СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ГЛУБИНЕ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО РАСПОЛОЖЕННЫХ ПОД ВОДОЙ, И ТРАССОИСКАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ТРАССОИСКАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СУДОВОЙ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2015 года по МПК G01V3/11 

Предлагаемое изобретение относится к области прикладных геофизических исследований.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения может быть выбран способ и устройство определения пространственного положения протяженных электропроводящих объектов, описанные в патенте RU 2300790 и основанные на определении с использованием индукционных датчиков основного электромагнитного поля исследуемого объекта, сопутствующих электромагнитных полей с итоговым определением пространственного положения протяженного объекта, т.е. трубопровода и т.п. В свою очередь, предлагаемое изобретение представляет собой дальнейшее развитие способов и устройств измерений, аналогичных известному из RU 2300790, и позволит предложить повысить качество и точность определения пространственного положения протяженных объектов, расположенных на глубине, преимущественно расположенных под водой.

Указанный технический результат достигается при использовании предложенных: способа определения пространственного положения протяженных объектов, расположенных на глубине, преимущественно расположенных под водой, а также трассоискателя электромагнитного, преимущественно трассоискателя электромагнитного судового для осуществления способа.

Способ определения пространственного положения, по меньшей мере, одного протяженного электропроводящего объекта, расположенного на глубине, предусматривает перемещение электромагнитного трассоискателя в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта, и измерение в опорных точках в режиме реального времени компонентов электромагнитного поля, создаваемых токами в протяженном электропроводящем объекте. Выполняют обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки. В итоге обеспечивают построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта с последующей оптимизацией модели с учетом результатов расчетов планового и высотного положения протяженного электропроводящего объекта. Пространственную модель электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта строят с учетом координат, полученных с использованием, по меньшей мере, одной спутниковой системы позиционирования, данных измерений эхолота, проводимости среды и/или результатов измерений внешнего электромагнитного поля. Трассоискатель электромагнитный включает антенный блок, который оснащен взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля с интегрированным в него аналого-цифровым преобразователем. Трассоискатель оснащен компьютерными средствами обработки данных согласно описанному способу. Трассоискатель расположен на транспортном средстве, например на морском или речном судне, включая маломерные суда.

При осуществлении предложенного способа электромагнитный трассоискатель перемещается в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих, например перпендикулярно с отклонением ~20°, преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта (см. схему рис.1). Перемещение электромагнитного трассоискателя осуществляется с использованием морского и речного судна, также трассоискатель может перемещаться с использованием иных транспортных средств, например воздушных. Могут быть предусмотрены маршруты типа змейка - несколько параллельных галсов, а также типа ломаная - набор произвольных галсов. Возможно, также предусмотреть использование наземных средств при поиске объектов, расположенных под землей. В опорных точках в режиме реального времени в протяженном электропроводящем объекте измеряют компоненты электромагнитного поля, например, создаваемого токами возбуждения (возбуждаются генератором) или токами электрохимической защиты трубопровода. Использование измерений в режиме реального времени позволит оперативно реагировать на возникающие помехи и устранять их источники. Использование опорных точек позволяет повысить точность измерений. Выполняют обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки. Точки максимума строят по полуширине максимума с учетом угла между трассой проводника и траекторией съемки.

В итоге обеспечивают построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта с последующей оптимизацией модели с учетом результатов расчетов планового и высотного положения протяженного электропроводящего объекта. Пространственную модель электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта строят с учетом координат, полученных с использованием, по меньшей мере, одной спутниковой системы позиционирования, данных измерений эхолота, проводимости среды и/или результатов измерений внешнего электромагнитного поля. Учет влияния данных эхолота позволяет увеличить точность и получить картину профиля трубы относительно профиля дна. Таким образом, предложенный способ позволяет получить за одну съемку полную и точную картину расположения протяженных электропроводящих объектов, таких как трубопроводы, кабели и т.п., расположенные на глубине, в первую очередь под водой.

Предложенный электромагнитный трассоискатель включает антенный блок, который оснащен взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля и компьютерными средствами (персональный компьютер, ноутбук) обработки данных согласно описанному способу. Также в антенный блок интегрирован аналого-цифровой преобразователь, подключенный к компьютерным средствам через usb порт. Трассоискатель интегрируется с эхолотом и приемником спутниковой навигационной системы. Встроенный аналого-цифровой преобразователь позволяет проводить измерения во всем возможном диапазоне без переключения коэффициента усиления и искажения и потери данных. Использование цифровой фильтрации данных непосредственно во время измерений дает возможность выбирать произвольную частоту и ширину полосы фильтрации в зависимости от отношений сигнал/шум и сигнал/помеха, а также позволяет выбрать рабочую частоту приемника, что дает возможность работы с внешними генераторами, не входящими непосредственно в состав трассоискателя. Для перемещения трассоискателя используется какое-либо транспортное средство, например морское или речное судно, включая маломерные суда, начиная от надувных лодок.

Предложенная группа изобретений относится к области геофизических исследований, а именно поиску протяженных подводных объектов, например трубопроводов или кабелей, проложенных по дну моря. Предложенный способ определения пространственного положения протяженного электропроводящего объекта, расположенного на глубине, включает перемещение электромагнитного трассоискателя в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта, измерение в опорных точках в режиме реального времени компонентов электромагнитного поля, создаваемых токами в протяженном электропроводящем объекте. Последующую обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки, построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта с последующей ее оптимизацией. При этом при определении точек максимума используют полуширину максимума с учетом угла между трассой проводника и траекторией съемки, обеспечивая при этом измерения во всем возможном диапазоне без переключения коэффициента усиления, а также без искажения и потери данных. Трассоискатель электромагнитный оснащен взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля с интегрированным в него аналого-цифровым преобразователем и компьютерными средствами обработки данных согласно описанному способу. Предложенная группа изобретений позволяет повысить точность и качество исследований пространственного расположения подводных протяженных электропроводящих объектов за счет снижения дисперсии полученных результатов измерения. 2 н. и 2 з.п ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения пространственного положения, по меньшей мере, одного протяженного электропроводящего объекта, расположенного на глубине, включающий
перемещение электромагнитного трассоискателя в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта,
измерение в опорных точках в режиме реального времени компонентов электромагнитного поля, создаваемых токами в протяженном электропроводящем объекте,
обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки,
построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта, с последующей оптимизацией модели с учетом результатов расчетов планового и высотного положения протяженного электропроводящего объекта
отличающийся тем, что при определении точек максимума используют полуширину максимума с учетом угла между трассой проводника и траекторией съемки, обеспечивая при этом измерения во всем возможном диапазоне без переключения коэффициента усиления, а также без искажения и потери данных.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пространственную модель электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта строят с учетом координат, полученных с использованием, по меньшей мере, одной спутниковой системы позиционирования, данных измерений эхолота, проводимости среды и/или результатов измерений внешнего электромагнитного поля.

3. Трассоискатель электромагнитный, включающий антенный блок, оснащенный взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля с интегрированным в него аналого-цифровым преобразователем, и включающий компьютерные средства обработки данных согласно способу по любому из пп. 1-2.

4. Трассоискатель по п. 3, отличающийся тем, что расположен на транспортном средстве, например на морском или речном судне, включая маломерные суда.