации (Radio Frequency Identification), по которому извещатель с антенной не требует для связи со считывателем (блоком приема и обработки информации) наличия специальной проводной линии связи (см., напр., file://АА:\Считыватели Proximity.htm 30.03.05 рис.1). Более подробно варианты возможного функционального выполнения извещателя и считывателя информации с него изложены, напр., в журнале "Системы безопасности" №2 (56) апрель-май 2004 г., стр.72-75, рис. 1 и 2.

Недостатком этого способа является ограниченная дальность действия, что не позволяет использовать его для дистанционного контроля протяженных объектов. Кроме того, данное техническое решение не позволяет производить проверку качества строительства протяженного объекта, а также использовать его, если протяженный объект (например, магистральный трубопровод) заглублен под землю, так как рабочее расстояние от извещателя до считывателя не превосходит 14 сантиметров. Фактически это техническое решение является способом проверки наличия самого извещателя и введенной заранее в него информации, т.е. является способом его собственной идентификации, как это указано в вышеприведенном источнике информации.

Целью изобретения является создание способа и устройства для контроля протяженного объекта с возможностью контроля качества выполнения (строительства) самого объекта. С этой целью предлагается способ контроля протяженного объекта, по которому по длине протяженного объекта устанавливают адресные извещатели с возможностью занесения кода до и после установки на объект, считывателем (блоком опроса и контроля) посылают кодированные сигналы опроса извещателей, принимают и дешифрируют ответные кодированные сигналы извещателей, используют адресные извещатели и по крайней мере один блок контроля и опроса с антеннами, которые электромагнитно связывают с протяженным объектом, выполненным из проводящего материала, протяженный объект и извещатели покрывают электроизолирующим материалом, в извещателях энергию сигналов опроса накапливают до заранее установленного уровня, после достижения которого используют для питания извещателей. Для реализации способа в адресный извещатель, содержащий блок перепрограммируемой энергонезависимой памяти с выходным формирователем, выход которого подключен к антенне, соединенной со входом выпрямителя, введены накопитель и пороговый элемент, выход выпрямителя подключен ко входу накопителя, выход которого через пороговый элемент подключен к шине питания блока перепрограммируемой энергонезависимой памяти с выходным формирователем. Кроме того, для расширения функциональных возможностей извещателя, в него может быть введен дешифратор, шина питания которого подключена к выходу порогового элемента, сигнальный вход подключен к антенне, а выход - к разрешающему входу извещателя.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан пример выполнения элемента объекта для реализации предлагаемого способа, на фиг.2 - функциональная схема, поясняющая предложенный способ, на фиг.3 - функциональная схема извещателя в соответствии с изобретением.

На чертежах обозначено: 1 - металлическая труба, 2 - электроизоляционный слой, наносимый на заводе-изготовителе на трубу 1, извещатель 3, антенна 4 извещателя 3, трубопровод 5, считыватель 6 с антенной 7. Позицией 8 обозначены стыки труб 1 при изготовлении трубопровода 5, а поз. 9 - наносимая на стыки 8 изоляция. На функциональной схеме извещателя 3 представлены блок 10 перепрограммируемой энергонезависимой памяти, выходной формирователь 11, выпрямитель 12, накопитель 13, пороговый элемент 14, дешифратор 15.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

На заводе-изготовителе труб на металлическую трубу 1 наносят электроизоляционный слой 2, в толще которого размещают извещатель 3 с антенной 4 с обеспечением электромагнитной связи антенны 4 извещателя 3 с металлической трубой 1. В извещатель 3 (точнее, в его блок 10 перепрограммируемой энергонезависимой памяти) записывают код, содержащий все необходимые сведения об изделии - завод изготовитель, дата выпуска, состав металла и т.д., точно так, как это выполняется в известном устройстве (Считыватели Proximity). Затем из труб 1 непосредственно на трассе изготовляют трубопровод 5 методом сварки стыков 8, что обеспечивает, кроме требуемой для эксплуатации герметичности, также необходимую гальваническую связь на протяжении всего трубопровода 5. При этом в соответствии с известной вышеуказанной технологией имеется возможность записи дополнительной информации (например, о способе сварки стыка, дате работ, коде сварщика и т.п.) в извещатель 3. После окончания сварки каждого очередного стыка 8 трубопровода 5 стык 8 изолируют изоляцией 10, так что в конечном счете готовый трубопровод 5 представляет собой единую электропроводящую трубу, покрытую изоляцией, т.е., волновод. Это обеспечивает электромагнитную связь считывателя 6 с извещателями 3, размещенными по всей длине трубопровода 5.

Предлагаемый способ контроля протяженного объекта реализуют следующим образом. При включении считывателя 6 его антенна 7 возбуждает в изолированном трубопроводе 5 электромагнитную волну, энергия которой принимается антенной 4 извещателя 3 и поступает на вход выпрямителя 12. При этом в течение некоторого времени происходит накопление электрической энергии в накопителе 13 до уровня срабатывания порогового элемента 14. Следует заметить, что во время накопления энергии (заряда накопителя 13 до уровня срабатывания порогового элемента 14) сигнал от считывателя 6 может быть немодулированным. Когда пороговый элемент 14 срабатывает, напряжение питания поступает на шину питания блоков 10 и 11 и дешифратора 15 (при его наличии, в соответствии с п.3 предложенной формулы изобретения). Если дешифратор 15 отсутствует (п. 2 формулы), формирователь 11 выдает в антенну 4 хранящуюся в блоке 10 информацию немедленно после срабатывания порогового элемента 14, т.е. в считыватель 6 по мере достижения порога срабатывания пороговых элементов 14 в извещателях 3 каждый извещатель 3 выдает записанную в его блоке 10 информацию, поступающую по трубопроводу 5 через антенну 7 в считыватель 6. Если предусмотрен дешифратор 15, информация выдается только после поступления в устройство также соответствующего кода из считывателя 6. Этот сигнал воспринимается антенной 7 считывателя 6 и обрабатывается его микропроцессором, точно так же, как описано в file://АА:\Считыватели Proximity.htm 30.03/05 стр.1. В случае пересортицы и постановки трубы, у которой отсутствует установленный в толще изоляции извещатель 3 или при несоответствии кода отклика извещателя 3 ожидаемому немедленно будет на считывателе 6 получен соответствующий сигнал ошибки или ожидаемый отклик вообще не будет получен. Кроме того, обеспечивается возможность контроля проведения работ в любое время после окончания строительства трубопровода 5 и в процессе его эксплуатации. При аварийном разрыве трубопровода 5 прерывается связь считывателя 6 со всеми извещателями 3, размещенными на трубах 1, находящихся за местом нарушения изоляции, нарушается, а при нарушении изоляции трубы 1 и проникновении к металлу почвенных вод, а также при попытке несанкционированного доступа к трубопроводу 5 (например, при врезке в трубопровод с целью хищения перекачиваемой продукции) связь извещателей 3, находящихся за местом нарушения изоляции, также нарушается, что позволяет дистанционно определить место аварии или повреждения. Следует заметить, что без изменения существа предложенного технического решения можно использовать два считывателя 6, расположенных на противоположных концах контролируемого трубопровода 5 (объекта), что повышает точность и надежность контроля.

Учитывая, что размещенный в толще изоляции пассивный извещатель 3, т.е. не имеющий в своем составе источника питания, имеет практически неограниченный срок службы, позволяющий осуществлять контроль в течение всего реального срока службы объекта (трубопровода 5), а изолированная металлическая труба является волноводом с малыми потерями, предлагаемое техническое решение обеспечивает контроль весьма протяженных ответственных трубопроводов при минимальных затратах во все время эксплуатации. Кроме того, так как пересортица труб возможна лишь при строительстве трубопровода, повышаются возможности проверки сортности труб по окончании всего цикла строительства, в частности после того, как траншея трубопровода уже засыпана грунтом.

Использование: для контроля качества строительства и состояния магистральных трубопроводов. Технический результат заключается в обеспечении контроля протяженных ответственных трубопроводов при минимальных затратах в обеспечении возможности проверки сортности труб по окончании всего цикла строительства. Способ использует контролируемый трубопровод в качестве волновода, в толще электроизоляции труб на заводе-изготовителе устанавливают извещатель с возможностью занесения кода, антенна извещателя через трубопровод связана электромагнитной связью с антенной считывателя. Адресный извещатель для реализации способа содержит выпрямитель, накопитель и пороговый элемент, антенна подключена ко входу выпрямителя, выход которого через носитель и пороговый элемент подключен к шине питания извещателя, а также дешифратор, шина питания которого подключена к выходу порогового элемента, сигнальный вход подключен к антенне, а выход - к разрешающему входу извещателя. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ контроля протяженного объекта, по которому по длине протяженного объекта устанавливают адресные извещатели с возможностью занесения кода до и после установки на объект, считывателем посылают кодированные сигналы опроса извещателей, принимают и дешифрируют ответные кодированные сигналы извещателей, отличающийся тем, что используют адресные извещатели и по крайней мере один считыватель с антеннами, которые электромагнитно связывают с протяженным объектом, выполненным из проводящего материала, протяженный объект и извещатели покрывают электроизолирующим материалом, в извещателях энергию сигналов опроса накапливают до заранее установленного уровня, после достижения которого используют для питания извещателей.2. Адресный извещатель для реализации способа по п.1, содержащий блок перепрограммируемой энергонезависимой памяти с выходным формирователем, выход которого подключен к антенне, соединенной со входом выпрямителя, отличающийся тем, что в него введены накопитель и пороговый элемент, выход выпрямителя подключен ко входу накопителя, выход которого через пороговый элемент подключен к шине питания блока перепрограммируемой энергонезависимой памяти с выходным формирователем.3. Адресный извещатель по п.2, отличающийся тем, что в него введен дешифратор, шина питания которого подключена к выходу порогового элемента, сигнальный вход подключен к антенне, а выход - к разрешающему входу извещателя.