1.4. Разработка ТЗ на создание программно

ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ»
УТВЕРЖДАЮ
Первый проректор
Национального исследовательского
университета «Высшая школа экономики»,
д.э.н.
УДК 621.385.6.6
№ госрегистрации: 01201063825
Инв. №
__________________Л. М. Гохберг
ОТЧЕТ
О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
Этап 1. Выбор направления исследований и разработка технического задания на создание
аппаратного комплекса
по теме:
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АППАРАТУРНЫХ СРЕДСТВ ЛАЗЕРНО-ИНФОРМАЦИОННОЙ
ТЕХНОЛОГИИ МОНИТОРИНГА ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ ОБЪЕКТОВ
(промежуточный)
Тема № 200055
Заместитель директора по научной работе
МИЭМ НИУ ВШЭ
д.т.н., профессор
Руководитель темы:
д.т.н., профессор
В.Н. Азаров
С.У.Увайсов
Москва 2010
1
СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ
Научный руководитель,
д.т.н., профессор
______________
Увайсов С.У. (Гл.1.2)
Профессор, д.х.н.
______________
Пожидаев Е.Д. (Гл.1.1)
Профессор, д.т.н.
______________
Кечиев Л.Н. (Гл.1.1)
Профессор, д.ф.-м.н.
______________
Ельников А.В. (Гл.1.4)
Доцент, к.ф.-м.н.
______________
Бушмелева К.И. (Приложение А)
Доцент, к.т.н.
______________
Плюснин И.И. (Гл.1.3)
Доцент, к.ф.-м.н.
______________
Мурунов Е.Ю. (Гл.1.4)
Докторант, к.т.н.
______________
Увайсов Р.И. (Гл.1.1)
Ст.препод.
______________
Полесский С.Н. (Гл.1.1)
Аспирант
______________
Бушмелев П.Е. (Гл.1.4)
Аспирант
______________
Назаров Е.В. (Гл.1.4)
Аспирант
______________
Иванов И.А. (Гл.1.1)
Студент
______________
Масленникова Я.Л. (Гл.1.1)
Студент
_______________
Хацкевич О.П. (Гл.1.1)
Студент
______________
Звягина С.С. (Гл.1.1)
Студент
_______________
Маркин А.В. (Гл.1.1)
Студент
_______________
Дубоделова Д. А. (Гл.1.1)
Инженер
_______________
Морозовская М. Д. (Гл.1.1)
Нормоконтроллер
_______________
Крючков Н. М.
Инженер
_______________
Чегров В.Е (Гл.1.6)
Исполнители:
2
РЕФЕРАТ
Отчет 256 с., 34 рисунка, 28 таблиц, 194 источника, 1 прил.
МОНИТОРИНГ,
ЛАЗЕРНЫЕ
КОНТРОЛЬ,
ТЕХНОЛОГИИ,
ГАЗОТРАНСПОРТНАЯ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
СИСТЕМА,
ТЕХНОЛОГИИ,
ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ
Выбор направления исследований и разработка технического задания на
создание аппаратного комплекса.
Целью настоящей научно – исследовательской работы является создание
комплексной системы лазерного зондирования и геоинформационной обработки
результатов мониторинга газотранспортной системы объектов МГ и ЖКХ,
обладающих принципиально лучшими техническими характеристиками по
сравнению с существующими.
Основными критериями представленных разработок настоящей научно –
исследовательской работы являются: повышение уровня эффективности и
точности локализации и идентификации источников утечки углеводородного
сырья из объектов ОАО «Газпром» по сравнению с существующим, более чем на
30%; повышение вероятности их обнаружения до 92%; расширение сферы
применения изделий на объекты ЖКХ и другие объекты.
В процессе выполнения этой работы осуществляется подготовка и
закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических
кадров, формирование эффективных и жизнеспособных научных коллективов.
Разрабатываемой научно-технической продукцией является программноаппаратный комплекс мониторинга газотранспортных объектов с использованием
лазерно-информационных технологий.
Первый
этап
научно-исследовательской
работы
посвящен
выбору
направления исследований, проведению патентных исследований и разработки
технического задания на создание аппаратного комплекса.
В рамках первого этапа:
3
1.
Проведен
анализ
научно-технической
литературы,
нормативно-
технической документации и других материалов, по тематике проекта.
Обобщенная характеристика Единой системы газоснабжения России, показала,
что газотранспортная отрасль является базовой для российской энергетики и
экономики в целом. При этом отмечается, что наибольшую озабоченность
вызывают магистральные газопроводы, суммарная протяженность которых
составляет на сегодняшний день порядка 158,2 тыс.км. Приведена классификация
дефектов, анализ причин их появления и особенности влияния, возникающих при
эксплуатации газопроводов.
2.
Проведен
диагностирования
анализ
и
существующих
неразрушающего
традиционных
контроля
и
средств
методов
измерений,
используемых при мониторинге технического состояния газотранспортных
объектов.
Дана
классификация
и
сравнительный
анализ
дистанционных
аэрокосмических методов оценки состояния трубопроводных систем.
Проведенный
анализ
научных
публикаций
и
патентов
в
области
мониторинга газотранспортных объектов посредством лазерного зондирования
позволил определить их основные недостатки и наметить пути их преодоления.
3. Проведен выбор и обоснование принятого направления исследований и
способов решения поставленных задач в области разработки программноаппаратного
комплекса
использованием
газотранспортные
мониторинга
газотранспортных
лазерно-информационных
объекты
относятся
к
технологий.
объектов
Показано,
ответственным
с
что
энергетическим
сооружениям, к техническому состоянию и надежности, работы которых
предъявляются повышенные требования. Это обусловлено как причинами
технического, экологического характера, так и огромным материальным ущербом
в случае отклонений исходных параметров технического состояния указанных
объектов от нормативных, вследствие возникновения дефектов или аварии.
4.
На
основе
проведенного
анализа
технического
состояния
и
доминирующих факторов аварийности, возникающих в ходе эксплуатации
газотранспортных объектов Единой системы газоснабжения России, а также
4
методов и аппаратных средств, используемых при мониторинге магистральных
газопроводов, были приведены способы решения поставленных задач.
5. Проведено сопоставление ожидаемых показателей для разработки и
изготовления новой технической продукции, мобильного аппаратного комплекса
лазерного зондирования, после внедрения результатов НИР с существующими
показателями изделий-аналогов и с действующей нормативно-технической
документацией.
Было отмечено, что к основным проблемам, возникающим в данной
предметной области следует отнести следующие.
Существующие лазерные устройства дистанционного зондирования (на базе
полупроводниковых и газовых лазерах) обособленно решают часть задач
мониторинга газотранспортных объектов и объектов ЖКХ – обнаружение (с
низкой достоверностью) только утечки газа. При этом эксплуатация локаторов не
эффективна в заводненных условиях (реки, озера, болота, лужи и т.п.) и в
населенных пунктах, имеющих покрытия (бетон, металл и т.п.) – из-за ложного
срабатывания, в основном от зеркального отражения излучения.
Как показывает анализ существующих лазерных устройств дистанционного
зондирования, их разработка и внедрение проводилась на интуитивном уровне, с
учетом возникшего спроса на дистанционные устройства обнаружения утечек
газа из газопроводов и наличии лазерных источников излучения, имеющих линии
поглощения газа (в основном метана).
На данном этапе нет теоретических основ по созданию лазерных локаторов
ближнего действия, для мониторинга окружающей среды, за исключением
фундаментального издания (Мусьяков М.П. и др. Проблемы ближней лазерной
локации), где рассмотрены в основном локационные вопросы (обнаружение
физических объектов, определение расстояний до них и т.п.).
Существующие локаторы, из-за своей уникальности: не технологичны в
производстве, сложны в эксплуатации, требуют высококвалифицированное и
регулярное техническое обслуживание. В локаторах отсутствует какая-либо
унификация на системном уровне, они не могут эксплуатироваться в автономном
5
режиме (без оператора). В каждом локаторе оригинальные обработка и
представление информации, поэтому их сложно адаптировать под известные
геоинформационные технологии, а тем более унифицировать ее.
Точностные характеристики локаторов априорные и почти не поддаются
проверке, а тем более сертификации. В данных устройствах практически
полностью отсутствует пост обработка результатов зондирования.
Разработка локаторов на базе полупроводниковых и газовых лазеров с
использованием
вычислительной
техники
полностью
исключается,
из-за
отсутствия какой-либо теории проектирования конкретных устройств, а тем более
комплексов в целом. В настоящее время только эффективное использование
вычислительной техники, позволит оптимизировать и значительно ускорить
процесс
внедрения
изделий
(особенно
с
лазерными
технологиями)
в
производство, а значит и в народное хозяйство, яркий тому пример – массовое
создание
в
мире
различного
высокоэффективного
обрабатывающего
оборудования, использующего лазерные технологии.
В связи с этим был сделан вывод, о том, что решить все поставленные
задачи мониторинга газотранспортных объектов, а также значительно повысить
достоверность и эффективность работы лазерных устройств, а также их
эксплуатационные возможности, позволит «Разработка методов и аппаратурных
средств лазерно-информационной технологии мониторинга газотранспортных
объектов» основанной на системном подходе к проблеме.
6. Патентные исследования по НИР проведены в соответствии с ГОСТ
Р15.011-96 «Система разработки и постановки продукции на производство.
Патентные
исследования.
Содержание
и
порядок
проведения».
Анализ
представленных в материалах поиска отечественных и зарубежных патентов
свидетельствует об активной работе по созданию методов диагностирования и
разработки программно-аппаратных комплексов используемых при мониторинге
газотранспортных объектов на базе лазерно-информационных технологий в
научных подразделениях ведущих зарубежных и отечественных фирм и
6
исследовательских
центрах,
что
подтверждает
актуальность
выбранного
направления исследований НИР.
7. Проведена разработка технического задания с полным набором
требований
к
газотранспортных
программно-аппаратному
объектов
с
комплексу
использованием
мониторинга
лазерно-информационных
технологий. В соответствии со сформулированными требованиями была
разработана структура программно-аппаратного комплекса. Приведен состав и
общие технические характеристики аппаратных и программных средств
комплекса. Приведены
требования к техническим, инструментальным и
программным средствам разрабатываемого комплекса, а также требования к
информационной
автоматизированной
системе
позволяющей
производить
обработку информации по мониторингу газотранспортных объектов.
Данный комплекс обеспечивает эффективное и оперативное управление и
мониторирование технического состояния газотранспортных объектов за счет:
дистанционного поиска; точной локализации места утечки метана; низкой
вероятности появления информации о ложных дефектах; обнаружения и
идентификации объектов газотранспортной системы, на которых образуются
дефекты, а так же позволяет оценить техническое состояния газотранспортной
магистрали.
Основные результаты проекта внедрены в образовательный процесс с
целью подготовки и закрепления в сфере науки и образования научных и научнопедагогических
кадров,
формирование
эффективных
и
жизнеспособных
коллективов.
По теме проекта подготовлены и защищены две диссертационные работы на
соискание ученой степени кандидата технических наук:
- Яценко Е.А. на тему «Методика градуировки измерительных приборов по
набору стандартных образцов с применением специализированного программного
продукта» по специальности 05.11.15 – Метрология и метрологическое
обеспечение. Защита состоялась 18 мая 2010 года на заседании диссертационного
7
совета Д 212.133.05 Московского государственного института электроники и
математики.
- Воловиковой Е.В. на тему «Метод диагностирования радиоэлектронных
функциональных узлов по электрическим характеристикам с учетом температур
комплектующих элементов» по специальности 05.12.04 - Радиотехника, в том
числе системы и устройства телевидения. Защита состоялась 20 мая 2010 года на
заседании диссертационного совета Д 212.133.06 Московского государственного
института электроники и математики.
Подготовлены 3 доклада студентов и аспирантов для участие в XVIII
Международной
студенческой
конференции
школе-семинаре
«Новые
информационные технологии», которая прошла в мае 2010г. в г. Судак.
Подготовлены 3 доклада студентов для участие в XIV студенческой
научной конференции имени Г.И. Назина Сургутского государственного
университета ХМАО-Югры «Наука 60-й параллели», которая прошла в апреле
2010г. в г. Сургут.
Подготовлены 2 доклада аспирантов для участия в VI Всероссийской
научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с
элементами научной школы «Инноватика – 2010», которая прошла в апреле
2010г. в г. Томск.
Подготовлены 5 докладов студентов и аспирантов для участия в научнотехнической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов
МИЭМ, которая прошла в феврале-марте 2010г. в г. Москва.
Подготовлены 4 доклада аспирантов для участия в международном
симпозиуме «Надежность и качество - 2010», который прошел в мае 2010г. в г.
Пенза.
Подготовлены 7 докладов студентов и аспирантов для участие в VII
международной научно-практической конференции «Инновации на основе
информационных и коммуникационных технологий (ИНФО-2010)», которая
прошла в октябре 2010г. в г. Сочи.
8
Подготовлены 5 докладов студентов и аспирантов для участие в ХI
окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации ХХI», которая
пройдет в ноябре 2010г. в г. Сургут.
Опубликованы статьи в рецензированных журналах, рекомендованных ВАК
и учебные пособия:
1.
Бушмелева,
К.И.
Дистанционное
зондирование
магистральных
газопроводов: учебное пособие /К.И. Бушмелева, И.И. Плюснин; Сургут. гос. ун-т
ХМАО – Югры. – Сургут: ИЦ СурГУ, - 2010. – 121 с.
2. Бушмелева К.И., Плюснин И.И., Увайсов С.У. Модель мобильного
устройства
дистанционного
зондирования
магистрального
газопровода
//Информационные технологии. – 2010. - №3. – С. 11 – 15.
3. Бушмелева К.И., Плюснин И.И., Увайсов С.У. Анализ методов и средств
диагностирования магистральных газопроводов //Контроль. Диагностика. – 2010.
- №7. – С. 29 – 37.
4. Бушмелева К.И., Яценко Е.А. Специализированный пакет программ для
калибровки измерительных приборов //Информационные технологии. – 2010. №10. – С. 64 – 67.
Подана заявка на государственную регистрацию программы для ЭВМ
«Оператор ЛУГ». Автор: Бушмелева К.И.
По тематике проекта в 2010 году защищены 6 дипломных работ студентами
кафедр
«Лазерные
и
микроволновые
информационные
системы»,
«Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы» (МИЭМ),
«Автоматизированные
системы
обработки
информации
и
управления»,
«Радиоэлектроника» (Сургутский государственный университет), проводится
учебно-исследовательская работа студентов и научно-исследовательская работа
магистров и аспирантов.
В рамках проекта модернизирована программа по курсам: «Моделирование
систем» специальности «Автоматизированные системы обработки информации и
управления»; «Основы автоматики и системы автоматического управления»,
«Управление
качеством
РЭС»,
«Техническая
диагностика»,
9
«Автоматизированные системы обеспечения надежности и качества аппаратуры
специального назначения» специальности «Проектирование и технология РЭС».
Готовятся к представлению в диссертационный совет в 2010 году:
- диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Иванова
И.А.
на
тему:
«Метод
обеспечения
контролепригодности
радиоэлектронных средств» по специальности: 05.12.04 – Радиотехника, в том
числе системы и устройства телевидения;
- диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук
Волокикова
В.В.
на
тему:
«Методология
комплексного
моделирования
разнородных физических процессов» по специальности: 05.13.12 – Системы
автоматизированного проектирования.
Полученные в работе научные и научно-технические результаты оказывают
положительное влияние на подготовку студентов и аспирантов, которые
принимают активное участие, как в получении научных результатов в области
мониторинга
и
прогнозирования
экологической
безопасности
при
транспортировке углеводородного сырья, так и использовании этих результатов в
докладах на симпозиумах, конференциях, межвузовской научной школе молодых
специалистов и различных конкурсах.
В процессе выполнения этой работы осуществляется подготовка и
закрепление в сфере науки и образования научно-педагогических кадров,
подготовка квалифицированных специалистов, формирование эффективных и
жизнеспособных научных коллективов, омоложение кадров, создание малых
предприятий при ВУЗе и внедрение наукоемких технологий в промышленность.
На дальнейших этапах работы по проекту планируется проведение
значительного объема экспериментальных исследований с участием студентов,
аспирантов и преподавателей, которые пишут диссертационные работы, что
также способствует закреплению научных и научно-педагогических кадров в
сфере науки и образования.
10
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..13
1.1.
Анализ
научно-технической
литературы,
нормативно-технической
документации и других материалов, по теме проекта .............................................. 16
1.1.1. Характеристика современного состояния газотранспортной отрасли
России. Анализ особенностей и технического состояния магистральных
газопроводов и технологических объектов ............................................................ 17
1.1.2. Анализ проблемной ситуации внедрения лазерно-информационной
системы при мониторинге магистральных газопроводов и технологических
объектов ЖКХ ........................................................................................................... 46
1.1.3. Дефекты линейной части магистральных газопроводов, причины
возникновения и особенности проявления ............................................................. 48
1.1.4. Анализ современных методов и средств диагностирования технического
состояния газотранспортных объектов ................................................................... 64
1.2. Выбор и обоснование направления исследований и способов решения
поставленных задач ....................................................................................................... 96
1.3. Сопоставление ожидаемых показателей новой продукции после внедрения
результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов или с
действующей нормативно-технической документацией ........................................ 101
1.3.1. Аналитическая оценка показателей качества технических средств после
внедрения результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов102
1.3.2. Алгоритм расчета относительной аналитической оценки качества
технических средств................................................................................................ 104
1.3.3. Сопоставление показателей качества технических средств ..................... 115
1.4. Разработка ТЗ на создание программно-аппаратного комплекса ................... 116
1.4.1. Техническое задание на разработку и создание аппаратного комплекса.
Общие сведения ....................................................................................................... 117
1.4.2. Назначение и цели создания программно-аппаратного комплекса ......... 120
1.4.3. Характеристика объекта ............................................................................... 121
11
1.4.5. Состав и содержание работ по созданию комплекса ................................ 134
1.4.6. Порядок контроля и приемки комплекса .................................................... 136
1.4.7. Требования к документированию................................................................ 137
1.5. Разработка технических требований и структуры комплекса технических
средств (КТС) для проведения исследований по теме проекта. ............................. 139
1.5.1. Требования к структуре и функционированию комплекса ...................... 139
1.5.2. Общие требования к программно-аппаратным средствам комплекса .... 140
1.5.3. Требования к техническим и инструментальным средствам комплекса 145
1.5.4. Требования к программным средствам комплекса ................................... 154
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .................................................. 157
Приложение А. Проведение патентных исследований ........................................... 176
А.1. Аннотация ........................................................................................................ 176
А.2. Термины и определения.................................................................................. 178
А.3. Перечень сокращений ..................................................................................... 179
А.4. Введение ........................................................................................................... 181
А.5. Регламент патентного поиска. ....................................................................... 184
А.6. Предмет и цели патентного поиска. .............................................................. 184
А.7. Выбор временного интервала и стран поиска. ............................................. 189
А.8. Выбор классификационных рубрик и источников информации ............... 189
А.9. Методика проведения поиска ........................................................................ 192
А.10. Результаты исследований ............................................................................. 193
А.11. Заключение..................................................................................................... 209
Приложение АА по ГОСТ Р15.011-96. Задание на проведение патентных
исследований ........................................................................................................... 212
Приложение АБ по ГОСТ Р15.011-96. Регламент поиска .................................. 215
Приложение АВ по ГОСТ Р15.011-96. Отчет о поиске ...................................... 219
12
ВВЕДЕНИЕ
Такие газотранспортные объекты как магистральные газопроводы (МГ)
относятся к ответственным энергетическим сооружениям, к техническому
состоянию (ТС) и надежности работы которых предъявляются повышенные
требования. Это обусловлено как причинами технического, экологического
характера, так и огромным материальным ущербом в случае отклонений
исходных параметров ТС от нормативных, вследствие возникновения дефектов
или аварии.
Общая
протяженность
линейной
части
(ЛЧ)
газопроводов
России
превышает 160 тысяч километров, покрывает практически всю территорию
страны, и выходит далеко за ее пределы. Большая часть ЛЧ проходит через
территории с неблагоприятными климатическими и рельефно-ландшафтными
условиями и подвергается жестким внешним воздействиям.
Расчетный средне-нормативный срок службы ЛЧ МГ в этих условиях
составляет немногим более 30-ти лет. При этом более 40 тысяч км газопроводов
исчерпали ресурс, а сроки эксплуатации 60% ЛЧ составляют на сегодня от 10 до
30 лет.
В связи с этим появился комплекс научно-технических проблем по
обеспечению надежности ЛЧ МГ, устойчивости их работы и безопасности,
оценкам остаточного ресурса и рисков.
Основным направлением деятельности для решения этих проблем является
совершенствование системы управления техническим состоянием ЛЧ МГ на
основе развития и создания новых методов и средств неразрушающего контроля и
технического диагностирования.
За последние десятилетия этой проблеме посвящено значительное число
работ как у нас в стране, так и за рубежом. Большой вклад в развитие теории
диагностики газотранспортных систем (ГТС) внесли Баренбойм И.И., Бондаренко
П.М., Борисов В.В., Будзуляк Б.В., Вавилов В.П., Горчаков В.А., Гумеров А.Г.,
13
Гурвич А.К., Долгов И.А., Зарицкий С.П., Земенков Ю.Д., Ионин Д.А., Канайкин
В.А., Крылов Г.В., Ланчаков Г.А, Мазур И.И., Халилсев П.А.
Выбор методов и средств диагностирования обуславливается также
конструктивными особенностями и решениями в газотранспортной системе,
сроком службы газопроводов, природно-климатическими условиями, наличием
измерительных средств, возможностями транспорта и др. факторами.
В зависимости от используемых физических принципов работы методы
диагностирования подразделяются на десять основных групп: акустические,
магнитные,
внутритрубные,
вихретоковые,
оптические,
капиллярные,
радиационные, вибродиагностические, тепловые и электрические. Наибольшее
распространение получили первые пять методов.
Для проведения полного обследования и оценки ресурса ЛЧ МГ
требуются большие затраты времени, материальных и финансовых средств.
Осуществить сплошной мониторинг при помощи традиционных методов нельзя,
поскольку для этого потребовалось бы вскрыть все подземные коммуникации и
выполнить зачистку поверхности МГ и сварных стыков.
Кроме того, традиционные методы и средства неразрушающего контроля
направлены на поиск и нахождение конкретного дефекта. При этом определить
размеры дефектов (глубина, протяженность), расположенных в объеме основного
металла или в металле сварного соединения достаточно сложно.
Главный же недостаток этих методов состоит в локальности их
применения, что делает их малоэффективными, когда необходимо осуществить
мониторинг на протяженных участках ЛЧ или на их труднодоступных участках, в
отсутствие развитой сети коммуникаций.
Поэтому проблема разработки новых методов и средств диагностирования
МГ, позволяющих с приемлемой достоверностью осуществлять их мониторинг,
является весьма актуальной проблемой при создании масштабных систем
управления техническим состоянием газотранспортной сети.
Исследование процессов взаимодействия МГ с окружающей средой и
оценка состояния трубопроводных ГТС может быть произведена лишь на основе
14
применения дистанционных, например, аэрокосмических методов, позволяющих
получать принципиально новую по качеству и полноте информацию не только в
контрольных точках, но, что особенно важно, по всей трассе в целом.
15
1.1. Анализ научно-технической литературы, нормативно-технической
документации и других материалов, по теме проекта
На
основе
анализа
научно-технической
литературы,
нормативно-
технической документации и других материалов, по тематике проекта в
параграфе
приводится
обобщенная
характеристика
Единой
системы
газоснабжения (ЕСГ) России, показано, что газотранспортная отрасль является
базовой для российской энергетики и экономики в целом. Описаны особенности
линейной части магистральных газопроводов как основного газотранспортного
объекта
контроля,
управления
и
мониторинга.
актуальность
проблемы
повышения эффективности контроля технического состояния газотранспортных
объектов состоит в том, что выход из строя любого из линейных объектов
способно парализовать работу ЕСГ. Наибольшую озабоченность вызывает
собственно магистральные газопроводы, суммарная протяженность которых
составляет на сегодняшний день порядка 158,2 тыс.км.
Приведена классификация дефектов, возникающих при эксплуатации
газопроводов. Анализ причин их возникновения и особенностей проявления
показал, что в первую очередь это связано с высокими (критическими)
значениями механических и природно-климатических воздействий. Отражено
влияние дефектов, возникающих в газотранспортных объектах, на их надежность
и функционирование, через взаимосвязь с параметрами.
Проведен анализ существующих традиционных методов диагностирования
и
неразрушающего
контроля
и
средств
измерений, используемых
при
диагностировании технического состояния магистральных газопроводов. А также
дается классификация и сравнительный анализ дистанционных аэрокосмических
методов оценки состояния трубопроводных систем.
16
1.1.1. Характеристика современного состояния газотранспортной отрасли России.
Анализ особенностей и технического состояния магистральных газопроводов и
технологических объектов
Анализ
последних
лет
мирового
нефтегазового
рынка
показывает
опережающее развитие газовой промышленности по отношению к производству и
потреблению
других
видов
энергоносителей.
Предполагается,
что
доля
углеводородного газообразного топлива в мировом энергобалансе к середине XXI
века может составить до 30%. Вследствие чего предстоящий период в развитии
энергетики характеризуется экспертами как эпоха «метана».
Для России также все более перспективным энергоносителем становится
природный газ, разведанные и оценочные запасы которого составляют около 3,3
трлн.куб.м, а потенциальные ресурсы достигают 6-8 трлн.куб.м [3,7,15].
Газовая отрасль России является базовой для российской энергетики и
экономики в целом. Так, суммарный объем промышленного производства отрасли
превышает 8% ВВП России. Газовая промышленность обеспечивает около 20%
поступлений в федеральный бюджет, доля газа в топливно-энергетическом
балансе страны составляет 50%. Отечественная газовая промышленность
обладает устойчивыми конкурентными преимуществами на российском и
европейском рынках газа. Ее текущая конкурентоспособность определяется
значительной ресурсной базой, относительно благоприятным географическим
положением эксплуатируемых запасов, созданной в советский период огромной
газотранспортной инфраструктурой и сложившейся на некоторых рынках
монополией российского газа.
Россия располагает огромными запасами газа в месторождениях, около 48
трлн. куб. м газа или около 34% мировых запасов, на втором месте - Иран,
около15% и является крупнейшим его производителем, годовая добыча - около
584 млрд. куб. м или около 28% мировой добычи, на втором месте - США, около
25% [30].
17
Крупнейшим недропользователем и добывающей компанией в газовой
отрасли России, и в мире в том числе, является открытое акционерное общество
«Газпром», оно располагает лицензии на разработку месторождений, содержащих
около 70% запасов газа в России принадлежат предприятиям системы ОАО
«Газпром». Сегодня на долю ОАО «Газпрома» приходится 84% российского
объема добычи газа и пятая часть 19,4% всего добываемого в мире газа (Рисунок
1.1.1) [3,7].
Рисунок 1.1.1 - Доля ОАО «Газпром» в мировой добыче газа
Основная часть разведанных запасов газа сосредоточена в уникальных
месторождениях Западной Сибири (около 78% всех разведанных запасов газа
России). Так же в основном в Западной Сибири газ добывают нефтяные компании
(около 30 млрд. куб. м в год), причем в основном это попутный газ (ПГ)
добываемый, вместе с нефтью. Газ в значительных количествах добывают в
России еще в районе Норильска (АО «Норильскгазпром», около 3,7 млрд.куб.м,
не входит в систему ОАО «Газпром»), в Якутии (АО «Якутгазпром», около 1,6
млрд.куб.м, это та часть, которая не входит в систему ОАО «Газпром»), на
о.Сахалин (АО «Сахалинморнефтегаз», около 1,8 млрд.куб.м, дочерняя компания
ОА «Роснефть»), в Оренбургской, Томской и Астраханской областях. Кроме того,
добыча газа ведется еще в нескольких областях Европейской части России
(Республики Коми, Дагестан и Башкирия, Пермская, Саратовская, Волгоградская
и Ростовская области, Ставропольский край).
В России также имеются огромные прогнозные (т.е. еще не открытые, а
только предполагаемые из данных геофизических исследований) запасы, причем,
18
прежде всего прирост запасов ожидается на огромных относительно мало
исследованных территориях Центральной и Восточной Сибири, Дальнего
Востока.
Поэтому с уверенностью можно говорить о ОАО «Газпром», как о самой
богатой компании в мире по запасам природного газа, являющейся монополистом
на
российском
рынке
природного
газа,
а
также
крупнейшей в мире
газодобывающей, газотранспортной и газоперерабатывающей компанией.
Однако в последние годы ситуация в газовой промышленности остается
крайне
тяжелой.
Наблюдаются
тенденции
сокращения
инвестиционной
активности, падения объемов добычи газа. Так, динамика добычи газа главной
газовой компанией России и мира ОАО «Газпром», доля которой в общемировой
добыче
составляет
22%,
за
последнее
десятилетие
характеризовалась
существенным падением объёмов добычи с уровня свыше 640 млрд.куб.м в
1991г., до 571 млрд.куб.м в 1997г., далее 512 млрд.куб.м в 2001г., после чего в
наши дни (2007-2008г.г.) (таблица 1.1.1) объём добычи стабилизировался на
уровне 550 - 560 млрд.куб.м [71,79].
Таблица 1.1.1
Динамика добычи газа ОАО «Газпром» с 2001-2008гг.
Года
Добыча
газа,
млрд.куб.м
2001
512,0
2002
525,6
2003
547,6
2004
552,5
2005
555,0
2006
556,0
2007
548,6
2008
561,0
Можно выделить два основных периода падения газодобычи в России за
последнее десятилетие. До 1997г. основной причиной падения добычи газа было
падение платежеспособного спроса на него, связанное с общим экономическим
спадом в стране. Определённое влияние оказывало также снижение уровня
добычи нефти нефтедобывающими предприятиями и связанное с этим снижение
объёмов поставки сухого отбензиненного газа (продукта переработки попутного
нефтяного
газа,
добываемого
одновременно
с
добычей
нефти)
в
газотранспортную систему ОАО «Газпром». С 1998г. основной причиной падения
уровня добычи газа в России явилось сокращение добычи ОАО «Газпром»
19
вследствие упомянутого выше снижения добычи газа из разрабатываемых ныне
месторождений. Объем добычи газа ОАО «Газпром» упал с 589,5 млрд.куб.м в
1990г. до 523,8 млрд.куб.м в 2000г. Причем объемы добычи газа в стране в 1998г.
и в 1999г. были почти равны, а падение добычи газа ОАО «Газпром» было
скомпенсировано соответствующим увеличением добычи газа т.н. независимыми
производителями (в основном связанными с Компанией «Итера»). Но в 2000г.
падение объемов добычи ОАО «Газпром» на 24,4 млрд.куб.м уже не было
скомпенсировано
ростом
добычи
независимых
производителей
на
13,9
млрд.куб.м. Что же касается ПНГ, то при некотором росте объемов его добычи (в
связи с ростом объемов добычи нефти в 2000г. и в 2001г.) объемы сдачи сухого
отбензиненного газа в систему магистральных газопроводов ОАО «Газпром»
продолжают уменьшаться, поскольку нефтяные компании начали строить
собственные установки для утилизации ПНГ [71,79].
В настоящее время базовые месторождения Западной Сибири (Таблица
1.1.2), обеспечивающие основную часть текущей добычи, в значительной мере
уже выработаны. В 2000г. на месторождениях, вступивших в период падающей
добычи, было получено свыше 85% газа в России [48].
Таблица 1.1.2
Добыча газа по месторождениям Западной Сибири
Месторождения
Накопленная добыча с начала
Утвержденные
эксплуатации, млрд.куб.м запасы, млрд.куб.м
Уренгойская площадь 2954,7
3643,4
Б. Уренгой
3821,6
7719,0
Медвежье
1471,7
2200
Вынгапуровское
282,5
415,0
Вуктыльское
347,0
372,0
Оренбургское
923,3
1643,7
Отбор газа от
запасов, %
81,0
49,5
80,1
68,0
93,3
56,2
Вторым по объемам добычи газа регионом России после Западной Сибири
является Оренбургская область, где дочернее общество ОАО «Газпром» «Оренбурггазпром» добывает более 20 млрд.куб.м газа в год.
В 2001 году ОАО «Газпром»:
 производило более 80% российского природного газа;
20
 фактически контролировало весь газ, транспортируемый по газопроводам
высокого давления большого диаметра;
 контролировало весь экспорт газа в Европу;
 обеспечивало 20% доходов федерального бюджета и около 20% валютных
поступлений в страну.
В 2007г. ОАО «Газпром» добыто 548,6млрд.куб.м природного и попутного
газа (в 2006г. – 556,0млрд.куб.м). Снижение объемов добычи газа в 2007г. на 1,3%
по сравнению с 2006г. обусловлено снижением потребления газа на внутреннем
рынке и уменьшением объема экспорта российского газа в европейские страны
из-за аномально теплой зимы 2006/2007гг. м.
Компенсация падения добычи на базовых месторождениях достигается как
за счет планомерного ввода в строй новых газодобывающих мощностей, так и в
результате повышения эффективности использования имеющейся ресурсной
базы. Так например, в планах ОАО «Газпром» – увеличение уровня добычи газа к
2010г. до 570млрд.куб.м, к 2015г. до 610—615млрд.куб.м, к 2020г. до 650—
670млрд.куб.м газа, а при определенных условиях до 670—690млрд.куб.м газа, а к
2030г. до 610-630млрд.куб.м [71,79].
Основные цели, задачи и приоритеты развития газовой промышленности
определены государственным документом «Энергетическая стратегия России на
период до 2020 года», утвержденным Правительством РФ в августе 2003г.
Важнейшими целями и приоритетами развития газовой промышленности
России являются:
 увеличение доли природного газа в суммарном производстве энергоресурсов;
 расширение экспорта российского газа;
 укрепление сырьевой базы газовой промышленности;
 реконструкция Единой системы газоснабжения с целью повышения ее
надежности и экономической эффективности;
 глубокая переработка и комплексное использование углеводородного сырья
[59].
21
Энергетическая стратегия РФ предусматривает решение поставленных
задач за счет следующих мероприятий:
 ввода новых, подготовленных к освоению месторождений;
 прироста запасов в результате проведения геологоразведочных работ в
основном газодобывающем регионе компании Надым–Пур–Тазовском;
 освоение новых перспективных газоносных регионов и, в первую очередь,
месторождений полуострова Ямал и прилегающих шельфах арктических
морей;
 участие в проектах добычи газа Восточной Сибири и на Дальнем Востоке с
шельфом дальневосточных морей.
Новые регионы перспективной газодобычи будут играть различную роль в
развитии газотранспортной системы и газовой отрасли России в целом. Россия
характеризуется
широким
и
неравномерным
распределением
газовых
месторождений, обладающих различной экономической ценностью и различной
степенью промышленного освоения. Распределение запасов и накопленной
добычи газа по территории России показано в таблице 1.1.3.
Таблица 1.1.3
Распределение запасов и добычи газа по территории России
Районы
Россия, всего
Суша, в т.ч.
Западная Сибирь
Восточная Сибирь и
Дальний Восток
Урал-Поволжье
Север Европейской
части
Северный Кавказ
Шельф
Суммарные
начальные
ресурсы,
трлн.куб.м
235,6
160,3
97,8
44,2
Разведанные
текущие
запасы,
трлн.куб.м
47,8
43,9
36,9
2,1
В том числе
разрабатываемые
запасы, %
42
46
43
10
Добыча с
начала
разработки,
трлн.куб.м
9,48
9,47
7,19
0,07
13,9
2,4
4,0
0,6
97
33
1,16
0,38
2,0
75,3
0,3
3,9
83
0,2
0,67
0,01
Основной геологической особенностью разведанных запасов газа в России
является их концентрация в уникальных и крупных месторождениях. Принимая
22
во внимание сверхконцентрированность запасов газа в нескольких крупнейших и
крупных месторождениях, сосредоточенных в северных районах Тюменской
области, при освоении месторождений была принята так называемая стратегия
«очагового» освоения.
При реализации этой стратегии в первую очередь проводилась разработка
крупнейших уникальных месторождений (Медвежье, начало освоения - 1972г.,
Вынгапуровское - 1979г., Уренгойское - 1977г., Ямбургское - 1986г.). В ходе
работ
создавалась
производственная
и
социальная
инфраструктура,
прокладывались транспортные сети. В дальнейшем, по мере выработки
уникальных месторождений с высокими технико-экономическими показателями
эффективности, созданная инфраструктура будет использована как плацдарм для
разработки расположенных в том же регионе менее крупных и эффективных
месторождений.
За последние пять лет ОАО «Газпром» ввел в эксплуатацию Заполярное,
Вынгаяхинское, Еты-Пуровское, Ен-Яхинское месторождение, Таб-Яхинский
участок
и
Песцовую
площадь
Уренгойского
месторождения,
а
также
Анерьяхинскую и Харвутинскую площади Ямбургского месторождения, ЮжноРусское месторождение. Суммарная проектная производительность этих объектов
превышает 195,7млрд.куб.м в год [71,79].
Планомерно реализуется потенциал Южно-Русского месторождения, совсем
недавно введенного в эксплуатацию. Если в 2007г. из него извлекли 1,2
млрд.куб.м газа, то на 2008г. запланировано добыть уже 14,4 млрд.куб.м. А в
2009г. месторождение выйдет на проектный уровень добычи – 25 млрд.руб.м газа
в год.
Ключевую роль для повышения эффективности использования имеющейся
ресурсной базы играет реализация «Комплексной программы реконструкции и
технического перевооружения объектов добычи газа на период до 2010 года».
В период 2007—2010 годов на реконструкцию объектов добычи газа будет
направлено 106 млрд.рублей.
Основными объектами инвестиций являются реконструкция:
23
 технологического оборудования основного производства;
 систем автоматизации;
 систем электро-, тепло-, водоснабжения и очистных сооружений.
В
процессе
реализации
Программы
будет
достигнуто
сокращение
ежегодного падения добычи на традиционных промыслах ОАО «Газпрома»
примерно в три раза.
В соответствии с инвестиционной программой ОАО «Газпром» на 2008г.
основные инвестиции в добычу планируется направить на обустройство
Харвутинской
площади
Ямбургского
месторождения;
Бованенковского
и
Харасавэйского месторождений, включая строительство железной дороги Обская
–
Бованенково;
освоение
Южно-Русского
месторождения;
освоение
Штокмановского и Приразломного месторождений (Рисунок 1.1.2).
Рисунок 1.1.2 - Запасы перспективных районов газодобычи
В соответствии с инвестиционной программой планируемый уровень
добычи газа на 2010 года по России прогнозируется в пределах от 620 до 650
млрд.куб.м (Рисунок 1.1.3) и будет обеспечиваться за счет действующих и
вводимых в разработку новых месторождений Надым-Пур-Тазовского региона
Западной Сибири, хотя его доля и снизится к 2020г. примерно до 64-60% против
87% в настоящее время, Южно-Русского месторождения, неокомских залежей
Заполярного и Песцового месторождений, Харвутинской площади Ямбургского
месторождения,
ачимовских
залежей
Уренгойского
месторождения.
24
Экономическая целесообразность разработки месторождений в указанном
регионе
обусловлена
близостью
к
существующей
газотранспортной
инфраструктуре.
Рисунок 1.1.3 - Распределение добычи газа по федеральным округам РФ
С целью компенсации снижения добычи газа на разрабатываемых ныне
крупных месторождения, начиная с 2006г. предполагается освоение новых
стратегических районов газодобычи на полуострове Ямал, Штокмановского
месторождения на шельфе Баренцева моря, в акваториях Обской и Тазовской губ,
в
Восточной
Сибири
и
на
Дальнем
Востоке.
Приоритет
в освоении
Штокмановского месторождения по отношению к месторождениям полуострова
Ямала обуславливается меньшими в 1,5 раза удельными затратами на освоение
(по данным ОАО «Газпром»). Кроме того, освоение месторождений полуострова
Ямал сдерживается нерешенностью экологических проблем. Соответственно
освоение месторождений в этих труднодоступных районах с суровым климатом
потребует уже в ближайшие годы значительных инвестиций в связи с
необходимостью
осуществления
решения
сложных
мероприятий
по
технических
охране
задач
окружающей
при
среды,
бурении,
прокладке
трубопроводов и коммуникаций. Однако, по расчетам, инвестиции оправдаются.
Крупным
центром
газодобычи
после
2010г.
станет
Ковыктинское
месторождение в Иркутской области. Динамика добычи газа в Восточной Сибири
и
на
Дальнем
Востоке
будет
определяться
в
значительной
степени
эффективностью экспорта газа в страны АТР. При высоком спросе на российский
25
газ в странах АТР и льготных налогово-кредитных условиях, добыча в этих
районах может увеличиться до 50-55 млрд.куб.м.
Ожидается существенное увеличение объемов добычи газа на шельфе
о.Сахалин и в Якутии (прежде всего, за счет Чаяндинского месторождения).
В основе стратегии ОАО «Газпрома» в освоении перспективных
месторождений лежит экономическая эффективность, определяемая синхронным
развитием мощностей по добыче газа и возможностей его транспортировки,
комплексной переработки и хранения.
Энергетическая стратегия России на период до 2020г. определяет
прогнозные показатели, которых должен достичь ОАО «Газпром».
Необходимо отметить, что прогнозируемые объемы добычи газа в стране
будут существенно различаться в зависимости от варианта социальноэкономического развития России. При сочетании благоприятных внутренних
условий и факторов добыча газа к 2020 году может возрасти до 710730млрд.куб.м в год. При развитии по критическому варианту добыча начнет
сокращаться и к 2020 году ее уровень может упасть до первой половины 90-х
годов ЧЧ века и составит порядка 610 млрд.куб.м в год.
Заметим, что в рассматриваемой перспективе существенный рост объемов
добычи газов ожидается за счет независимых производителей, до 170180млрд.куб.м в 2020 году, при этом добыча по ОАО «Газпром» будет оставаться
стабильной на протяжении всего рассматриваемого периода.
Таким образом, оценка текущего состояния и перспективы развития газовой
промышленности
и
российского
рынка
природного
газа
во
многом
осуществляется на базе экономических и производственных показателей
деятельности, а также планов развития ОАО «Газпром».
Главной задачей ОАО «Газпром» является максимально эффективное и
сбалансированное газоснабжение потребителей РФ и безусловное выполнение
долгосрочных контрактов и межправительственных соглашений по поставкам
газа на экспорт.
26
Стратегическая цель ОАО «Газпром» - стать глобальной вертикально
интегрированной энергетической компанией, которая занимает лидирующие
позиции на мировом рынке, объединяя разведку, добычу, транспортировку,
хранение, сбыт, распределение природного газа и жидких углеводородов,
электроэнергетику, а также производство широкого спектра конечных продуктов
высокого передела.
Добываемый в России природный газ поступает в магистральные
газопроводы (МГ), объединенные в Единую систему газоснабжения (ЕСГ) России
(Рисунок 1.1.4). ЕСГ является крупнейшей в мире системой транспортировки газа
и представляет собой уникальный технологический комплекс, включающий в
себя объекты добычи, переработки, транспортировки, хранения и распределения
газа. ЕСГ обеспечивает непрерывный цикл поставки газа от скважины до
конечного потребителя.
Рисунок 1.1.4 - Единая система газоснабжения России
ЕСГ включает в себя разрабатываемые месторождения, сеть 1, 2 и 3-х
ниточных магистральных газопроводов и компрессорных установок (для сжатия и
подачи газа под давлением), подземные газохранилища и другие сооружения.
Основные системы магистральных газопроводов проложены из ЗападноСибирской нефтегазоносной провинции, Поволжья, Урала и с Северного Кавказа.
Они передают по трубопроводам природный газ в Центральную Россию, в
27
государства Балтии, Белоруссию, Молдавию, на Украину и далее в страны
Восточной и Западной Европы.
Транспортная система ОАО «Норильскгазпром» представляет собой 2-х и 3х ниточные магистральные газопроводы общей протяженностью более 1000км,
введенные в эксплуатацию в период с 1972 по 1990 годы. Проектная мощность
газопровода 20-22млн.куб.м в сутки в настоящее время используется на 50-60
процентов [94].
Транспортная система ОАО «Якутгазпром» состоит из двух газопроводов.
Подача газа Центральному промышленному району республики осуществляется
по 2-х ниточному магистральному газопроводу протяженностью 466км и
диаметром 500мм, проектная производительность газопровода 4,2млн.куб.м в
сутки.
Западный промышленный район Республики Якутии обеспечивается газом
по однониточному газопроводу протяженностью 171км. диаметром 500мм.
Благодаря централизованному управлению, большой разветвленности и
наличию параллельных маршрутов транспортировки ЕСГ обладает существенным
запасом надежности и способна обеспечивать бесперебойные поставки газа даже
при пиковых сезонных нагрузках.
Магистральным газопроводом называется трубопровод, предназначенный
для бесперебойной транспортировки газа, прошедшего подготовку из района
добычи в районы его потребления.
Магистральные газопроводы классифицируются по величине рабочего
давления и по категориям. В зависимости от рабочего давления в трубопроводе
МГ подразделяются на два класса:
1 класс — рабочее давление от 2,5 до 10 МПа (свыше 25 до100кгс/см2)
включительно;
2 класс — рабочее давление от 1,2 до 2,5 МПа (свыше 12 до 25кгс/см2)
включительно.
28
Газопроводы, эксплуатируемые при, давлениях ниже 1,2МПа, не относятся
к магистральным, это внутрипромысловые, внутризаводские, подводящие
газопроводы, газовые сети в городах и населенных пунктах, а также другие.
В зависимости от назначения и диаметра, с учетом требований безопасности
эксплуатации МГ и их участки подразделяются на пять категорий: В, I, II, III и IV
. Категория газопроводов определяется способом прокладки, диаметром и
условиями монтажа. Требования, к которым в зависимости от условий работы,
объема
неразрушающего
контроля
сварных
соединений
и
величины
испытательного давления приведены в Таблица 1.1.4 [31,90].
Таблица 1.1.4
Основные категории магистральных газопроводов
Категория Коэффициент условий Количество монтажных Величина давления при
газопровода работы газопровода
сварных соединений,
испытании и
и его
при расчете его на
подлежащих контролю
продолжительность
участка
прочность,
физическими методами, испытания газопровода
устойчивость и
% от общего количества
деформативность, m
В
0,60
Принимается
I
0,75
по
II
0,75
СНиП III-42-80*
III
0,90
IV
0.90
Примечание. При испытании газопровода для линейной его части допускается
повышение давления до величины, вызывающей напряжение в металле трубы до предела
текучести с учетом минусового допуска на толщину стенки.
Категории МГ следует принимать по Таблица 1.1.5 [90].
Таблица 1.1.5
Категории магистральных газопроводов
Назначение газопровода
Категория газопровода при прокладке
подземной
наземной и надземной
а) диаметром менее 1200мм
IV
III
б) диаметром 1200мм и более
III
III
Для транспортирования
природного газа:
29
в) в северной строительноклиматической зоне
III
III
Длина МГ может составлять от десятков до нескольких тысяч километров, а
диаметр от 150 до 1420мм. На сегодняшний день протяженность магистральных
газопроводов и отводов, входящих в газотранспортную систему, составляет более
160тыс.км, при этом газопроводы диаметром 1020, 1220 и 1420 составляю более
62%.
Собственником ЕСГ является ОАО «Газпром», осуществляющее до 90%
всей добычи газа в России, его транспортировку по МГ и реализацию на
внутреннем и внешних рынках.
Система
газоснабжения
потребителей
России
сжиженными
углеводородными газами (СУГ) представляет собой технологический комплекс, в
эксплуатации которого находится: более 7,2 тысячи стальных газопроводов, 179
газонаполнительных станций с резервуарным парком хранения СУГ порядка
61420т. и годовой производительностью 1,8млн.т; 226 газонаполнительных
пунктов с объемом базы хранения 6380т. и годовой производительностью
480тыс.т; более 17,5млн. газовых баллонов (емкостью 27,5 и 50л); 68 тысяч
дворовых емкостей и около 7 тыс. единиц специальной автомобильной техники
для перевозки СУГ.
В состав МГ входят следующие основные объекты, представленные на
рисунке 1.1.5, а также объекты связи (высокочастотной и селекторной, системы
электрозащиты
сооружений
газопровода
от
коррозии,
вспомогательные
сооружения, обеспечивающие бесперебойную работу газопровода (линии
электропередач, водозаборные устройства и водопроводы, канализация и т.п.),
объекты ремонтно-эксплуатационной службы, административные и жилищнобытовые сооружения [11]:
30
Магистральный газопровод
Головные
сооружения (ГС)
Линейные
сооружения (ЛС)
Станции
охлаждения газа (СОГ)
Компрессорные
станции (КС)
Пункты измерения
расхода газа (ПИРГ)
Газораспределительные
станции (ГРС)
Подзмные
хранилища газа (ПХГ)
Рисунок 1.1.5 - Схема основных объектов магистральных газопроводов
Природный газ после добычи из нескольких скважин собирают в один поток,
очищают от вредных примесей (твердых частиц - песок, окалина; конденсата
тяжелых углеводородов; паров воды; сероводорода и углекислого газа) и
подготавливают к подаче в магистральный газопровод, для чего используются
установки комплексной подготовки газа, находящиеся на головных сооружениях
газопровода. Комплекс головных сооружений зависит от состава и давления газа,
добываемого на промысле и поступающего на газосборный пункт.
К головным сооружениям относятся и компрессорные станции (КС) в
начальной точке газопровода, на территории которой обычно размещается
комплекс сооружений по очистке газов от вредных примесей. Головная КС
отличается от линейной тем, что на ее территории размещены все установки по
подготовке газа к дальнейшей перекачке.
Основной составляющей магистрального газопровода является линейная
часть (ЛЧ) – непрерывная нить, сваренная из отдельных труб или секций между
отдельными КС и уложенная в траншею тем или иным способом.
Линейная
часть
газопровода
прокладывается
в
разнообразных
топографических, геологических, гидрогеологических и климатических условиях.
Вдоль трассы МГ встречаются участки с грунтами малой несущей способности, а
также болотистые участки, участки многолетнемерзлых и скальных грунтов и др.
Кроме того газопроводы пересекают значительное число естественных и
искусственных препятствий (реки, озера, железнодорожные и шоссейные дороги),
требующих соответствующих конструктивных решений, которые обусловили бы
как надежную работу МГ, так и беспрепятственную эксплуатацию пересекаемых
искусственных сооружений по их прямому назначению.
31
Линейные
сооружения
газопроводов
отличаются
от
аналогичных
сооружений нефтепродуктопроводов тем, что вместо линейных задвижек
используются линейные шаровые краны. Кроме того на ЛЧ МГ и КС происходит
еще
одна
ступень
очистки
газа,
для
этого
на
них
устанавливают
конденсатосборники осуществляющие сбор выпадающего конденсата.
В состав линейных сооружений магистрального газопровода входят объекты,
представленные на рисунке 1.1.6.
Линейные сооружения
Газопровод
с отводами и
лупингами
Перемычки
Переходы через
естественные и
искусственные
препятствия
Запорная
арматура
Устройства
контроля и
автоматики
Узлы
Система
Подключения КС
Электроснабжения
линейных
потребителей
Здания и
сооружения
для обслуживания
линейной части МГ
Редуцирования
Телемеханизации
Очистки ГП
Сбора продуктов
очистки полости ГП
Оперативнотехнологической
связи
Электрохимической
защиты
Рисунок 1.1.6 - Схема основных объектов линейных сооружений МГ
Для прокачки газа по магистральным газопроводам на большие расстояния
и поддержания рабочего давления, одного из основных параметров, влияющих на
пропускную способность магистрального газопровода, примерно через каждые
100км, в зависимости от расчетных параметров газопровода, расположены
компрессорные станции.
Компрессорные станции представляют собой площадочный комплекс
сооружений, включающий в себя следующие объекты (Рисунок 1.1.7) [47].
На КС производится очистка газа от жидких и твердых примесей, а также
его осушка. Основным элементом КС являются газоперекачивающие агрегаты,
где происходит компримирование (сжатие) и последующая перекачка газа, после
чего газ проходит через аппараты воздушного охлаждения (АВО) и далее через
обратный клапан поступает в МГ.
Собственно говоря, длина, высокое давление и наличие КС и являются
отличительными признаками магистральных газопроводов.
32
Газ, транспортируемый по магистральному газопроводу, не может быть
непосредственно
подан
потребителям,
поскольку
газовое
оборудование,
применяемое в промышленности и в быту, рассчитано на сравнительно низкое
давление. Кроме того, газ должен быть очищен от примесей (механических
частиц и конденсата), чтобы обеспечить надежную работу оборудования.
Наконец,
для
обнаружения
утечек
газу
должен
быть
придан
резкий
специфический запах. Операцию введения в газ необходимых компонентов,
придающих газу резкий и неприятный запах называют одоризацией.
Понижение давления газа до требуемого уровня, его очистка, одоризация и
измерение расхода осуществляются на газораспределительной станции (ГРС).
ГРС сооружают в конце каждого магистрального газопровода или отвода от него.
Компрессорные станции
Технологические
установки
Склады
Компримирования,
очистки и
охлаждения газа
Охлаждения
масла и воды
ГПА
Электроснабжения
и молниезащиты
Горючесмазочных
материалов
Административнобытовые
помещения
Теплоснабжения,
утилизации тепла,
отопления и вентиляции
Метанола
Подготовки газа
топливного, пускового,
импульсного и
для собственных нужд
Технологические
коммуникации
с запорной
арматурой
Системы
Материалов
и реагентов
Подсобнопроизводственные
помещения
Производственнохозяйственного и
пожарного водоснабжения
Оборудования,
трубопроводов
Вспомогательные
объекты
Канализации
Воздухоснабжения
Арматуры
Контроля и управления
Телефонной связи,
радиофикации,часификации
Пожарной и охранной
сигнализации
Автоматического
пожаротушения
Рисунок 1.1.7 - Схема основных объектов компрессорной станции
Таким образом, газ по входному газопроводу поступает на ГРС. Здесь он
последовательно
очищается
редуцируется
регуляторах
в
в
фильтре,
давления.
нагревается
Далее
в
расход
подогревателе
газа
и
измеряется
расходомером, после чего в него с помощью одоризатора вводятся одорант.
Необходимость
подогрева
газа
перед
редуцированяем
связана
с
тем,
33
дросселирование давления сопровождается охлаждением газа, создающим
опасность
закупорки
газопроводов ГРС
газовыми
гидратами.
Все
ГРС
оборудованы автоматически действующими регулирующими клапанами в
комплексе с регуляторами давления или расходомерами и другими установками.
Станции охлаждения газа (СОГ) предназначены для снижения в теплый
период года температуры газа, поступающего из аппаратов воздушного
охлаждения КС. В технологической схеме СОГ должно быть предусмотрены
следующие особенности (Таблица 1.1.6).
Таблица 1.1.6
Особенности технологической схемы СОГ
По
газу:
транспортируемому охлаждение его до заданных температур в испарителях
холодильной установки после предварительной очистки и
охлаждения в аппаратах воздушного охлаждения газа
компрессорной станции;
охлаждения газа в холодный период года только в аппаратах
воздушного охлаждения газа компрессорной станции (без
испарителей);
По хладоагенту:
компримирование; конденсация; переохлаждение жидкого
хладоагента;
сепарация
паров,
поступающих
на
компримирование; перегрев паров; дросселирование и
испарение; вакуумирование; предотвращение вакуума в
системе; отделение инертных газов; выделение тяжелых
углеводородов (в случае необходимости).
Помимо выше перечисленных особенностей в схеме СОГ также следует
предусматривать:
 резервное оборудование;
 антипомпажную защиту агрегата;
 аварийный останов станции;
 технологические и аварийные дренажные системы;
 факельное хозяйство;
 системы приема, хранения и подпитки хладоагента;
 обеспечение инертным газом [34].
Так как, в основном, газ используется для производства тепла и
электроэнергии, то его потребление (и, соответственно, добыча) имеет ярко
выраженный сезонный характер (в летний месяц газа в стране добывается почти в
34
полтора раза меньше, чем в зимний). Для снижения неравномерности добычи и
создания запасов газа вблизи мест его потребления создаются хранилища газа, в
России - подземные хранилища газа (ПХГ), куда газ закачивается в летний период
и откуда газ выбирается в зимний период.
ПХГ являются неотъемлемой частью ЕСГ России и расположены в
основных районах потребления газа. Использование ПХГ позволяет регулировать
сезонную неравномерность потребления газа, снижать пиковые нагрузки в ЕСГ,
обеспечивать гибкость и надежность поставок газа.
По газораспределительным сетям газ под собственным давлением доходит
до потребителей, при этом его давление последовательно снижается в
газорегуляторных пунктах (ГРП) и газорегуляторных шкафах (ГРШ). Отметим,
что ни один потребитель газа не потребляет его при высоких давлениях, всегда
между магистральным газопроводом и устройством, потребляющим газ, имеются
элементы газораспределительной сети. Как правило, газораспределительные сети
принадлежат и эксплуатируются специализированными газораспределительными
организациями (ГРО). Сейчас в России имеется более 500 ГРО, из них около 70
крупных (так называемые республиканские, край - и облгазы). Отличительными
признаками газораспределительных сетей является их низкие (по сравнению с
магистральными
газопроводами)
рабочие
давления,
отсутствие
газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и, соответственно, предельное расстояние в
несколько десятков километров, на которое может быть доставлен газ от ГРС.
Для сооружения МГ применяются бесшовные или сварные трубы из
низколегированных или малоуглеродистых мартеновских сталей с максимальным
содержанием углерода в металле труб не более 0,27%. Сталь труб должна хорошо
свариваться дуговыми методами и стыковой контактной сваркой. Показатели,
характеризующие химический состав и механические свойства металла труб,
допускаемые к применению для МГ, должны удовлетворять требованиям
специальных технических условий или ГОСТу.
На МГ для возможности отключения участков газопроводов во время
ремонта
или
аварии,
а
также
на
всех
отводах,
компрессорных
и
35
газораспределительных станциях устанавливается запорная арматура, в качестве
которой
применяются
краны,
задвижки
и
вентили.
Запорная
арматура
устанавливается также и на свечах для возможности сообщения отдельных
участков газопровода с атмосферой.
Выбор запорной арматуры для определенного диаметра газопровода и
рабочего давления газа производится согласно ГОСТу 355-52 и ГОСТу 356-59.
Соединительные детали устанавливают в местах поворотов, переходов и
разветвлений МГ. Они служат для изменения направления газопровода,
устройства отводов, сопряжения одного трубопровода с другим. В качестве
соединительных
деталей
применяют
отводы,
тройники,
переходники
и
переходные кольца. Отвод (колено) - деталь для соединения труб под углом для
осуществления
поворота
газопровода.
Тройник
-
деталь
с
тремя
подсоединительными концами для подключения отводов к потребителям газа,
лупинга или перемычки. Переходник - деталь для соединения труб различного
диаметра. Переходное кольцо - деталь для соединения труб равного диаметра с
разной толщиной стенок.
Соединительные детали по принципу присоединения к газопроводу
делятся на резьбовые, фланцевые и привариваемые встык. При монтаже стального
газопровода применяют только детали, привариваемые встык. Это позволяет
ускорить монтаж газопровода, повысить его надежность, сократить расход
металла и упростить технологию его изготовления. По способу изготовления
детали газопровода могут быть сварными и штампосварными (ОСТ 102—54—81
—ОСТ 102—62—81) [76].
Как уже отмечалось ранее, общая протяженность МГ на сегодняшний
день в России превышает 160тыс.км и включает региональные системы
газоснабжения в Республиках Саха (Якутия) и Коми, Сахалинской и Камчатской
областях и Красноярском крае.
Так, например, по состоянию на 2007г. ОАО «Газпром» эксплуатирует
объекты ЕСГ суммарной протяженностью более 158,2тыс.км магистральных
газопроводов и газопроводов-отводов, а также 5,8тыс.км продуктопроводов,
36
включая трубопроводы для перекачки нестабильного конденсата (Таблица 1.1.7) и
другие объекты МГ.
Таблица 1.1.7
Основные технические характеристики МГ ОАО «Газпром»
Магистральные газопроводы и газопроводы-отводы, тыс.км
Продуктопроводы, тыс.км
Компрессорные станции, ед.
Газораспределительные станции, ед.
Газоперекачивающие агрегаты, ед.
Комплексы по переработки газа и газового конденсата, ед.
Установленная мощность ГПА, МВт
Объекты подземного хранения газа, ед.
Установки катодной защиты, ед.
Запорная арматура (DN 50÷1400), тыс.ед.
Средняя дальность транспортировки, км:
- внутри России;
- на экспорт
Добыча, транспорт, хранение, переработка, млрд.куб.м:
- всего в ОАО «Газпром»;
- на объектах магистральных газопроводов
158,2
5826,4
264
3818
4078
6
42900
25
19181
более 500
2808
3251
более 500,0
195,5
Также в 2007 году были введены в эксплуатацию магистральные
газопроводы и отводы протяженностью 1156,5км, а также четыре компрессорные
станции (мощностью 355тыс.кВт) на газопроводах и одна компрессорная станция
(мощностью 68тыс.кВт) на ПХГ.
Пропускная способность ЕСГ в настоящее время составляет более
700млрд.куб.м с учетом независимых производителей (Рисунок 1.1.8) и
производителей из государств Средней Азии.
Рисунок 1.1.8 - Объем транспортировки газа независимыми производителями по
газотранспортной системе ОАО «Газпрома»
37
Однако, пропускную способность ЕСГ необходимо увеличить на
35млрд.куб.м и наращивать ее в будущем. Это связано с перспективой увеличения
добычи газа как ОАО «Газпром», так и другими компаниями. Например, в
Энергетической стратегии России предусмотрено, что к 2020 году независимые
производители будут добывать до 170млрд.куб.м газа, что позволит выполнить
международные обязательства России по поставкам природного газа, но с другой
стороны значительно увеличит нагрузку на газотранспортную систему.
В связи с большой разветвленностью и наличием параллельных
маршрутов транспортировки газа, для бесперебойной поставки газа даже при
пиковых сезонных нагрузках необходимо обеспечить ЕСГ соответствующим
запасом прочности и надежности.
Объективным свидетельством стабильной работы ЕСГ является снижение
количества технических отказов на газопроводах с 0,21 на тысячу километров
эксплуатируемых газопроводов в 2001г. до 0,11 в 2007г (Рисунок 1.1.9).
Рисунок 1.1.9 - Количество технических отказов на ЕСГ на 1000км
за период с 2001 по 2007гг.
Начиная с 1998 года, отмечается непрерывное снижение общего уровня
аварийности (с 53 аварий в 1997 году до 36 аварий в 2001г.) (Таблица 1.1.8).
Однако на отдельных участках газотранспортных систем, проложенных в
Республике Удмуртия, Тверской, Смоленской, Ярославской, Пермской и
38
Вологодской областях, интенсивность аварийности значительно превышает
среднюю величину.
Таблица 1.1.8
Число аварий на тыс. км газопроводов
Год
Протяженность
подземных
газопроводов,
тыс.км
Число
аварий
Тыс.км газопроводов
на одну аварию
1997
261,6
32
8,18
1998
269,5
38
7,09
1999
300,0
31
9,68
2000
320,0
37
8,65
2001
327,0
47
6,96
2002
330,0
39
8,46
2003
357,0
22
16,23
2004
368,0
52
7,08
2005
375,5
49
7,66
Сумма
2908,6
347
Ср. уровень
8,38
Средний уровень аварийности на объектах МГ ОАО «Газпром» за период
1991-2001гг. составлял 0,21 аварии на тысячу километров эксплуатируемых
газопроводов в год (Рисунок 1.10). Данный уровень удалось снизить, за счет
внедрения и реализации ряда целевых программ направленных на техническое
диагностирование МГ и последующего «адресного» ремонта.
Рисунок 1.1.10 - Динамика ежегодной аварийности на газопроводах ОАО
«Газпром» за период с 1991 по 2001гг.
39
Хотя при формировании газотранспортной системы в 70-80-х гг. прошлого
века в нее был заложен значительный запас прочности, вместе с тем известно, что
ЕСГ России является стареющей в связи, с чем повышается аварийность на МГ
страны. Согласно официальным данным Газнадзора за последние 10 лет на ЛЧ
МГ ежегодно происходит порядка 40 отказов. Стоимость ущерба от этих отказов
ежегодно составляет около 3-4 млн. долл. США.
Так, например, за последние 10 лет в АОА «Газпром», возраст
магистральных газопроводов, на который приходится наибольшее количество
аварий, составляет для труб диаметром: 1020мм 16-20 лет, 1220мм 20-24 лет,
1420мм 12-16 лет (Рисунок 1.1.11).
Рисунок 1.1.11 - Количество аварий газопроводов в зависимости от возраста
эксплуатации
В связи с этим газотранспортные системы в пределах ЕСГ России требуют
существенных
надежности,
объемов
реконструкции
экологической
и
и
модернизации
экономической
для
повышения
эффективности.
Возрастная
структура действующих газопроводов представляется следующей:
 газопроводы со сроком службы от 10 до 30 лет составляют 85% всех
газопроводов;
 до 10 лет находится в эксплуатации 33% газопроводов;
 20-летний рубеж перешло 34% газопроводов;
40
 на долю газопроводов, находящихся в эксплуатации более 30 лет, приходится
около 15%;
 3,5% газопроводов служат более 40 лет;
 средний срок эксплуатации газопроводов составляет 22 года;
 более 40 тыс. км газопроводов выработали свой расчетный ресурс – 33 года;
 10% газопроводов из соображений безопасности работают на пониженных
давлениях [30].
В период 2001-2010 гг. потребуется замена более 10 тыс.км линейной части
магистральных газопроводов и отводов.
Анализ технического состояния МГ ОАО «Газпром» представлен на
Рисунок 1.1.12 [79].
Рисунок 1.1.12 - Срок службы МГ ОАО «Газпром»
Это в полной мере относится и к оборудованию компрессорных станций.
Достаточно отметить, что в эксплуатации еще находятся агрегаты, установленные
на КС в 40-60-е годы, а основу парка газоперекачивающих агрегатов составляют
агрегаты со сроком эксплуатации от 10 до 25 лет (Рисунок 1.1.13) [51].
41
Рисунок 1.1.13 - Возраст компрессорных цехов, %
Вследствие этого КС с каждым годом становятся все более «опасным»
объектом,
требующим
повышенного
внимания.
Их
эксплуатация
характеризовалась в последние годы возрастанием числа отказов и, прежде всего,
на так называемой «высокой стороне» КС. Причем анализ, проведенный
специалистами
ИТЦ
«Оргтехдиагностика»
ДАО
«Оргэнергогаз»,
показал
аномально высокую долю (более 40%) аварий с тяжелыми последствиями.
Особую тревогу вызвало резкое увеличение доли таких отказов в 1996-1998 гг.
(Рисунок 1.1.14) [55].
Рисунок 1.1.14 - Интенсивность отказов в месяц на «высокой стороне» КС
Распределение парка запорно-регулирующей арматуры (ЗРА) по срокам
эксплуатации (Рисунок 1.1.15), на сегодняшний день, представлено на рисунке
1.17. Около 7%, или 13 тыс.ед. арматуры имеет срок эксплуатации более 35 лет. А
это говорит о том, что в ближайшее время придется решать вопрос об их ремонте
или замене [57].
42
Количественный анализ подлежащей демонтажу и ремонту ЗРА за 19992004 годы показывает, что за указанный период из имеющегося парка ЗРА 2208
(1,2%) единиц арматуры требует замены и 1365 (0,74%) единиц арматуры
требуют ремонта. Например, по состоянию на 1 января 2006г. среднее значение
интенсивности отказов арматуры по ОАО «Газпром» составило 2,4%. Эти
показатели свидетельствуют о своевременном выявлении дефектов ЗРА и
качественном улучшении ремонтно-технического обслуживания.
Наиболее опасной с точки зрения промышленной безопасности является
линейная часть магистральных газопроводов. Это связано с воздействиями на
газопровод факторов, как естественного, так и искусственного происхождения. В
результате таких воздействий происходят процессы, оказывающие негативное
влияние в виде дефектов, изменяющих
напряженно-деформированное и
коррозионное состояние газопровода.
Рисунок 1.1.15 - Распределение ЗРА по срокам эксплуатации
На основе обобщения статистических данных, на примере отдельных
объектов Западной Сибири, отказы на МГ в основном зависят от наружной и
внутренней коррозии труб (Таблица 1.1.9) [60,72].
Таблица 1.1.9
Причины разрушения магистральных газопроводов
Причины
1
2
Годы эксплуатации
3
4
5
6
Усредненное
значение, %
43
Заводские
дефекты
Дефекты
соединения
Дефекты
строительномонтажные
Коррозия
наружная
Коррозия
внутренняя
Нарушение
правил
эксплуатации
Другие
причины
7
7
7
8
9
10,5
9
11,5
18
17
22
22
18
19
8
5
4
5
5
5,5
5
21
22
26,5
20,5
22,5
23
22
33,5
32,5
33,5
31,5
29
32,5
32
10
9
5
6,5
8,5
4,5
7
9
6,5
7
6,5
7,5
6
6
Поэтому для повышения надежности работы газопроводов необходимо
применение новых коррозионностойких труб.
Одной из основных проблем, возникающих при длительной эксплуатации
газотранспортных систем, является проблема воздействия на окружающую среду
выбросов (утечек) загрязняющих веществ, в большей степени углеводородов
(порядка
66%),
получаемых
в
результате
производственных
процессов,
осуществляемых при добыче и транспортировки газа. В России потери газа
достигают нескольких млрд.куб.м ежегодно, что в свою очередь, приводит к
существенному
экономическому
ущербу
и
серьезным
экологическим
последствиям. Так, например, общий объем выбросов загрязняющих веществ в
атмосферу от всех производственных структур ООО «Севергазпром» с 2003 по
2007г.г. составил 213978,8 тонн, при этом основная их часть более 80%
приходится на транспорт газа по магистральным газопроводам.
В связи с этим, своевременное обнаружение утечек транспортируемого газа
по МГ приведет к уменьшению риска аварийных ситуаций, сопровождающихся
значительным загрязнением окружающей среды и огромным материальным
ущербом, и повышает вероятность бесперебойной работы всех производственных
объектов ГТС.
За последние годы весьма тревожная ситуация сложилась в обеспечении
промышленной безопасности ЛЧ МГ по причине большого количества
44
несанкционированных врезок в газопровод с целью хищения углеводородного
сырья и умышленного разрушения оборудования электрохимической защиты от
коррозии, связи, автоматики и телемеханики газопроводов.
Противоправные действия на указанных объектах наносят значительный
материальный ущерб, а также создают реальную угрозу для возникновения
аварий и гибели людей из-за нарушения целостности газопровода, работающего
под высоким давлением, все это в свою очередь приобретает масштабы серьезной
проблемы, которая требует вмешательства правоохранительных органов. Так,
например, сегодня, акционерными обществами принимаются определенные меры
и
разрабатываются
программы
по
противодействию
технологическому
терроризму, а также создаются специальные службы, которые призваны
заниматься
вопросами
охраны
газопроводов
от
несанкционированного
вмешательства.
Кроме
того,
необходимо
отметить,
что
для
повышения
уровня
промышленной безопасности на объектах Единой системы газоснабжения
необходимо кратно увеличить объемы по проведению реконструкции и
технического перевооружения сети газораспределительных и компрессорных
станций, а также газопроводов, эксплуатируемых с 60-70-х годов [62].
На решение глобальной задачи повышения надежности МГ направлена
техническая политика газотранспортных предприятий, выполняется программа
мероприятий и сформирован комплекс мер по внедрению передовых технологий
диагностики и ремонта газопроводов, «реконструкции» системы организации
процессов
технического
обслуживания
и
капитального
ремонта.
Также
организованы работы по мониторингу и прогнозированию экстремальных
природных и техногенных ситуаций и по предупреждению вредных воздействий
на окружающую природную среду.
За
реализацией
комплексное
решение
данных
проектов,
основных
проблем
которые
позволят
обеспечения
обеспечить
промышленной
безопасности на ГТС, со стороны органов Госгортехнадзора России установлен
постоянный контроль.
45
1.1.2. Анализ проблемной ситуации внедрения лазерно-информационной системы
при мониторинге магистральных газопроводов и технологических объектов ЖКХ
Проблемы мониторинга объектов МГ и ЖКХ включают:
 обнаружение утечек газа из МГ;
 обнаружение утечек газа на запорном и другом оборудовании, в окрестности
компрессорных станций и мест хранения газа;
 диагностику технического состояния наиболее сложных в эксплуатации
объектов, а именно: подводных переходов, переходов через железные и
автомобильные дороги, технологических перемычек между газопроводами и
пересечений газопроводов;
 обнаружение утечек газа из объектов (транспортировки и хранения) ЖКХ;
 обнаружение выходов труб на поверхность;
 обнаружение обводнения труб;
 обнаружение размывов и заболачиваний МГ;
 обнаружение нарушений обваловывания;
 обнаружение вертикальных и горизонтальных «арок»;
 обнаружение несанкционированных врезок и работ на объектах МГ и ЖКХ.
Существующие
лазерные
устройства
(локаторы)
дистанционного
зондирования (на базе полупроводниковых и газовых лазерах) обособленно
решают часть задач мониторинга МГ и ЖКХ – обнаружение (с низкой
достоверностью) только утечки газа из технологических объектов. Работа
локаторов не эффективна в заводненных условиях (реки, озера, болота, лужи и
т.п.) и в населенных пунктах, имеющих покрытия (бетон, металл и т.п.) – из-за
ложного срабатывания, в основном от зеркального отражения излучения.
Как показывает анализ существующих лазерных устройств дистанционного
зондирования, их разработка и внедрение проводилось на интуитивном уровне, с
учетом возникшего спроса на дистанционные устройства обнаружения утечек
46
газа из газопроводов и наличии лазерных источников излучения, имеющих линии
поглощения газа (в основном метана).
На данном этапе нет теоретических основ по созданию лазерных локаторов
ближнего действия, для мониторинга окружающей среды, за исключением
фундаментального издания (Мусьяков М.П. и др. Проблемы ближней лазерной
локации), где рассмотрены в основном локационные вопросы (обнаружение
физических объектов, определение расстояний до них и т.п.).
Существующие локаторы, из-за своей уникальности: не технологичны в
производстве, сложны в эксплуатации, требуют высококвалифицированное и
регулярное техническое обслуживание. В локаторах отсутствует какая-либо
унификация на системном уровне, они не могут эксплуатироваться в автономном
режиме (без оператора). В каждом локаторе
оригинальные обработка и
представление информации, поэтому их сложно адаптировать под известные
геоинформационные технологии, а тем более унифицировать ее.
Точностные характеристики локаторов априорные и почти не поддаются
проверке, а тем более сертификации. В данных устройствах практически
полностью отсутствует пост обработка результатов зондирования.
Разработка локаторов на базе полупроводниковых и газовых лазеров с
использованием
вычислительной
техники
полностью
исключается,
из-за
отсутствия какой-либо теории проектирования конкретных устройств, а тем
более
комплексов
в
целом.
В
настоящее
время
только
эффективное
использование вычислительной техники, позволит оптимизировать и значительно
ускорить процесс внедрения изделий (особенно с лазерными технологиями) в
производство, а значит и в народное хозяйство, яркий тому пример – массовое
создание
в
мире
различного
высокоэффективного
обрабатывающего
оборудования, использующего лазерные технологии.
Решить все задачи мониторинга МГ, а также значительно повысить
достоверность и эффективность работы лазерных устройств, а также их
эксплуатационные возможности, позволит «Разработка методов и аппаратурных
47
средств лазерно-информационной технологии мониторинга газотранспортных
объектов» основанной на системном подходе к проблеме.
1.1.3. Дефекты линейной части магистральных газопроводов, причины
возникновения и особенности проявления
Любая металлическая конструкция формируется в реальных условиях
строительства и эксплуатации, неизбежно претерпевает при этом значительные
изменения технического состояния, связанные с накоплением дефектов, и
вследствие чего происходит снижение ее надежности.
В качестве определения понятия дефекта может быть принято условие
любого несоответствия какого-либо контролируемого параметра качества
соответствующим регламентирующим нормам. Любой дефект при определенных
условиях может инициировать отказ отдельного элемента или свей конструкции.
Тогда главной причиной появления того или иного дефекта в общем случае
можно считать отклонение рабочего параметра от его нормативного значения,
которое как правило, задается научно или практически обоснованным допуском
[85].
Основной металл и сварные соединения МГ содержат множество различных
дефектов, возникающих в процессе изготовления труб, их транспортировки и
монтажа
на
строительной
площадки,
эксплуатации
на
территориях
с
неблагоприятными инженерно-геологическими характеристиками грунтов и
тяжелыми природно-климатическими условиями, ремонте газопровода.
Необходимо отметить, что в ходе развития ГТС существенно менялись как
показатели ее аварийности, так и долевое соотношение причин и факторов, их
вызывающих.
До конца 80-х годов доминирующим фактором аварий на МГ была общая
коррозия. На сегодняшний день к основным факторам аварийности можно
отнести следующие (Рисунок 1.1.16):
 наружная коррозия (в том числе стресс-коррозия);
48
 нарушение условий и режимов эксплуатации:
o
правил охраны МГ;
o
нарушений требований проекта;

повреждения при эксплуатации;

дефекты вызванные:
o
браком строительно-монтажных работ;
o
браком изготовления труб и оборудования (заводские дефекты);

природный фактор:
наличие динамически-напряженных зон;
o
стихийные бедствия [28,36,50,56].
Рисунок 1.1.16 - Причины возникновения аварий на МГ:
1-наружная коррозия (в том числе стресс-коррозия - 44,8%); 2-повреждения при
эксплуатации; 3-нарушение условий и режимов эксплуатации; 4-строительные
дефекты; 5-дефекты изготовления труб и оборудования; 6-стихийные бедствия
Необходимо отметить, что уровень дефектности газопровода является
одним
из
важнейших
критериев
качества,
учитываемых
при
оценке
конструктивной и эксплуатационной надежности.
Рассмотрим основные виды дефектов, их происхождение и влияние на
надежность магистральных газопроводов.
Дефектом называется отдельное несоответствие продукции требованиям,
установленным нормативной документацией [63,92].
В соответствии с ГОСТ дефекты разделяются на явные и скрытые, а также
критические, значительные и малозначительные. Такое разделение дефектов
49
проводят для последующего выбора вида контроля качества продукции. При
любом методе контроля о дефектах судят по характеристикам, свойственным
данному методу диагностирования.
Критическим называется дефект, при наличии которого использование
продукции по назначению невозможно, значительным – дефект, который не
оказывает такого влияния.
Дефекты также подразделяются на дефекты, подлежащие ремонту, из
которых по степени опасности выделяются дефекты первоочередного ремонта.
Дефект,
подлежащий
ремонту
–
каждое
отдельное несоответствие
нормативным документам: стенки, сварных швов, геометрических форм трубы, а
также соединительные, конструктивные детали и приварные элементы на
газопроводе или входящие в его состав, не соответствующие нормативным
документам.
Дефект первоочередного ремонта – дефект, ограничивающий эксплуатацию
участка газопровода на срок 1 год и менее и снижающий проектную несущую
способность газопровода, а также дефект, подлежащий ремонту для которого не
определяется прочность и долговечность.
По происхождению дефекты подразделяются на:

производственно-технологические, возникающие в процессе производства,
например при отливке, прокатке, при изготовлении и ремонте деталей;

эксплуатационные, возникающие после некоторой обработки изделия в
результате усталости материала, коррозии, изнашивания из-за неправильного
технического обслуживания и эксплуатации.
Наиболее общей является классификация дефектов по геометрическим
размерам:

макродефекты – дефекты, размеры которых позволяют выявлять их
различными методами неразрушающего контроля большинством дефектоскопов.
Макродефекты можно подразделять, в свою очередь, на крупные, средние и
мелкие;
50

микродефекты – дефекты, размеры которых соизмеримы с размерами зерен
металла
и
не
позволяют
обнаружить
их
современными
средствами
дефектоскопии. Данные дефекты являются предметом исследования физики
твердого тела и металловедения; при диагностировании инженерных конструкций
и сооружений они, как правило, не рассматриваются.
С
точки
зрения
необходимости
применения
различных
методов
неразрушающего контроля дефекты конструкций подразделяются:

поверхностные или явные, выявляемые визуальным осмотром;

внутренние или скрытые, выявляемые физическими методами.
С точки зрения ремонтопригодности выявляемые при обследовании
газопроводов и других конструкций дефекты подразделяются на:

исправимые, устранение которых технически возможно и экономически
целесообразно;

неисправимые, устранение которых связано со значительными затратами
или невозможно.
Для металлических конструкций наибольшее распространение имеет
подразделение дефектов на группы в зависимости от происхождения и причин их
образования, точнее в зависимости от этапов изготовления конструкции:
- металлургические;
- строительные;
- технологические;
- эксплуатационные.
Наиболее типичными для стальных труб дефекты повреждения и
несовершенства конструкции, выявляемые при диагностировании, по характеру
их появления могут быть подразделены на две основные группы:
-
производственно-технологические,
дефекты,
возникающие
в
процессе
производства, в результате строительно-монтажных работ, например при отливке,
прокатке, изготовлении, и при ремонте изделий;
51
- эксплуатационные, дефекты, возникающие после некоторой обработки изделия в
результате усталости материала, коррозии, изнашивания из-за неправильного
технического обслуживания и эксплуатации.
Обобщенная классификация дефектов выявляемых в магистральных
газопроводах приведена на рисунке 1.1.17 [15,64,65].
Дефекты газопровода
Дефекты
основного
металла труб
Дефекты
сварного шва
Дефекты
геометрии
Рисунок 1.1.17 - Классификация дефектов магистральных газопроводов
Приведем более подробную характеристику выявляемых дефектов.
Производственно-технологические дефекты (дефекты основного металла
трубы) являются концентраторами напряжений и при длительной эксплуатации
могут переходить в трещины, что в свою очередь будет благоприятствовать
усилению коррозии основного металла стенки трубы (Рисунок 1.1.18).
Дефекты основного металла труб
Коррозионные
дефекты
Механические
повреждения
Трещины
Металлургические
дефекты
Общая
коррозия
Задир
Одиночные
трещины
Расслоения
Колонии
трещин
Дефекты
проката
Каверна
Язва
Продольная
канавка
Зашлифовка
Вмятина
Колонии
микротрещин
Поперечная
канавка
Рисунок 1.1.18 - Классификация дефектов основного металла стенки труб
Как показывает практика, отказы на МГ с большим сроком эксплуатации
связаны с коррозионными повреждениями стенок труб по причине выхода из
строя изоляционных покрытий, выполненных при строительстве с применением
пленок холодного нанесения и битумно-резиновых мастик. Для защиты труб от
52
коррозии на них наносится покрытие – гидроизоляция. Однако при укладке труб
гидроизоляция в отдельных местах может быть повреждена. Также, в среднем,
через каждые 8-12 лет покрытия теряют свои защитные свойства и требуют
своевременной замены.
Полная защита газопровода имеющего противокоррозионную изоляцию,
достигается при осуществлении активной электрохимической защиты (катодной,
дренажной или протекторной).
Дело в том, что коррозия носит в основном электролитический характер.
Нижняя часть трубы, находящаяся в более плотном и влажном грунте, является
анодом, верхняя, расположенная в менее влажном и более воздухопроницаемом
грунте, катодом. Выделяющийся на аноде кислород интенсивно окисляет металл.
Чтобы исключить, хотя бы частично, этот процесс, вдоль трассы
располагаются станции катодной защиты, которые подают на трубу потенциал от
0,87 до 1,2В по отношению к грунту. Тогда труба по отношению к грунту
становится катодом [54,63].
Обеспечить требуемое распределение потенциала по всей трубе не всегда
удается. Поэтому коррозионные повреждения труб имеют место, несмотря на
наличие гидроизоляции и катодной защиты.
Дренажная защита, применяемая на участках газопровода, находящихся в
районе блуждающих токов, заключается в отводе данных токов с трубы по
кабелю в рельсовую сеть, что предотвращает стекание их в почву и разъедание
труб [38].
Попытки установить сроки службы различной противокоррозионной
изоляции стальных труб не имели успеха, так как они зависят от многих причин,
главной из которых является качество изоляции и ее толщина. Чем больше
толщина и качество изоляции труб, находящихся в идентичных почвах, тем выше
защитные свойства, продолжительнее срок их службы. На качество изоляции
влияет качество материала, подготовки поверхности трубы под изоляцию,
выполнение изоляционных работ, осуществление мероприятий по защите
изоляции от повреждений в процессе линейно-укладочных работ.
53
С течением времени состояние противокоррозионной изоляции ухудшается,
диэлектрические свойства снижаются и, как следствие, уменьшается защитная
зона установок электрохимической защиты. Для обеспечения требуемой степени
защиты газопровода от коррозии увеличивают, где это возможно, мощность
действующих установок электрохимзащиты и добавляют, по необходимости,
новые установки.
Коррозия считается сильной (опасной), если коррозионные каверны
достигают диаметра 30-40мм и глубины 4-5мм при толщине стенки 9-10мм.
Некоторые источники указывают [39,63], что совместное воздействие
коррозии и механических напряжений приводит к образованию очень опасных
трещин особого рода, направление этих трещин приблизительно параллельно оси
трубы. Трещины начинаются в виде мелких оспинок и в течение нескольких лет
вырастают до угрожающих размеров, проникая в стенку трубы радиально,
перпендикулярно поверхности.
Эти трещины, называемые стресс
-
коррозийными, располагаются
преимущественно в нижней части сечения трубы, вблизи заводского продольного
шва, в виде рассеянных единичных трещин [24,50]. В последнее время на МГ
больших диаметров среди аварий по причине коррозии возрастает доля стресс коррозионных разрушений. Классификация стресс-коррозионных дефектов по
степени их опасности основана на расчете изменения остаточной прочности
дефектных труб во времени с учетом принятой модели развития дефектов.
Средняя скорость роста глубины стресс - коррозийных трещин составляет
от 0,15 до 1,5мм/год. Процесс их роста может сопровождаться взаимодействием и
объединением соседних близко расположенных трещин до тех пор, пока размер
развивающейся трещины не достигнет критического и не произойдет потери
несущей способности дефектной трубы [21,41].
Количество повреждений, вызванных коррозией, составляет иногда 45-50%
от общего числа зарегистрированных повреждений, но эта цифра неустойчива: на
некоторых участках коррозионные повреждения могут быть единственными, на
других их может совсем не быть [74]. Так, например, динамика аварийности на
54
объектах магистральных газопроводов ОАО «Газпром» с 1991 по 2000г.г.
показывает (Рисунок 1.1.19), что наибольшее количество аварий 17 приходилось
на 2000г. и связаны они были с наружной коррозией.
Рисунок 1.1.19 - Динамика аварийности на газопроводах (всех диаметров) по
причине наружной коррозии, в т.ч. стресс-коррозии
К дефектам потери металла относятся как коррозионные дефекты, так и
механические повреждения с выносом металла, полученные как в процессе
транспортировки, так и при строительно-монтажных работах и эксплуатации труб
(Таблица 1.1.10).
Любая трещина, возникающая из-за случайного повреждения, может
развиться (например, из-за перепада климатических температур, колебаний
давления в газопроводе, возможного дополнительного внешнего нагружения
изгибающим моментом) и вызвать значительные разрушения вследствие большой
упругой энергии газопровода. Особенно часты разрушения по этой причине в
период предпусковых испытаний.
Таблица 1.1.10
Механическое повреждение труб
Наименование
Описание
Задир
Дефекты, связанные с приложением внешнего воздействия и
сопровождаемые потерей металла (царапины, риски, забоины и др.).
Зашлифовка
Локальные участки ремонта дефектов потери металла с последующей
зашлифовкой. Дефекты, возникающие при различных видах обработки
деталей.
К ним, как правило, относятся, закалочные и шлифовочные трещины.
55
Закалочные трещины - образуются в результате термообработки
металла, например закалки.
Шлифовочные трещины - группа мелких и тонких разрывов, как
правило, в виде сетки на шлифованной поверхности металла.
К основным дефектам типа нарушений сплошности с учетом их
происхождения можно отнести дефекты литейного происхождения (различного
рода трещины на поверхности отливки, раковины, пористость, неметаллические
включения) (Таблица 1.1.11).
Таблица 1.1.11
Дефекты литейного происхождения
Наименование
Описание
Включения
Это дефект, обычно металлургического производства, представляющий
собой металлические частицы, попавшие в металл извне, как частицы
шлака, огнеупора, графита, песка и т.д. Также имеются включения
частиц окислов, сульфидов, силикатов, которые образуются внутри
металла.
Раковины
Это закрытые или открытые полости (углубления) округлой формы,
которые могут быть как внутри металла, так и на его наружной
поверхности. Могут быть как газовые, так и усадочные раковины.
Газовые раковины образуются при затвердевании металла вокруг
пузырьков газа. Усадочные раковины образуются вследствие
неравномерной усадки металла при затвердевании при литье.
Газовые поры Это поверхностные или внутренние поры возникающие вследствие
попадания в металл шва атмосферных газов или газов образованных при
сварке (водород, азот, углекислый газ и др.). Образуются в сварных
швах вследствие быстрого затвердевания газонасыщенного металла
сварочной раковины. Данные поры ослабляют сечение шва, уменьшают
его прочность и пластичность, являются зонами концентрации
напряжений.
Дефекты, возникающие в деталях при эксплуатации. Это трещины
усталости, коррозионные поражения, трещины надрывы в поверхностном слое в
результате высоких одноразово приложенных напряжений, превышающих
прочность деталей, механические повреждения поверхности – забоины, вмятины,
риски, наклеп и др. [13,95,96].
Трещины усталости – наиболее распространенный эксплуатационный
дефект, который образуется в результате эксплуатации металла. Основная
причина их возникновения – действие высоких переменных напряжений.
Трещины усталости бывают двух типов:
56

поперечные
или
кольцевые
трещины,
которые
развиваются
на
цилиндрических деталях по окружности;

трещины, расположенные под углом к оси детали.
Ширина раскрытия данных трещин не превышает нескольких микрон.
К данным дефектам относят также одиночные трещины различного
происхождения, колонии трещин, в том числе коррозионное растрескивание под
напряжением. Трещины, входящие в состав колонии, как правило, имеют
большую длину и раскрытие от 0,05 до 1мм. Колонии микротрещин,
характеризуются образованием межкристаллических микротрещин, как правило,
проникающих
на
большую
глубину,
но
имеющих
малую
длину
(преимущественно, не более 30мм).
К металлургическим (заводским) дефектам (Таблица 1.1.12) относятся
расслоения и дефекты, которые образуются при изготовлении листового проката
и труб из сталей с нерасчетными характеристиками прочности, пластичности и
вязкости.
Известно, что одной из возможных причин разрушения газопроводов,
связанной с качеством стали и технологией производства труб, является именно
расслоение. Расслоения обычно локализованы вблизи поверхности разрушения,
нормальны к плоскости излома и параллельны к поверхности проката.
Таблица 1.1.12
Металлургические дефекты
Наименование
Описание
Расслоения
Дефекты, представляющие собой узкую полость значительной площади,
расположенную вдоль слоев проката листов стенки с выходом или без
выхода на поверхность металла. Уменьшают площадь расчетного сечения
и создают дополнительные напряжения в основном металле стенки, могут
являться очагами образования трещин.
Расслоение с выходом на поверхность (закат, плена прокатная) –
расслоение, выходящее на внешнюю или внутреннюю поверхность трубы.
Данный класс дефектов включает в себя плены, некоторые виды закатов и
др.
Расслоение в околошовной зоне – расслоение, примыкающее к сварному
шву (расстояние линии перехода шва к основному металлу до края
расслоения меньше или равно значения 4–х толщин стенки трубы).
Плёны – сравнительно тонкие отслоения поверхности металла, могут быть
как металлургического, так и прокатного происхождения.
57
Закаты вдавленные и закатанные в прокатном металле заусеницы или
возвышения на поверхности.
Дефекты
Трещины, образованные в результате механической обработки (прокатке,
прокатанного ковке), представляют собой: рванины, закаты, волосовины, расслоения,
и
кованого трещины, плены.
металла
Волосовины – мелкие внутренние или выходящие на поверхность
трещины, которые образовались из газовых пузырей или металлических
включений в результате прокатки или ковки. Данные трещины – могут
быть различного происхождения.
Горячие трещины в литье образуются в результате неравномерного
остывания металла, характеризуются значительными размерами, в
частности шириной. Холодные трещины образуются из-за внутренних
напряжений в литье на поверхности отливок. Это очень тонкие разрывы
поверхности.
Флокены – волосяные трещины внутри проката, очень тонкие.
Дефект поверхности - дефект проката на поверхности трубы (раскатанное
загрязнение, рябизна, чешуйчатость, перегрев поверхности, вкатанная
окалина, раковины от окалины, раковины вдавливания), не выводящий
толщину стенки трубы за предельные размеры по ГОСТ 19903-74.
По опубликованным данным, второе место после отказов, связанных с
коррозией, занимают разрушения, вызванные наличием дефектов в сварных
стыках (швах) газопроводов (Рисунок 1.1.20).
Дефекты сварного шва
Дефекты кольцевых сварных швов
Дефекты заводских сварных швов
Смещение кромок
Защлифовка
Утяжина
Нарушение формы
сварного шва
Трещина
Трещина
Подрез
Провис корня шва
Рисунок 1.1.20 - Классификация дефектов сварного шва
Описание и состав классов дефектов кольцевых сварных швов приводится в
таблице 1.1.13.
Таблица 1.1.13
Классы дефектов сварного шва
Наименование
Описание
Смещение
Несовпадение уровней расположения внутренних и наружных
кромок
поверхностей стенок свариваемых труб (для поперечного сварного шва)
58
или листов (для спиральных и продольных швов) в стыковых сварных
соединениях.
Косой стык
Сварное стыковое соединение трубы с трубой (с катушкой, с
соединительной деталью магистрального газопровода), в котором
продольные оси труб расположены под углом друг к другу. Соединение с
углом расположения осей труб друг к другу в 3 градуса и более
классифицируется как дефект «косой стык» поперечного сварного шва.
Утяжина
Канавка со стороны корня сварного шва, образовавшаяся в результате
усадки.
Непровар
Непровар основного металла в корневой части шва. Причинами появления
корня шва
являются: плохая очистка свариваемого металла от окалины, ржавчины и
грязи; малый зазор в стыке; большая скорость сварки и др.
Непровар по Неровар по линии сплавления металла сварного шва и основного металла
разделке
трубы.
Трещина
Несплошность, вызванная местным разрывом шва. Трещина может
вдоль оси шва располагаться, в металле сварного шва, на границе сплавления, в зоне
термического влияния.
Подрез
Узкое продольное углубление по линии сплавления с основным металлом,
образовавшееся при сварке. Подрезы ослабляют сечение стенки и создают
значительный уровень концентрации напряжений
Провис корня Избыток металла на обратной стороне шва сверх установленного
шва
значения.
Зашлифовка
Механическое полное и или частичное удаление валиков усиления
продольных сварных швов на концах трубы. Место ремонта шва или
олколошовной зоны с последующей шлифовкой.
Нарушение
Отклонение формы наружных поверхностей сварного шва или геометрии
формы
соединения от установленного значения (усадочная канавка, усадочная
сварного шва раковина, избыток направленного металла и др.).
Трещина
Непровар по разделке (подрез, непровар, трещина вдоль оси шва).
Из выше приведенного списка наиболее опасными концентраторами в
сварных соединениях являются непровар корня шва, несплавления, подрезы. Эти
дефекты являются, по сути, готовыми зародышами для трещин, как за счет
уменьшения поперечного сечения, так и за счет концентрации напряжений в
острых углах трещиноподобных дефектов (непровар).
Если прочность газопровода, выполненного из цельнотянутых труб, зависит
главным образом от качества сварочно-монтажных и изоляционных работ, то
прочность и герметичность газопровода, сооруженного из труб с продольным или
спиральным швом, зависит от качества заводских швов.
Нарушения прочности швов свидетельствует в первую очередь о том, что
принятая на заводе изготовителе технология сварки труб не обеспечивает
стабильного провара корня шва.
59
Сравнительно редко встречаются разрывы труб не в местах сварки, а в
самом теле трубы. Это объясняется либо недоброкачественностью металла трубы,
либо наличием вмятин, образовавшихся в результате проведения строительномонтажных работ [10,12].
Нарушение технологии сварки, а также применение некачественных
сварочных материалов, в частности электродов, приводят к разрушению сварных
стыков газопроводов.
Дефекты, наблюдаемые в сварных стыках трубопроводов, могут быть
разделены на две группы.
К
первой
группе
относятся
дефекты,
вызывающие
нарушение
герметичности трубопровода, как, например, сквозные поры, трещины, разрывы.
Поры имеют обычно групповой характер и приводят к образованию в
стыках свищей. Наиболее часто поры наблюдаются в замыкающих участках
стыков (замках) при газовой и электродуговой сварке.
Ко второй группе относятся дефекты, выявляемые внешним осмотром или
просвечиванием швов гамма-лучами радиоактивных элементов в процессе
строительства, но не вызвавшие нарушения герметичности трубы. К числу таких
дефектов сварных швов относятся, несквозные поры и шлаковые включения,
подрезы, непровар, несквозные трещины, расположенные как в корне шва, так и
по кромкам - дефекты в виде несплошности металла по сварному шву.
Несмотря на то, что эти дефекты не нарушают герметичности сварных
соединений, наличие их значительно уменьшает прочность и часто приводит к
последующему разрушению стыков.
Имеются также случаи разрывов труб в сварных стыках, не имеющих
дефектов.
Это
объясняется
главным
образом
большим
расхождением
механических свойств металла шва и основного металла вследствие применения
электродов, которые не обеспечивают пределa прочности и предела текучести
металла
шва,
приблизительно
равными
соответствующим
прочностным
характеристикам основного металла.
60
Разрушение
в
этом
случае
объясняется
действием
значительных
напряжений, возникающих в газопроводе при изменении температуры металла
трубы во время эксплуатации, а также в процессе укладки газопровода в
траншею.
Кроме низкого качества сварки, причиной разрывов также является изгиб
труб, происходящий в результате изменения влажности и температуры грунта
(особенно интенсивно в первую весну после укладки и засыпки газопровода при
строительстве, а также после ремонта газопровода с подкопом под трубу).
Известно, что при изменении температуры в пределах от +2 до —2°С характер
напряжений и деформаций не может влиять на механические свойства металла
труб. Однако совершенно другое воздействие оказывает подобное изменение
температуры на грунт, в котором уложена труба. При замерзании или оттаивании
грунтов эти изменения в большинстве случаев приводят к разрушению
газопровода.
Замороженные влажные грунты при оттаивании дают значительную осадку,
как
за
счет
происшедшего
уплотнения,
так
и
вследствие
понижения
сопротивления сдвигу при этом, чем больше глинистых частиц в грунте, тем
меньшим сопротивлением сдвигу он обладает.
Следовательно, изгиб газопроводов, уложенных в грунт происходит в
результате неравномерной осадки, возникающей под действием веса трубы,
лежащего над ней насыпного грунта и неоднородности основания. При этом
установлено, что осадка труб неизбежна; она тем больше, чем более рыхлый и
влажным является грунт дна траншей.
Неравномерность
осадки
газопроводов,
вызываемая
различными
свойствами грунтов, является наиболее важной среди прочих причин изгиба
трубы.
Еще одной причиной, от которой зависят надежность и безопасность МГ,
является качество и уровень проектных и строительно-монтажных работ.
Существуют следующие дефекты, связанные со строительством МГ:
61
- повреждение изоляционного покрытия, и как следствие – интенсивное
коррозионное повреждение, приводящее к потере металла и уменьшению стенки
трубы (коррозия считается особо опасной, если коррозионные каверны достигают
диаметра 40мми поражения стенки трубы на глубину до 50% и более);
- деформация геометрии стенки трубы – коробления, вмятины, гофры, сужение и др.;
- вскрываются места непроваров в сварных швах – поры, раковины, шлаковые
включения, трещины.
Потеря металла - локальное уменьшение толщины стенки трубы в результате
коррозионного повреждения газопровода. Потери металла делятся на объединенные
и одиночные. Объединенная потеря металла – это группа из двух и более
коррозионных дефектов, объединенных в единый дефект, если расстояние между
соседними дефектами меньше или равно значения 4-х толщин стенки трубы в районе
дефектов. Одиночная потеря металла – это один дефект потери металла, расстояние
от которого до ближайших потерь металла превышает значение 4-х толщин стенки
трубы в районе дефекта.
Уменьшение толщины стенки трубы
– плавное утонение стенки,
образовавшееся в процессе изготовления горячекатаной трубы или технологический
дефект проката.
Классификация дефектов геометрии стенки трубы приведена на рисунке
1.1.21.
Дефекты геометрии трубы
Отклонение внутреннего
диаметра
Овальность
Аномальный радиус
изгиба
Вмятины или гофры
Рисунок 1.1.21 - Классификация дефектов геометрии трубы
Характеристика дефектов геометрии стенки трубы приведена в таблице
1.1.14.
62
Таблица 1.1.14
Дефекты геометрии стенки трубы
Наименование
Описание
Вмятина
Местное уменьшение проходного сечения трубы на длине меньшей, чем
1,5 номинального диаметра трубы Dн, без излома оси газопровода,
возникшее в результате поперечного механического воздействия.
Гофр
Уменьшение
проходного
сечения
трубы,
сопровождающееся
чередующимися поперечными выпуклостями и вогнутостями стенки, в
результате потери устойчивости от поперечного изгиба с изломом оси
газопровода.
Сужение
Уменьшение проходного сечения трубы длиной 1,5 номинального
диаметра трубы и более, при котором сечение трубы имеет отклонение от
окружности (Dн-d)/Dн, 2% и более, где Dн - номинальный наружный
диаметр трубы, d - минимальный измеренный наружный диаметр трубы.
К эксплуатационным дефектам относятся, прежде всего, коррозионные
повреждения и усталостные трещины. В газопроводах встречаются все виды
коррозии: точечная, язвенная, сплошная. При этом глубина повреждения
варьируется от 0,5мм до сквозного отверстия.
Наиболее опасными эксплуатационными дефектами являются «холодные» и
усталостные трещины. В большинстве случаев трещины возникают в сварных
соединениях с выходом или без выхода на основной металл.
Также часто образование трещин в металле стенки трубы происходит в
дефектных зонах концентрации напряжений и на границе вмятин.
Трещины являются самым опасным дефектом, их наличие в трубах любых
размеров и направлений не допускается.
Классификация обнаруженных дефектов производится по действующей
нормативно-технической документации по СНиП II-23-81 и РД 34.10.130-96
[64,90].
Повреждения газопроводов в большинстве случаев происходят после
многолетней эксплуатации их без профилактических ремонтов. Дефекты
эксплуатационного характера, возникающие вследствие постоянных циклических
и вибрационных нагрузок, представляют собой растрескивание металла стенки
63
трубы в зоне стыковки с запорной арматурой и тройниками, а также в зоне
аномальных швов.
На основе анализа причин повреждения газопроводов можно наметить
некоторые пути их предотвращения. При строительстве новых и ремонте
действующих газопроводов особое внимание следует обращать на качество
монтажа, сварки и изоляции труб. Для повышения качества сварных соединений
очень важно, чтобы проверка стыков осуществлялась на трассе сразу же после
окончания процесса сварки.
Технология сооружения и ремонта газопровода должна предусматривать
возникновение минимальных растягивающих напряжений в трубах и сварных
стыках в процессе строительства и ремонта. Для этого необходимо в процессе
укладки создавать запас длины газопровода по сравнению с длиной траншеи в
виде изгибов.
Большое значение для снижения числа аварий и повреждений и
предупреждения больших потерь перекачиваемого продукта в случаи аварии
имеет своевременный уход за линейными сооружениями газопровода. Для
сокращения случаев повреждений газопроводов по причине коррозионных
разрушений большую роль играет своевременный и качественный капитальный
ремонт. Благодаря этому, аварийность на газопроводах удастся удерживать на
приемлемом уровне.
Таким
образом,
из
существующего
обзора
видно,
что
все
вышеперечисленные реально существующие повреждения поверхности трубы
МГ можно выявить в результате использования методов неразрушающего
контроля и диагностирования.
1.1.4. Анализ современных методов и средств диагностирования технического
состояния газотранспортных объектов
В зависимости от физических явлений и принципа работы методы
диагностирования и неразрушающего контроля МГ подразделяются на девять
64
основных
видов:
акустический,
магнитный,
вихретоковый,
оптический,
проникающими веществами, радиационный, вибродиагностический, тепловой и
электрический (Рисунок 1.1.22) [1,2,6,11,13,14].
Методы диагностирования
и неразрушающего контроля
Вихретоковая
дефектоскопия
Акустикоэмиссионный
Акустический
Вихретоковый
Ультразвуковая
дефектоскопия
Вихретоковая
толщинометрия
Ультразвуковая
толщинометрия
Визуальнооптический
Оптический
Магнитопорошковый
Измерительный
Магнитный
Магнитографический
Ренгенографический
Капиллярный
Гаммаграфический
Радиационный
Проникающими
веществами
Течеискание
Радиоскопический
Вибродиагностика
Тепловой
Электрический
Рисунок 1.1.22 - Основные виды методов диагностирования
Наибольшее
акустический,
распространение
магнитный,
получили
внутритрубная
первые
диагностика,
пять
методов:
вихретоковый
и
оптический.
Акустические методы основаны на регистрации параметров упругих
колебаний, возбуждаемых и (или) возникающих в контролируемом объекте. В
акустическом виде контроля чаще всего применяют звуковые и ультразвуковые
частоты в диапазоне от 0,5 кГц до 30 МГц. В случае, когда при контроле
используют
частоты
«ультразвуковой»
свыше
вместо
20
термина
кГц,
допустимо
«акустический».
применение
Их
термина
применяют
для
обнаружения поверхностных и внутренних дефектов (нарушений сплошности,
неоднородности структуры, межкристаллитной коррозии, дефектов склейки,
пайки, сварки и т.п.) в деталях и изделиях, изготовленных из различных
материалов. Они позволяют контролировать геометрические параметры при
65
одностороннем допуске к изделию, а также физико-механические свойства
металлов и металлоизделий без их разрушения.
По характеру взаимодействия упругих колебаний с контролируемым
материалом акустические методы подразделяют на следующие основные группы:
 акустико-эмиссионный (АЭ);
 прошедшего излучения (теневой, зеркально-теневой);
 отраженного излучения (эхо-импульсный);
 резонансный;
 импедансный;
 свободных колебаний [1,13,21,28,44,46,56,61,77,95,96,112,125].
Акустические методы решают следующие контрольно-измерительные
задачи:
 акустико-эмиссионный
метод
обнаруживает
и
регистрирует
только
развивающиеся трещины или способные к развитию под действием механической
нагрузки (квалифицирует дефекты не по размерам, а по степени их опасности во
время эксплуатации). Метод имеет высокую чувствительность к росту дефектов обнаруживает увеличение трещины на (1...10) мкм, причём измерения, как
правило,
проходят
в
рабочих
условиях
при
наличии
механических
и
электрических шумов;
 метод
прошедшего
излучения
выявляет
глубинные
дефекты
типа
нарушения сплошности, расслоения, непроклёп, непропаи;
 метод отраженного излучения обнаруживает дефекты типа нарушения
сплошности,
определяет
их
координаты,
размеры,
ориентацию
путём
прозвучивания изделия и приёма отраженного от дефекта эхо сигнала;
 резонансный метод применяется в основном для измерения толщины
изделия (иногда применяют для обнаружения зоны коррозионного поражения,
непропаев, расслоений в тонких местах из металлов);
 импедансный метод предназначен для контроля клеевых, сварных и паяных
соединений, имеющих тонкую обшивку, приклеенную или припаянную к
66
элементам жёсткости. Дефекты клеевых и паяных соединений выявляются только
со стороны ввода упругих колебаний;
 метод свободных колебаний применяется для обнаружения глубинных
дефектов [13,21,28,44,61,77,95,125,163].
Метод АЭ позволяет контролировать всю поверхность объекта контроля,
включая
соединения
(сварные
швы).
Обнаруживаются
трещиноподобные
дефекты, развивающиеся под действием эксплуатационных или испытательных
нагрузок.
В качестве примера такого метода диагностики можно привести цифровую
акустико-эмиссионную систему (Рисунок 1.1.23) Лель-М /A-Line 32D (DDM)/,
производства ООО «ИНТЕРЮНИС». Это оборудование нового поколения,
разработанное специально для промышленного применения в полевых и
заводских условиях, представляющее собой многоканальную модульную систему
сбора и обработки АЭ информации с последовательным высокоскоростным
цифровым каналом передачи данных [77,125,163].
Система входит в перечень типовых приборов используемых для
диагностики основного оборудования МГ предприятий ОАО «Газпром».
Рисунок 1.1.23 - АЭ система Лель-М /A-Line 32D(DDM)/
Особенностью
метода
акустической
эмиссии,
ограничивающей
его
применение, является в ряде случаев трудность выделения сигналов акустической
эмиссии
из
помех.
Это
объясняется
тем,
что
сигналы
АЭ
являются
шумоподобными, поскольку АЭ есть стохастический импульсный процесс.
67
Поэтому, когда сигналы АЭ малы по амплитуде, выделение полезного сигнала из
помех представляет собой сложную задачу [1,13,21,77,95,163].
При развитии дефекта, когда его размеры приближаются к критическому
значению, амплитуда сигналов акустической эмиссии и темп их генерации резко
увеличиваются, что приводит к значительному возрастанию вероятности
обнаружения такого источника акустической эмиссии.
Метод АЭ может быть использован для контроля объектов при их
изготовлении,
в
процессе
приемочных
испытаний,
при
периодических
технических освидетельствованиях, в процессе эксплуатации, позволяет выявлять
поверхностные и внутренние дефекты. Метод имеет достаточно сложную
технологию, требует дорогого оборудования и очень высокой квалификации
персонала.
К
магнитным
относятся
магнитопорошковый,
феррозондовый,
магнитографический и другие методы контроля, основанные на регистрации
магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении
магнитных свойств контролируемых изделий.
Суть магнитного метода заключается в измерении потоков рассеяния
дефектов контролируемого участка газопровода, намагниченного постоянным
магнитным полем. Причиной намагничивания считаются постоянные токи,
существующие в молекулах и атомах ферромагнитного вещества. Магнитные
характеристики таких материалов являются информативными параметрами, так
как зависят от их физико-механических свойств, химического состава, вида
механической и термической обработки, а также от размеров и сплошности
изделий [13,21,41,47,56,65,72,86,108,131].
Эти методы позволяют обнаружить дефекты типа несплошности материала
(трещины,
волосовины,
закаты),
а
также
определить
механические
характеристики ферромагнитных сталей и чугунов по изменению их магнитных
характеристик.
Магнитопорошковый метод (МПМ) (Рисунок 1.1.24) [41,47,56,65,72],
основан на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с
68
использованием в качестве индикатора ферромагнитного порошка или суспензии.
Метод предназначен для выявления поверхностных и под поверхностных (на
глубине 1,5...2мм) дефектов типа нарушения сплошности материала изделия:
трещины, волосовины, расслоения, не проварка стыковых сварных соединений,
закатов и т.д.
Рисунок 1.1.24 - Внешний вид магнитопорошкового дефектоскопа МД-12ПШ
Этим методом можно контролировать изделия любых габаритных размеров
и
форм,
если
магнитные
свойства
материала
изделия
(относительная
максимальная магнитная проницаемость не менее 40) позволяют намагничивать
его до степени, достаточной для создания поля рассеяния дефекта, способного
притянуть частицы ферромагнитного порошка.
Чувствительность МПМ определяется магнитными характеристиками
материала объекта контроля, его формой, размерами и шероховатостью
поверхности, напряженностью намагничивающего поля, местоположением и
ориентацией дефектов, взаимным направлением намагничивающего поля и
дефекта, свойствами дефектоскопического материала, способом его нанесения на
объект контроля, а также способом и условиями регистрации индикаторного
рисунка выявляемых дефектов [41,47,56,65,108,].
При проведении диагностирования МПМ применяют стационарные,
передвижные, переносные и специализированные дефектоскопы.
Примером прибора магнитно-порошкового контроля является дефектоскоп
МД-12ПШ. Основное назначение прибора – используется для обнаружения
поверхностных поперечных трещин во внутренних шейках и средних частях осей
69
трубопровода.
Масштабность применения магнитопорошкового метода объясняется его
высокой производительностью, наглядностью результатов контроля и высокой
чувствительностью.
При
правильной
технологии
контроля
элементов
конструкций и деталей этим методом обнаруживаются трещины в начальной
стадии их появления, когда обнаружить их без специальных средств контроля
трудно или невозможно.
Внутритрубная диагностика (ВТД) основана на использовании автономных
снарядов-дефектоскопов (интеллектуальных поршней), движущихся внутри
контролируемой
трубы
под
напором
перекачиваемого
продукта
(нефть,
нефтепродукты, газ и т.п.). Снаряд снабжен аппаратурой (обычно ультразвуковой
или магнитной) для НК трубы, записи и хранения в памяти данных контроля и
вспомогательной служебной информации, а также источниками питания
аппаратуры [13-15,22,43,56,61,86,90,91,122,165].
Проведение внутритрубного контроля выполняется как при строительстве
трубопровода — с целью тестирования качества относительно протяжённого
завершённого участка, так и при плановых проверках участков действующих
трубопроводов — для определения необходимости, а также сроков и мест
проведения профилактических и реабилитационных работ.
Диагностические системы
способны
обнаруживать широкий
спектр
серьезных дефектов, включая: внешнюю и внутреннюю коррозию; дефекты
«потери металла» в поперечных и спиральных сварных швах; производственные
дефекты
(расслоения,
включения);
связанные
с
вмятинами
(включая
идентификацию самих вмятин); повреждения, возникшие при строительстве
трубопровода (риски, задиры) [22,43,56,61,86,90,91].
В качестве примера можно привести автономный внутритрубный снаряддефектоскоп «Ультраскан» для контроля труб диаметром 530мм в потоке
перекачиваемого продукта (ОАО Центр технической диагностики «ДИАСКАН»)
(Рисунок 1.1.25) [122,165].
70
Рисунок 1.1.25 - Внутритрубный снаряд-дефектоскоп «Ультраскан» в работе
Измерительная часть снаряда состоит из множества датчиков (сенсоров),
расположенных так, чтобы зоны их чувствительности охватывали весь периметр
трубы. Это позволяет избежать пропуска дефектов трубы.
Датчики ультразвукового снаряда излучают ультразвук в тело трубы и
принимают
отраженные
дефектами
сигналы.
В
магнитном
снаряде
ферромагнитный материал трубы намагничивается постоянными магнитами до
состояния близкого к техническому насыщению, а потоки рассеяния, вызванные
дефектами, регистрируются магниточувствительными датчиками (например,
датчиками Холла) [13-15,22,43,56,61,86].
Ультразвуковые
снаряды
используют
обычно
для
контроля
труб
нефтепроводов, поскольку для прохождения ультразвука необходим акустический
контакт датчиков с трубой, обеспечиваемый нефтью. Магнитные снаряды
применяют для контроля как нефте-, так и газопроводов.
Магнитный снаряд-дефектоскоп состоит из трех секций, соединенных
между собой шарнирно для прохождения изгибов трубопровода.
Постоянные магниты, размещенные на двух кольцах средней секции,
создают в трубе продольный магнитный поток между двумя кольцами стальных
проволочных щеток, скользящих по внутренней поверхности трубы. Кольцо с
подпружиненными держателями блоков датчиков расположено между кольцами
щеток, обеспечивая скольжение датчиков по поверхности трубы. Полиуретановые
манжеты служат для создания перепада давления перед и позади снаряда, чем
71
обеспечивается его движение в трубе.
Снаряд вводится в контролируемый трубопровод через специальную камеру
пуска-приемки, проходит по трубе сотни километров, накапливая информацию о
ее состоянии в бортовой памяти, а затем извлекается через аналогичную камеру.
После выгрузки снаряда информация считывается на внешний терминал, а затем
поступает
на
сервер
базы
данных,
расшифровывается,
обрабатывается
программой обработки данных, анализируется оператором и представляется в
виде отчета [13-15,22,43,56].
Программное
обеспечение
используется
для
обработки
полученной
информации, позволяет автоматически выделить области аномалий трубы,
идентифицировать до 15 классов аномалий (трещины, коррозионные поражения и
т.д.), определить местоположение и размеры дефектов, представить результаты
контроля.
Основным препятствием использования ВТД на МГ являются сварные
стыки, выполненные на кольцах или внахлест. Причину этих препятствий
практически невозможно ликвидировать без демонтажа трубопровода.
Вихретоковые методы контроля (ВТК) основаны на регистрации изменений
взаимодействия внешнего электромагнитного поля катушки с электромагнитным
полем вихревых токов, наводимых этой катушкой в объекте. Контроль вихревыми
токами можно выполнять без непосредственного механического контакта
преобразователей с объектом, что позволяет вести контроль при взаимном
перемещении
преобразователя
и
объекта
с
большой
скоростью
[13-
15,22,43,56,91,122].
Вихретоковый контроль позволяет обнаруживать как поверхностные, так и
подповерхностные (залегающие на глубине 1-4мм) дефекты в магнитных и
немагнитных изделиях. Его применяют только для контроля объектов из
электропроводящих материалов. Метод позволяет обнаруживать нарушения
сплошности (в основном трещины) на различных по конфигурации деталях
[13,20,22,56,95].
При ВТК не обнаруживаются дефекты в элементах конструкций и деталях:
72
с поверхностями, на которые нанесены электропроводящие защитные покрытия,
если дефект не выходит на поверхность покрытия; с дефектами, заполненными
электропроводящими частицами; с поверхностями, покрытыми коррозией.
Вихретоковые методы имеют два основных ограничения: во-первых, их
применяют только для контроля электропроводящих изделий; во-вторых, они
имеют малую глубину контроля, связанную с особенностями проникновения
электромагнитных волн в объект контроля [13,20,22,56,95].
Для
примера
приведем
описание
и
технические
характеристики
вихретокового дефектоскопа ВД-12НФМ (Рисунок 1.1.26) используемого в ОАО
«Газпром».
Дефектоскоп
ВД-12НФМ
предназначен
для
обнаружения
поверхностных трещин в деталях из ферромагнитных материалов с грубой
плоской и криволинейной поверхностью [22,56,95].
Рисунок 1.1.26 - Внешний вид вихретокового дефектоскопа ВД-12НФМ
Данный дефектоскоп позволяет обнаруживать трещины в изделиях даже
под слоем неэлектропроводящего покрытия толщиной до 3мм. Это дает
возможность проводить контроль изделий с самой грубой поверхностью без ее
предварительной зачистки, что значительно сокращает общее время контроля.
Наряду с высокой производительностью, присущей вихретоковому методу
вообще, этот дефектоскоп обеспечивает также достаточно высокую скорость
контроля [13,20,22,56,95].
Визуально-оптические методы контроля основаны на взаимодействии
светового излучения с контролируемым объектом. По характеру взаимодействия
различают методы прошедшего, отражённого, рассеянного и индуцированного
73
излучений (под последним имеется в виду оптическое излучение предмета под
действием
внешнего
воздействия,
например
люминесценцию)
[5,21,24,40,56,72,86,125].
Информативными параметрами этих методов являются амплитуда, фаза,
степень поляризации, частота или частотный спектр, время прохождения света
через объект, геометрия преломления или отражения излучения. Оптические
методы широко применяют из-за большого разнообразия способов получения
первичной информации о наличии наружных дефектов независимо от материала
контролируемого изделия.
Рефрактометрия, интерферометрия, лазерные и голографические методы
контроля также называются оптическими методами контроля.
По виду приёмника лучистой энергии различают три группы оптических
приборов: визуальные, детекторные и комбинированные.
У визуальных приборов приёмник – глаз. Это обзорные эндоскопы, лупы,
микроскопы и т.п. К детекторным приборам относятся приборы, в которых
приёмником служат различные детекторы: химические реагенты (фотоэмульсии),
люминесцирующие вещества, спектрометры и т.д. Комбинированные приборы
пригодны
для
обзора
объекта
визуально
и
с
помощью
детектора
[21,24,40,56,72,86].
Визуально-оптические методы диагностики могут быть применены как при
прокладке новых трубопроводов, так и при выполнении ремонтных работ. Они
могут использоваться при: - внутриполостной диагностике для обнаружения
вмятин и забоин на трубе, а также некачественных сварных швов; - наружной
диагностике состояния трубопроводов расположенных под водой; - обнаружении
утечек газа и топлива через микротрещины и раковины [21,24,40,56,72,86].
Поверхностные дефекты, расположенные в труднодоступных или недоступных
для визуального контроля местах, могут быть обнаружены с помощью эндоскопов
- устройств линзового или волоконно-оптического типа. Состояние основного
металла труб и сварных соединений обследуемого участка МГ для подземной
прокладки может быть выявлено визуально только после шурфовки и очистки
74
поверхности трубы от изоляции. Для надземных МГ состояние металла
проверяется визуально.
Примером
новейшего
инструмента
визуального
контроля
является
видеоскоп Olympus IPLEX MX (Рисунок 1.1.27), представляющий собой
комплектную телевизионную эндоскопическую систему с гибким зондом.
Рисунок 1.1.27 - Внешний вид видеоскопа Olympus IPLEX MX
Прибор разработан с учетом последних достижений оптики, точной
механики и компьютерной техники, а также рекомендаций ведущих специалистов
по неразрушающему контролю. Olympus IPLEX MX позволяет проводить
комплексный визуальный контроль, измерять найденные через эндоскоп дефекты
и документировать результаты осмотра с результатами измерений на картах
Compact Flash (до 4800 снимков на одной карте) или на персональном
компьютере, повторно просматривать изображения и производить многократные
обмеры. Результаты осмотра и измерений могут быть выведены в виде отчета с
текстовыми и фотографическими комментариями.
Таким образом, основные методы диагностирования и неразрушающего
контроля ЛЧ МГ, используются для комплексного обследования и получения
необходимой информации о техническом состоянии ЛЧ МГ.
Однако осуществить сплошную диагностику при помощи традиционных
методов неразрушающего контроля нельзя, поскольку для этого потребовалось бы
вскрыть все подземные коммуникации и выполнить зачистку поверхности МГ и
сварных стыков. Очевидно, что это практически невозможно. Кроме того,
75
традиционные методы и средства НК направлены на поиск и нахождение
конкретного дефекта. При этом определить размеры дефектов (глубина,
протяженность), расположенных в объеме основного металла или в металле
сварного соединения, сложно. Если размеры дефекта определены (современные
дефектоскопы решают эту задачу), то необходимо оценить степень опасности и
развития дефекта. Для этого необходимо сделать поверочный расчет на прочность
с учетом размеров дефекта.
Приведенный анализ методов диагностики позволил сделать вывод о
необходимости разработки дополнительных диагностических признаков и
методов
обработки,
данных
производственного
мониторинга
на
МГ,
позволяющих повысить достоверность оценки технического состояния МГ.
Учитывая то, что процессы взаимодействия МГ с окружающей средой идут
на больших территориях, оперативно оценить их масштабы, состояние и прогноз
изменения газопроводов можно лишь на основе применения дистанционных, в
первую очередь аэрокосмических методов (АКМ), позволяющих получать
качественную
по
полноте
информацию
по
всей
трассе
МГ
в целом
[7,9,11,17,36,73,92,105,114,127,151,163,172,177 ].
АКМ объединяют комплекс исследований поверхности Земли и объектов
трубопроводных систем, осуществляемый с помощью искусственных спутников,
орбитальных космических станций и пилотируемых кораблей, самолетов и
вертолетов, путем регистрации собственного и отраженного электромагнитного
излучения природных и искусственных объектов приемными устройствами с
последующей обработкой, интерпретацией и анализом полученных данных.
Аэрокосмические исследования являются составной частью работ по
комплексному
изучению
трубопроводных
систем
и
окружающей
среды
[9,11,17,36,73,92,105,114].
Относительная
эффективность
существующих
АКМ
вызывает
необходимость их рационального сочетания (комплексирования) с учетом их
особенностей, характеристик и способов применения, что повышает полноту и
достоверность итоговой информации.
76
На
рисунке
1.1.28
представлена
обобщенная
схема
основных
аэрокосмических методов, используемых для диагностирования МГ [17,105].
Для применения в диагностике трубопроводных систем и мониторинге
окружающей среды могут быть рекомендованы фотографические, в том числе
многозональная, и нефотографические - тепловая инфракрасная, микроволновая,
сканерная, телевизионная, лазерная, радиолокационная съемки и аэровизуальные
обследования.
Виды и методы проведения
аэрокосмических съемок
Космическая
съемка
Фотографическая
съемка
Аэросъемка
Аэровизуальное
обследование
Нефотографическая
съемка
Космическая
фотосъемка
Тепловая
съемка
Аэрофотосъемка
Телевизионная
съемка
Инфракрасная
съемка
Микроволновая
съемка
Аэротелевизионная
съемка
Радиолокационная
съемка
Лазерная
съемка
Рисунок 1.1.28 - Основные виды аэрокосмических методов диагностирования
Фотографическая съемка (аэро- и космо) в настоящее время - самый
универсальный
и
наиболее
широко
используемый
вид
дистанционного
зондирования природной среды. Эффективность применения фотосъемок связана
с высокой степенью пространственного и спектрального разрешения, что имеет
особую важность в определении закономерностей пространственно-временного
изменения
природно-технических
условий
эксплуатации
и
технического
состояния трубопровода [92,105,114,127,151,163].
Благодаря большому объему получаемой информации, относительной
простоте применения, достаточному уровню развития, фотографические методы
заняли ведущее место в комплексе работ по изучению состояния трубопроводных
систем.
77
Специфика использования космической фотосъемки (КФС) обусловлена ее
обзорностью, интеграцией объектов, возможностью изучения природы и
геотехнических систем при разных уровнях генерализации. Важнейшими
особенностями снимков Земли из космоса являются их объективность и
возможность безграничного охвата отдаленных территорий. В отдельных случаях
космическая съемка становится единственно возможным инструментом контроля
[114,127,177].
Материалы
КФС
в
первую
очередь
должны
использоваться
при
тематическом картировании изучаемой территории, при этом сокращаются
полевые исследования, приобретающие характер контрольных наблюдений.
Аэрофотосъемка (АФС) – это съемка местности с высоты от сотен метров
до десятков километров при помощи специальных средств (фотоаппарат,
тепловизор, сканер и т.д.) на фотоматериал, установленных на летательном
аппарате:
самолете,
радиоуправляемом
вертолете,
мини
-
аэростате,
самолете
или
-
дирижабле,
вертолете,
беспилотном
мотодельтаплане
[12,17,83,84,97,101,124,148,149,172,173].
Летательный аппарат должен быть оснащен пилотажно-навигационным
оборудованием для выполнения съемочных полетов, иметь фотолюки и другие
устройства
для
размещения
и
эксплуатации
аппаратуры,
оборудован
необходимым комплексом съемочных средств и средств для определения и
фиксации в полете с требуемой точностью непосредственно элементов внешнего
ориентирования материалов съемок, либо исходной информации для определения
этих значений при послеполетной обработке полученных данных.
Российскими конструкторами создан наиболее информативный прибор многозональный сканирующий радиометр (МСР) «Бета» (Рисунок 1.1.29). АФС с
использованием МСР «Бета» позволяет получать изображения подстилающей
поверхности в видимом, а также в ближнем, среднем и тепловом ИК-диапазонах,
с
высокими
радиометрическим
разрешением
и
точностью.
Сочетание
используемых фильтров выбирается с учетом спектральных характеристик
78
объектов съемки, что существенно повышает возможности дешифрирования их
состояния [101,124,148,149,172,173].
Рисунок 1.1.29 - Гермоконтейнер, оптического блока МСР «Бета»
Представление съемочной информации в цифровом виде [101,124,148,149]
позволяет вести исследование объектов, как в процессе полета, так и после его
завершения. Для географической привязки и коррекции изображений, а также для
обеспечения точного перемещения летательного средства по съемочным
маршрутам, используется система спутниковой навигации GPS.
Основные технические характеристики МСР «Бета» представлены в
таблице 1.1.15.
Таблица 1.1.15
Технические характеристики МСР «Бета»
Параметр
Значение
Полоса обзора
Разрешение на местности (при Н=1км)
Угол сканирования
Мгновенное поле зрения
Спектральные области
Количество спектральных диапазонов
Количество одновременно
регистрируемых каналов
Скорость сканирования
Погрешность измерения яркости в
диапазоне 0,43-2,2 мкм
Погрешность измерения температуры
Контроль фотометрических
характеристик в полете
Выбор режимов работы и управления
фильтрами
1.4 высоты полета
1.4 м
70 °
5 (угл. мин.)
0,43-0,94; 1,5-2,5; 3,5-4,1; 8-14 (мкм)
21
6
18; 36; 72 (строк / с)
1%
0,15 ° (К) в диапазоне от -40 до 50 °
По встроенным эталонам
Автоматический или диалоговый
79
Установка коэффициентов усиления
видеоканалов
Коррекция колебаний по крену
Привязка измерений к географическим
координатам
Отображение информации в полете
Представление информации
Регистрация информации
Рабочие высоты съемки
Автоматическая
По данным встроенной гировертикали
По данным GPS
На цветном дисплее по 3-м каналам
Восьмиразрядное, 1000 пикселей / стр.
На съемных HDD
0,5-11 км (при скорости полета 4001000 км/час)
Обработка информации МСР с помощью программы «Агрос» позволяет
представлять результаты съемки в виде синтезированных снимков, планов и карт,
обеспечивая:

фотометрическую нормализацию видеоинформации;

геометрическую коррекцию и преобразование в картографические
проекции;

географическую привязку.
Аэросъемка с использованием МСР «Бета» производится на самолетах типа
Ан-30, Ан-2 и «Аккорд-201».
Под аэровизуальными обследованиями (АВО) трасс МГ понимается
процесс их визуального изучения с помощью летательных средств.
К основным задачам АВО трасс в системе диагностики МГ и мониторинга
окружающей среды относятся [86,124,172]:

оперативный визуальный контроль состояния МГ и окружающей среды;

предупреждение нарушений правил охраны и эксплуатации МГ;

проверка и уточнение информации, полученной в результате выполнения
работ предполевого этапа, уточнение программы полевых исследований;

получение
дополнительной
информации
о
состоянии
элементов
газопровода, которая недостаточно отражена в материалах дистанционного
зондирования, а также о состоянии изменяющихся во времени процессов на
трассе МГ.
АВО имеют преимущества перед наземными визуальными обследованиями:
 облегчает обследование труднодоступных участков трассы МГ;
80

расширяется полоса маршрутного обследования, что в свою очередь
позволяет оценить не только состояние газопроводов и приграничной полосы, но
и прилегающих к трассе участков местности;
 увеличиваются возможности полевого обследования;

перспективное восприятие местности заменяется планово-перспективным,
напоминающим фотоплан или карту;
 значительно сокращаются сроки и стоимость полевых работ.
В процессе облета трассы при АВО обзором местности контролируют
результаты выполненного в камеральных условиях дешифрирования и дополняют
их теми данными, которые ранее вызывали сомнение или не были обнаружены;
визуально оценивается техническое состояние трубопровода. Наблюдения
ведутся в пределах видимости невооруженным глазом или с применением
бинокля. Наблюдатель должен опознать природно-технические процессы,
развивающиеся на трассе; выявить закономерности изменения технического
состояния трубопровода и их соотношение с компонентами природной
обстановки трассы; предварительно определить потенциально опасные участки
трассы и решить целый ряд других конкретных вопросов, определенных
программой работ; зафиксировать полученные результаты.
АВО могут дополняться авиадесантными операциями, позволяющими
уточнять ситуации, сложившиеся на местности и наблюдаемые с воздуха, путем
непосредственных наземных наблюдений, а также провести инструментальные
экспресс-измерения некоторых интересующих параметров состояния элементов
газопровода [86,124,172].
Специальными нефотографическими видами съемки (НФС), позволяющими
решать более узкий круг специфических задач являются, тепловая инфракрасная
(ИК), микроволновая, телевизионная, радиолокационная, сканерная и др.
Материалы этих съемок используются в тех случаях, когда их применение дает
положительный результат.
Тепловая съемка (ТС) наряду с другими методами дистанционного
зондирования [17,83,97,177,178] играет важную роль при изучении проявлений
81
геодинамических и гидрогеологических процессов на трассах газопроводов,
связанных с увлажнением, водонасыщением и переносом тепла, обнаружении
мест и размеров утечек газа, изучении экологического состояния исследуемых
территорий.
Тепловая инфракрасная съемка решает широкий круг задач, среди которых
можно назвать картирование и диагностика состояния продуктопроводов (нефтеи газопроводы), включая обнаружение мест утечек. ИК-съемка данных объектов
может быть выполнена с малых (до 100м) высот, при этом реальное разрешение
составляет 0,1-0,2м. На изображении такого качества отчетливо проявляются
нюансы теплового следа продуктопровода, выделяются участки его обводнения
грунтовыми водами (а, значит, и повышенной коррозионной опасности), места
развития гидрантных пробок. Места утечек выглядят по-разному - для
газопроводов это контрастные очень холодные (вследствие адиабатического
расширения газа) локальные участки, для нефтепроводов - более теплые по
сравнению с окружающей средой участки [17,83,97,177,178].
Для получения ИК-изображений, диагностике трубопроводных систем
применяются двухканальные тепловизоры с диапазонами 2-5 и 8-12мкм.
Примером одного из таких средств является тепловизор «Вулкан-4000»
(ГНПП
«Аэрогеофизика»)
-
специализированная
тепловизионная
система
высокого разрешения, представляющий собой комплекс аппаратно-программных
средств тепловой инфракрасной аэросъемки (Рисунок 1.1.30). Система обладает
высоким пространственным разрешением, большим углом обзора, позволяет
получать
детальные,
высококачественные
тепловые
изображения
[17,83,97,177,178].
82
Рисунок 1.1.30 - Тепловизор «Вулкан-4000» с блоком управления
В составе комплекса эксплуатируется система измерения и регистрации
значений гирокурса и гировертикали. Тепловое изображение, скорректированное
с учетом данных радиогеодезии, курсовой системы и радиовысотомера оказалось
практически картографической проекцией местности.
Система обработки тепловых инфракрасных изображений тепловизора
«Вулкан-4000» является уникальным по составу и принципам работы пакетом
программ IRIT (Infra Red Image Tools) и представляет собой единую
операционную среду с широким набором процедур обработки изображений,
являясь при этом базой для полной сквозной технологии - от выполненных
съемок до отчетного материала. Главное назначение этой программы — создание
масштабных тепловых изображений в интерактивном режиме. Выходные
картинки можно использовать в качестве топографической основы для
последующих интерпретационных действий, некоторые из которых доступны
непосредственно в программе [177,178].
Телевизионную съемку (ТВС) с искусственных спутников Земли или
авиационных летательных средств целесообразно применять для контроля за
развитием геодинамических процессов в районе прокладки трасс трубопроводов,
обнаружения и оценки масштабов крупных аварийных ситуаций.
ТВС выполняют в режиме непосредственной передачи изображений на
наземные станции, если летательный аппарат находится в зоне их приема или в
режиме
запоминания
осуществляется
магнитная
запись
видеосигнала.
83
Переданные электрические сигналы преобразуются в цифровую форму или в
изображение на экране, с которого выполняется фотографирование на пленку
[17,83,97,177,178].
ТВС обеспечивает оперативное и периодическое получение изображений
большой
обзорности
недостатком
исследуемой
ТВ-изображений
территории.
является
их
Однако,
более
низкая
существенным
разрешающая
способность по сравнению с КФС и АФС и трудности, возникающие при
необходимости стереоскопического изучения снимков.
ТВС должна выполняться специальными ТВ-кадровыми системами,
например, типа Т-2. Телевизионная система Т-2 обеспечивает запись изображений
местности при углах визирования от 0 до 90 град, поле зрения 20 или 3,5 град.
Возможно
применение
телевизионных
сканеров,
предназначенных
для
проведения плановых панорамных съемок (поле зрения 156×40 град., угловое
разрешение 5мин.). В случае их отсутствия могут применяться бытовые
видеокамеры, например, типа VM-600E фирмы HITACHI; CCD-V600E фирмы
SONY
и
т.п.
Однако
они
менее
надежны,
чем
специализированные
[17,83,97,148,177,178].
В процессе съемок должен выполняться контроль видеозаписи по
малогабаритному телемонитору. Возможность оперативного просмотра отснятой
видеоинформации позволяет определить оптимальные природно-технические
условия съемки и вносить по ходу работы необходимые коррективы. При
необходимости материалы съемок переводят в цифровой код и обрабатывают в
автоматизированном режиме на ЭВМ.
Радиолокационная
съемка
(РЛС)
является
активным
средством
зондирования, основанным на использовании отражения зондирующих сигналов,
излучаемых передатчиком РЛ от земной поверхности, и на различных
электрических свойствах атмосферного воздуха и его смеси с метаном,
транспортируемым по МГ, измерения ведутся в диапазоне 0,3-100см (100ГГц 300МГц) [16,92,124,149].
Основными преимуществами РЛС по сравнению с другими видами
84
дистанционного зондирования являются: независимость от метеорологических
условий и времени суток; принципиальная независимость разрешающей
способности на местности от расстояния до объектов; большая полоса захвата на
местности (с малых высот); возможность обнаружения всплывших трубопроводов
по радиолокационным контрастам; возможность цифровой записи информации в
момент съемок и ее передачи с борта носителя по каналу связи на значительные
расстояния.
Недостатками РЛС являются более низкая разрешающая способность по
сравнению с АФС, мелкий масштаб изображения, дисторсия изображения.
Примером
использования
РЛС
является
радиолокационная
система
«КОМПАКТ-100» (Рисунок 1.1.31), представляющая собой радиолокатор с
синтезированной апертурой и автофокусированием, (разработка ФГУП «НИИ
точных приборов»), которая относится к семейству мобильных малоразмерных
радиолокаторов с синтезированной апертурой, предназначена для получения
радиолокационных изображений поверхности земли днем и ночью при любых
погодных
условиях
последующим
и
запоминания
радиолокационной
информации
с
формированием радиолокационного изображения на борту
летательного аппарата или на наземном пункте [6,11,16,92,124,149,172].
Рисунок 1.1.31 - Радиолокационная система «КОМПАКТ-100»
Цифровые методы регистрации и обработки информации обеспечивают
формирование изображения (карты местности) в реальном масштабе времени.
85
Радиолокационное
изображение
в
режиме
полосного
картографирования
формируется перпендикулярно к линии пути с правого и левого борта самолета и
по своему качеству приближается к фотоснимкам.
Использование дополнительного вычислительного комплекса на базе
ноутбука
позволяет
восстановление
осуществлять
на
радиолокационных
борту
авиационного
изображений
с
носителя
пониженным
пространственным разрешением порядка 5-7м со скоростью, соответствующей
проведению съемки объектов. Восстановление радиолокационных изображений с
предельным пространственным разрешением 1,5х1,5м осуществляется на земле
[16,92,124,149].
Технические характеристики радиолокационной системы «КОМПАКТ-100»
приведены в таблице 1.1.16.
Таблица 1.1.16
Основные параметры радиолокатора «КОМПАКТ-100»
Параметр
Диапазон частот (длина волны, см)
Ширина полосы радиотракта, МГц
Пространственное разрешение, м
Ширина полосы съемки, км
Предельная дальность, км
-на суше
-на море
Высота полета при съемке, м
Размеры мобильной антенны, мм
Вид рабочей поляризации (В
вертикальная, Г – горизонтальная)
Энергопотребление (сеть 27В), Вт
Минимальные габариты, мм
Масса, кг
Количество операторов
Значение
Х(3)
100
1,5х1,5
До 20
40
60
100-12000
230х230х50
- ВВ, ГГ
700
440х550х375
45
1
Преимуществами радиолокатора «КОМПАКТ-100» являются: отсутствие
необходимости конструктивной доработки носителя для транспортировки
радиолокатора; автоматическое управление съемкой объектов в соответствии с
полетным заданием на основании данных спутниковой навигационной системы.
Лазерная съемка (ЛС) основана на свойствах лазера, давать мощное
излучение в узких зонах спектра, при облучении объекта на двух длинах волн,
86
одна из которых попадает в полосу поглощения газа, проходящего по МГ, а
другая лежит вне ее (метод дифференциального поглощения). Сигналы в этих
зонах регистрируются специальными датчиками. На этом принципе основано
большое количество лазерных газоанализаторов [2,38-40,66,93,104].
Применение ЛС для исследования состояния дна водоемов и подводных
трубопроводов основано на использовании мощности лазерного излучения в
зеленой зоне спектра, где вода является почти прозрачным веществом. В
зависимости от мощности, частоты импульсов, путевой скорости, состояния воды
глубина зондирования достигает 40м с дискретностью измерения значений
отметок дна и трубопровода 20см вдоль оси маршрута.
В России интенсивно ведутся разработки по созданию оборудования,
способного быстро и эффективно обнаруживать утечки газа из МГ с борта
летательного аппарата примером одного из них является лазерный детектор
метана – дистанционный диагностический комплекс (ДДК) (Рисунок 1.1.32)
«ДЛС-Пергам»
(компания
ОАО
«ПЕРГАМ-Инжиниринг»)
[62,114],
предназначенный для обнаружения утечек природного газа из МГ высокого и
низкого давления, крановых узлов, подземных газохранилищ и других объектов.
Рисунок 1.1.32 - Дистанционный диагностический комплекс «ДЛС-Пергам»
Принцип работы лазерного детектора «ДЛС-Пергам» основан на сочетании
методов пассивного и активного зондирования с борта летательного аппарата в
видимом и ИК-диапазоне приземного слоя атмосферы и земной поверхности.
87
Лазерный пучок, испущенный прибором, отражается топографическим
объектом (земля, трава, лес, и т.д.), попадает в приемную систему прибора на
приемное параболическое зеркало и фокусируется на фотоприемник. Также
детектор метана включает в себя реперный канал, в котором часть лазерного
пучка проходит через кювету с метаном и фокусируется на другом ФП [2,3840,66,71,93,104,114,144].
Прибор измеряет концентрацию природного газа с расстояния до 250м, что
обеспечивает безопасную работу оператора и персонала во время контроля трасс,
«мобильность» измерений и оперативность диагностики объектов газового
хозяйства.
Высокий уровень чувствительности измерений при относительно малой
мощности лазера (15 мВт) достигается в приборе не только за счет
высокоэффективной приемной системы, но и за счет специальных процедур
управления лазером и обработки сигналов. В детекторе метана применяется
оптический фильтр для исключения помехи, связанной с солнечной засветкой
фотоприемника. Результаты измерений выводятся на экран монитора в режиме
реального времени с одновременной записью в память компьютера. Используя
систему GPS, можно наносить на электронную карту маршрут полета и
выявленные места утечек газа из газопровода.
Технические характеристики ДДК «ДЛС-Пергам» представлены в таблице
1.1.17.
Таблица 1.1.17
Технические характеристики «ДЛС-Пергам»
Параметр
Максимальное расстояние детектирования,
Длительность измерений
Пороговая чувствительность измерений за 0,5сек
с расстояния 50 м
с расстояния 100 м
с расстояния 150 м
Минимальная толщина детектируемого слоя метана
Динамический диапазон измеряемых концентраций
Селективность к другим газам
Электропитание
Значение
до 250 м
0,01сек и 0,5сек (одновременно)
(*)
25 ppm* м
100 ppm* м
200 ppm* м
0,05 мм
2*104
<(1/104)
27В, 160 Вт
88
Рабочая температура
Длина волны излучения лазера
Мощность лазера
Масса
Скорость полета вертолета
Минимальный объем утечки
Определение координат места утечки при помощи системы
-10 до +40ºC
1,65 мкм
15 мВт
45 кг
до 150 км/ч
8 м3/ч
GPS
В ходе транспортировки газа по газопроводу на поверхности земли
возникают аномальные температурные поля, которые определяются характером
теплопередачи от газа к стенке трубы и далее в окружающий объем почвы, и
теплопроводностью грунта. В случае утечки газа происходит дросселирование, в
результате чего на поверхности земли образуется аномалия достаточно
правильной
формы,
относительно
фона,
имеющая
легко
отрицательный
обнаруживаемая
на
температурный
тепловом
контраст
изображении.
Положительная аномалия может возникать в местах арочного деформирования
трубы, выхода ее на поверхность, нарушения изоляции, гофрирования стенок
трубы, нарушения обволовывания или глубины залегания трубы, что особенно
критично для зон пересечения трассы газопроводов с другими техногенными
объектами. Для измерения температурных полей в местах аномалий служит
тепловизионная
система
(тепловизоры)
установленная
на
ДДК
[6,7,11,17,36,177,178].
Полученные термограммы обрабатываются по специальной методике для
выявления дефектов на фоне помех с учетом температурных особенностей
местности. По результатам облета и последующей обработки полученной
информации выдается заключение о техническом состоянии обследуемого
объекта с привязкой изображения ко времени и месту посредством GPS.
Экспериментальный лазерный локатор утечек газа (ЭЛУГ) (Рисунок 1.1.33)
предназначен для дистанционного обнаружения в реальном масштабе времени
утечек газа и дефектов линейной части (ЛЧ) магистральных газопроводов (МГ)
при воздушном патрулировании и послеполетной обработки записанной
информации[11,12,18,31,60,69,73,75,76,83,129,130,135,137,139,140,189,190,195].
89
Рисунок 1.1.33 - Лазерный локатор утечек газа «ЭЛУГ»
Прибор
может
быть
применен
в
газодобывающей
отрасли
промышленности при идентификации:
- утечек газа из МГ;
- утечек газа на запорном и другом оборудовании, в окрестности
компрессорных станций и мест хранения газа;
- выходов труб на поверхность.
Совместное использование лазерного локатора «ЭЛУГ» и ЭВМ выводит
данный программно-аппаратный диагностический комплекс на передовой
уровень обработки информации и представления результатов пользователю,
делая информацию о существующих или возможных утечках газа более
наглядной и удобной для анализа и статистики.
Вся информация, собранная в процессе патрулирования накапливается в
специальной базе данных, накладывается друг на друга и подвергается
статистической
обработке.
Полученная
картина
дает
возможность
контролировать состояние газопровода в центральном пункте обработки
информации посредством специальных программ.
Локатор «ЭЛУГ» состоит из двух лазерных излучателей, позволяющих
осуществлять дифференциальный прием, на длинах волн 3,3912 и 3,3922мкм,
передающей оптической системы, приемного телескопа, устройства обработки
сигнала, АЦП, цифрового фотоаппарата и ЭВМ. Лазерное излучение, обоих длин
90
волн, при помощи передающей оптической системы направляется в сторону
трубопровода в область, где по предположению, скапливается метановое облако.
Излучение, проходя через газ (излучение лазера с длиной волн  = 3,3922 мкм,
частично поглощается метаном, излучение с длиной волны  = 3,3912 мкм,
поглощается метаном слабо), достигает подстилающей поверхности вблизи
трубопровода и отражается от нее. Часть отраженного излучения попадает в
апертуру приемного телескопа локатора и преобразуется фотоприемником в
электрический сигнал.
Таким образом, оптическое излучение, содержащее информацию о метане,
детектируется приемной системой, попадает в устройство обработки сигнала, а
результат преобразуется, посредством АЦП, в цифровую форму и поступает в
ЭВМ (ноутбук), где обрабатывается, записывается в память и выводится на экран
ЭВМ (в режиме «Самописец»). Одновременно в ЭВМ записывается изображение
места утечки (при помощи цифрового фотоаппарата типа Canon EOS 300) и её
координаты (GPS приемником типа BU303).
При обнаружении утечки (по сигналу на самописце), производится
повторное обследование с изменением режима полета. После окончания
обследования, с целью подтверждения утечки или обнаружения новых утечек,
осуществляется
дополнительная
совместная
обработка
результатов
зондирования, сопоставлением показаний самописца, изображения места утечки,
координат и результатов цифровой обработки на ЭВМ. Послеполетная обработка
также позволяет выявить различные дефекты ЛЧ МГ.
Обнаруженные утечки и дефекты ЛЧ МГ сохраняются в базе данных ЭВМ
и используются в дальнейшем для статистической обработки при следующих
обследованиях МГ, позволяя значительно повысить достоверность обнаружения
утечек.
Технические характеристики «ЭЛУГ» представлены в таблице 1.1.18.
Таблица 1.1.18.
Технические характеристики «ЭЛУГ»
91
Длина волны излучения лазера, мкм
Мощность излучения лазеров, мВт
Апертура приемника, мм
Фокусное расстояние объектива приемника, мм
Угол поля зрения, мин
Чувствительность, ppm*м
Объем обнаруживаемых утечек метана, м3/час
Приемник излучения
3,3912;
3,3922
10;
16
300
300
1,5
100
30
фоторезистор
(охлаждаемый)
0,5
Координаты GPS
Не менее 4
300
2,5
GPS
По данным GPS
Коэффициент использования излучения
Идентификация места утечки газа
Разрешение фотоизображения, Мпиксел
Задержка съемки кадра, мсек
Режим покадровой съемки, период, сек
Система спутниковой ориентации
Привязка измерений
Система цифровой мобильной связи
Максимальная скорость полета при обследовании, 100,0
км/час
Минимальная высота полета, м
Ниже 50
Максимальная высота полета, м
100
Точность определения места утечки, м
Быстродействие, сек
Частота модуляции (He-Ne источники), кГц
Специализированное ПО
Энергопотребление (+27В), Вт
Устройство регистрации и отображения информации
Время размещения на борту, мин
Количество операторов
Рабочая температура, °С
Предельная температура окружающей среды, °С
Габариты, мм
Вес, кг
25
0,07
7,0
Преобразование аналоговой
информации в цифровую
300
Ноутбук
15
1
от -15 до +35
от -40 до +50
1250x350x400
35
Вертолетный лазерный локатор утечек газа (Аэропоиск-3М), состоит из
двух лазерных излучателей, позволяющих осуществлять дифференциальный
прием, на длинах волн 3,3912 и 3,3922мкм, передающей оптической системы,
приемного телескопа, устройства обработки сигнала и устройства регистрации –
самописец (Рисунок 1.1.34) [11,12,18,31,60,73,75,76,83,130]. Принцип работы
локатора «Аэропоиск-3М» аналогичен ЭЛУГ, однако в данном локаторе: более
простая оптическая схема; аналоговая обработка сигналов; отсутствует связь с
ЭВМ; невозможно использовать систему спутниковой привязки места утечки;
92
отсутствует
возможность
послеполетной
обработки
информации;
низкая
вероятность обнаружения утечек газа из МГ, поэтому ограничено его
применение.
Рисунок 1.1.34 - Лазерный локатор «Аэропоиск-3М»
Особенностями локатор является то, что он оборудован ЭВМ, блоком
цифровой обработки сигналов, видеокамерой, GPS-приемником. Регистрация
сигнала от подстилающей поверхности трассы осуществляется на жесткий диск
встроенной ЭВМ. Дополнительно на жесткий диск регистрируется информация с
видеокамеры и GPS-приемника. Идентификация места утечки проводится по
данным GPS-приемника и изображения подстилающей поверхности, полученной
с видеокамеры.
Технические характеристики «Аэропоиск-3М» представлены в таблице
1.1.19.
Таблица 1.1.19.
Технические характеристики «Аэропоиск-3М»
Длина волны излучения лазера, мкм
Апертура приемника, мм
Фокусное расстояние объектива приемника, мм
Угол поля зрения, мин
3,3912;
3,3922
10;
16
300
300
1,5
Чувствительность, ppm*м
Объем обнаруживаемых утечек метана, м3/час
Приемник излучения
200
60
фоторезистор
Мощность излучения лазеров, мВт
93
Коэффициент использования излучения
Максимальная скорость полета при обследовании,
км/час
Минимальная высота полета, м
Максимальная высота полета, м
Точность определения места утечки, м
Быстродействие, сек
Частота модуляции (He-Ne источники), кГц
Энергопотребление (+27В), Вт
0,5
100,0
Устройство регистрации и отображения информации
Время размещения на борту, мин
Количество операторов
Рабочая температура, °С
Предельная температура окружающей среды, °С
Габариты, мм
Самописец
15
1
от -15 до +35
от -40 до +50
1400x350x400
Вес, кг
45
Ниже 50
90
100
0,1
7,0
350
В ходе транспортировки газа по газопроводу на поверхности земли
возникают аномальные температурные поля, которые определяются характером
теплопередачи от газа к стенке трубы и далее в окружающий объем почвы, и
теплопроводностью грунта. В случае утечки газа происходит дросселирование, в
результате чего на поверхности земли образуется аномалия достаточно
правильной
формы,
относительно
фона,
имеющая
легко
отрицательный
обнаруживаемая
на
температурный
тепловом
контраст
изображении.
Положительная аномалия может возникать в местах арочного деформирования
трубы, выхода ее на поверхность, нарушения изоляции, гофрирования стенок
трубы, нарушения обваловывания или глубины залегания трубы, что особенно
критично для зон пересечения трассы газопроводов с другими техногенными
объектами. Для измерения температурных полей в местах аномалий служит
тепловизионная
система
(тепловизоры)
установленная
на
«Аэропоиск-3»
[6,7,11,17,36,177,178].
Полученные термограммы обрабатываются по специальной методике для
выявления дефектов на фоне помех с учетом температурных особенностей
местности. По результатам облета и последующей обработки полученной
информации выдается заключение о техническом состоянии обследуемого
объекта с привязкой изображения ко времени и месту посредством GPS.
94
Подводя итог, необходимо отметить, что каждый из существующих методов
диагностирования в отдельности позволяет получить лишь частные параметры
тех или иных дефектов и не обеспечивает получения общего объема необходимой
информации о состоянии объектов ГТС и динамике их изменения, поэтому только
совместное использование АКМ и традиционных методов неразрушающего
контроля может дать полную картину обследования магистрали.
95
1.2. Выбор и обоснование направления исследований и способов решения
поставленных задач
На основе проведенного анализа технического состояния и доминирующих
факторов аварийности, возникающих в ходе эксплуатации газотранспортных
объектов Единой системы газоснабжения России, а также методов и аппаратных
средств, используемых при мониторинге магистральных газопроводов, в данном
параграфе приводится выбор и обоснование направлений исследований, и
способы решения поставленных задач.
Аналитический обзор состояния и тенденций развития современных
методов и средств мониторинга газотранспортных объектов показывает, что:
1. Надежность ЕСГ в настоящее время находится в критическом состоянии, в
основном из-за длительного срока эксплуатации. Отсутствуют эффективные
методы и средства для ее повышения и в основном они заключаются в замене
дефектных участков газопроводов, однако и замена требует регулярного контроля
состояния газопроводов в первые годы эксплуатации из-за сложных условий их
эксплуатации и размещения в подповерхностном слое земли.
2. Особо вызывают опасность аварии линейной части МГ, связанные с
нарушением
герметичности
газопроводов
и
утечкой
газа,
что
создает
благоприятные условия для взрыва на месте утечки и как, следствие, большие
материальные потери и финансовые затраты на проведение восстановительных
работы.
3. В ЕСГ используется много различных методов обнаружения дефектов ЛЧ МГ,
однако из-за особенностей конструкции газопроводов (связанных с защитой от
коррозии), способов размещения их глубоко под землей и огромной длительности
трасс МГ, использование многих перечисленных методов дефектоскопии,
несмотря
на
высокую
точность
обнаружения
и
оценки
дефектов,
малоэффективно. Почти все существующие методы рассчитаны в основном на
применение их в непосредственной близости от газопроводов, тем самым
96
практически и экономически исключается возможность обследования длинных
участков МГ.
4.
Известные
электрические,
вибродиагностические,
тепловые,
радиационные,
магнитные,
вихретоковые,
оптические,
акустические,
внутритрубные и др. методы неразрушающего контроля не позволяют выявлять
все скрытые дефекты, возникающие в ЛЧ МГ, так как существует ряд
ограничений, например, таких как: 1) герметичность трубопровода; 2) специфика
дефектов; 3) специфика измеряемых характеристик; 4) особенности конструкции
и размещения газопроводов. Кроме того, традиционные методы и средства НК
направлены на поиск и нахождения конкретного дефекта в определенном месте
залегания газопровода и не позволяют осуществить сплошную диагностику
газотранспортной магистрали.
Таким
образом,
существующие
на
сегодняшний
день
методы
диагностирования и НК объектов МГ являются неэффективными, так как в
отдельности позволяют получить лишь частные (хотя может и более точные)
параметры тех или иных дефектов и не обеспечивают получения всего объема
необходимой информации о состоянии элементов газотранспортной системы и
динамике их изменения, эти методы неэффективны с позиции основных условий
эксплуатации МГ.
5. Наиболее подходящими методами для выявления дефектов в ЛЧ МГ без
вскрытия подземных коммуникаций являются аэрокосмические – дистанционные,
в частности лазерные методы, позволяющие получить принципиально новую по
качеству и полноте информацию не только в контрольных точках, но, что
особенно важно, по всей трассе участка МГ в целом. Для применения в
диагностике трубопроводных систем и мониторинге окружающей среды могут
быть рекомендованы фотографическая и нефотографическая космо- и аэросъемка,
а
также
аэровизуальные
обследования.
Приведенный
анализ
показал
преимущества лазерного метода зондирования (с помощью лазерных локаторов),
способного быстро и эффективно обнаруживать утечки газа из МГ с борта
97
летательного аппарата, в связи с высоким уровнем чувствительности измерений
при относительно малых габаритах лазерных локаторов.
Учитывая
специфику
диагностируемого
объекта,
измеряемых
характеристик, большого количества методов, диагностируемого оборудования и
оснастки, актуально стоит задача разработать такую систему, которая бы была
способна в комплексе обеспечить безопасную эксплуатацию газопроводов. Эта
система
должна
базироваться
на
применении
дистанционного
метода
зондирования МГ, в основном с борта летательного аппарата, как наиболее
оперативного, экономически доступного и, главное, способного обследовать
большие участки трасс газопровода за короткое время и независимо от ландшафта
земной
поверхности.
Дистанционные
методы
имеют
еще
одно
важное
достоинство – это возможность повышения точности диагностики за счет:
увеличения периодичности обследования, совершенствования программноаппаратного комплекса с учетом особенностей размещения линейной части МГ.
На основании вышеизложенного можно сформулировать главную цель и
задачи, требующие решения в данной работе.
Целью
работы
является
улучшение
технико-экономических
и
эксплуатационных характеристик системы управления техническим состоянием
газотранспортных
объектов
на
основе
создания
мобильного
устройства
дистанционного зондирования подстилающей поверхности с использованием
информационных технологий для обработки информации по мониторингу.
Для достижения цели в работе поставлены и должны быть решены
следующие задачи:
1. Разработка метода дистанционного зондирования газотранспортных
объектов на основе лазерных и наземных наблюдений.
2. Исследование характеристик поведения газового облака в окрестностях
газотранспортной магистрали.
3. Разработка модели системы дистанционного зондирования и управления
и компьютерное моделирование профилей концентрации стравливаемого газа.
98
4. Анализ чувствительности системы зондирования для мониторинга и
управления техническим состоянием газотранспортных объектов.
5. Разработка
теории
оптимального
компьютерного
моделирования
структуры базовых лазерных устройств.
6. Разработка программно-аппаратных средств комплекса дистанционного
зондирования технического состояния объектов газотранспортной системы, на
основе лазерно-информационных технологий.
7. Разработка компьютерной (с использованием нейронных сетей) модели
работы разработанных устройств, программно-аппаратного комплекса в реальных
условиях.
8. Разработка методики дистанционного зондирования газопроводов с
применением программно-аппаратного комплекса.
9. Проведение
калибровочных
испытаний
аппаратуры.
Отладка
и
калибровка совместного функционирования всего аппаратного комплекса
лазерного зондирования. Интеркалибровка комплекса технических средств
лазерного локатора.
10. Разработка
методики
аттестации
технических
средств
базового
лазерного устройства.
11. Создание геоинформационной сети и формирование составляющих
интегрированной базы данных.
12. Разработка автоматизированного рабочего места конструктора лазерных
устройств ближнего действия.
13. Разработка автоматизированной информационно-справочной системы
сбора и обработки данных мониторинга состояния МГ.
14. Разработка методов и программных средств оценки качества данных,
полученных при дистанционном зондировании мобильным лазерным локатором.
15. Создание базы данных высотных профилей параметров концентрации
метана вблизи МГ, адекватно отражающих пространственно-временные и
районные изменения.
99
16. Разработка методов и алгоритмов для единообразной обработки данных
дистанционного зондирования.
17. Проведение
дистанционного
зондирования
мобильным
лазерным
локатором приземного слоя атмосферы и подстилающей поверхности вблизи
газотранспортных объектов.
18. Исследование и прогнозирование динамики утечки углеводородов из
газотранспортных объектов при различных условиях эксплуатации.
В процессе решения поставленных задач в работе будут использованы
принципы системного подхода и объектно-ориентированного программирования,
теории
управления,
вероятностей
и
математической
статистики,
теории
оптимизации, математического моделирования и технической диагностики,
лазерной спектроскопии и оптики, а также численные методы решения уравнений
и экспериментальные методы исследования.
100
1.3. Сопоставление ожидаемых показателей новой продукции после внедрения
результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов или с
действующей нормативно-технической документацией
Проведено сопоставление ожидаемых показателей для разработки и
изготовления новой технической продукции, мобильного аппаратного комплекса
лазерного зондирования, после внедрения результатов НИР с существующими
показателями изделий-аналогов и с действующей нормативно-технической
документацией.
Было отмечено, что к основным проблемам, возникающим в данной
предметной области следует отнести следующие.
1. Существующие лазерные устройства дистанционного зондирования (на
базе полупроводниковых и газовых лазерах) обособленно решают часть задач
мониторинга газотранспортных объектов и объектов ЖКХ – обнаружение (с
низкой достоверностью) только утечки газа. При этом эксплуатация локаторов не
эффективна в заводненных условиях (реки, озера, болота, лужи и т.п.) и в
населенных пунктах, имеющих покрытия (бетон, металл и т.п.) – из-за ложного
срабатывания, в основном от зеркального отражения излучения.
2.
Разработка
и
внедрение
лазерных
устройств
дистанционного
зондирования проводилась на интуитивном уровне, с учетом возникшего спроса
на дистанционные устройства обнаружения утечек газа из газопроводов и
наличии лазерных источников излучения, имеющих линии поглощения газа (в
основном метана).
3. Нет теоретических основ по созданию лазерных локаторов ближнего
действия,
для
мониторинга
окружающей
среды,
за
исключением
фундаментального издания (Мусьяков М.П. и др. Проблемы ближней лазерной
локации), где рассмотрены в основном локационные вопросы (обнаружение
физических объектов, определение расстояний до них и т.п.).
4. Существующие локаторы, из-за своей уникальности: не технологичны в
производстве, сложны в эксплуатации, требуют высококвалифицированное и
101
регулярное техническое обслуживание. В локаторах отсутствует какая-либо
унификация на системном уровне, они не могут эксплуатироваться в автономном
режиме (без оператора). В каждом локаторе оригинальные обработка и
представление информации, поэтому их сложно адаптировать под известные
геоинформационные технологии, а тем более унифицировать ее.
5. Точностные характеристики локаторов априорные и почти не поддаются
проверке, а тем более сертификации. В данных устройствах практически
полностью отсутствует пост обработка результатов зондирования.
6. Разработка локаторов на базе полупроводниковых и газовых лазеров с
использованием
вычислительной
техники
полностью
исключается,
из-за
отсутствия какой-либо теории проектирования конкретных устройств, а тем более
комплексов в целом. В настоящее время только эффективное использование
вычислительной техники, позволит оптимизировать и значительно ускорить
процесс
внедрения
изделий
(особенно
с
лазерными
технологиями)
в
производство, а значит и в народное хозяйство, яркий тому пример – массовое
создание
в
мире
различного
высокоэффективного
обрабатывающего
оборудования, использующего лазерные технологии.
В связи с этим был сделан вывод, о том, что решить все поставленные
задачи мониторинга газотранспортных объектов, а также значительно повысить
достоверность и эффективность работы лазерных устройств, а также их
эксплуатационные
аппаратурных
возможности,
средств
позволит
НИР
лазерно-информационной
«Разработка
технологии
методов
и
мониторинга
газотранспортных объектов», основанная на системном подходе к проблеме.
1.3.1. Аналитическая оценка показателей качества технических средств после
внедрения результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов
На сегодняшний день существует множество различных способов и
алгоритмов
мониторинга
расчета
показателей
магистральных
качества
газопроводов
технических
(ММГ)
средств
[140,193,194].
(КТС)
Спектр
102
продукции, предлагаемой сегодня, для проведения мониторинга магистральных
газопроводов широк и разнообразен (см. п. 1.1.4).
Даже однотипное оборудование, выпущенное различными фирмамипроизводителями,
имеют
разные
функциональные
возможности,
близкие
технические и эксплуатационные характеристики и разные размеры. В такой
ситуации необходимо определить критерии оценки и выбора технических
средств (ТС), удовлетворяющих некоторой поставленной задаче. При этом
необходимо учитывать, что сопоставление будет производиться на основе
ожидаемых
показателей
разрабатываемой
в
данном
проекте
лазерно-
информационной системы (ЛИС) (техническое задание п.1.5) после внедрения
НИР с существующими показателями изделий аналогов.
Современные достижения в программировании позволяют легко проводить
различные расчеты, а специальные программы, типа «Эксперт» [193], облегчают
процесс выбора эффективного оборудования, для автоматизированной системы
управления технологическим процессом (АСУ ТП), включая, например,
контроллеры для систем управления и контроля [140], а также других элементов
системы [194].
Если учитывать специфику устройств, наиболее близко соответствующих по
выполняемым функциям к разрабатываемому техническому средству, оценку
которых мы будем производить, взяв за основу пример оценки показателя
качества [140], парадигму оценки необходимо расширить. Анализ параметров ТС
показывает, что сравнение их надо проводить по четырем основным группам.
1. Технические характеристики.
2. Информационные свойства.
3. Программное обеспечение (ПО).
4. Эксплуатационные характеристики.
Чтобы сравнительная оценка различных технических средств была
корректной, для каждого критерия [140] установим параметры, которые в
одинаковой мере характерны всем сравниваемым ТС.
103
1.3.2. Алгоритм расчета относительной аналитической оценки качества
технических средств
Алгоритм относительной аналитической оценки качества технических
средств (Алгоритм-КТС) использует для расчетов табличный процессор
(M.Excel) и базируется на оценке числовых (X) и функциональных (Y)
параметров - большее значение соответствует лучшему ТС. Оценка будет
осуществляться в реальном масштабе времени, т.е. непосредственно после ввода
любого из параметров или коэффициентов, табличный процессор будет
осуществлять вычисления и формировать результат, неправильный или
некорректный ввод приведет к формированию ошибки, которая будет
выводиться
процессором
–
сообщением
оператору.
Оперативность
вычислительных операций позволит корректировать требования к ТС и тем
самым добиваться лучшего конечного результата.
Функциональным
параметрам
присваиваются
числовые
экспертные
коэффициенты. Данные из исходной таблицы 1.3.1 преобразуем и переносим в
таблицу «Алгоритм-КТС» (таблица 1.3.2), в которой, используя табличный
процессор Excel, производим расчеты относительной оценки качества ТС.
Результаты расчета представлены в таблице 1.3.2: последние строки
каждого критерия, в виде их нормированных коэффициентов g nH и в последней
строке коэффициенты G nH – общий результат оценки качества всех технических
средств. В принципе, эти коэффициенты позволят судить во сколько раз качества
ТС отличаются друг от друга.
Рассмотрим этапы расчета относительной аналитической оценки качества
технических средств.
Этап 1. Формирование исходной таблицы.
Технические данные выбранных ТС (п. 1.1.4), обобщим, объединим и
внесем в таблицу 1.3.1:
104
1.1. Распределяем технические данные по четырем основным группам –
критериям.
1.2. Правила заполнения строк таблицы в каждом критерии:

каждый параметр конкретного ТС имеет 2 ячейки, в первой его
название, размерность (для числового параметра), во - второй - его значение
(числовое или функциональное);

в первую очередь заполняются строки, имеющие одноименные
параметры;

затем
заполняются
строки
параметров,
имеющих
одинаковые
размерности или параметры близкие по их назначению и функциональной
принадлежности;

ячейки параметра, который отсутствует у конкретного ТС, не
заполняются, отсутствие параметра характеризуют его недостатки.
Этап 2. Формирование таблицы «Алгоритм-КТС», таблица 1.3.2.
2.1. Числовые параметры заносятся в строку bj, при этом:
а) параметр, максимальное значение которого соответствует лучшему качеству,
заносится без изменений;
б) параметр, минимальное значение которого соответствует лучшему качеству,
заносится по формуле bj=1/X (1) [193,194], при этом в номере параметра ставится
знак инверсии - 5º (означает, что сначала нужно пересчитать по формуле 1),
например, для параметра №5 лучшее качество соответствует минимальному
значению X (т.е. значение X5=1,2, при пересчете получим 0,833).
в) параметр, состоящий из нескольких значений, пересчитывается в однозначный:
перемножением (например, габариты в объем), либо сложением.
2.2. Функциональным параметрам присваиваются экспертные (3 экспертами)
коэффициенты b1, b2, b3 для соответствующих ТС по условию
jmax
bj  1
и
j  jmin
записываются в столбец j, номер параметра jn подчеркивается.
2.3. Параметры, влияние которых на качество ТС не существенно или
характеризующее особенности конкретного ТС в таблицу не вводятся.
105
2.4. Критерии n оцениваются экспертными коэффициентами kn по условию
4
 kn  1 .
n 1
2.5. Параметры αj оцениваются экспертными коэффициентами по условию
jmax
 j  1 .
j  jmin
Этап 3. Нормирование параметров.
Все параметры X и Y преобразуем в единую оценочную форму в виде
коэффициентов от 0 до 1.
3.1. Проводим усреднение экспертных коэффициентов bj = b1+ b2+ b3/3 (с
точностью до 3 знака).
3.2. Нормируем bj каждого параметра αj по формуле b H
jf 
b jf
6
 b jf
, должно
f 1
выполняться условие
jmax
 b j  1 (с точностью до 2 знака).
j  jmin
3.3. Результат отображается в столбце b Hj .
Этап 4. Оценка ТС по критериям.
Производим относительную оценку ТС по каждому критерию, с целью
выявления качества ТС в пределах конкретного критерия. Результат оценки, в виде
нормируемого коэффициента g nH , заносится в строку jn, каждого критерия.
4.1. Вычисляем вес g n 
6
jmax
   j  b Hjf
с учетом веса параметра αj и
f 1 j  jmin
нормированного b Hj (с точностью до 3 знака) для всех f.
4.2. Нормируем gn. По каждому критерию находим
g nH

b Hjf
6
 b Hjf
, должно
f 1
выполняться условие
6
 gnfH
 1 (с точностью до 2 знака).
f 1
106
4.3. Результат представлен в ячейках столбцов b Hj и строк jn, каждого
критерия.
Этап 5. Оценка качества технических средств.
Завершающим этапом оценки является получение ряда относительных
коэффициентов b Hj для всех f при условии GnH 
Gnf
6
 Gnf
, максимальное значение
f 1
коэффициента характеризует лучшее качество ТС.
5.1. Вычисляем вес Gn 
6
4
  kn  gnfH
с учетом веса критерия kn и
f 1 n1
нормированного {5} (с точностью до 3 знака) для всех f.
5.2. Нормируем Gn. По каждому критерию находим GnH 
Gnf
6
 Gnf
, должно
f 1
выполняться условие
6
 GnfH
 1 (с точностью до 2 знака).
f 1
5.3. Результат представлен в столбце b Hj строки G nH таблицы 1.3.2.
107
Таблица 1.3.1
Технические данные выбранных ТС
№
Радиолокатор
«КОМПАКТ100»
«ДЛС-Пергам»
1
2
Вертолетный
лазерный локатор
утечек газа
«Аэропоиск-3»
3
МСР «Бета»
Экспериментальный
лазерный локатор
утечек газа «ЭЛУГ»
Лазерно-информационная
система
«ЛИС»
4
5
6
Технические характеристики
1
2
Длина волны
излучения
лазера, мкм
Ширина
полосы
радиотракт
а, МГц
100
Мощность
лазера, мВт
3
4
5º
6
7º
8º
Угол поля
зрения, °
1,65
60
15
Апертура
приемника,
мм
Фокусное
расстояние
объектива
приемника,
мм
400
Угол
поля
зрения, мин
3,0
Динамически
й диапазон
Чувствительн
ость, ppm*м
Объем
обнаруживае
мых утечек
метана, м3/час
300
Длина
волны
излучения
лазера, мкм
Мощность
излучения
лазеров,
мВт
Апертура
приемника,
мм
Фокусное
расстояние
объектива
приемника,
мм
Угол поля
зрения, мин
3,3912;
3,3922
8
Чувствител
ьность,
ppm*м
Объем
обнаружива
емых
утечек
метана,
м3/час
1.4
высоты
полета
10;
16
300
Угол
сканирования
70 °
300
1,5
2*104
50
Полоса
обзора
Мгновенное
поле зрения,
мин
Спектральны
е области
5,0
Количество
каналов
3,3912;
3,3922
Длина
волны
излучения
лазера, мкм
3,3912;
3,3922
Мощность
излучения
лазеров, мВт
10;
16
Мощность
излучения
лазеров, мВт
1,5х5;
2,5х5
Апертура
приемника, мм
300
Апертура
приемника, мм
250
Фокусное
расстояние
объектива
приемника, мм
300
Фокусное
расстояние
объектива
приемника, мм
250
Угол поля зрения,
мин
1,5
Угол
поля
зрения, мин
1,2
Чувствительность
, ppm*м
100
Чувствительнос
ть, ppm*м
50
Объем
обнаруживаемых
утечек
метана,
м3/час
30
Объем
обнаруживаемы
х утечек метана,
м3/час
10
1,5-2,5;
3,5-4,1;
200
60
Длина
волны
излучения лазера,
мкм
6
108
9
10
Вид
рабочей
поляризаци
и
(В
вертикальн
ая, Г –
горизонтал
ьная)
Коэффицие
нт
использова
ния
излучения
ВВ,
ГГ
1.0
11
12
13
Размеры
мобильной
антенны,
мм
Диапазон
частот
(длина
волны, см)
230х2
30х50
Коэффициент
использовани
я излучения
1.0
Приемник
излучения
фоторез
истор
Скорость
сканирования
18; 36;
(строк /
с)
Приемник
излучения
фоторе
зистор
(охлаж
даемый
)
Приемник
излучения
п/п диод
(охлаждае
мый)
Коэффицие
нт
использова
ния
излучения
0,5
Коэффициент
использовани
я излучения
1.0
Коэффициент
использования
излучения
0,5
Коэффициент
использования
излучения
1.0
Погрешность
яркости
Разрешение
на местности
1%
Электрон
ная карта;
фотокадр;
лазер
с
красным
лучом
Не менее
10
1.4 м
Х(3)
Информационные свойства
14
Погрешность
температуры
0,15
(К)
°
Идентификация
места утечки газа
Коорди
наты
GPS
Идентификация
места
утечки
газа
15
Контроль
фотометричес
ких
характеристи
к
Режимов
работы
По
встроен
ным
эталона
м
Автомат
ический
Разрешение
фотоизображения
, Мпиксел
Не
менее 4
Разрешение
фотоизображени
я, Мпиксел
Задержка съемки
кадра, мсек
300
Коэффициент
усиления
Автомат
ический
Режим
покадровой
съемки, период,
сек
2,5
Задержка
съемки кадра,
мсек
Режим
покадровой
съемки, период,
сек
16º
17
Пространст
венное
разрешени
е, м
1,5х1,
5
100
0,5; 1,0
109
18
Ширина
полосы
съемки, км
До 20
Определение
координат
GPS
19
20
21
22
23º
24º
25
Максималь
ная
скорость
полета при
обследован
ии, км/час
Минималь
ная высота
полета, м
Максималь
ная высота
полета, м
200
Максимальна
я
скорость
полета
при
обследовании
, км/час
150
100
Минимальная
высота
полета, м
Максимальна
я
высота
полета, м
50
Точность
определени
я
места
утечки, м
150
Точность
определения
места утечки,
м
Быстродейств
ие, сек
25
1200
250
0,5
Коррекция
колебаний по
крену
Привязка
измерений
По
гировер
тикали
По
данным
GPS
Система
спутниковой
ориентации
Привязка
измерений
Отображение
информации
по 3-м
каналам
Система
цифровой
мобильной связи
Представлени
е информации
Восьми
разрядн
ое
Максимальная
скорость полета
при
обследовании,
км/час
100,0
Максимальная
скорость полета
при
обследовании,
км/час
Минимальная
высота полета, м
Ниже
50
Минимальная
высота полета,
м
Максимальная
высота полета,
м
50
GPS
По
данным
GPS
Система
спутниковой
ориентации
Геоинформацио
нное
программное
обеспечение
Система
цифровоймобил
ьной связи
ГЛОНАС
С и GPS
MapInfo;
Cashmir
3D
Meshсеть
в
стандарте
WiFi;
GPRS
120,0
Максималь
ная
скорость
полета при
обследован
ии, км/час
Минимальн
ая высота
полета, м
Максималь
ная высота
полета, м
100,0
90
Рабочие
высоты
съемки
0,5-11
км
Максимальная
высота полета, м
100
Точность
определени
я
места
утечки, м
Быстродейс
твие, сек
Частота
модуляции
(He-Ne
источники),
кГц
100
Точность
определения
места утечки,
м
Экспозиция,
сек
25
Точность
определения
места утечки, м
25
Точность
определения
места утечки, м
15
Быстродействие,
сек
Частота
модуляции (HeNe источники),
кГц
0,07
Быстродействие
, сек
Частота
модуляции (HeNe источники),
кГц
0,05
Отработка угла
крена вертолета,
5
Ниже 50
0,1
7,0
0,02
7,0
120
7,0
110
град
Программное обеспечение
26
Специализир
ованное ПО
Преобразо
вание
аналоговой
информаци
и
в
цифровую
Специализи
рованное
ПО
Преобра
зование
аналогов
ой
информа
ции в
цифрову
ю
160
Энергопотр
ебление
(+27В), Вт
Устройство
регистраци
и
и
отображени
я
информаци
и
Время
размещени
я на борту,
мин
Количество
операторов
350
1
Количество
операторов
от -15 до
+35
Рабочая
температура,
°С
Предельная
температура
окружающей
среды, °С
Специализирован
ное ПО
Форми
ровани
я базы
данных
для
ввода в
ЭВМ
Автоматизирова
нное
рабочее
место (АРМ) на
базе СУБД и
ГИСтехнологий
Постполе
тная
обработка
Эксплуатационные характеристики
27º
28
29º
30º
31
32
33º
34º
Энергопот
ребление
(+27В), Вт
Устройств
о
регистраци
и
700
Время
размещени
я на борту,
мин
Количеств
о
операторов
Рабочая
температур
а, °С
Предельна
я
температур
а
окружающ
ей среды,
°С
Габариты,
мм
30
Вес, кг
Спец.
монит
ор
1
от -15
до
+35
от -40
до
+50
440х5
50х37
5
45
Энергопотреб
ление (+27В),
Вт
1
Устройство
регистрации рабочая
станция
Время
размещения
на борту, мин
20
Количество
операторов
1
Самопис
ец
15
Энергопотреб
ление (+27В),
Вт
Регистрация
информации
300
Энергопотреблен
ие (+27В), Вт
300
Энергопотребле
ние (+27В), Вт
200
HDD
Устройство
регистрации
отображения
информации
Ноутбу
к
Устройство
регистрации
отображения
информации
iPad
(фирма
Apple),
КПК
Время
размещения
на борту, мин
Наземн
ого
примене
ния
2
Время
размещения
борту, мин
15
Время
размещения
борту, мин
Количество
операторов
1
Количество
операторов
1
от -15
до +35
Рабочая
температура, °С
от -15
до +35
Рабочая
температура, °С
от -15 до
+35
от -40
до +50
Предельная
температура
окружающей
среды, °С
от -40
до +50
Предельная
температура
окружающей
среды, °С
от -40 до
+50
и
на
и
10
на
Рабочая
температура,
°С
Предельная
температура
окружающей
среды, °С
от -10 до
+40
от -40 до
+50
Рабочая
температур
а, °С
Предельная
температур
а
окружающе
й среды, °С
Габариты, мм
ф450х 600
Габариты,
мм
1400x35
0x400
Габариты, мм
ф500х
700
Габариты, мм
1250x3
50x400
Габариты, мм
1050x300
x350
Вес, кг
45
Вес, кг
45
Вес, кг
40
Вес, кг
35
Вес, кг
22
от -40 до
+50
111
Таблица 1.3.2.
Таблица «Алгоритм-КТС»
Радиолокатор
«КОМПАКТ-100»
f
Вертолетный лазерный
локатор «Аэропоиск-3»
«ДЛС-Пергам»
Экспериментальный лазерный
локатор утечек газа «ЭЛУГ»
МСР «Бета»
Лазерно-информационная
система «ЛИС»
j
j
b1
b2
b3
bj
bjH
b1
b2
b3
bj
bjH
b1
b2
b3
Критерий n= 1
bjH
b1
b2
b3
0,00
3,0
0,12 0,03
1,5
0,25 0,06
5,0
0,34
-
-
50
0,33 0,11
200
0,17 0,06
-
-
-
8
0,27 0,08
60
0,04 0,01
6
1,0
0,20 0,02
0,5
0,10 0,01
1,0
-
0,10
1,0
bjH
b1
b2
b3
bj
bjH
0,20 0,02
b1
k 1=
3600
-
bj
Технические характеристики
0,25
0,31
10
bj
0,07 0,02
b2
b3
bj
bjH
0,35
1,5
0,25 0,06
1,2
0,31
0,08
100
0,17 0,06
50
0,33
0,11
0,42 0,13
30
0,06 0,02
10
0,10
0,03
0,20 0,02
0,5
0,10 0,01
1,0
0,20
0,02
-
gn1
0,02
0,24
0,14
0,17
0,15
0,24
gn1H
0,02
0,25
0,14
0,18
0,16
0,25
Критерий n= 2
14
0,11
15
0,09
-
-
-
0,11
-
-
-
-
-
17
0,12
0,17 0,17
0,20 0,16
0,17
Информационные свойства
0,24
0,17 0,02 0,16 0,18
0,20 0,02
0,17
0,17 0,02 0,18 0,16
0,17
0,17 0,02 0,09 0,11
0,15 0,17
k2= 0,27
0,10
0,13
0,10 0,01 0,17 0,17
0,17
0,17 0,02
-
4
-
0,15 0,02 0,19 0,22
0,23
0,22
0,22
0,02
0,71 0,07
10
0,29
0,03
300
0,23 0,03
100
0,77
0,08
0,19
0,20 0,02
0,44
0,45
0,05
0,46
0,21
0,45
112
18
0,09
20
22
0,12 0,14
0,16
0,14 0,01 0,13 0,12
0,17
0,14 0,01 0,14 0,14
0,14
0,14 0,01 0,26 0,24
0,10
200
0,30 0,03
150
0,22 0,02
100
0,15 0,01
-
0,07
>500
0,32 0,02
250
0,16 0,01
90
0,06 0,00
>500 0,32 0,02
0,17
150
0,05 0,01
25
0,19 0,03
100
0,05 0,01
25
0,5
0,03 0,01
0,1
0,10 0,01
0,02
0,14
-
0,22
0,24 0,02 0,15 0,14
0,18
0,20
0,02
0,15 0,01
120
0,18
0,02
100
0,06 0,00
120
0,08
0,01
0,19 0,03
25
0,19 0,03
15
0,33
0,06
0,50 0,07
0,07
0,17 0,02
0,05 0,20
0,03
-
0,13
0,14 0,01
100
0,20
0,22
gn2
0,11
0,10
0,07
0,17
0,21
0,32
gn2H
0,11
0,10
0,07
0,17
0,22
0,33
Критерий n= 3
26
1,00
Программное обеспечение
-
0,15 0,15
0,15 0,15
0,15 0,15
0,15 0,15
k3= 0,21
-
0,25 0,25
0,45
0,45
0,25 0,25
0,45
0,45
0,22
0,04
0,25
0,03
gn3
gn3H
Критерий n= 4
0,19
28
31
700
0,12
0,06 0,01
Эксплуатационные характеристики
160
0,10 0,01
0,29 0,06
350
0,15 0.02
0,11 0,02
300
0,12 0,01
30
0,10 0,01
20
0,16 0,02
15
0,21 0,02
-
0,15
1
0,18 0,03
1
0,18 0,03
1
0,18 0,03
2
0,16 0,16
0,19
0,17 0,02 0,16 0,16
0,13
0,15 0,02 0,17 0,17
0,17
0,17 0,02 0,19 0,16
0,14 0,03
250
0,15 0,02
0,10
0,11
k4= 0,17
0,16
-
0,10 0,02
0,17 0,02 0,15 0,18
0,18 0,03
200
0,23 0,03
15
0,21 0,02
10
0,32
0,03
1
0,18 0,03
1
0,18
0,03
0,18
0,17 0,02
0,17
0,17
0,02
0,17
0,17
113
0,17
0,08
2
0,24 0,04
0,09
5
0,21 0,04
0,19
6
0,10 0,02
0,16
45
0,13 0,02
45
0,13 0,02
45
0,13 0,02
0,137
40
0,14 0,02
0,17
5
0,11 0,02
0,15 0,02
35
0,17 0,03
0,11 0,20
22
0,29
0,03
0,05
gn4
0,14
0,21
0,14
0,13
0,18
0,23
gn4H
0,14
0,20
0,14
0,13
0,17
0,22
Gn
0,09
0,18
0,10
0,13
0,20
0,31
GnH
0,09
0,18
0,10
0,13
0,20
0,31
114
1.3.3. Сопоставление показателей качества технических средств
Как показывают численные эксперименты посредством ПО «АлгоритмКТС» с программами вычисления в таблице, оперативно реагирует на все
изменения в таблице и формирует правильный результат.
Корректность
совместных
«Алгоритм-КТС»
сравнительных
подтверждается
испытаний
6
результатами
различных
устройств,
организованных ОАО «Газпром» в 2006г. в г.Москве. В этих испытания
участвовали,
из
таблицы
1.3.2.1,
два
ТС:
«ДЛС-Пергам»
и
экспериментальный лазерный локатор утечек газа. «ЭЛУГ» был признан
лучшим устройством для мониторинга магистрального газопровода для ОАО
«Газпром».
По
результатам
испытаний
был
заключен
контракт
с
аффилированной структурой ОАО «Газпром» на разработку и изготовление
3 экземпляров лазерного локатора утечек газа, на который были получены 3
патента.
Результаты оценки 6 различных ТС с помощью ПО «Алгоритм-Excel»
подтверждают, что разрабатываемая лазерно-информационная система
(ЛИС) имеет высокое качество (Gnn = 0,31), т.е. в 1,5 раза лучшим качеством,
по сравнению с ближайшим ТС, коэффициент качества которого равен 0,2.
Существенное
превышение
относительного
коэффициента
качества
характеризует, что ЛИС имеет высокий уровень новизны, в т.ч. и научной, а
также хорошую перспективу внедрения его в народное хозяйство.
Заложенные идеи в ЛИС в настоящее время реализуются в процессе ее
разработки - оформляются патенты на способ и устройства (5 шт.).
Данный «Алгоритм-КТС» универсален и может использоваться для
сравнительной оценки любых ТС, а также любых других структур
(технических, экономических, организационных и т.п.) - из-за возможности
использования оценки посредством экспертных коэффициентов.
115
1.4. Разработка ТЗ на создание программно-аппаратного комплекса
В данном параграфе приводятся материалы технического задания с
полным
набором
требований
к
разработке
программно-аппаратного
комплекса мониторинга газотранспортных объектов с использованием
лазерно-информационных технологий.
Программно-аппаратные
средства
(ПАС),
которые
технически
формализуют дистанционный метод зондирования, становятся ключевым
звеном в системе управления техническим состоянием ЛЧ МГ. Поэтому
формулировка требований к ПАС должна проистекать из особенностей
применения дистанционного метода и полностью раскрывать этот метод,
наполняя его техническими и программными средствами, которые позволят
создать эффективное устройство дистанционного зондирования на базе
лазерно-информационных
технологий
для
обеспечения
устойчивости
системы управления техническим состоянием газотранспортных объектов.
В
соответствии
со
сформулированными
требованиями
была
разработана структура программно-аппаратного комплекса. Приведен состав
и общие технические характеристики аппаратных и программных средств
комплекса. Приведены требования к техническим, инструментальным и
программным средствам разрабатываемого комплекса. А также требования к
информационной автоматизированной системе позволяющей производить
обработку информации по мониторингу газотранспортных объектов.
Данный комплекс обеспечивает эффективное и оперативное управление
и мониторирование технического состояния газотранспортных объектов за
счет: дистанционного поиска; точной локализации места утечки метана;
низкой
вероятности
появления
информации
о
ложных
дефектах;
обнаружения и идентификации МГ, на которых образуются дефекты, а так
же позволяет оценить техническое состояния трассы МГ, т.е., обнаружить
дефекты косвенные.
116
1.4.1. Техническое задание на разработку и создание аппаратного комплекса.
Общие сведения
В рамках федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы научноисследовательские работы по лоту «Проведение научных исследований
коллективами научно-образовательных центров в области оптики, лазерной
физики и лазерных технологий» шифр «2010-1.1-122-084» по теме:
«Разработка методов и аппаратурных средств лазерно-информационной
технологии мониторинга газотранспортных объектов» (шифр заявки «20101.1-122-084-032»), (государственный контракт № 14.740.11.0068) была
проведена разработка технического задания с полным набором требований к
программно-аппаратному
комплексу
мониторинга
газотранспортных
объектов с использованием лазерно-информационных технологий.
1.4.1.1. Полное наименование комплекса и его условное обозначение
Полное наименование комплекса – программно-аппаратный комплекс
мониторинга
газотранспортных
объектов
с
использованием
лазерно-
информационных технологий.
Условное обозначение – ПАК МГО.
1.4.1.2. Перечень организаций, участвующих в разработке
Заказчик: Министерство образования и науки Российской Федерации в
лице директора Департамента федеральных целевых программ и проектов
Минобрнауки России Г.В. Шепелева.
Разработчик: Московский институт электроники и математики (МИЭМ)
в лице и.о. ректора В.П. Кулагина.
117
Соисполнитель
работ:
Сургутский
государственный
университет
(СурГУ) в лице ректора С.М. Косенка.
1.4.1.3. Перечень документов, на основании которых создается комплекс
ПАК разрабатывается на основе следующих документов:
- государственный контракт № 14.740.11.0068 на выполнение научноисследовательских работ в рамках федеральной целевой программы
«Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 20092013 годы научно-исследовательские работы по лоту «Проведение научных
исследований коллективами научно-образовательных центров в области
оптики, лазерной физики и лазерных технологий» шифр «2010-1.1-122-084»
по
теме:
«Разработка
методов
и
аппаратурных
средств
лазерно-
информационной технологии мониторинга газотранспортных объектов»
(шифр заявки «2010-1.1-122-084-032»);
-
задание
на
разработку
«Программно-аппаратный
и
комплекс
создание
аппаратного
мониторинга
комплекса
газотранспортных
объектов с использованием лазерно-информационных технологий». Задание
утверждено
руководителем
проекта
в
лице
профессора
кафедры
«Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы» МИЭМ
С.У. Увайсова и ответственным исполнителем проекта доцентом кафедры
«Автоматизированные системы обработки информации и управления»
СурГУ в лице К.И. Бушмелевой;
- технические параметры вертолета Ка-226 АГ;
- технические параметры обнаружителей утечки газа из газопроводов:
«Обзор-2»;
«Аэропоиск-3»;
«Аэропоиск-СурГУ»;
«Маг-1»;
«Аэропоиск-3М»;
«Эфир»;
лазерно-телевизионно-тепловизионный
модернизированный
«ДЛС-Пергам»;
комплекс;
ДОГА;
вертолетный
панорамный
газоанализатор;
- нормативные документы;
118
- отчеты об анализе предметной области;
-
техническая
документация
по
средствам
диагностирования
газопроводов;
- настоящее техническое задание.
1.4.1.4. Плановые сроки начала и окончания работы
Начало работы: сентябрь 2010 г.
Окончание работы: ноябрь 2010 г.
1.4.1.5. Порядок оформления и предъявления заказчику результатов работ
1.5.1. Разработка, сборка и контрольные испытания комплекса ПАК
МГО проводятся на территории разработчика. Анализ и прием результатов
проводится руководителем.
1.5.2. Внедрением комплекса занимается разработчик, решением
организационных вопросов занимается заказчик.
1.5.3. Тестирование и опытная эксплуатация ПАК МГО осуществляется
разработчиком.
1.5.4. Сопровождение комплекса на этапе ввода в эксплуатацию
производится разработчиком.
1.4.1.6. Назначение документа
В настоящем документе приводится полный набор требований к
реализации ПАК МГО. Подпись Заказчика и Исполнителя на настоящем
документе подтверждает их согласие с нижеследующими факторами и
условиями:
1.
Исполнитель
подготовил
и
разработал настоящий
документ,
именуемый Техническое задание, который содержит перечень требований к
119
выполняемым работам.
2. Заказчик согласен со всеми положениями настоящего Технического
задания.
3. Заказчик не вправе требовать от Исполнителя выполнения работ либо
оказания услуг, прямо не описанных в настоящем Техническом задании.
4. Исполнитель обязуется выполнить работы в объеме, указанном в
настоящем Техническом задании.
5. Заказчик не вправе требовать от Исполнителя соблюдения каких-либо
форматов и стандартов, если это не указано в Техническом задании.
6. Все неоднозначности, выявленные в настоящем Техническом задании
после его подписания, подлежат двухстороннему согласованию между
Сторонами.
1.4.2. Назначение и цели создания программно-аппаратного комплекса
1.4.2.1. Назначение программно-аппаратного комплекса
Основное назначение программно-аппаратного комплекса – повышение
эффективности анализа и обработки информации, собранной с помощью
лазерно - информационных технологий при мониторинге газотранспортных
объектов.
При помощи АПК МГО осуществляются следующие функции:
 ввод,
накопление,
хранение
и
редактирование
данных
по
обследованиям магистральных газопроводов (МГ) и объектов
жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ);
 поиск по базе данных результатов обследования;
 просмотр и анализ полученных данных;
 упорядоченная выдача результатов обследования на запросы по
поиску информации;
 получение результирующих отчётов.
120
1.4.2.2. Цели создания комплекса
Цели создания комплекса заключаются: в создании комплексной
системы лазерного зондирования и информационной обработки результатов
мониторинга
объектов
газотранспортной
системы
и
жилищно-
коммунального хозяйства.
Хранение
результатов
полётных
обследований
магистральных
газопроводов, уменьшение временных затрат на обработку данных,
эффективный анализ экспортированных данных.
Создание программного продукта с эргономичным интуитивно-понятным
интерфейсом, обеспечивающим эффективное его использование.
1.4.3. Характеристика объекта
1.4.3.1. Краткие сведения об объекте
Газовая отрасль России является базовой для российской энергетики и
экономики в целом. Так, суммарный объем промышленного производства
отрасли превышает 8% ВВП России. Газовая промышленность обеспечивает
около 20% поступлений в федеральный бюджет, доля газа в топливноэнергетическом балансе страны составляет 50%.
Россия располагает огромными запасами газа в месторождениях, около
48 трлн.куб.м газа или около 34% мировых запасов, на втором месте - Иран,
около15% и является крупнейшим его производителем, годовая добыча около 584 млрд.куб.м или около 28% мировой добычи, на втором месте США, около 25%.
Добываемый в России природный газ поступает в магистральные
газопроводы, объединенные в Единую систему газоснабжения (ЕСГ) России.
ЕСГ является крупнейшей в мире системой транспортировки газа и
121
представляет собой уникальный технологический комплекс, включающий в
себя
объекты
добычи,
переработки,
транспортировки,
хранения
и
распределения газа. ЕСГ обеспечивает непрерывный цикл поставки газа от
скважины до конечного потребителя.
Единая система газоснабжения, включает в себя разрабатываемые
месторождения, сеть 1, 2 и 3-х ниточных магистральных газопроводов и
компрессорных установок (для сжатия и подачи газа под давлением),
подземные газохранилища и другие сооружения.
Основные системы магистральных газопроводов проложены из
Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, Поволжья, Урала и с
Северного Кавказа. Они передают по трубопроводам природный газ в
Центральную Россию, в государства Балтии, Белоруссию, Молдавию, на
Украину и далее в страны Восточной и Западной Европы.
Магистральным
газопроводом
называется
трубопровод,
предназначенный для транспортировки газа, прошедшего подготовку из
района добычи в районы его потребления.
Длина МГ может составлять от десятков до нескольких тысяч
километров, а диаметр - от 150 до 1420мм. Большая часть газопроводов
имеет диаметр от 720 до 1420мм.
Общая протяженность МГ на сегодняшний день в России превышает
160 тыс.км и включает региональные системы газоснабжения в Республиках
Саха (Якутия) и Коми, Тюменской, Сахалинской и Камчатской областях и
Красноярском крае.
Пропускная способность ЕСГ в настоящее время составляет более 700
млрд.куб.м с учетом независимых производителей и производителей из
государств
Средней
Азии.
Однако,
пропускную
способность
ЕСГ
необходимо увеличить на 35 млрд.куб.м в год и наращивать в будущем. Это
связано с перспективой увеличения добычи газа как ОАО «Газпром», так и
другими компаниями.
122
В связи с большой разветвленностью и наличием параллельных
маршрутов транспортировки газа, для бесперебойной поставки газа даже при
пиковых сезонных нагрузках необходимо обеспечить ЕСГ соответствующим
запасом прочности. Объективным свидетельством стабильной работы ЕСГ
является снижение количества отказов на эксплуатируемых газопроводах.
Анализ последних лет показал, что газотранспортные системы в
пределах ЕСГ России требуют существенных объемов реконструкции и
модернизации для повышения надежности, экологической и экономической
эффективности.
Возрастная
структура
действующих
газопроводов
представляется следующей:
 газопроводы со сроком службы от 10 до 30 лет составляют 85% всех
газопроводов;
 до 10 лет находится в эксплуатации 33% газопроводов;
 20-летний рубеж перешло 34% газопроводов;
 на долю газопроводов, находящихся в эксплуатации более 30 лет,
приходится около 15%;
 3,5% газопроводов служат более 40 лет;
 средний срок эксплуатации газопроводов составляет 22 года;
 более 40 тыс. км газопроводов выработали свой расчетный ресурс – 33
года;
 10%
газопроводов
из
соображений
безопасности
работают
на
пониженных давлениях.
При
этом
наиболее
опасной
с точки
зрения
промышленной
безопасности является линейная часть магистральных газопроводов. Это
связано с воздействиями на газопровод факторов, как естественного, так и
искусственного происхождения. В результате таких воздействий происходят
процессы, оказывающие негативное влияние в виде дефектов, изменяющих
напряженно-деформированное и коррозионное состояние газопровода.
123
Кроме того, необходимо отметить, что неисправности и как следствие,
аварии на МГ, также связаны со значительными потерями (утечками)
природного газа при его транспортировке по газопроводу. В России потери
газа достигает нескольких млрд.куб.м ежегодно, что в свою очередь,
приводит
к
существенному
экономическому
ущербу
и
серьезным
экологическим последствиям.
Выходом из создавшейся ситуации является, прежде всего, проведение
реконструкции и технического перевооружения газопроводов.
Для решения этой глобальной задачи сформирован комплекс мер по
внедрению передовых технологий диагностики и ремонта газопроводов, а
также «реконструкции» системы организации процессов технического
обслуживания и ремонта.
Одной из таких технологий является разрабатываемый аппаратный
комплекс дистанционного зондирования позволяющий автоматизировать
процесс получения информации о состоянии газопроводов. Данный комплекс
призван получать и объединять всю полученную информацию для удобного
хранения в базе и последующего её использования в процессе работы.
Использование в дистанционном зондировании лазерных локаторов
позволяет повысить скорость обследования МГ, снизить вероятность
ложных обнаружений утечек газа, а также обнаруживать малые утечки газа,
т.о., введение в систему дистанционного зондирования для управления
техническим состоянием линейных объектов МГ лазерных локаторов
значительно
повышает
производительность
периодического
контроля
состояния газопровода.
Данный
метод
имеет
несколько
достоинств:
оперативность;
возможность введения систем автоматизации обследования, обработки и
интерполяции результатов контроля; невысокая стоимость контроля (в
пересчете на 1км трассы МГ); доступность (т.е. независимость от характера
местности и глубины залегания газопровода); всесезонность (можно
проводить зондирование в любое время года, особенно актуально то, что
124
контроль можно проводить в межсезонные периоды, когда количество
аварий резко возрастает).
1.4.4. Требования к информационной системе комплекса
В общем случае информационная система имеет в своем составе
монитор (управляющую программу). Монитор обеспечивает связь между
сервисной оболочкой и программными модулями, входящими в систему.
Монитор дает возможность пользователю осуществлять выбор задач,
обеспечить
программу
входной
информацией,
организовать
процесс
управления программным обеспечением системы.
Анализ опыта создания и эксплуатации автоматизированных систем
позволяет сформулировать некоторые общие принципы их построения.
1. Совместимость ручного, автоматизированного и автоматического
режимов функционирования.
2. Минимальное взаимодействие системы с внешней средой.
3. Оперативность взаимодействия системы с внешней средой на всех
уровнях диагностического обеспечения.
4. Иерархичность построения программных средств.
5. Единство
системы для
группы родственных
по характеру
деятельности объектов.
6. Открытость системы.
7. Вложенность и заменяемость программных модулей, составляющих
систему.
Специфика задач диагностирования заключается, прежде всего, в
большой
размерности
информации,
что
задач,
в
значительном
свою
очередь
объеме
требует
обрабатываемой
применения
высокопроизводительных вычислительных комплексов с большим объемом
оперативной памяти.
Работоспособность системы во многом зависит и от выполнения ряда
других требований, предъявляемых к ее организации. С точки зрения
125
разработчика — это разумное сочетание алгоритмической и объектноориентированной
декомпозиции,
обеспечивающее
возможность
модификации системы и ее развитие, использование высокоэффективного
языка
программирования,
обеспечивающего
высокую
скорость
программирования, малые затраты памяти.
С точки зрения пользователя системы можно отметить следующие
требования.
1. Простота и доступность входного языка: пользователь должен иметь
возможность общения с системой и описания входных данных в доступных
ему терминах и обозначениях.
2. Прямой доступ пользователя к системе, который заключается в
простоте общения с системой (вод новых данных, получение результатов
диагностирования), исключение для пользователя ряда рутинных операций
(контроль ошибок входной информации, диагностика состояния объекта и
т.д.).
3. Многофункциональность системы, т.е. возможность решать задачи
диагностического обследования для широкого круга МГ.
Далее будут изложены методы, модели и алгоритмы, которые
реализуются в программных комплексах системы.
Основное назначение автоматизированной информационной системы –
повышение эффективности анализа и обработки данных, собранных с ПАС
комплекса. При помощи ИС осуществляются следующие функции:
 ввод,
накопление,
хранение
и
редактирование
данных
по
обследованиям магистральных газопроводов;
 поиск по базе данных результатов обследований;
 привязка полученных данных к соответствующей карте ИС;
 получение результирующих отчётов.
Целями разработки автоматизированной информационной системы
являются:
126
 хранение
результатов
полётных
обследований
магистральных
газопроводов, уменьшение временных затрат на обработку данных,
эффективный анализ экспортированных данных.
 создание программного продукта с эргономичным интуитивнопонятным
интерфейсом,
обеспечивающим
эффективное
его
использование.
Создаваемое
программное
средство
обеспечивает
достижение
поставленных целей за счет:
 применения программного средства Kashmir 3D, позволяющего
выполнять все виды работ по сбору, обработке и выводу данных
записанных
GPS приемниками, обрабатывать
картографическую
информацию;
 применения
программного
обеспечения,
обеспечивающего
сбор
информации с АЦП локатора HandyScope 3;
 применения среды разработки приложений Borland Delphi 7;
 применения системы настольной картографии MapInfo Professional 8.5.
Объектом автоматизации для создаваемой системы является процесс
получения информации о техническом состоянии газопроводов. При
зондировании с борта вертолета локатором, луч лазера проходит через
атмосферу и загрязненный метаном слой и попадает на подстилающую
поверхность над газопроводом, где излучение рассеивается. Часть обратно
отраженного лазерного излучения снова проходит через загрязненный слой
атмосферы и детектируется затем приемным устройством локатора. При
движении
вертолета
с
локатором
вдоль
трассы
газопровода
продетектированный сигнал изменяется от подстилающей поверхности, так
как отражательная способность земной поверхности (земля, глина, песок,
трава, кустарник, снег) изменяется по спектру, пространству и по
направленным свойствам.
127
Результатом
облётов
является
получение
протоколов
лётных
испытаний и электронные данные, снятые с устройств. Информация хранится
в виде фотоснимков местности, карт местности, а также GPS-треков и
данных аналого-цифровых преобразователей, работающих на частоте 40-50
КГц, полученных после облётов.
Данная
автоматизированная
информационная
система
призвана
объединить всю полученную информацию для удобного хранения в базе и
последующего её использования в процессе работы. В программе будут
представлены
отчеты,
в
которых
скомпонованы
треки,
конкретные
координаты утечек, время, фотоснимок, данные АЦП.
При
разработке
дистанционного
автоматизированной
зондирования
информационной
магистральных
системы
газопроводов
были
сформулированы ряд требований.
1. Требования к автоматизированной информационной системе в
целом.
1.1. Требования к структуре и функционированию системы. Система
должна состоять из трех уровней:
 уровень баз данных;
 уровень приложений;
 графический интерфейс.
Система должна выполняться как совокупность подсистем:
 подсистема подготовки изображений – содержит модуль обработки
полученных фотоснимков и изображений для удобного представления
в отчётах по полётам;
 подсистема администрирования
–
позволяет производить
ввод,
редактирование и удаление данных, хранящихся в базе;
 подсистема мониторинга – позволяет проводить анализ поступающих
данных и создание кратких отчётов.
128
Компоненты подсистем должны взаимодействовать между собой таким
образом, чтобы обеспечивалось требуемое функционирование в целом.
Программный комплекс должен строиться из расчета максимально полного
использования возможностей операционной среды, дублируя ее средства
только в тех случаях, когда они противоречат назначению и целям
разработки.
Программный комплекс должен строиться как открытая система,
допускающая развитие и модификацию.
1.2.
Требования
к
численности
и
квалификации
персонала.
Информационная система эксплуатируется специалистами ОАО «Газпром»
при мониторинге магистральных газопроводов, выполняемом на вертолёте.
Для эффективной работы с ИС пользователи должны обладать базовыми
навыками работы с ПК.
Требования
к
режиму
работы
персонала
(пользователей)
устанавливаются на уровне санитарно-гигиенических и иных норм работы
пользователя с вычислительной техникой.
1.3. Требования к надежности системы устанавливаются на уровне
аналогичных
требований
к
программно-техническому
обеспечению
компонентов операционной среды, под которой она функционирует. Состав
и количественные значения показателей надежности для системы в целом
или
ее
подсистем
определяются
ГОСТ
24.701-86
«Надежность
автоматизированных систем управления. Общие положения».
Для защиты информации и отсутствия доступа к ней со стороны
посторонних лиц применяется система разграничения прав на просмотр и
изменение,
встроенная
в
семейство
ОС
Windows.
Каждой
группе
пользователей присваиваются определенные права.
1.4. Требования безопасности. Система должна удовлетворять ГОСТ
34.601-90, РД 50-34.698-90 и быть построена в соответствии с требованиями
ГОСТ 12.3.002-75 «Общие требования к безопасности».
129
Требования безопасности средств вычислительной техники должны
соответствовать ГОСТ 21552 - 84.
Все
внешние
элементы
используемых
технических
средств,
находящихся под напряжением, должны быть защищены от случайного
прикосновения к ним персонала, а сами технические средства заземлены;
устройства для подключения защитного заземления должны располагаться на
видном месте и четко обозначаться.
1.5. Требования к эргономике и технической эстетике. Система должна
быть наглядной и простой в управлении и обучении. Она также должна
соответствовать ГОСТ Р 50923-96 «Дисплеи. Рабочее место оператора.
Общие эргономические требования и требования к производственной среде».
Пользовательский интерфейс должен быть максимально наглядным,
удобным для пользователя, располагать количеством возможностей ввода и
модификации данных.
1.6. Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту
и хранению информации. Эксплуатация системы должна вестись на основе
регламента изложенного в комплекте эксплуатационных документов,
которые были разработаны на стадии рабочего проекта.
Регламент
обслуживания
технических
средств
устанавливается
разработчиком в эксплуатационной документации.
Для предотвращения потери информации в системе, сервер должен быть
оснащен источником бесперебойного питания.
1.7. Требования к защите информации от несанкционированного
доступа. Для защиты от несанкционированного доступа будет применяться
система учетных записей пользователей, встроенная в ОС Windows,
регламентирующая права пользователей различных категорий по чтению и
модификации данных.
1.8. Требования к патентной чистоте для системы устанавливаются в
соответствии с действующим порядком патентной защиты Российской
Федерации.
130
1.9. Требования к защите от влияния внешних воздействий средств
вычислительной техники прописаны в ГОСТ 21552-84.
1.10. Требования по стандартизации и унификации. Виды программного
обеспечения
системы
должны
разрабатываться
в
соответствии
с
действующими нормативами и стандартами.
Унификация программного обеспечения должна быть направлена на
максимальное
программных
использование
модулей,
на
стандартных
программных
использование
методов
средств
и
объектно-
ориентированного программирования, модульного принципа построения
программных компонентов, на использование единообразных связей между
программными модулями на основе единых программных интерфейсов.
2. Требования к функциям (задачам), выполняемым информационной
системой:
 функции анализа: предоставление результатов лётных обследований
участков МГ в виде таблиц с наличием карт местности и фотоснимков;
 расчетные функции: построение графиков АЦП с использованием
экспортированных данных;
 функции контроля: контроль доступа обеспечивает защиту от
несанкционированного доступа к данным.
3. Требования к видам обеспечения. Для информационной системы
предъявляются требования к следующим видам обеспечения:
 требования к информационному обеспечению системы;
 требования к лингвистическому обеспечению системы;
 требования к программному обеспечению системы;
 требования к техническому обеспечению системы;
 требования к организационному обеспечению системы.
3.1. Требования к информационному обеспечению системы. В ходе
разработки системы должна использоваться информация:
 об особенностях и правилах разработки ИС;
131
 нормативно-справочная,
правовая
и
технико-экономическая
информация.
Требования к составу, структуре и способам организации данных в
системе формулируется на основе функций, требований к ним и регламентов
работы с информацией в оперативной среде функционирования системы.
Процесс сбора, обработки и передачи данных в системе должен
подчиняться требованиям, предъявляемым к представлению данных в рамках
технологии баз данных.
Защита данных от разрушений при авариях и сбоях в электропитании и
иных случаях должна обеспечиваться на уровне требований по сохранности
информации при авариях.
Контроль, хранение, обновление и восстановление данных в подсистеме
должны обеспечить выполнение требований надежности и защиты от
несанкционированного доступа к информации.
3.2. Требования к лингвистическому обеспечению системы. При
разработке
ИС
необходимо
использовать
языки
и
системы
программирования:
 среда разработки приложений Borland Delphi 7 для создания структуры
ИС;
 система настольной картографии MapInfo Professional 8.5.
Требования к кодированию и декодированию данных, к языкам вводавывода данных, языкам манипуляции данных, а также к способам
организации диалога предъявляются выбранной операционной средой
разработки.
3.3. Требования к программному обеспечению системы. Программное
обеспечение, используемое при разработке ИС, должно удовлетворять
требованиям ГОСТ 24.104-85 и обладать:
 эффективностью,
т.е.
способностью
выполнять
все
функции,
изложенные в требованиях настоящего технического задания при
минимальных затратах вычислительных ресурсов;
132
 корректностью, т.е. способностью программы давать правильные
результаты при всех комбинациях исходных данных, допустимых в
рамках постановки задачи;
 полнотой функций, т.е. способностью выполнять, помимо основных
функций, представленных в настоящем техническом задании также и
дополнительные
функции,
благоприятствующие
решению
задач
разработки: настройку на среду функционирования, автоматическое
документирование;
 быстродействием, т.е. минимальными временами рестарта, реакции на
внешние события; минимальными потерями времени на защиту и
передачу данных;
 унификацией, т.е. использованием ограниченного числа базовых
модулей при решении сходных задач;
 практичностью, т.е. простотой и легкостью работы пользователей;
 адаптивностью
и
перспективой
развития,
т.е.
простотой
приспособления программ к изменениям ПО или расширениям задач
пользователя без ухудшения других показателей.
Основным способом обеспечения качества программных средств должно
являться широкое использование в процессе их разработки передовых
достижений в области технологии производства программного обеспечения.
Разрабатываемое
решение
всех
задач
программное
обеспечение
пользователей,
должно
обеспечивать
предусматриваемых
настоящим
техническим заданием.
Программное
обеспечение
должно
быть
представлено
в
виде
совокупности загрузочных модулей приложения на языке Object Pascal
(Delphi).
3.4. Требования к техническому обеспечению системы. Технические
средства системы предназначены для решения следующих задач:
 выполнение программного обеспечения системы;
133
 обеспечение связи между клиентской и серверной частью;
 хранение на магнитных (оптических) носителях баз данных и
программ;
 визуализация информации.
Состав станций и других изделий технических средств уточняется на
этапе согласования и утверждения технического проекта.
3.5.
Требования
к
организационному
обеспечению
системы.
Организационное обеспечение системы это совокупность документов,
регламентирующих деятельность оперативного и технического персонала.
Документы, определяющие эту деятельность, должны быть выполнены на
стадиях «Технического и рабочего проекта» согласно ГОСТ 24.602-86, ГОСТ
24 101-80.
1.4.5. Состав и содержание работ по созданию комплекса
1.4.5.1. Стадии и этапы разработки
Разработка комплекса выполняется в две стадии - технический проект и
рабочий проект. Проектирование проводится средствами разработчика. В
иных вариантах порядок и результаты проектирования оговариваются
отдельным протоколом между разработчиком и заказчиком.
1.4.5.1.1. Стадия технического проектирования
Разработчик
обеспечивает
выполнение
комплекса
на
уровне
функциональных требований и принципиальных решений. На стадии
технического проекта определяются:
 формализация постановки задачи;
 технология разработки комплекса;
134
 инструментальные и программные средства реализации;
 основные типы пользователей комплекса;
 основные технические решения по созданию комплекса.
Заказчик и разработчик должны рассмотреть и утвердить технический
проект.
1.4.5.1.2. Стадия рабочего проектирования
Разработчик обеспечивает выполнение работ по реализации комплекса в
полном объеме с устранением замечаний заказчика, представленных им на
стадии технического проектирования, подготовку рабочей документации по
комплексу в целом.
Заказчик обеспечивает монтаж и наладку комплекса в соответствии с
требованиями опытной эксплуатации, организационную подготовку к
пусконаладочным работам.
Заказчик и разработчик обеспечивают проведение предварительных и
приемочных испытаний комплекса.
Состав работ на стадии рабочего проектирования и требования к ним
могут уточняться на стадии технического проектирования.
1.4.5.2. Испытания и опытная эксплуатация
По
результатам
предварительные
технического
испытания
комплекса,
проектирования
а
по
результатам
проводятся
рабочего
проектирования — приемочные испытания и передача комплекса в опытную
эксплуатацию.
1.4.5.2.1. Проведение предварительных испытаний комплекса
135
Предварительные испытания имеют целью проверку функционального
соответствия комплекса требованиям настоящего технического задания и
выработку
уточнений
проектирования.
Они
для
проведения
проводятся
в
работ
на
соответствии
стадии
с
рабочего
требованиями,
изложенными в разделе «Порядок контроля и приемки системы» настоящего
технического задания.
1.4.5.2.2. Проведение приемочных испытаний системы
Приемочные испытания имеют целью проверку соответствия комплекса
требованиям настоящего технического задания в полном объеме и
определение работ, необходимых для передачи комплекса в опытную
эксплуатацию.
Они
проводятся
в
соответствии
с
требованиями,
изложенными в разделе «Порядок контроля и приемки системы» настоящего
технического задания.
1.4.6. Порядок контроля и приемки комплекса
1.4.6.1. Приемка технического проекта
Приемку технического проекта осуществляет приемочная комиссия из
представителей заказчика и разработчика.
Комиссия составляет протокол предварительных испытаний, в котором
отражаются оценки достигнутых функциональных возможностей комплекса
и принятых решений на основании тестов.
Состав
проверяемых
согласовывается
с
тестов
заказчиком
определяется
протоколом
на
разработчиком
стадии
и
разработки
технического проекта.
136
1.4.6.2. Приемка рабочего проекта
Приемку рабочего проекта осуществляет приемочная комиссия, которой
предъявляют систему со следующей документацией:
 техническое задание;
 протокол предварительных испытаний;
 проект методики испытаний.
Состав комиссии определяет разработчик комплекса совместно с
заказчиком. Приемочная комиссия составляет протокол испытаний и акт в
соответствии с РД50-34.698-90.
В протоколе отражается ход проведения испытаний, указываются
замечания к комплексу, требующие ее доработки, и предложения по
модернизации. Протокол может содержать частные мнения членов комиссии.
В акте приемки рабочего проекта констатируется степень соответствия
разработки требованиям технического задания, определяется порядок
устранения замечаний и учета предложений, приводится мотивированное
заключение о передаче комплекса в опытную эксплуатацию. В акте
отмечается, требуется ли проведение дополнительных испытаний для
приемки комплекса в целом.
1.4.7. Требования к документированию
Подлежат разработке и предъявлению заказчику следующие документы:
 общее описание комплекса;
 спецификация;
 ведомость эксплуатационных документов;
 руководство пользователя на ИС;
 программа и методика испытаний
137
Документация должна быть представлена на бумажных и магнитных
носителях.
Предъявляемые документы должны соответствовать требованиям ГОСТ
34.201-89 и ЕСПД.
138
1.5. Разработка технических требований и структуры комплекса технических
средств (КТС) для проведения исследований по теме проекта.
1.5.1. Требования к структуре и функционированию комплекса
С учетом особенностей расположения и эксплуатации МГ, основными
требованиями
к
аппаратному
комплексу
мониторинга
объектов
газотранспортной системы и ЖКХ должны быть следующие:
1.
Дистанционность.
2.
Оперативность.
3.
Высокая скорость перемещения аппаратуры.
4.
Многофункциональность.
5.
Точность локализации места утечки.
6.
Высокая чувствительность.
7.
Низкая стоимость аппаратуры.
8.
Возможность автоматизации.
9.
Простота в обслуживании аппаратуры.
10.
Безопасность в эксплуатации.
11.
Отсутствие режима калибровки во время диагностирования.
12.
Проведение мониторинга в дневное время суток.
Основными
компонентами
целевого
оборудования
программно-
аппаратного комплекса являются:
 локатор утечек газа (ЛУГ);
 система
видеонаблюдения
(СВ),
представляющая
собой
цифровой фотоаппарат (ЦФ);
 система обработки и регистрации данных (СОРД), состоящая из:
 аналого-цифрового преобразователя;
 спутниковая навигационная система (СНС) GPS;
139
 электронно-вычислительной
машины
(ЭВМ),
персональный компьютер - ноутбук (РС) с:
 набором специального программного обеспечения
(ПО);
 автоматизированной информационной системой (ИС)
сбора и обработки данных.
1.5.2. Общие требования к программно-аппаратным средствам комплекса
Программно-аппаратные
средства
(ПАС),
которые
технически
формализуют дистанционный метод зондирования, становятся ключевым
звеном в системе управления техническим состоянием линейной части
магистрального газопровода. Поэтому формулировка требований к ПАС
должна проистекать из особенностей применения дистанционного метода и
полностью
раскрывать
программными
этот
средствами,
метод,
наполняя
его
техническими
которые
позволят
создать
и
эффективное
устройство дистанционного зондирования для обеспечения устойчивости
системы управления техническим состоянием МГ и ЖКХ.
Из перечня требований выделим основные, которые определяют
принцип реализации устройства дистанционного зондирования, их четыре:
дистанционность, доступность, обеспечение высокой скорости перемещения
устройства дистанционного зондирования и низкая вероятность пропуска
дефектов.
Эффективное проведение обследования всей трассы газопровода,
возможно только на высокой скорости, поскольку суммарная протяженность
МГ даже одного дочернего предприятия ООО «Газпром» составляет в
среднем 8 тыс.км (например, длина МГ ООО «Газпром трансгаз Сургут»
более 6500км, а ООО «Газпром трансгаз Ухта» более 9000км). При этом с
учетом доступности, размещать устройства дистанционного зондирования
необходимо на борту вертолета (они широко используются в ОАО
140
«Газпром»), который способен перемещать устройство вдоль газопровода на
безопасной высоте (не ниже 60м), эта высота необходима оператору,
ведущему визуальное наблюдение за МГ. По многим признакам, основным
требованиям соответствуют два способа дистанционного зондирования:
тепловизионный и лазерный.
1. Общие требования к лазерно-информационной системе (ЛИС):

длина волны двух излучателей выбирается на линии и вблизи
линии поглощения природного газа и наличии лазерных излучателей;

частота модуляции, поочередного переключения длин волн двух
излучателей в зондирующем лазерном луче, должна быть оптимальной, с
учетом
того,
что
с
увеличением
частоты
уменьшаются
шумы
фотоприемников, но и уменьшается их чувствительность;

конструкция локатора должна компенсировать наклон пола
вертолета (угол крена и, желательно, тангаж) для сохранения вертикального
хода лазерных лучей. Наиболее важным, конечно, является компенсация
крена – это исключит уход лазерных лучей локатора, в зависимости от знака
угла, либо за трубу, т.е. зондирование тогда будет вестись с наветренной
стороны – там, где облако истекаемого газа отсутствует, либо далеко от
трубы, где концентрация газа в облаке минимальна. Тангаж, а в основном
угловая скорость тангажа, увеличивает линейную скорость перемещения
лазерных лучей – это может способствовать пропуску утечки;

конструктивно, излучатели и зеркальный телескоп локатора
должны быть выполнены в виде единого моноблока, который может
устанавливаться на виброгасящую платформу;

модулятор совместить с излучателем, для упрощения настройки
оптической системы.
2. Требования к оптической приемно-передающей системе:
а) требования к лазерным излучателям передающего тракта:
141

мощность излучения должна быть стабильной в течение одного
цикла обследования;

уменьшение количества мод и 100% поляризация увеличат
коэффициент модуляции магнитооптического модулятора, а это равноценно
увеличению мощности излучателей;

стабильность излучаемых длин волн обеспечит эффективную
работу дифференциального метода обнаружения газа (метана);

диаметр
пропорциональны
и
расходимость
апертуре
выходного
приемной
излучения
прямо-
системы
(ПОС),
оптической
уменьшение апертуры снижает габариты и вес ПОС;
б) требования к приемному тракту, состоящего из фотоприемника (ФП)
и зеркального телескопа (ЗТ):

увеличение чувствительности ФП улучшают обнаружительную
способность устройства. Увеличить чувствительность ФП до 10 раз можно,
охлаждая его до температуры -50 град. Цельсия, для этого подходит
электрический охлаждающий элемент на эффекте Пельтье;

для оптимизации параметров ЗТ необходимо довести кружок
рассеивания в фокусе зеркала до 0,1мм, для этого зеркало изготавливается не
сферической, а параболической формы, с использованием современных
(лазерных) технологий контроля обработки оптических изделий.
3. Требование к системе обработки информации:

цифровое управление модуляторами;

цифровая регистрация сигналов с выходов устройства;

постобработка
информации
в
автоматизированной
геоинформационной системе с использованием различных статистических
методов и методов и алгоритмов корреляционно-экстремальных систем;

статистическая и модельная обработка состояния подстилающей
поверхности с учетом компьютерной модельной утечки, метеоусловий и
142
параметров полета, с целью снижения достоверности появления в устройстве
ложных утечек.
4. Требования к программному обеспечению:

программный модуль должен обеспечить: ввод информации с GPS
-приемника, подключенного к последовательному порту (или посредством WiFi) и
с локатора, подключенного к параллельному или последовательному порту.
Анализ и отображение этой информации должна производиться в режиме
реального времени;

возможность работы, как с растровыми изображениями, так и с
векторными слоями. Карты местности обычно хранятся в растровом формате,
а информация о трубопроводе, предыдущие маршруты, текущий маршрут,
места утечек газа и текущее положение вертолёта хранятся в векторном
формате утечек.
5. Требования к имитатору модельной утечки устройства.
Необходимость создания имитатора модельной утечки (ИМУ) газа
возникла, в связи с большим количеством ложных срабатываний (ложных
утечек):

от водных поверхностей;

из-за ограничения работы устройства по высоте;

резкими изменениями характера подстилающей поверхности;

из-за высокой скорости полета.
Имитатор модельной утечки должен обеспечить:

контроль работоспособности локатора в конкретных режимах
полета;

контроль
работоспособности
локатора
в
зависимости
от
характера подстилающей поверхности;

при
обнаружении
утечки
проводить
имитацию
утечки
определенного объема (калибровочная утечка), для последующей оценки
объема газа в утечке.
143
Для выполнения выше перечисленных требований были проведены
научно-исследовательские и опытно-констукторские работы, а также
совершенствование
технических
параметров
лазерного
локатора.
В
результате был разработано и введено в эксплуатацию устройство
дистанционного
зондирования
диагностический
комплекс
для
авиационный
системы
программно-аппаратный
управления
техническим
состоянием линейной части магистральных газопроводов.
Состав технических средств ЛИС указан в таблице 1.5.1.
Таблица 1.5.1
Состав технических средств ЛИС
Наименование
Обозначение
Кол.
Примечание
Локатор утечек газа
ЛУГ
1
Устанавливается в кабине вертолета,
над люком в полу
Портативный
Pentium IV,
компьютер, рабочая
типа ноутбук
1
Обслуживается оператором-
станция (РС)
Набор специального
Устанавливается в кабине вертолета.
бортмехаником линейного отдела
комплект
1
Частично установлено в РС и в ГС
Спутниковый
GPS-
1
Подключается к РС через USB или
навигационный прибор
приемник,
WiFi. GPS устанавливается в верхней,
типа BU303
неэкранирующей части вертолета
Персональный
Pentium IV,
Для проведения постобработки в
компьютер, графическая
типа ноутбук
программного
обеспечения
1
станция (ГС)
линейном отделе.
Обслуживается операторомпрограммистом посредством
разработанной информационной
системы
Цифровой фотоаппарат
типа Canon
(ЦФ)
EOS 300D
1
Устанавливается в корпусе локатора.
Центр фотографии совмещен с
оптической осью локатора
Аналого-цифровой
типа TiePie:
1
Устанавливается в корпусе локатора.
144
преобразователь
Подключается к РС и к локатору
HandyScope 3
или
HandyProbe 2
Кабель соединительный
USB-USB
2
Для соединения РС и ЦФ
Преобразователь
DC-AC
1
Устанавливается в корпусе локатора.
(+27В – 220в,
Подключается к источнику питания
50Гц)
вертолета и обеспечивает питание
локатора
1.5.3. Требования к техническим и инструментальным средствам комплекса
1. Надежность, т.е. способность системы сохранять готовность
функционирования при установленных условиях за установленный период.
ПАК, обладающий высокой надежностью дает эффект эксплуатационного
характера, способствуя улучшению его эксплуатационных характеристик.
2. Добротность, реализует внутренние достоинства реализации ПАС с
технической стороны.
3. Условия эксплуатации. Как известно, любые технические средства
обладают конечной надежностью и для обеспечения бесперебойного
функционирования ПАК должен обладать высокой ремонтопригодностью.
4.
Универсальность.
В
связи
с
тем,
что
ПАС
в
процессе
диагностирования МГ, будет эксплуатироваться в течение длительного
периода времени, могут измениться или расшириться возлагаемые на ПАС
задачи в сторону усложнения последних. Поэтому ПАС с жесткой
структурой функционирования подвержена более быстрому моральному и
функциональному износу. Структура технических и инструментальных
средств,
которая
обеспечивает
универсальность
функционирования,
позволяет без особых материальных затрат перестраивать и подстраивать ее
под актуальные задачи.
145
5. Распределенность подразумевает размещение технических средств
диагностирования и обработки результатов обследования МГ не только в
пределах ПАК, но и на других рабочих местах.
6. Безопасность, т.е. свобода от неприемлемого риска в виде угроз,
классифицируемых в зависимости от возможности злоупотреблений,
возникающих в результате действий человека, как преднамеренных, так и
непреднамеренных.
7. Обработка информации, обеспечивает возможность оперативной
обработки поступившей от технических и инструментальных средств
информации с учетом технических требований ПАС, организации функции
контроля, а также оперативного управления техническим состоянием
объектов МГ.
8. Интерфейс, как средство общения с пользователями ПАС.
9. Ввод и вывод цифровой и графической информации способствует
более качественной оценке техническим состоянием объектов МГ.
10. Открытость характеризует модифицируемость комплекса, т.е.
способность подвергаться изменениям.
11.
Приемлемость,
понимается
соответствие
сформулированным
заказчиком требований.
12. Стоимость, т.е. затраты на закупку аппаратных средств комплекса,
эксплуатацию и модернизацию.
13. Высокая информационная скорость передачи информации, позволяет
работать комплексу в режиме реального времени, не только в процессе
диагностирования МГ, но при обработке полученных данных и принятию
соответствующих решений в критических ситуациях.
14. Простота обслуживания комплекса, на базе унификации и типизации
структуры, позволяет привлекать специалистов с невысоким уровнем
квалификации.
15. Возможность построения иерархической структуры позволяет
организовывать
статистическую
обработку
данных,
обеспечивает
146
скоростную обработку информации и необходимость поддержания базы
данных по диагностированию объектов МГ.
16. Функциональные возможности комплекса характеризуют набор
функций, реализующих установленные или предполагаемые потребности
пользователей, и их конкретные свойства.
17. Адаптивность характеризует возможности комплекса учитывать
особенности объекта диагностирования.
18. Современность характеризует степень использования современных
аппаратных и программных средств, а также информационных технологий
представления информации и систем связи.
19. Эффективность характеризует способность комплекса проводить
диагностирование технического состояния объектов МГ.
20. Достоверность получаемых в ходе обследований данных по
диагностированию МГ.
21. Валидность определяет соответствие разработанного комплекса
поставленным целям.
22. Время проектирования, внедрения, монтажных и пуско-наладочных
работ требуемое для технической эксплуатации комплекса аппаратных и
программных средств.
23. Типовая структура комплекса позволит ускорить массовое внедрение
комплекса в процесс диагностирования технического состояния МГ и
максимально
сосредоточить
усилия
специалистов
по
разработке
и
модернизации функциональных возможностей ПАС. Типовая структура
позволит устранить проблемы связанные с несовместимостью аппаратных и
программных средств комплекса.
При разработке технических и инструментальных средств комплекса
дистанционного
зондирования
магистральных
газопроводов
были
сформулированы ряд технических требований.
1. Состав изделия.
147
1.1. Структурная схема ПАК состоит из: локатора утечек газа; системы
видеонаблюдения; системы обработки и регистрации данных, состоящей из:
аналого-цифрового преобразователя, спутниковой навигационной системы,
электронно-вычислительной машины с: набором специального программного
обеспечении и автоматизированной информационной системой сбора и
обработки данных.
1.2. Назначение основных блоков структурной схемы.
Лазерный локатор утечки газа, предназначен для обнаружения утечек
газа (метана) из МГ и других объектов ГТС. Функционально и конструктивно
в ЛУГ объединены:
- передающая оптическая система (ПОС), состоящая из двух лазерных
излучателей (лазер1 и 2), генерирующих излучение на различных длинах
волн (λ1=3,3922 мкм и λ2=3,3912 мкм). Непрерывное излучение лазеров
пропускается поочередно магнитооптическими модуляторами (МОМ1 и 2),
установленными на выходах лазеров, которые в свою очередь управляются
устройствами управления (УУ) и, с помощью системы зеркал ПОС
смешиваются в виде одного луча и направляются в область предполагаемой
утечки метана;
-
приемная
система
(ПС)
состоит
из
телескопа,
в
котором
смонтированы оптические узлы: главное (параболическое зеркало), защитное
(кварцевое) стекло (в фокусе телескопа).
Смешанные поочередно лучи лазеров, отраженные от подстилающей
поверхности вблизи МГ, попадают на фотодетектор (ФД) телескопа. На
выходе
ФД
формируется
электрический
сигнал
(рассогласования)
пропорциональный разности поглощения излучений лазеров 1 и 2 в газе.
После усиления сигнал детектируется и поступает в устройство управления и
далее передается для измерения и обработки в электронно-вычислительную
машину (ЭВМ).
Блоки ПОС (передающей оптической системы), ПС (приемной
системы) и УУ (устройство управления) составляют, замкнутую систему
148
автоматического управления, где объект управления – совокупность лазеров,
МОМ и система зеркал – формирует регулируемый по величине
совмещенный лазерный луч.
Система обработки и регистрации данных, предназначена для
обработки электрических сигналов, поступающих на аналого-цифровой
преобразователь, по определенной программе и отображения их на экране, и
записи в память ЭВМ. Основные технические параметры СОРД приведены в
Таблица 1.5.2.
Технические параметры СОРД
Таблица 1.5.2
Наименование
N
Тип
Примечание
%
1
Панельный компьютер (1шт):
рекомендуется PPC-A120T
или СА35-7В
-монитор:
--размер по диагонали, дюйм
12,1
--разрешение,пиксел
-клавиатура
сенсор. экран
-слот расширения (1шт.)
2
PCI
DOC-станция (1шт)
станция расширения ноутбука
-слоты расширения (2шт.)
3
PCI
Сервер (1шт):
рекомендуется ноутбук типа
-внешний НЖМД, Гб
100
А770 или промышл. ПК на
-процессор
P-4
базе шасси IPC,SPC
-слоты расширения
PCI
-интерфейс
4
USB-2
Модуль А770 (2шт):
- интерфейс
PCI
- процессор
ADSP-2185
- количество каналов АЦП
16
- количество каналов ЦАП
2
- время преобразования, мкс
2,5
Дополнительные характеристики:
149
 время непрерывной работы – 5 часов;
 используемые разъемы должны быть герметичными, виброустойчивыми;
 аналоговые сигналы медленноменяющихся процессов должны находиться
в диапазоне уровней ±5В и передаваться по симметричным кабелям;
 аналоговые сигналы быстроменяющихся процессов должны находиться в
диапазоне уровней ±1В и передаваться по несимметричным коаксиальным
кабелям;
 цифровые сигналы должны быть выполнены в любом стандарте ЭВМ.
Неуказанные технические параметры определяются и уточняются в
процессе разработки.
Спутниковая
навигационная
система
в
виде
приемника
GPS,
подключенного к ЭВМ, которая обеспечивает определение координат
радионавигации в ходе проведения работ по заданному маршруту (треку).
Трек отображается на электронной карте, все это в свою очередь
отображается
на
экране
ЭВМ
и
запоминается.
Таким
образом,
обеспечивается привязка событий локатора к конкретным координатам на
земной поверхности, осуществляется регистрация поступающей информации
и ее предварительную обработку.
ЭВМ, входящая в ПАК обрабатывает результаты исследований,
выдавая их на экран дисплея в виде непрерывной осциллограммы, при этом
оператор, работающий с ПАК, имеет возможность в режиме реального
времени судить о результатах обследования. Параллельно обработанная
информация записывается в память ЭВМ и служит бортовым протоколом,
проводимого обследования.
В систему видеонаблюдения ПАК входит цифровой фотоаппарат Canon
EOS 300. Подключение фотоаппарата к компьютеру производится с
помощью кабеля USB. По командам от персонального компьютера
производится фотографирование изображений подстилающей поверхности и
мест утечки газа из МГ, полученные в ходе проведения обследования.
150
В
комплекс
может
быть
включено
дополнительное
радионавигационное оборудование (РНО), которое состоит из авиационного
оборудования (Таблица 1.5.3), устанавливаемого на борт вертолёта (или
любого летательного средства) в штатном варианте. Использование
дополнительного РНО в комплексе расширяет его функциональные
возможности в условиях выполнения обследований патрульным вертолётом
сложного маршрута, уменьшает объем аппаратуры ПАК, а также может
использоваться
для
повышения
точности
основных
пилотажно-
навигационных параметров.
Технические параметры РНО
Таблица 1.5.3
Параметры подсистемы
N%
1
Профилограф (1шт):
- диапазон измеряемых высот, м
2
Характеристика
0  250
- погрешность измерения высоты, м
0, 05
- источник излучения
лазер
- частота модуляции, МГц
50; 10; 2,5
-форма выходного сигнала
цифровая
- временное разрешение, мс
3
Радиостанция (3шт):
- дальность действия, км
- режим работы
- формат передаваемых сообщений
одна стационарная
10,0
дуплекс
цифровой
1.3. Требования к надежности. В случае ошибочных или некорректных
действий оператора ПАК должен обеспечить защиту и сохранность
информации.
При возникновении аварийных ситуаций или откатов технических
средств не должна происходить потеря информации. Наработка на отказ
каждого из модулей в отдельности должна составлять 5000 часов.
1.4. Принцип работы ПАК:
151
а) Автономный режим. В автономном режиме работы (СОРД может
работать без сервера) используется цифровая карта местности, с нанесённой
на ней трассой газопровода или траекторией движения вертолета по
заданному маршруту. Координатную привязку вертолета производит GPS,
информация о маршруте отображается на экранах ЭВМ, и сохраняется на
внешнем дисковом устройстве. ЦФ позволяет проводить наблюдение за
поверхностью земли, формируемое при этом растровое изображение
заносится в память ЭВМ с разбиением на кадры в одиночном и заданном
интервале времени. При помощи трансфокатора, входящего в состав ЦФ,
оператор имеет возможность изменять масштаб (увеличить или уменьшить)
формируемого растрового изображения местности. Информация профиля
местности снимается профилографом РНО и вводится в СОРД. СОРД может
выполнять
дополнительную
функцию
обработки
и
отображения
поступающей информации пилотажно-навигационных сигналов, используя
для этого специальное программное обеспечение и соответствующее
соединение.
б) Основной режим. В основном режиме ПАК работает совместно с
дистанционно диагностическим оборудованием (ДДО) и, выполняя функции
автономного режима, обеспечивает обработку, сохранение и отображение
поступающей информации из ДДО, а также (при необходимости) управление
работой узлов и устройств ДДО. Внутренние и внешние электрические
соединения ПАК с различными типами ДДО обеспечивает разъемный
модуль, подавая в СОРД электрические сигналы с ДДО и РНО (согласно
выбранному
алгоритму
обработки
информации).
Диагностику
работоспособности ДДО, РНО, электротехнического оборудования и
контроль их основных технических параметров выполняет СОРД, при этом
диагностические результаты могут быть отображены на экране монитора
ЭВМ. Дополнительно оператор ЭВМ имеет возможность изменять режимы
работы ДДО, если это заложено в алгоритме функционирования, в
152
зависимости от выполняемого вертолетом маршрута и складывающейся
лётной обстановки.
Кроме всего ПАК может выполнять функцию вторичной обработки,
включающую в себя отбраковку несостоятельных данных, систематизацию
результатов мониторинга, сохранение данных и их визуализацию на
цифровой карте местности, а также обмен информацией по радиоканалу.
Поскольку большинство ДДО, которые используют лазерные излучатели - не
сканирующие, поэтому для обнаружения утечек газа из трубопроводов остро
стоит проблема слежения за положением лазерного пятна относительно
трубопровода. Задача усложняется в ветреную погоду- вертолет приобретает
углы крена и сноса для этого может использоваться ЦФ – совмещая центр
изображения поверхности земли с оптической осью ДДО.
4.5.
Программное
обеспечение.
Для
работы
информационно-
вычислительного комплекса патрульного вертолета в ПАК используются:
- программные продукты общего применения, используемые для
обслуживания работы используемых компьютеров (Windows 2000/NT/XP,
QNX, ArcInfo, MapInfo и т.п.);
- специализированные программные продукты для обслуживания
внешних устройств (GPS, АЦП, ЦФ);
- специальные разработанные программы управления ДДО, вторичной
обработки информации;
- диагностические программы.
Конкретный перечень используемых программ уточняется в процессе
разработки.
4.6.
Конструктивные
требования.
Выполнение
и
размещение
оборудования информационно-вычислительного комплекса выполняется в
соответствии с ГОСТ и ТУ на оборудование летательных аппаратов.
Коммутационный модуль выполняется таким образом, чтобы исключить
случайное замыкание контактов разъемов. Для возможности гибкого
153
использования оборудования комплекса разъемы коммутационного модуля
дублируются с разделением по секциям.
Другие конструктивные параметры информационно-вычислительного
комплекса уточняется в процессе разработки.
4.7. Условия эксплуатации. Условия эксплуатации оборудования
информационно-вычислительного комплекса соответствуют ГОСТ и ТУ на
оборудование летательных аппаратов.
4.8. Требования к безопасности. Общие требования безопасности
соответствуют эксплуатации электрооборудования с напряжением до 1000
вольт, высоковольтного оборудования с напряжением до 5 киловольт,
оборудования с лазерным излучением. При монтаже и наладке следует
придерживаться
правил
техники
безопасности
при
работе
с
электровакуумными приборами.
4.9. Требования к упаковке, маркировке, транспортированию и
хранению. При транспортировке и хранении следует избегать ударов и
падений. Другие специальные требования не предъявляются.
4.10. Требования к патентной чистоте. Требования к патентной чистоте
устанавливаются в соответствии с действующим порядком патентной
защиты РФ.
1.5.4. Требования к программным средствам комплекса
Программное обеспечение, используемое в составе комплексе, должно
удовлетворять следующим основным требованиям:
 эффективностью, т.е. способностью выполнять все функции, изложенные
в требованиях технического задания на разрабатываемый комплекс при
минимальных затратах вычислительных ресурсов;
 корректностью, т.е. способностью программ давать правильные
результаты при всех комбинациях исходных данных, допустимых в
рамках постановки задачи;
154
 полнотой функций, т.е. способностью выполнять, помимо основных
функций, представленных в техническом задании на комплекс также и
дополнительные
функции,
благоприятствующие
решению
задач
разработки: настройку на среду функционирования, автоматическое
документирование;
 быстродействием, т.е. минимальными временами рестарта, реакции на
внешние события; минимальными потерями времени на защиту и
передачу данных;
 унификацией, т.е. использованием ограниченного числа базовых
модулей при решении сходных задач;
 практичностью, т.е. простотой и легкостью работы пользователей;
 адаптивностью
и
перспективой
развития,
т.е.
простотой
приспособления программ к изменениям ПО или расширениям задач
пользователя без ухудшения других показателей.
Состав специального программного обеспечения, представляющего
собой комплекс программных продуктов используемых для решения
различных задач, связанных с работой комплекса в целом и обработкой
различной информации представлен в таблице 1.5.4.
Таблица 1.5.4
ПО используемое в ПАК
Наименование ПО
Назначение ПО
Ввод
информации
с
оборудования
локатора:

Kashmir 3D, ArcView GIS 3.2,

от GPS–приемника;
MapInfo Professional 8.5;

HandyScope 3;

с АЦП;

Cannon RemoteCapture

с цифровой фотокамеры
Adobe Photoshop CS, Adobe ImageReady Обработка
CS
снимков
с
цифровой
фотокамеры и растровых изображений
L-Graph, HandyScope 3, ACTest, MathCAD Обработка данных с АЦП
2000, MatLAB 6.5
155
ArcView GIS 3.2, MapInfo Professional 8.5, Обработка картографической информации
Garmin MapSourse
Обработка
Kashmir 3D
данных
записанных
GPS-
приемником
Crystal Reports и Microsoft Power Point
Создание полуавтоматических отчетов и
презентаций
Информационная система
Получение
и
обработка
оперативной
информации об обстановке на МГ
ПО
входящее
в
комплект
отдельных приборов локатора
поставки Преобразование данных полученных с
локатора
156
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.
Абдулова Э.Г. Контроль качества трубопроводов с применением
акустико-эмиссионного метода контроля 7 с.
2.
Авдиенко
многокомпонентных
В.В.,
Белов
газовых
смесей
М.Л.
и
с помощью
др.
Мониторинг
лазерного
оптико-
акустического полигазоанализатора //Журнал прикладной спектроскопии,
1996. – Т.63, №5. – С. 755 – 759.
3.
Айвазян С.А., Мхитарян В.С. Теория вероятностей и прикладная
статистика. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 656 с.
4.
Акимов В.А., Фалеев М.И. Надежность технических систем и
техногенный риск. – М.: Деловой экспресс, 2002. – 367 с.
5.
повышения
Алеев
Р.М.
надежности
Оптико-электронные
и
безопасности
технологии
объектов
и
средства
трубопроводного
транспорта энергоресурсов: Дис. доктора техн.наук. – Казань,2003. – 426 с.
6.
Алеев Р.М., Иванов В.П., Овсянников В.А. Основы теории
анализа и синтеза воздушной тепловизионной аппаратуры. – Казань: Каз. Унт, 2000. – 252 с.
7.
Алеев Р.М., Овсянников В.А., Чепурский В.Н. Эффективность
воздушной тепловизионной аппаратуры при контроле продуктопроводов
//Оптический журнал. – 1993, №1. – С. 132 – 141.
8.
Алымов А.Н., Гребенкин Г.Г., Кальченко В.Н., Минц М.И. ТЭК и
система газоснабжения региона. – Киев: Наукова дума, 1986. – 296 с.
9.
Андрущак
Е.А.
Методы
лазерной
интерферометрии
//Учеб.пособие. – М.: МИРЭА, 1989. – 80 с.
10.
Антильев В.Н., Бахмат Г.В. и др. Эксплуатация магистральных
газопроводов: Учебное пособие /Под ред. Ю.Д. Земенкова. – Тюмень:
ТюмГНГУ, 2002. – 525 с.
157
11.
Антипов Б.А., Зуев В.Е., Сапожникова В.А. Экспериментальное
исследование поглощения излучения газовых лазеров с длинами волны 3,39 и
3,51 мкм в атмосфере //Изв.вузов. Физика. – 1967, №2. – С. 142 – 145.
12.
А.с. №739384 (СССР). Устройство для измерения атмосферной
рефракции /Плюснин И.И., Барышников В.Ф., Шапиро И.Я. //Б.И. – 1980. №10.
13.
Басов
Е.Д.,
Ичева
И.В.
Анализ
методов
диагностики
технического состояния МТ //Матер. докл. Пятой межрегион.науч.конф.
«Студенческая наука – экономике России»- Ставрополь, 2005. С. 145 – 138.
14.
Барбиан О.А. Новые достижения во внутренней инспекции
трубопроводов:
обнаружение
трещин.
–
Межд.
деловая
встреча
системы
оценки
«Диагностика-94». – Ялта, апрель 1994. – С. 149 – 159.
15.
Баренбойм
И.И.
Совершенствование
технического состояния и оптимизации ремонтов на основе результатов
внутритрубной
диагностики
магистральных
газопроводов:
Дис.
канд.техн.наук. - Москва, 2003. - 145 с.
16.
Белов М.Л., Городничев В.А. и др. Обработка сигналов в задачах
лазерного газоанализа атмосферы //Вестник МГТУ. Приборостроение. - 2001,
№4. С. 51 – 57.
17.
Белозеров А.Ф., Омелаев А.И., Филлипов В.Л. Современные
направления применения ИК радиометров и тепловизоров в научных
исследованиях и технике //Оптический журнал. – 1998. – Т.65, №6. – С. 19 –
23.
18.
Бесекерского В.А. Сборник задач по теории автоматического
регулирования и управления. – М.: Наука, 1978. – 512 с.
19.
Бессонов
Л.А.
Теоретические
основы
электротехники.
Электрические цепи. – М. Высш. Шк., 1996. – 638 с.
20.
Бизюлев А.Н., Сысоев А.М., Мужицкий В.Ф. Вихретоковый
дефектоскоп ВД-12НФП //Контроль. Диагностика. – 2004, №9. - С. 5–7.
158
21.
Бондаренко П.М. Новые методы и средства контроля состояния
подземных труб. - М.: Машиностроение, 1991. – 149 с.
22.
Борисов В.В.Управление магистральными трубопроводами. М.:
Недра, 1979. – 215 с.
23.
Боровиков В. STATISTICA: искусство анализа данных на
компьютере. Для профессионалов. – СПб.: Питер, 2001. – 656 с.
24.
Борн М.. Вольф Э. Основы оптики /Пер. с англ. С.Н. Бреуса. –
под ред. Г.П. Мотулевич, изд-во 2-е испр. – М.: Наука, 1973. – 719 с.
25.
Брюханов
Н.В.,
Косов
М.Г.,
Протопопов
С.П.
Теория
автоматического управления. – М.: Высш. шк, 2000. – 268 с.
26.
Буглаев В.Т., Карташов А.Л., Королев П.В, Перевезенцев В.Т.
Совершенствование
системы
диагностирования
газоперекачивающих
агрегатов. – Б.: Изд-во: БГТУ, 2006. – 144 с.
27.
Брюханов
Н.В.,
Косов
М.Г.,
Протопопов
С.П.
Теория
автоматического регулирования. – М.: Высш. шк, 2000. – 214 с.
28.
Буденков Г.А., Неузвецкая О.В. Технические возможности
бесконтактного акустического метода течеискания //Дефектоскопия. – 1996,
№12. – С. 8 – 53.
29.
Будзуляк
Б.В., Салюков В.В. и др. Продление ресурса
магистральных газопроводов //Газовая промышленность. - 2002. - №7. - С. 37
- 39.
30.
Бушмелева К.И., Бушмелев П.Е., Плюснин И.И. Исследование
парникового эффекта с использованием лазерных и информационных
технологий //V Всероссийский конгресс женщин-математиков: Материалы
конф. – Красноярск, 2008. – С. 69 - 75.
31.
Бушмелева К.И., Плюснин И.И., Арсланов И.И., Бушмелев П.Е.
Автоматизированная
газопроводов
система
//Системный
мониторинга
анализ
и
состояния
обработка
магистральных
информации
в
интеллектуальных системах: Сб. науч. тр. каф. автоматизированных систем
159
обработки информации и управления. Вып.5. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2008.
С. 111 - 126.
Бушмелева
32.
К.И.,
Плюснин
И.И.,
Бушмелев
П.Е.,
Автоматизированное рабочее место оператора локатора утечек газа
//Современные наукоемкие технологии. – 2008. - №5. - С. 115 – 119.
Бушмелева К.И., Плюснин И.И., Ельников А.В., Чайковский
33.
А.П.,
Бушмелев
подспутникового
П.Е.
Концепция
мониторинга
создания
параметров
комплексной
атмосферных
системы
компонентов
//Надежность и качество: Труды межд. симпозиума. – Пенза, 2008. – С. 224 226.
34.
Бушмелева К.И., Плюснин И.И., Сысоев С.М., Бушмелев П.Е.,
Ельников А.В. Концепция автоматизации экологического мониторинга
загрязнения
окружающей
среды
на
территории
Ханты-Мансийского
автономного округа //Современные наукоемкие технологии. - 2007. - №3. - С.
48 - 52.
35.
Бушмелева К.И., Плюснин И.И., Токовенко А.В., Бушмелев П.Е.
Геоинформационная система мониторинга магистральных газопроводов
//Инновации
в
условиях
развития
информационно-коммуникационных
технологий: Материалы науч.-практ. конф. «ИНФО-2008». - Сочи, 2008. – С.
204 - 206.
36.
Вавилов В.П. Тепловые методы неразрушающего контроля. – М.:
Машиностроение, 1991. – 435 с.
37.
Винокурцев Г.Г. Оценка состояния изоляционных покрытий
МГ//Газовая промышленность. - 1998. - №10. - С. 31 - 32.
38.
Воронов В.И. Пространственные характеристики многоходовых
мод в лазерах с активным объемом кольцевого сечения //ЖТФ. – 1995. – Т.65,
№7. – С. 98 – 107.
39.
Воронов В.И. Численное моделирование сложных лазерных
резонаторов в системе формирования излучения на основе методов лучевой и
дифракционной оптики: Дис. док.техн.наук – Казань, 1997. – 307 с.
160
40.
Воронов В.И., Трофимов В.В. Адаптивное управление лучевыми
потоками многопучкового лазера //Оптика атмосферы и океана. – 2000. –
Т.13, №10. – С. 954 – 958.
41.
Власов В.Т., Дубов А.А. Физические основы метода магнитной
памяти металла. М.: ЗАО «ТИССО», 2004. - 424 с.
42.
ВРД
количественной
39-1.10-004-99
оценке
Методические
состояния
рекомендации
магистральных
газопроводов
по
с
коррозионными дефектами, их ранжирование по степени опасности и
определению остаточного ресурса. – М.: ВНИИГАЗ, 2000. – 44 с.
43.
ВСН
39-1.10-001-99
Руководство
по
анализу
результатов
внутритрубной инспекции и оценки опасности дефектов. – М.: ВНИИГАЗ,
2000. – 14 с.
44.
Генкин М.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика
машин и механизмов.- М.: Машиностроение, 1987.-283с.
45.
Глаголев М.В., Лапшина Е.Д., Плюснин И.И К вопросу об
эмиссии метана болотными почвами Ханты-Мансийского автономного
округа //Биологические ресурсы и природопользование: Сб. науч. тр. Вып.10.
- Сургут, 2007. – С. 5 - 35.
46.
Головинский А.Г., Киселев А.В. и др. Особенности акустической
эмиссии от усталостных трещин в сварных соединениях труб нефтепроводов
//Дефектоскопия. – 1990, №8 – С. 32 – 36.
47.
Горчаков В.А. Диагностика коррозионной повреждаемости в
многониточной системе магистральных газопроводов: Дис. канд.техн.наук. Екатеринбург, 2003. - 200 с.
48.
Горяинов, Ю.А.; Васильев, Г.Г. и др. Толковый словарь терминов
и понятий, применяемых в трубопроводном строительстве. - М.: Лори, 2003.
– 320 с.
49.
ГОСТ
Р51164-98.
Трубопроводы
стальные
магистральные.
Общие требования к защите от коррозии. – М.: Изд-во стандартов, 1998. – 48
с.
161
50.
ГОСТ
21105-87
«Контроль
неразрушающий.
Магнитопорошковый метод» – М.: Изд-во стандартов, 1999. – 32 с.
51.
Гришина М., Дункан В. Основы управления проектами. – Спб.:
Питер, 2006. – 208 с.
52.
Губанок
И.И.,
Харионовский
В.В.
Прогноз
технического
состояния газопроводов: инженерные подходы //Газовая промышленность.—
2005.— №11. — С. 41 - 44.
53.
Гумеров
А.Г.
Обслуживания
и
ремонт
линейной
части
магистрального газа провода. – Москва, 1969. – 439 с.
54.
Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Гумеров К.М. Безопасность
длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводов. - М.: Недра,
2003. – 310 с.
55.
Гурвич А.К., Ермолов И.Н. Ультразвуковой контроль сварных
соединений. – Киев: Техника, 1972. – 460 с.
56.
Гурвич А.К., Ермолов И.Н., Сажин С.Г. Неразрушающий
контроль. В 5 кн. Кн.I: Общие вопросы. Контроль проникающими
веществами /Под ред. В.В. Сухорукова. – М.: Высш. шк., 1992. – 242 с.
57.
Гурский Д., Турбина Е. Вычисления в MathCad 12. – М.: Питер,
2006. – 544 с.
58.
ГЭСН
81-02-25-2001.
Магистральные
и
промысловые
трубопроводы. - М.: Госстрой, 2003. – 258 с.
59.
Дегтяренко
В.П.
Микроэлектронные
цифро-аналоговые
и
аналого-цифровые преобразователи. – М.: Радио и связь, 1984 – 120 с.
60.
обработке
Демко А.И., Плюснин И.И., Шошин Е.Л. и др. О цифровой
сигналов
лазерного
локатора
//Сборник
материалов
III
Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и
молодых ученых «Инноватика – 2007», Томск, 2007. - С. 96 – 101.
61.
Диагностика технического состояния и оценка остаточного
ресурса магистральных трубопроводов /Под ред. А.И. Владимирова, В.Я.
162
Кершенбаума: Учебное пособие. — М.: Национальный институт нефти и
газа, 2005. — 72 с.
62.
Дистанционный лазерный детектор метана «ДЛС-Пергам». - М.:
«ПЕРГАМ-ИНЖИНИРИНГ», 2006. – 14 с.
63.
Долгов И.А., Горчаков Р.А. и др. О возможных методах
диагностики коррозионного растрескивания магистральных газопроводов
//Дефектоскопия. – 2002, № 11. – С. 3 – 10.
64.
Долгов И.А., Горчаков Р.А. и др. Распределение коррозионных
дефектов по длине участка МГ //Дефектоскопия. – 2003, № 11. – С. 41 – 50.
65.
Дубов А.А. Диагностика прочности оборудования и конструкций
с использованием магнитной памяти металла //Контроль. Диагностика. –
2001, №6. - С. 19 - 30.
66.
Дьякова Ю.Г., Амбарцумян М.А. и др. Состояние и перспективы
развития лазерной промышленности за рубежом в 2001г. //Лазерные новости.
Laser News. – 2001. - №1-2. – С. 3 – 33.
67.
Дятлов В.А. Обслуживание и эксплуатация линейной части
промысловых трубопроводов. - М.: «Недра», 1984.
68.
Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники. – М.:
Высш. шк., 2001. – 496 с.
69.
Евтюшкина М.П., Заводовский А.Г., Плюснин И.И., Сысоев С.М.
Магнитооптический модулятор лазерного локатора утечек метана //Датчики
и системы. – 2007. - №5. - С. 48 - 51.
70.
Ельников А.В., Плюснин И.И., Бушмелева К.И., Черный М.С. и
др. Лидарная система для зондирования аэрозоля в г. Сургуте в рамках
проекта CIS-LiNet// Оптика атмосферы и океана. - 2006. - Т.19, №11. С.982985.
71.
Ермаков Б.А. Оптико-электронные приборы с лазерами. – Л.:
ГОИ, 1982. – 200 с.
163
72.
Жукова Г.А. Методы и средства технической диагностики
магистральных газопроводов //Контроль. Диагностика. – 1999, №5. – С. 15 –
19.
73.
Журкин С.Н., Моисеев В.Н и др. Лазерная диагностика
технического
состояния
магистральных
газопроводов
//Газовая
промышленность. - 2006, №6. – С. 48 – 51.
74.
Заводовский А.Г., Плюснин И.И., Бушмелева К.И. Лазерный
детектор метана //Датчики и преобразователи информации систем измерения,
контроля и управления: Материалы XIV науч. – техн. конференции «Датчик2002». - Судак, 2002. – С. 125 - 126.
75.
Заводовский А.Г., Плюснин И.И., Сысоев С.М. Малогабаритный
лазерный локатор утечек метана //Датчики и системы. – 2007. - №4. - С. 28 29.
76.
Заводовский А.Г., Сысоев С.М., Плюснин И.И., Заводовская О.В.
Лазерный локатор для наземного поиска утечек метана //Датчики и
преобразователи информации систем измерения, контроля и управления:
Сборник материалов межд. XVII научно-технической конференции. М.:
Фонд «Качество», 2007. - С. 191 - 193.
77.
состояния
Завьялов А.П. Совершенствование методов оценки технического
технологических
трубопроводов
по
результатам
диагностирования: Дис. канд.техн.наук. - Москва, 2006. - 101 с.
78.
Зарицкий С.П. Диагностическое обслуживание оборудования КС.
- М.: ИРЦ "Газпром". Обз. инф. Серия "Газовая промышленность на рубеже
XXI века", 2000.-156с.
79.
Зарицкий
С.П.,
Вертепов
А.Г.
Контроль
и
получение
характеристик ЦБН //Газовая промышленность - 2001, №8. - С. 57 - 58.
80.
Захаров М.И., Лукянов В.А. Оценка опасности локальных
дефектов трубопроводов //Нефтяное хозяйство. – 1997, №2. – С. 39 – 40.
81.
Земенков Ю.Д. Эксплуатация магистральных газопроводов. –
Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. – 525 с.
164
82.
Зубарев Г.Ю. Разработка оптимизационной модели эксплуатации
линейной части магистрального газопровода на основе анализа организации
производства: Дисс. канд.техн.наук - Тюмень, 2007. – 112 с.
83.
Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в
атмосфере. – М.: Советское радио, - 1970. – 496 с.
84.
Зуев
В.Е.,
Романовский
О.А.
Численное
моделирование
лидарного зондирования газовых компонент атмосферы в средней ИК
области спектра //Оптика атмосферы, 1988. – Т.1, №5 – С. 986 – 994.
85.
Иванцов О.М., Харитонов В.И. Надежность магистральных
трубопроводов. М.: «Недра», - 1987. – 165 с.
86.
Ионин Д.А., Яковлев Е.И. Современные методы диагностики
магистральных газопроводов. Л.: Недра, 1987. 232 с.
87.
Инструкция по классификации стресс-коррозионных дефектов по
степени их опасности. ВРД 39-1.10-032-2001. – М.: ООО «ИРЦ Газпром», –
2001.–19с.
88.
Инструкция
по
ремонту
дефектных
труб
магистральных
газопроводов полимерными композитными материалами. ВСН 39-1.10-00199. – М.: Произв. объед. "Спецнефтегаз", 2000. – 5 с.
89.
Казарян В.А. Подземное хранение газов и жидкостей. - Ижевск:
РХД, 2006. – 432 с.
90.
Канайкин В.А. Коррозия и дефектоскопия труб магистральных
газопроводов. – Екатеринбург: Банк культурной информации, 2003. – 368 с.
91.
Канайкин В.А., Мирошниченко Б.И. и др. Магнитный снаряд-
дефектоскоп для обнаружения продольных трещин в магистральных
трубопроводах //Безопасность труда в промышленности. – 2001, №9. – С. 30
– 31.
92.
Капитанов
В.А.,
Катаев
Н.Ю.
Моделирование
оптико-
акустического газоанализатора многокомпонентных газовых смесей с
тепловым источником //Оптика атмосферы и океана. – 1992. – Т.5, №4. – С.
378 – 387.
165
93.
Катулин
В.А.,
Мнацаканян
Э.А.
Задачи
автоматизации
исследований в области лазерной технологии //Труды ФИАН им. П.Н.
Лебедева. – 1989. – Т.198. – С. 147 – 153.
94.
Керимов, М.З. Трубопроводы нефти и газа. - М.: Олимп-Бизнес,
2002. – 256 с.
95.
Кершенбаум В.Я. Мурзаханов Г.Х. Диагностика технического
состояния и оценка остаточного ресурса магистральных трубопроводов /Под
ред. А.И. Владимирова. - М.: Национальный институт нефти и газа, 2005. –
72 с.
96.
Климов П.В. Разработка методов повышения безопасности
эксплуатации магистральных газопроводов Республики Казахстан: Дис.
канд.техн.наук. - Уфа, 2007. - 119 с.
97.
Клоков А. Беспроводные ИК-технологии – истинное качество
последней мили //Технологии и средства связи. – 2000. - №6. – С. 8 – 10.
98.
Козлов А.Л., Нуршанов В.А., Пронин В.И. и др. Природное
топливо планеты. – М.: Недра, 1981. – 160 с.
99.
Колотовский А.Н. Эксплуатация запорной арматуры на объектах
магистральных газопроводов ОАО «Газпром» //Арматуростроение. – 2006. №2(41). – С. 62 – 65.
100.
Коршак, А.А.; Коробков, Г.Е.; Душин, В.А.; Набиев, Р.Р.
Обеспечение надежности магистральных трубопроводов. - Уфа: УГНТУ,
2004. - 170 с.
101.
Криксунов Л.З. Справочник по основам ИК техники. – М.:
советское радио, 1978. – 400 с.
102.
Крылов Г.В., Матвеев А.В. и др. Эксплуатация газопроводов
Западной Сибири. – Л.: Недра, 1985. – 288 с.
103.
Кураков Л.П., Лебедев ЕК Новые информационные технологии. –
Чебоксары: Изд-во Чувашского ун-та, 2000. – 486 с.
104.
Лазерная аналитическая спектроскопия /Под. ред. В.С. Антонова,
Г.И. Бекова и др.. – М.: Наука, 1986. – 320 с.
166
105.
Лазерный контроль атмосферы /Под ред. Э.Д.Хинкли. - М.: Мир,
1979.
106.
Ланчаков Г.А., Зорин Е.Е. Работоспособность трубопроводов. В
3-х ч. - Ч. 3. Диагностика и прогнозирование ресурса. - М.: Недра, 2003. – 291
с.
107.
Литвин И.Е., Аликин В.Н. Оценка показателей надежности
магистральных трубопроводов. - М.: Недра, 2003. – 170 с.
108.
Лоскутов В.Е. Магнитный дефектоскоп для обнаружения
продольных трещин в магистральных газопроводах: Дис. канд.техн.наук. Екатеринбург, 2004. - 121 с.
109.
Магистральные газопроводы. Строительные нормы и правила
СНиП 2.05.06-85. – Москва: Госстрой СССР, 1985. – 52 с.
110.
Мазур И.И., Иванцов О.М. Безопасность трубопроводных систем.
- М.: Елима, 2004. – 1104 с.
111.
Макаэлян Э.А. Повышение качества, обеспечение надежности и
безопасности
магистральных
газопроводов
для
совершенствования
эксплуатационной пригодности. – М.: Топливо и энергетика, 2001. – 638 с.
112.
Максименко С.В., Поляков Г.Н., Труфанов А.Н. Методы и
средства технической диагностики оборудования компрессорной станции.
Обзорная информ. Серия «Транспорт и подземное хранение газа».- М.:
ВНИИЭгазпром, 1990. - 66 с.
113.
Марпл С.Л. Цифровой спектральный анализ и его применение:
Пер. с англ. – М.: Мир, 1990. – 584 с.
114.
Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. – М.: Мир. –
1987. – 550 с.
115.
Мельников А.А., Осколков Г.Н., Пронин Е.Н. Пути продления
ресурса распределительных газопроводов //Газовая промышленность. - 2001.
- №1.- С. 16 - 18.
167
116.
Меребашвили А.Р. Прочность и надежность магистральных
трубопроводов в особых условиях: Дис. канд.техн.наук. - Махачкала, 1984. 148 c.
117.
веществ,
Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных
содержащихся
в
выбросах
предприятий.
-
ОНД-86:
Гидрометеоиздат, 1987. – 93 с.
118.
Минин
С.И.
Автоматизированная
ультразвуковая
система
контроля напряженного состояния основного металла и сварных соединений
циркуляционных трубопроводов ЯЭУ на основе эффекта акустоупругости:
Дис. канд.техн наук. - Обнинск, 2005. - 248 с.
119.
Минько А.А. Статистический анализ в MS EXCEL. – М.: Изд-во
«Вильямс», 2004. – 448 с.
120.
Меньков А.В., Острейковский В.А. Теоретические основы
автоматического управления. – М.: Обнинск, 2006. – 640 с.
121.
Мишин В.М. Исследование систем управления. – М.: ЮНИТИ-
ДАНА, 2005. – 527 с.
122.
Мужицкий В.Ф., Карпов С.В. Дефектоскоп для обследования
участков поверхности труб магистральных газопроводов на наличие стресскоррозионных повреждений //Дефектоскопия. – 1999, №3. – С. 68 – 77.
123.
Мурин В.И., Г.А.Зотов Г.А. Анализ текущего состояния,
проблемы и перспективы развития газовой отрасли России. Выступление в
Госдуме РФ. - М.: ВНИИГАЗ. – 2002. – 17 с.
124.
Мухамедяров Р.Д. Аэрокосмический мониторинг экологического
и техногенного состояния газонефтепродуктов //Тез.докл. 3-й Межд. конф.
«Диагностика трубопроводов». – Москва, 2001. – С. 91 – 92.
125.
Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник /Под ред.
В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1995.
126.
ООО «Севергазпром» Охрана окружающей среды. Ежегодный
отчет за 2007г. – Ухта. – 2008. – 46 с.
168
127.
Основные
магистральных
требования
трубопроводов
промышленной
/Под
ред.
А.И.
безопасности
для
Владимирова,
В.Я.
Кершенбаума: Учебное пособие. — М.: Национальный институт нефти и
газа, 2004. — 128 с.
128.
Пат. №2262718. РФ. G01S 13/95. Способ измерения толщины
снежного покрова /Плюснин И.И., Шошин Е.Л., Суханюк А.М. //Б.И. – 2005.
- № 29.
129.
Пат. - полезн. мод. №67297. РФ. G02F 1/09. Устройство
модуляции и детектирования оптического излучения //Плюснин И.И.,
Табарин В.А., Сысоев С.М., Кузин И.С. //Б.И. - 2007. - №28.
130.
Пат. - полезн. мод. №51745. РФ. G01N 21/61. Локатор утечек газа
«ЛУГ» /Плюснин И.И., Глуховцев А.А., Демко А.И., Бушмелева К.И.,
Суханюк А.М. //Б.И. - 2006. - №6.
131.
Патраманский Б.В. Разработка магнитных методов и средств
контроля магистральных газопроводов: Дис. канд.тех.наук. – Екатеринбург,
2000. – 145 с.
132.
Панкратов С. Газовая отрасль России - ключевой элемент
глобальной энергетической безопасности //Матер. трудов IV Ежегодного
межд. форума "ГАЗ РОССИИ 2006". – Москва, 2006. – С. 15 – 19.
133.
λ2=3,912
Попов А.Н., Садчихин А.В. Поглощение излучений λ1=3,3922 и
мкм
в
предельных
углеводородах
//Журнал
прикладной
спектроскопии. – 1991. – Т.55, №3. – С. 58 – 62.
134.
Плюснин И.И., Бушмелева К.И. Датчики и преобразователи
информации систем измерения, контроля и управления //Датчики и
преобразователи информации систем измерения, контроля и управления:
Материалы науч.-техн. конференции «Датчик-2001». – Судак, 2001. – С. 36.
135.
Плюснин И.И., Бушмелева К.И., Бушмелев П.Е. Мобильная
система диагностического обслуживания и мониторинга газопроводных
систем //Фундаментальные исследования. – 2006. - №1. – С. 61 – 63.
169
Плюснин И.И., Бушмелева К.И., Зеваков А.М. Информационная
136.
система
хранилища
данных
о
технологических
параметрах
ООО
«Сургутгазпром» /Физико-математические и технические науки //Сборник
научных трудов. Вып.13. Физико-математические и технические науки. –
Сургут: Изд-во СурГУ, 2003. – С. 58 – 63.
137.
Плюснин
И.И.,
Бушмелева
К.И.,
Майер
И.В.
Система
диагностирования дефектов магистральных газопроводов с использованием
ГИС-технологий //Современные наукоёмкие технологии. – 2005. - №8. – С.
46 – 48.
138.
Плюснин И.И., Бушмелева К.И., Майер И.В., Бушмелев П.Е.
Применение
автоматизированной
геоинформационной
системы
для
диагностирования дефектов магистральных газопроводов //Сборник научных
трудов. Вып.23. Физико-математические и технические науки. – Сургут: Издво СурГУ, 2005. – С. 99 – 105.
139.
Плюснин И.И., Бушмелева К.И., Назин А.Г. Использование ГИС
технологии как средства повышения эффективности работы лазерного
локатора
утечек
газа
комплексного
обследования
магистральных
газопроводов //Успехи современного естествознания. – 2005. - № 7. – С. 85 88.
140.
Плюснин И.И., Бушмелева К.И., Чурсин И.И. Методика оценки
показателей качества комплекса технических средств //Сборник научных
трудов. Вып.13. Физико-математические и технические науки. – Сургут: Издво СурГУ, 2003. – С. 121 – 126.
141.
Плюснин И.И., Демко А.И., Заводовский А.Г. Предупреждение
аварийных ситуаций на линейной части магистрального трубопровода
//Контроль
и
реабилитация
окружающей
среды:
Материалы
III
международного симпозиума. - Томск, 2002. – С. 50 - 51.
142.
Плюснин И.И., Заводовский А.Г., Сысоев С.М. Компьютерная
модель определения массового расхода метана при утечке из газопровода
//Качество, инновации, образование и Cals Technology: Материалы III
170
Международного симпозиума, Египет, 7-14 апреля 2007г. /Москва: МИЭС,
2007. – С. 174 – 178.
143.
Плюснин И.И., Черный М.С., Сысоев С.М. Использование
нейронной сети при дистанционном обнаружении утечек метана //Сб. науч.
трудов. Вып.28. Физико-математические науки. – Сургут: Изд-во СурГУ,
2007. – С. 130 - 140.
144.
Привалов
В.Е.,
Шеманин
В.Г.
Дистанционное
лазерное
зондирование углеводородов в атмосфере //Письма в ЖТФ. – 2001. – Т.27,
Вып.21. – С.71 – 75.
145.
Промышленная безопасность магистрального трубопроводного
транспорта:
Учебное
пособие
/Под
ред.
А.И.
Владимирова,
В.Я.
Кершенбаума. — М.: НП «Национальный институт нефти и газа». — 2005. —
600 с.
146.
Промышленность России: статистический сборник /Госкомстат
России. – М., 2000. – 462 с.
147.
Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки
сигналов. – М.: Мир, 1997. – 239.
148.
Редькин С.Н., Краснов Г.А. и др. Результаты измерения ФПК
космической ИК аппаратуры дистанционного зондирования по выходному
изображению //Оптический журнал. - 1993, №3. – С. 237 – 239.
149.
Риман В. Радиолокаторы с синтезированной апертурой //High
Technologies of the XXI Century, 2005. - №1. – С. 31 - 32.
150.
Российская газовая энциклопедия /Гл. ред. Р.Вяхилев. – М.:
Большая Российская энциклопедия, 2004. – 527 с.
151.
Российское акционерное общество "Газпром" Методический
рекомендации
по
применению
аэрокосмических
методов
для
диагностирования трубопроводных геотехнических систем и мониторинга
окружающей среды. - Москва, 1995. - с. 35.
152.
Рубинович С.Г. Погрешности измерений. – Л.: Энергия, 1978. –
262 с.
171
153.
Салюков
В.В.
Разработка
технологических
решений
капитального ремонта магистральных газопроводов: Дис. док.тех.наук. –
Москва, 2007. – 345 с.
154.
Самсонов Р.О. Системный анализ геоэкологических рисков в
газовой промышленности России: Дис. док.тех.наук. – Тула, 2007. – 280 с.
155.
Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. – СПб.: Питер,
2003. – 604 с.
156.
Скреплев И.В. Планирование технического обслуживания и
ремонта электрооборудования компрессорных станций магистральных
газопроводов: Дис. канд.техн.наук. - Москва, 2007. - 177 с.
157.
СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы /Госстрой
России. - М.:ГУПЦПП, 1998. – 25 с.
158.
СПиПШ-42-80 (2000) Магистральные трубопроводы. – М.:
ВНИИСТ, 2000. – 38 с.
159.
качества
Стипура А.Г., Загорулько В.С. и др. Ультразвуковой контроль
сварного
шва
спирально-шовных
газопроводных
труб
//Дефектоскопия. – 1975, №4. – С. 22 – 27.
160.
Сурков Ю.П., Рыбалко В.Г. и др. Коррозионное растрескивание
газопроводов: Атлас. Спр. изд. – Екатеринбург: УрО РАН, 1999. – 72 с.
161.
Табарин В.А., Плюснин И.И., Бушмелева К.И. Поляризационный
лидар для экологического мониторинга //Датчики и преобразователи
информации систем измерения, контроля и управления: Материалы XIV
науч. – техн. конференции «Датчик-2002». - Судак, 2002. - С. 116 - 117.
162.
Табарин В.А., Плюснин И.И., Бушмелева К.И. Лазерный
излучатель //Датчики и преобразователи информации систем измерения,
контроля и управления: Материалы XIV науч. – техн. конференции «Датчик2002». - Судак, 2002. - С. 276 - 278.
163.
Техническое диагностирование объектов нефтегазодобычи /Под
ред. А.И. Владимирова, В.Я. Кершенбаума: Учебное пособие. — М.:
Национальный институт нефти и газа, 2004. — 72 с.
172
164.
Техническое регулирование и промышленная безопасность.
Магистральные
трубопроводы:
Научное
издание
/Под
ред.
А.И.
Владимирова, В.Я. Кершенбаума. — М.: НП «Национальный институт нефти
и газа». — 2004. — 364 с.
165.
Тычкин И.А. Обеспечение эффективной противокоррозионной
защиты и диагностики коррозии с использованием систем коррозионного
мониторинга: Мат. отрасл. совещ. «Современные методы, обеспечивающие
эффективную защиту от коррозии с использованием коррозионного
мониторинга». - М.: ИРЦ Газпром, 2000. - С. 7 - 10.
166.
ТЭК России. Ежемесячный бюллетень. 2000, №1. – 33 с.
167.
ТЭК России: статистический сборник /Т58 Госкомстат России. –
М., 2003. – 29 с.
168.
Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. СПб.: БХВ-Петербург,
2004. – 528 с.
169.
Халилсев П.А., Григорьев П.А. Методы контроля состояния труб
подземных магистральных газопроводов //Дефектоскопия. – 1974, №4. – С.
79 – 106.
170.
Хаскин Г.З., Фурман И.Я., Гандкин В.Я. Основные фонды
газовой промышленности. – М.: «Недра», 1975. – 136 с.
171.
Хороших А.В., Кремлев В.В. и др. Результаты мониторинга
стресс-коррозионных трещин в действующем газопроводе //Дефектоскопия.
– 1999, №7. – С. 33 – 40.
172.
Филиппов
экологического
Ц.Г.
мониторинга
Дистанционные
предприятий
методы
транспорта
производственнои
подземного
хранения газа //Сборник докладов. - Сочи, 2002. – С. 127 – 134.
173.
Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. – СПб.: Питер, 1997.
- 295 с.
174.
Чайковский А.П., Иванов А.П., Плюснин И.И. и др. Лидарная
сеть CIS-LiNet для мониторинга аэрозоля и озона: методология и аппаратура
//Оптика атмосферы и океана. – 2005. – Т.18, №12. – С. 1066 – 1072.
173
175.
Черный М.С., Сысоев С.М., Плюснин И.И. Компьютерная модель
определения массового расхода метана при утечке из газопровода //Датчики
и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления:
Сборник материалов межд. XVII научно-технической конференции. М.:
Фонд «Качество», 2007. - С. 174 - 178.
176.
Черняев В.Д., Яковлев Е.И. и др. Трубопроводные магистрали
жидких углеводородов - М.: Недра, 1991. – 288 с.
177.
Шилин Б.В. Тепловая аэросъемка при изучении природных
ресурсов. – Л.: Гидрометиоиздат, 1980. – 347 с.
178.
Шилин Б.В., Молодчинин И.А. Контроль состояния окружающей
среды тепловой аэросъемкой. – М.: Недра, 1992. – 347 с.
179.
Edwards B.N., Burch D.E. Absorption of 3,39 Micron He-Ne Laser by
Methane in the Atmosphere //J. Opt. Soc. Am. - 1965. - V. 55. - P. 174-177.
180.
Chaikovsky A., Ivanov A., Balin Yu., Zuev V., Tulinov G., Plusnin I.,
Bukin O., and Chen B. CIS-LiNet – lidar network for monitoring atmosphere over
CIS regions: two years work results //The International Conference ICONO/LAT 2007, May 28, Minsk, Belarus, 2007. – С. 34 – 41.
181.
Laser Leak Detection and Repair //GasFinder. - Canada: Boreal Laser
inc., 1998.
182.
Measures R.M. Laser remote sensing. - N.Y.: J. Wiley & Sons, 1984.
183.
Nadezhdinskii A.I., Prokhorov A.M. Tunable Diode Laser application
//Proceedings SPIE. - 1992. - V. 1724.
184.
Plyusnin I.I., Bushmeleva K.I., Elnikov A.V., Chaikovskiy A.P.,
Bushmelev P.E. A system of sub satellite monitoring of the parameters of
atmospheric components //Proceedings of the 9-tn Russian – Chinese Symposium
on Laser Technologies. – Tomsk, 2008. – S. 219 – 226.
185.
Plusnin I.I., Bushmeleva K.I., Tabarin V.A., Shoshin E.L., Bushmelev
Р.Е. Aircraft Monitoring by a Polarization Lidar //The 7-th Russia-Chinese
Symposium on Laser Physics and Laser Technologies - Tomsk /State University,
Press, Tomsk, 2004. – S. 98 – 100.
174
186.
Plusnin I., Chaikovsky A., Balin Yu., Elnikov A., Tulinov G., Bukin
O., Chen B. Lidar network CIS-Linet for monitoring aerosol and ozone in CIS
regions //Atmospheric and Ocean Optics. Atmospheric Physics: XII Joint
International Symposium, June 27-30. – 2005, Tomsk. – S. 128 - 129.
187.
Plusnin I.I., Soldatov A.N., Filonov A.G. Quick-Response Laser
Humidity Meter //Proceeding of the International Conference on Lasers 2001. –
Tucson, Arizona. – 2001/ - STS Press 2002. – S. 361 – 366.
188.
Plusnin I.I., Tabarin V.A., Bushmeleva K.I. Polarization Lidar
//Proceeding of the International Conference on Lasers 2001. – Tucson, Arizona. –
2001. - STS Press 2002. – S. 474 – 476.
189.
Plusnin I.I., Tabarin V.A., Kuzmichev V.D., Bushmeleva K.I.
Polarized bistabillity in He-Ne laser operating λ = 3,39 μm using Zeeman effect
//Proceeding of the International Conference on Lasers 2001. – Tucson, Arizona. –
2001. - STS Press 2002. - S. 493 – 495.
190.
Plusnin I.I., Tabarin V.A., Kuzmichev V.D., Straszhevich I.A.
Polarized bistabillity in He-Ne laser of λ = 3,39 μm //Atomic and Molecular Pulsed
Lasers: The 5th International Conference. - Tomsk, 2001. – – S. 76.
191.
Plusnin I.I., Voronov V.I., Goldaev Yu.S. Laser effects system
//Atomic and Molecular Pulsed Lasers: The 5th International Conference. - Tomsk,
2001. – S. 81 - 82.
192.
Uehada K., Tai H. Remote detection of methane with 1,66 diode laser
//Appl. Opt. - 1992. - V. 31. - N 6. - P. 809-814.
193.
Митин, Г.П. Как выбрать программируемый логический кон-
троллер /Г.П. Митин //Мир компьютерной автоматизации.  2000.  № 1.  С.
66-69.
194.
Преснухин,
Л.Н.
Конструирование
электрических
вычислительных машин и систем /Л.Н. Преснухин, В.А. Шахнов.  М.:
Высшая школа, 1986.  512 с.
175
Приложение А. Проведение патентных исследований
А.1. Аннотация
Патентные исследования проводились в соответствии с требованиями
ГОСТ Р15.011-96 «Система разработки и постановки продукции на
производство. Патентные исследования. Содержание и порядок проведения».
Патентные исследования – это исследования технического уровня и
тенденций
развития
патентоспособности,
объектов
патентной
хозяйственной
чистоты,
деятельности,
их
конкурентоспособности
(эффективности использования по назначению) на основе патентной и
другой информации.
При выполнении НИР патентные исследования должны обеспечить
получение данных для обоснованного выбора направлений дальнейших
исследований и разработок,
выявления
патентоспособных
решений, а также для возможности реализации в
технических
создаваемых объектах
достижений науки и техники, отвечающих условиям патентоспособности.
Патентные
исследования
проводятся
на
основании
задания,
включающего цель и задачи, которые должны быть решены при проведении
патентных исследований.
В основу исследований была положена задача, сформулированная в
Задании на проведение патентных исследований № 1 от 01.10.2010 г. по теме
НИР «Разработка механизма сквозного электронного взаимодействия
Главного
распорядителя
бюджетных
средств
и
подведомственных
организаций в процессе бюджетного финансирования сферы образования и
науки», проводимой в рамках выполнения Государственного контракта №
14.740.11.0068, шифр 2010-1.1-122-084-022.
Основной задачей проведения патентных исследований является
исследование технического уровня и тенденций развития способ и устройств
мониторинга газотранспортных объектов с целью обоснования конкретных
требований по созданию новых способов проведения дистанционного
176
зондирование
приземного
газотранспортной
системы
слоя
и
атмосферы
лазерных
вблизи
устройств
объектов
дистанционного
зондирования газотранспортной системы для полевого и авиационного
диагностирования, подбор патентных документов, релевантных объекту
поиска для нахождения наиболее близких технических решений способов и
устройств лазерного дистанционного зондирования газопроводов для подачи
заявок на изобретения и/или полезные модели.
В
ходе
проведения
патентных
исследований
был
обработан
информационный массив в объеме более 10000 единиц патентной и научнотехнической
документации.
использованием
Федерального
ведомства
ведомства
Патентные
исследования
патентно-информационных
института
Соединенных
(ЕПВ)
промышленной
Штатов
Америки,
(EPO-espacenet)
и
ресурсов
проводились
баз
с
данных
собственности,
патентного
Европейского
патентного
Всемирной
организации
интеллектуальной собственности (ВОИС) (WIPO).
Проведенный поиск по странам, определенным регламентом поиска,
позволил выявить и отобрать для последующего анализа более 78 патентных
документов, релевантных объекту поиска. Результаты поиска могут быть
использованы в качестве базы для разработки новых технических решений,
касающихся
комплексной
системы
лазерного
зондирования
и
геоинформационной обработки результатов мониторинга газотранспортной
системы.
177
А.2. Термины и определения
Патентные исследования – это исследования технического уровня и
тенденций
развития
патентоспособности,
объектов
хозяйственной
патентной
чистоты,
деятельности,
их
конкурентоспособности
(эффективности использования по назначению) на основе патентной и
другой информации.
Патентно-технические исследования – это комплекс работ по анализу
данных,
выявленных из научно-технической, нормативно-технической,
патентной и других видов информации, направленных на определение
уровня техники,
выбор конкретных направлений разработки, определение
патентоспособности технических решений и их патентной чистоты .
Патентно-конъюнктурные исследования – это комплекс работ по
выявлению и анализу информации, необходимой для изучения совокупности
признаков, определяющих состояние конъюнктуры рынка, патентнолицензионную ситуацию,
складывающуюся в отношении объектов
разработки, определение целесообразности приобретения лицензий других
лиц
и
возможностей
предоставления
своих
лицензий,
времени
и
возможностей выхода на рынки однородных товаров и услуг.
Объект (патентных) исследований - объект хозяйственной деятельности
и сама хозяйственная деятельность субъекта.
Объект хозяйственной деятельности - объекты техники в том числе
создаваемые
промышленной
по
Государственному
(интеллектуальной)
оборонному
собственности,
заказу,
объекты
ноу-хау,
услуги,
предоставляемые хозяйствующим субъектом.
Хозяйствующий субъект - любой участник народнохозяйственной
деятельности.
Конкурентоспособность
-
способность
объекта
хозяйственной
деятельности в определенный период обеспечить коммерческий или иной
успех на конкретном рынке в условиях конкуренции или противодействия.
178
Объект
интеллектуальной
собственности
промышленная
-
собственность (изобретения, полезные модели, промышленные образцы,
товарные знаки), программы для ЭВМ и базы данных, топологии
интегральных микросхем, ноу-хау.
Инжиниринг - выполнение различных инженерных работ, оказание
консультационных услуг на коммерческой основе.
А.3. Перечень сокращений
АПУ
Алфавитно-предметный указатель
БД
База данных
ВИНИТИ
Всероссийский
институт
научной
и
технической
информации
ВНИИПИ
Всероссийский
научно-исследовательский
институт
патентной информации
ВОИС (WIPO)
Всемирная организация интеллектуальной собственности
ВПТБ
Всероссийская патентно-техническая библиотека
ГК РФ
Гражданский кодекс РФ
ЕАПО
Евразийское патентное ведомство
ЕПО
Европейская патентная организация
Заявка
Заявка на выдачу охранного документа
ИЗ
Изобретение
ИС
Интеллектуальная собственность
МПК
Международная патентная классификация
НИР
Научно-исследовательская работа
НИОКР
Научно-исследовательские,
опытно-конструкторские
и
технологические работы
НПК
Национальная патентная классификация
ОИС
Объект интеллектуальной собственности
179
ОКР
Опытно-конструкторские и технологические работы
ПМ
Полезная модель
РЖ
Реферативный журнал
РФ
Российская Федерация
РИД
Результат интеллектуальной деятельности
РНТД
Результат научно-технической деятельности
РОСПАТЕНТ
Федеральная служба по интеллектуальной собственности,
патентам и товарным знакам Российской Федерации
СПА
Справочно-поисковый аппарат
УДК
Универсальная десятичная классификация
ФИПС
Федеральный институт промышленной собственности РФ
180
А.4. Введение
Патентные исследования проводились в соответствии с требованиями
ГОСТ Р15.011-96 «Система разработки и постановки продукции на
производство. Патентные исследования. Содержание и порядок проведения».
Патентные исследования – это исследования технического уровня и
тенденций
развития
патентоспособности,
объектов
патентной
хозяйственной
чистоты,
деятельности,
их
конкурентоспособности
(эффективности использования по назначению) на основе патентной и
другой информации. По своему характеру и содержанию патентные
исследования относятся к прикладным научно-исследовательским работам и
являются неотъемлемой составной частью обоснования принимаемых
хозяйствующими субъектами решений поставленных задач, связанных с
созданием,
производством,
использованием,
ремонтом
реализацией,
и
снятием
с
совершенствованием,
производства
объектов
хозяйственной деятельности.
К объектам техники условно относят результаты (и средства)
хозяйственной
деятельности,
являющиеся
товаром:
промышленная
продукция (машины, приборы, оборудование, материалы и т.д.); объекты
капитального строительства, научно-техническая продукция и др.
Патентные исследования проводятся как в виде самостоятельной
научно-исследовательской работы, так и в составе работ хозяйствующего
субъекта. Содержание патентных исследований определяют в зависимости от
характера проводимой работы, стадий жизненного цикла или этапов работ на
стадиях
жизненного
цикла
объекта
техники,
результатов
анализа
деятельности хозяйствующего субъекта.
В более широком смысле под патентными исследованиями понимаются
все
виды
информационных
исследований,
обеспечивающие
высокий
технический уровень и конкурентоспособность продукции и сокращающие
затраты
на
ее
разработку.
Патентные
исследования
проводятся
181
преимущественно на основе анализа источников патентной информации, а
также
научно-технической
и
рекламно-коммерческой
информации,
содержащей сведения о последних научно-технических достижениях,
связанных с разработкой конкретных видов промышленной продукции, а
также состоянии и перспективах развития рынка продукции данного вида.
При выполнении НИР патентные исследования должны обеспечить
получение данных для обоснованного выбора направлений дальнейших
исследований и разработок,
выявления
патентоспособных
решений, а также для возможности реализации в
технических
создаваемых объектах
достижений науки и техники, отвечающих условиям патентоспособности.
В
основу
патентных
исследований
была
положена
задача,
сформулированная в Задании на проведение патентных исследований № 1 от
01.10.2010 г. по теме НИР «Разработка механизма сквозного электронного
взаимодействия
Главного
распорядителя
бюджетных
средств
и
подведомственных организаций в процессе бюджетного финансирования
сферы образования и науки», проводимой в рамках
выполнения
Государственного контракта № 14.740.11.0068, шифр 2010-1.1-122-084-032.
Основной задачей проведения патентных исследований является
исследование технического уровня и тенденций развития способ и устройств
мониторинга газотранспортных объектов с целью обоснования конкретных
требований по созданию новых способов проведения дистанционного
зондирование
газотранспортной
приземного
системы
слоя
и
атмосферы
лазерных
вблизи
устройств
объектов
дистанционного
зондирования газотранспортной системы для полевого и авиационного
диагностирования, подбор патентных документов, релевантных объекту
поиска для нахождения наиболее близких технических решений способов и
устройств лазерного дистанционного зондирования газопроводов для подачи
заявок на изобретения и/или полезные модели.
Патентные исследования проводились с использованием патентноинформационных
ресурсов
баз
данных
Федерального
института
182
промышленной собственности, патентного ведомства Соединенных Штатов
Америки, Европейского патентного ведомства (ЕПВ) (EPO-espacenet) и
Всемирной организации интеллектуальной собственности (ВОИС) (WIPO).
183
А.5. Регламент патентного поиска.
А.6. Предмет и цели патентного поиска.
Патентные исследования проводились в отношении способов и
устройств дистанционного зондирования приземного слоя атмосферы вблизи
объектов газотранспортной системы для обнаружения утечек газа из
магистральных трубопроводов, в том числе газообразных углеводородов, в
частности метана.
Предмет поиска определяют исходя из конкретных задач патентных
исследований, категории объекта (способ, устройство, вещество) поиска, его
параметров и других характеристик, которые необходимо исследовать.
Предмет поиска формулируется с использованием терминологии,
принятой в соответствующей системе классификации. Конкретизация
предмета
поиска
сводится
к
приближению
его
формулировки
к
наименованию рубрик УДК, МПК, НКИ.
Состояние окружающей природной среды является одной из наиболее
острых
социально-экономических
затрагивающих
интересы
производственной
проблем,
общества.
деятельности
прямо
или
Базовыми
косвенно
приоритетами
нефтегазодобывающих
компаний
становятся, в том числе, экология и безопасность, связанные между собой и
оказывающие
взаимное
влияние
друг
на
друга.
Обеспечение
удовлетворительного состояния природной среды возможно принципиально
двумя путями: совершенствованием основных технологических процессов с
точки зрения повышения уровня их безопасности и экологичности, и раннем
прогнозировании возможных аварийных ситуаций. Длительная эксплуатация
газотранспортных
магистралей
предъявляет
повышенные
требования
безопасности к их техническому состоянию.
184
Наибольшую опасность для окружающей среды при эксплуатации
газотранспортных магистралей представляют неизбежно происходящие в
процессе эксплуатации неконтролируемые вследствие утечек выбросы газов,
в
том
числе
газообразных
углеводородов,
в
частности
метана.
Периодический мониторинг состояния газопроводов дает возможность
продлевать
ресурс
газотранспортных
их
эксплуатации.
систем
необходима
Для
безопасной
регулярная
эксплуатации
диагностика
и
геоинформационная обработка результатов мониторинга газотранспортной
системы с целью своевременного обнаружения утечек газа.
Диагностика является одним из основных инструментов обеспечения
длительной и безаварийной эксплуатации газопроводов. При этом важной
задачей при проведении мониторинга газопроводов является выбор способ и
устройств для обнаружения утечек газов, обеспечивающих с необходимой
степенью вероятности надежность и достоверность результатов. Наиболее
перспективными в настоящее время для этих целей представляются
дистанционные способы обнаружения утечек природного газа посредством
мобильных лазерных локаторов, установленных на борту летательных
аппаратов, например вертолетов.
Принимая во внимание сведения из научно-технических источников
информации, был определен предмет поиска в соответствии с темой
патентных исследований,:
- способы и устройства дистанционного мониторинга, зондирования
приземного слоя атмосферы вблизи объектов газотранспортной системы
- способы и устройства дистанционного обнаружения утечек газа из
трубопроводов, в том числе мобильные лазерные устройства, размещаемые
на летательных аппаратах.
Цели поиска состояли в следующем:
- определение
уровня техники в области лазерной технологии
мониторинга газотранспортных объектов;
- выявление патентов на способы и устройства дистанционного
185
зондирования
приземного
слоя
атмосферы
вблизи
объектов
газотранспортной системы
- выявление патентов на способы и устройства обнаружения утечек газа
из магистральных трубопроводов, в том числе газообразных углеводородов,
в частности метана;
- анализ отечественных и зарубежных патентов с целью выявления
тенденций
развития
способов
и
лазерных
устройств
зондирования
приземного слоя атмосферы вблизи объектов газотранспортной системы, в
том числе обнаружения утечек газа из магистральных трубопроводов
Оценка технического уровня продукции является одним из важнейших
видов патентных исследований, осуществляемых практически на всех
стадиях процесса разработки промышленной продукции.
Технический уровень продукции - относительная характеристика ее
технического совершенства, основанная на сопоставлении совокупности
значений показателей технического совершенства оцениваемой продукции и
базовых образцов.
Под техническим совершенством продукции понимается совокупность
наиболее существенных свойств продукции, определяющих ее качество и
характеризующих научно-технические достижения в развитии данного вида
продукции. Техническое совершенство продукции характеризуется набором
показателей и выражается совокупностью их значений. Качество продукции
определяется как совокупность свойств продукции, обусловливающих ее
пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее
назначением.
Необходимость в оценке технического уровня возникает в процессе
разработки при отборе наиболее эффективных научно-технических решений,
т.е. изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и др., для
использования в объекте разработки, когда необходимо определить, в какой
мере использование того или иного решения (созданного в процессе
186
разработки или заимствованного) может повлиять на технический уровень
разрабатываемой продукции.
Для
поиска
патентной
информации
были
определены:
классификационные рубрики; страны поиска; временной интервал поиска.
Патентная информация - это информация обо всех видах объектов
промышленной собственности, включая изобретения, полезные модели,
промышленные
образцы,
товарные
знаки,
знаки
обслуживания
и
наименования мест происхождения, которая публикуется в изданиях
патентных ведомств различных стран, региональных патентных ведомств
(Евразийского патентного ведомства (ЕАПО), Европейского патентного
ведомства (ЕПВ)), международных организаций (Всемирной организации
интеллектуальной собственности (ВОИС)) и информационных центров
(Derwent - Великобритания, Chemical Abstracts Service -США, РЖ ВИНИТИ Российская Федерация и др.).
Патентная информация публикуется в виде полных описаний к заявкам
и патентам, рефератов или формул изобретения и библиографических
данных (издания патентных ведомств и информационных центров).
Наибольшую ценность представляют полные описания изобретений.
Патентная информация имеет ряд преимуществ перед другими видами
информации, что делает ее незаменимой при проведении патентных
исследований.
Основными
преимуществами
патентной
информации
являются
следующие:
1) патентная информация содержит сведения о научно-технических
достижениях исследователей и разработчиков ведущих стран мира, включая
последние достижения. Сведения об этих достижениях дублируются в
других видах информации (научно-технической, рекламно-коммерческой и
др.) лишь на 20-30%. Сведения же об остальных 70-80% достижений
содержатся только в источниках патентной информации;
187
полные описания изобретений имеют стандартную структуру, что
облегчает доступ к тем или иным сведениям об изобретениях, необходимых
при проведении отдельных видов исследований;
информация об изобретении или полезной модели относится, как
правило, к одному техническому решению, что упрощает систематизацию
информации по объектам исследований;
наиболее важные изобретения патентуются одновременно в нескольких
странах, публикующих описания изобретений к патентам-аналогам на языке
той страны, где этот патент выдается, что дает возможность для получения
информации
о
наиболее
важных
(эффективных)
научно-технических
достижениях обращаться к описанию изобретения к патенту-аналогу той
страны, язык которой ему доступен;
патентная
информация
хорошо
систематизирована
и
имеет
разработанную классификацию, единую для большинства стран мира
(Международную патентную классификацию - МПК), что помогает в
проведении поиска и формировании баз данных и компьютеризованных
систем поиска;
пользование рефератами изобретений, публикуемыми в изданиях
информационных центров (Derwent - Великобритания, Chemical Abstracts
Service - США, РЖ ВИНИТИ - Российская Федерация), способствует
получению информации о научно-технических достижениях тех стран, язык
которых малодоступен для исследователя (Япония, Китай и др.);
7)наличие
в
описаниях
изобретений
сведений
о
заявителе,
патентообладателе и изобретателе (название фирмы, фамилии изобретателей,
адреса
и
др.)
дает
возможность
непосредственно
обратиться
к
патентовладельцу или изобретателю за дополнительной информацией о
соответствующих
научно-технических
достижениях
и
условиях
приобретения прав на их использование.
188
А.7. Выбор временного интервала и стран поиска.
Для отбора охранных документов были определены временной интервал
и страны поиска информации.
Глубина (ретроспективность) поиска зависит от задач патентных
исследований:
- при исследовании новизны технических решений
глубина поиска
составляет около 50 лет.
- при определении тенденций развития вида техники и уровня техники
глубина поиска составляет в среднем от 5 до 20 лет.
- при определении патентной чистоты глубина
поиска равна сроку
действия охранных документов в стране поиска и составляет обычно 20
лет.
Учитывая, что публикация патентов в разных странах осуществляется на
1-3 года позже времени подачи заявки, ретроспектива поиска по источникам
патентной информации, исходя из задачи, требований нормативных
документ, составила 10 - 15 лет.
Для поиска патентной информации были определены следующие
страны: Россия, Германия, Франция, Великобритания, США и Япония. Этот
выбор определялся не только тем, что именно в этих, наиболее промышленно
развитых странах, скорее всего, следует ожидать разработок по исследуемой
теме, но также и тем, что изобретатели из других стран, помимо своей
страны,
обычно
оформляют
патенты
в
случае
создания
значимых
изобретений также и в указанных странах.
А.8. Выбор классификационных рубрик и источников информации
Классификационные рубрики были определены в соответствии с
Международной Патентной Классификацией, принятой в большинстве
промышленно развитых стран.
189
Для упрощения поисковых работ Международным бюро ВОИС в 1971
г. в Страсбурге (Франция) была разработана Международная классификация
изобретений (МКИ), именуемая в настоящее время Международной
патентной классификацией (МПК). МПК пересматривается и переиздается
каждые пять лет, с целью совершенствования системы с учетом развития
техники.
Целью создания МПК является создание эффективного поискового
инструмента и в этом плане обеспечение возможности классифицировать
любое техническое понятие, которого касается изобретение, насколько
возможно в целом, а не отдельным классифицированием его отдельных
частей. Эта тенденция направлена на сохранение изобретения в целом. В
МПК в большей степени используется принцип классификации изобретения
по их сущности, чем по применению.
Международная патентная классификация
(МПК) предусматривает
создание единой системы классификации, охватывающей патенты на
изобретения,
включая
опубликованные
свидетельства, полезные модели
патентные
заявки,
авторские
и свидетельства о полезности, так
называемые патентные документы.
МПК, являясь средством для единообразного в международном
масштабе классифицирования патентных документов, представляет собой
эффективный инструмент для лиц, осуществляющих поиск
патентных
документов с целью установления новизны и иных сведений об изобретении.
МПК охватывает все области знаний, объекты которых могут подлежать
правовой охране патентными документами. МПК разделена на 8 разделов.
Каждый раздел имеет свой индекс, обозначенный заглавной буквой
латинского алфавита от А до Н.
В оглавлении к каждому разделу помещен перечень относящихся к
нему классов и подклассов. Внутри разделов родственные классы условно
объединяются в подразделы, которые не обозначаются индексами.
190
С учетом предмета поиска выбраны классификационные рубрики по
международной патентной классификации (МПК):
G01N 1/00
-
получение
образцов;
подготовка
образцов
для
исследования;
G01N 21/00 - исследование или анализ материалов с помощью
оптических средств, т.е. с использованием инфракрасных, видимых или
ультрафиолетовых лучей;
G01N 21/31 - системы, в которых падающий свет влияет на свойства
исследуемого материала путем исследования сравнительного воздействия
материала на волновые характеристики особых элементов или молекул,
например абсорбционная спектрометрия;
G01N 21/35 - ....с использованием инфракрасного излучения;
G01N 21/39 - ....с помощью настраиваемых лазеров;
G01N 21/61 -…. бездисперсные газоанализаторы;
G01M 3/00
- исследование устройств на герметичность;
G01M 3/04
-..путем обнаружения жидких или газообразных веществ в
месте утечки;
G01V 3/00
- разведка или обнаружение с помощью электрических или
магнитных средств;
G01V 3/16
-..устройства,
специально
предназначенные
для
использования вместе с летательным аппаратом;
G01V 3/165 -..
использования
устройства,
вместе
с
специально
летательным
предназначенные
аппаратом
с
для
использованием
магнитных или электрических полей, создаваемых или изменяемых объектом
или детектирующим устройством;
G01V 9/00
- способы и устройства для разведка или обнаружения
скрытых масс или объектов;
F17D 5/00
- защитные устройства или устройства для наблюдения за
оборудованием;
191
-.для наблюдения, предотвращения или обнаружения
F17D 5/02
утечек.
Выбор источников информации осуществлялся с учетом цели и задачи
проведения патентного поиска и его тематики, наличия источника в стране,
его доступности и характера информации в нем. В качестве информационных
источников были использованы:
- описания к заявкам на изобретения, патентам на изобретения и
полезные модели России;
- описания изобретений к международным заявкам и европейскому
патенту;
- описания и рефераты на английском языке
к патентам США,
Германии, Великобритании, Франции, Японии;
- источники научно-технической информации, ИНТЕРНЕТ.
Справка о поиске, оформленная в соответствии с требованиями ГОСТа
Р15.011-96 в части приложений А, Б, В прилагается.
А.9. Методика проведения поиска
В качестве методики проведения поиска была принята методика
сплошного просмотра всего массива патентов, относящихся к выбранным
подгруппам,
по
государственному патентному фонду Всероссийской
патентно-технической библиотеки (ВПТБ), а также с использованием
информационно-поисковых ресурсов электронных баз данных Соединенных
Штатов Америки, Европейской патентной организации (EPO-espacenet) и
Всемирной организации интеллектуальной собственности
(WIPO). Это
наиболее трудоёмкий способ, но и наиболее надёжный и результативный.
При этом способе, в отличие от, например, автоматизированного поиска по
ключевым словам, не только обеспечивается наивысшая полнота охвата
информации, но и выявляются полезные решения, которые хотя и не
относятся к темам поиска, но могут быть использованы в дальнейшем. Такие
192
решения всегда существуют в более или менее разработанных областях
техники, причём они зачастую остаются неизвестными из-за того, что по
некоторым причинам не были включены в монографии или использованы в
реальных объектах.
Кроме поиска по классам и подгруппам МПК был проведён поиск по
ключевым словам.
А.10. Результаты исследований
В ходе патентного поиска были выявлены и отобраны патентные
документы, релевантные объекту поиска. Копии патентных документов
прилагаются.
Патентный документ Российской Федерации и зарубежных стран
представляет собой описание к изобретению, либо к заявке на изобретение,
либо к полезной модели.
Описания к патентам являются наиболее полным и исчерпывающим
источником информации об изобретениях.
Полное описание изобретения содержит информацию технического
характера, которая позволяет ответить на следующие основные вопросы,
представляющие интерес для разработчика объекта техники:
- какой вид продукции является объектом совершенствования в данном
изобретении;
- какие технико-экономические показатели продукции могут быть
улучшены при использовании данного изобретения;
- насколько широко может быть использовано изобретение с учетом
области техники, к которой оно относится, и возможных сфер применения,
охарактеризованных в патентном описании.
Описание
сосредоточенную
содержит
информацию
преимущественно
в
правового
формуле
характера,
изобретения,
т.е.
в
патентных притязаниях, определяющих границы действия патента. Эта
193
информация должна быть объектом важна для решения вопроса о выходе на
рынок страны, где действует данный патент, с продукцией, содержащей
близкие по технической сущности решения. И, наконец, описание
изобретения содержит информацию о патентовладельце и авторе (соавторах)
изобретения, приведенную на титульном листе описания и используемую, в
частности, для анализа условий конкуренции на рынке данной продукции.
К настоящему времени в большинстве стран требования, предъявляемые
к описанию изобретения, унифицированы, что облегчает их анализ,
обработку и систематизацию при проведении маркетинговых исследований
на основе патентной информации.
Описание изобретения содержит следующие основные разделы:
1. Название
функциональное
изобретения.
назначение
Название
объекта
изобретения
изобретения,
и
отражает
находиться
в
соответствии с какой-либо рубрикой рубрикатора, положенного в основу
формирования базы данных (МПК, отраслевой рубрикатор и т.п.)
2. Библиографические данные (номер патента, страна патентования,
классификационные индексы, номер заявки, дата подачи заявки, дата
приоритета, дата публикации и др.). Библиографические данные и данные о
заявителе и авторах содержатся на титульном листе патентного описания.
Некоторые патентные ведомства (США, ЕПВ и др.) публикуют на титульном
листе такие данные, как местонахождение заявителя и домашние адреса
авторов, что иногда помогает при получении дополнительной информации
об изобретении или обращении к фирме-заявителю с предложением о
сотрудничестве и т.д. Библиографические данные изобретения совместно с
названием могут быть использованы для проведения ряда исследований,
связанных с анализом рынка.
3. Заявитель (патентообладатель), данные о нем.
4. Автор (соавторы), данные о нем.
5. Область применения. В данном разделе отражается информация о
том, к какой области техники относится данное изобретение, и каковы
194
возможные сферы его применения, включая преимущественную область.
6. Уровень техники. какие технические решения той же или сходной
задачи (аналоги) были известны до подачи заявки на выдачу патента на
данное изобретение и какие недостатки им были присущи, которые частично
или полностью устраняются в данном изобретении)
7. Цель или задача изобретения. В данном разделе отражается
информация о том, какую цель преследовал изобретатель или какую задачу
он решал, создавая данное изобретение. При этом,
формулируя цель
изобретения, он указывает на преимущества, которые могут быть получены
при использовании изобретения в сравнении с аналогами, а формулируя
задачу изобретения, изобретатель указывает на технический результат от
использования технического новшества в сравнении с аналогами.
8. Техническая сущность изобретения (отличительные признаки). какие
технические
средства
предложены
изобретателем
для
достижения
поставленной цели или решения поставленной задачи (указывается, какой
объект изобретения создан (устройство, способ или вещество) и какой
совокупностью существенных признаков с выделением новых в сравнении с
ближайшим
аналогом
признаков
характеризуется)
какие
возможны
конкретные варианты реализации новшества в рамках общей идеи
изобретения (описаются конкретные примеры осуществления изобретения,
включая предпочтительный вариант его реализации, настолько подробно,
чтобы это можно было сделать без дополнительных разъяснений)
9. Формула изобретения (главные или независимые пункты). Формула
позволяет получить информацию, на какие объекты распространяет свое
действие
патент
на
данное
изобретение
(по
установленной
законодательством форме выражаются патентные притязания). Формула
изобретения содержится либо перед описанием изобретения (Германия и
др.), либо в конце описания (США, Великобритания, Российская Федерация
и др.). Она содержит, как правило, большое число пунктов, часть из которых
являются независимыми (т.е. не имеют ссылки на предыдущие пункты), а
195
часть - зависимыми (т.е. имеющими ссылки на предыдущие пункты).
10.
Чертеж общего вида или принципиальная схема устройства.
Чертеж общего вида или принципиальная схема объекта изобретения также,
как правило, содержится на титульном листе описания.
11.
Степень готовности изобретения к использованию (уровень
разработки: идея, уровень НИР, уровень ОКР, промышленное освоение).
12. Правовой статус охранного документа (действует или не действует).
13. Источники информации, принятые во внимание при подаче заявки и
ее экспертизе.
14. Наличие
патентов-аналогов
(номера
патентов,
страны
патентования). Патенты-аналоги, т.е. патенты, выданные на одно и то же
изобретение в нескольких странах, могут быть обнаружены при проведении
тематического поиска по фондам этих стран. Установление патентованалогов по номеру первой заявки необходимо для анализа географии
патентования фирм-конкурентов. Кроме того, эта информация используется
при оценке коммерческой значимости изобретения.
15. Сведения о переуступке прав на патент или продаже лицензии.
16. Недостатки изобретения.
Данные о проспектах, каталогах и других непатентных источниках
информации, содержащих ссылку на изобретение.
Все выявленные патенты были сгруппированы по темам, отражающим
интересы разработчиков исследуемой тематики
Анализ информационного массива патентной документации показал, что
как в России, так и за рубежом активно ведутся исследовательские и
конструкторские работы в области технологий дистанционного мониторинга,
обнаружения и контроля утечки газа из магистрального газопровода.
Найден ряд отечественных и зарубежных патентов, подтверждающих
актуальность решения вышеупомянутых проблем, в том числе и для России,
и, по мнению исполнителей, представляющие интерес для разработчиков
исследуемой тематики.
196
1. Авторское свидетельство СССР № 1679232 на изобретение «Способ
дистанционного
определения
мест
повреждения
магистрального
трубопровода и устройство для его осуществления», МПК G01 M 3/40,
опубл. 23.09.1991 г.
Изобретение относится к контролю герметичности магистральных
газопроводов и позволяет определить места утечек. Устройство содержит
последовательно соединяемые магнитометр, пороговый преобразователь,
запоминающий блок, вычислитель расстояний, регистратор дефектов и
расстояний. Имеются также блок обнаружения дефектов, первый и второй
измерители временных интервалов, вычислитель
блок
абсолютной скорости и
ввода расстояния. Устройство располагают на борту летательного
аппарата. Пролет над реперной отметкой, в качестве которой используют
установку катодной защиты трубопровода, регистрируется по максимуму
напряженности магнитного поля. Первый измеритель временных интервалов
фиксирует время между пиками магнитных полей, соответствующих времени
полета между двумя реперами, а второй измеритель - соответственно
сигналы блока обнаружения дефектов. При наличии дефектов трубопровода
регистров дефектов и расстояний, накладывая измеренные измерителями
временные интервалы друг на друга, фиксирует места дефектов.
2.
Патент
РФ
№48616
на
полезную
модель
«УСТРОЙСТВО
ДИСТАНЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК НЕФТИ И ГАЗА», МПК
F17 D 5/02, опубл. 27.10.2005 г.
Запатентованное
техническое
решение
относится
к
оптико-
электронному приборостроению и может быть использовано для поиска и
регистрации аварии на трубопроводах нефти и газа на поверхности земли и
океана. Устройство для дистанционного обнаружения утечек нефти и газа,
содержит двухканальную оптико-электронную систему, состоящую из ТВканала видимого диапазона, содержащего широкоугольный объектив и
приемник излучения, и канала
ИК-диапазона, и подключенные к ним
радиоканалы передачи и приема информации, видеоконтрольное устройство
197
и блок видеозаписи. Канал ИК-диапазона содержит зеркальный объектив, в
фокальной плоскости которого установлен модулятор типа решетки с
переменным
шагом,
регистрируемого
за
модулятором
изображения
установлен
в
широкой
части
одноэлементный
пучка
приемник
излучения, при этом ТВ-канал видимого диапазона находится в «слепом
пятне» зеркального объектива.
3. Патент РФ № 51745 на полезную модель «ЛОКАТОР УТЕЧЕК ГАЗА
"ЛУГ"», МПК G01 N 21/61, опубл. 27.02.2006г.
Запатентованное устройство относится к авиационным устройствам для
обнаружения утечек газа из объектов на земле, например, из магистральных
газопроводов.
Локатор для обнаружения утечек газа из объекта на земле содержит два
непрерывных инфракрасных лазера с близкими длинами волн излучения,
модулятор на выходе каждого лазера, лазерное зеркало, отражающее
инфракрасные лучи на объект, телескоп, оптически сопряженный с объектом,
приемник излучения, размещенный в фокусе телескопа и электронный блок,
отличается тем, что на выходе каждого инфракрасного лазера после
модулятора установлены лазер с красным лучом, зеркало красного луча,
оптически сопряженные с лазерным зеркалом и объектом.
4.
Патент
РФ
№
64779
на
полезную
модель
«ЛАЗЕРНЫЙ
ГАЗОАНАЛИЗАТОР ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ГАЗООБРАЗНЫХ
УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ», МПК G01 N 21/61,
опубл. 1 10.07.2007 г.
Запатентованное устройство относится к устройствам, определяющим
утечку газообразных углеводородов из техногенных объектов, например из
магистральных
трубопроводов,
хранилищ
продуктов
химического
производства и т.п., установленным на летательных аппаратах, в частности
на вертолетах, и входящим в комплекс бортового оборудования. Полезная
модель обеспечивает обнаружение мест утечки и определение концентрации
газовых выбросов, а также обеспечение безопасности полета летательного
198
аппарата как в обычных метеоусловиях, так и в условиях ограниченной
видимости при осуществлении воздушного патрулирования объектов,
содержащих газообразные продукты. Для этого в систему анализа газовых
выбросов в передающем тракте установлен полупроводниковый лазер,
работающий
в
импульсно-периодическом
режиме
на
длине
волны
=1,65±0,01 мкм, излучение которого модулируется в частотном диапазоне
1-100 мгц, подключенный к оптическому усилителю, увеличивающему
выходную
мощность
зондирующего
излучения,
посылаемого
на
исследуемую поверхность, отраженного от нее и поступающего через
приемный тракт в блок управления приемо-передающего тракта, который
снабжен блоком стробирования приемника, выделяющим конкретное
излучение от исследуемой поверхности из излучения, рассеянного в
атмосфере.
5. Патент РФ № 89705 на полезную модель «ДИСТАНЦИОННЫЙ
ЛАЗЕРНЫЙ
ГАЗОАНАЛИЗАТОР
МЕТАНА»,
МПК
G01
N
21/61,
опубл.10.12.2009 г.
Запатентованное устройство относится к измерительной лазерной
технике и предназначено для измерения удельной концентрации примесных
газов в окружающем воздухе дистанционным методом, в частности газа
метана. Устройство содержит лазер, передающий телескоп, приемный
объектив, фотоприемник, модулятор-контроллер, опорный генератор, три
усилителя,
три
концентрации,
синхронных
аналоговый
детектора,
регистратор
переключатель,
интегральной
регистратор
дальности,
регистратор удельной концентрации, делитель частоты, отклоняющая
система с блоком управления, оптический усилитель, причем оптический
выход лазера соединен с оптическим входом оптического усилителя,
оптический выход которого соединен с оптическим входом передающего
телескопа, выход приемного объектива соединен с оптическим входом
фотоприемника,
выходы
первого
и
второго
усилителей
соединены
199
соответственно со входами первого и второго синхронных детекторов,
выходы которых соединены со входами регистратора интегральной
концентрации, первый выход опорного генератора соединен со входом
модулятора-контроллера, первый выход которого соединен с управляющим
входом первого синхронного детектора, второй выход - с управляющим
входом второго синхронного детектора, а третий выход - со входом лазера,
первый оптический вход отклоняющей системы с блоком управления
соединен с оптическим выходом передающего телескопа, а первый
оптический выход отклоняющей системы с блоком управления через среду
распространения соединен со вторым оптическим входом отклоняющей
системы с блоком управления, второй оптический выход которой соединен с
оптическим входом приемного телескопа, а электрический вход соединен со
вторым выходом делителя частоты, первый выход которого соединен с
управляющим входом аналогового переключателя, вход которого соединен с
выходом фотоприемника, а первый выход соединен со входами первого и
второго усилителей, второй выход аналогового переключателя соединен со
входом третьего усилителя, выход которого соединен со входом третьего
синхронного детектора, выход которого соединен со входом регистратора
дальности, выход которого соединен со вторым входом регистратора
удельной концентрации, первый вход которого соединен с выходом
регистратора интегральной концентрации, а третий вход соединен с выходом
опорного генератора, третий выход которого соединен со входом делителя
частоты, управляющий вход третьего синхронного детектора соединен с
первым выходом модулятора-контроллера.
6. Патент РФ № 2017138 на изобретение «СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ
УТЕЧЕК ПРИРОДНОГО ГАЗА ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ», МПК G01 N 21/61,
G01 N 21/39, опубл.30.07.1994 г.
Запатентованный способ предназначен для осуществления воздушного
контроля за состоянием газопроводов как при наземном, так и при
подземном залегании. Сущность способа заключается в что регистрируют
200
температурный контраст участка поверхности вблизи трубопровода, по
которому определяют координаты и размеры вероятного места утечки, затем
облучают вероятное место утечки лазерным излучением на длинах волн 1 и
2 . При появлении в пределах обследуемого участка более одного
вероятного места утечки производят повторное N-кратное облучение
вероятных мест утечки на длинах волн
1 и
2. При уменьшении
интенсивности рассеянного поверхностью лазерного излучения на длине
волны 1 до нуля производят повторное облучение вероятного места утечки
на длинах волн 2 и 3 , по которому определяют степень взрывоопасности
утечки.
7. Патент РФ №
2086959 на изобретение «АВИАЦИОННЫЙ
ЛАЗЕРНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ИЗ
ТРУБОПРОВОДОВ», МПК G01N 21/39, G01 N 21/61, опубл.10.08.1997 г.
Известное изобретение относится к газоанализу, а именно, к области
определения мест и интенсивности утечек природного газа из магистральных
трубопроводов. Устройство согласно описанию к патенту содержит два
лазера, оптически сопряженные с блоком формирования и вывода излучения,
которое облучает контролируемый участок земной поверхности вблизи
газопровода, и регистрирует рассеянное от земной поверхности излучение с
помощью приемной оптической системы и фотоприемного устройства,
которое
подключено
к
усилителю-преобразователю.
Электрические
импульсы с выхода усилителя- преобразователя поступают в блок буферной
памяти, а затем в вычислитель, после чего результат сравнения отражается на
сигнальном устройстве и записывается на самописце, играющем роль
долговременной памяти. В устройстве каждый лазер подключается к
соответствующему выходу блока управления режимами работ, состоящего из
блока формирования задержки, таймера, двух усилителей-преобразователей,
блока управления перестройкой, между каждым лазером и блоком
201
формирования и вывода излучения дополнительно установлен блок
перестройки излучения, независимо и плавно перестраивающий длину волны
излучения в диапазоне 3,1-3,6 мкм, подключенный к блоку управления
режимами работы и оптически связанный с одним из двух дополнительно
установленных блоков калибровки и контроля, выходы которых подключены
к блоку управления режимами работы, кроме того, в блоке управления
режимами работы соответствующие выходы коммутатора связаны с каждым
усилителем-преобразователем, таймером и блоком управления перестройкой,
таймер связан с блоком формирования задержки, выход коммутатора
подключен к вычислителю, выход таймера подключен к блоку буферной
памяти, а вход блока управления перестройкой связан с вычислителем. Для
дополнительного повышения точности определения координат места утечки,
за блоком формирования и вывода излучения дополнительно установлен на
оптической оси блок пространственного сканирования излучения, оптически
связывающий через облучаемый участок земной поверхности выход блока
формирования и вывода излучения с входом приемной оптической системы,
и подключенный к блоку управления режимами работы, в который
дополнительно
установлен
блок
управления
пространственным
изобретение
«АВИАЦИОННОЕ
сканированием.
8.
Патент
УСТРОЙСТВО
РФ
№
ДЛЯ
2091759
на
ОБНАРУЖЕНИЯ
УТЕЧЕК
ГАЗА
ИЗ
ТРУБОПРОВОДОВ», МПК G01 N 21/39, 27.09.1997 г.
Запатентованное изобретение относится к газоанализу, а именно к
определению мест и интенсивности утечек природного газа и ШФЛУ из
магистральных трубопроводов с помощью приборов, устанавливаемых на
борт летательных аппаратов. Устройство содержит два лазера, оптически
сопряженные с блоком формирования и вывода излучения, которое облучает
контролируемый участок земной поверхности вблизи газопровода и
регистрирует рассеянное от земной поверхности излучение с помощью
приемной оптической системы и фотоприемного устройства, которое
202
подключено
к
усилителю-преобразователю.
соответствующие
принятому
излучению,
Электрические
с
выхода
импульсы,
усилителя-
преобразователя поступают в блок буферной памяти, а затем в вычислитель.
Результат вычисления отражается на сигнальном устройстве, выполненном в
виде дисплея, каждый лазер подключен к соответствующему выходу
дополнительно устанавливаемого блока управления режимами работ,
состоящего из блока формирования задержки, таймера, коммутатора,
усилителя-преобразователя, причем в блоке управления режимами работ
выходы коммутатора подключены к блоку формирования задержки и
таймеру, при этом таймер связан с блоком формирования задержки и блоком
буферной памяти, выход усилителя-приобразователя подключен к блоку
буферной
памяти.
Кроме
того,
дополнительно
установлены
блок
формирования температурного контраста участка земной поверхности
вблизи трубопровода, превышающего по своим размерам облучаемый
лазерным
излучением
участок
земной
поверхности,
который
через
коммутатор подключен к блоку обработки поля температурного контраста,
соединенному с дополнительно устанавливаемым блоком визуализации,
причем коммутатор связан с вычислителем. Кроме того, в устройство могут
быть введены блок формирования видимого изображения, блок перестройки
излучения, независимо и плавно перестраивающий длину волны излучения в
диапазоне 3,1 - 3,6 мкм, и блок пространственного сканирования лазерным
излучением.
9. Патент РФ № 2108597 на изобретение «СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ
ЛОКАЦИИ УТЕЧЕК МЕТАНА В ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОПРОВОДАХ И
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ», МПК G01 S 17/88, опубл.
10.04.1998 г.
Запатентованное техническое решение относится к лазерной локации, а
именно к системам получения информации об объектах в приземном слое
атмосферы с борта летательного аппарата.
203
Способ лазерной локации утечек метана в промышленных газопроводах
состоит в том, что осуществляют сканирование вдоль газопровода тремя
радиочастотными модулированными по амплитуде лазерными лучами,
причем частоту сканированияч согласовывают с частотами модуляции,
осуществляют селективный прием фотоприемником отраженного лазерного
сигнала, прошедшего облако метана, на трех частотах, соответствующих
частотам
модуляции
согласовывают
с
лазерных
лучей,
причем
частотно-временными
частоту
модуляции
параметрами
фильтров
фотоприемника. Скорость сканирования выбирается из условий создания
растра обзора с заданным шагом, а частоты амплитудной модуляции
излучения выбираются исходя из скорости сканирования и согласовываются
с
частотно-временными
параметрами
электрических
фильтров
фотоприемника для получения требуемого отношения сигнал/шум за время
однократного отсчета. Фотоприемник содержит фотодетектор и усилители с
фильтрами. Блок обработки регистрирует сигнал по превышению заданного
отношения сигнал/шум. Сканирование осуществляется линейно, поперек оси
вертолета. Устройство лазерной локации утечек метана в промышленных
газопроводах
содержит
лазерный
излучатель,
первый
амплитудный
модулятор, второй лазерный излучатель, светоделитель, второй амплитудный
модулятор, оптическую систему, фотоприемник, блок обработки сигнала,
сканирующее устройство.
10.
Патент
РФ
№
2158423
на
изобретение
«СПОСОБ
ДИСТАНЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ
ГАЗОВ», МПК G01 N 21/61, опубл.27.10.2000 г.
Известное
изобретение
относится
к
дистанционным
методам
диагностики (экологическому мониторингу) и может быть использовано для
обнаружения и измерения концентрации опасных газов в местах аварийного
или
несанкционированного
их
появления.
Способ
включает
последовательное облучение места предполагаемого появления опасных
газов лазерным излучением с длиной волны, попадающей в полосу
204
поглощения
опасных
газов,
регистрацию
отраженного
излучения
и
формирование видеосигналов. Облучение и регистрацию отраженного
излучения производят в мгновенном угловом поле зрения
= d/L, где d -
предполагаемый диаметр облака опасных газов, L - расстояние от источника
облучения до облака опасных газов, после чего формируют первый
видеосигнал, пропорциональный отношению разности интенсивностей
отраженного излучения в ( n-1)-м и n-м шагах обзора к их сумме. Затем
формируют второй видеосигнал, пропорциональный отношению разности
интенсивностей отраженного излучения в (n+1)-м и n-м шагах обзора к их
сумме, и
при наличии
сформированных
видеосигналов определяют
присутствие или отсутствие опасных газов, а по амплитуде видеосигналов
определяют
является
концентрацию
увеличение
опасных
вероятности
газов.
Техническим
обнаружения
опасных
результатом
газов
при
одновременном уменьшении вероятности ложных срабатываний (тревог).
11. Патент РФ № 2200900 на изобретение «АВТОМАТИЧЕСКИЙ
БЕСПИЛОТНЫЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС», МПК F17 D 5/02,
G01 N 21/31, G01 V 3/165, опубл. 20.03.2003 г.
Известное изобретение относится к технике диагностики состояния
магистральных газопроводов и хранилищ. Комплекс содержит дистанционно
пилотируемый летательный аппарат с планером, силовой установкой,
системой автоматического управления и блоком управления бортовыми
системами. В систему автоматического управления входят инерциальная
навигационная система, приемная аппаратура спутниковой навигационной
системы, радиовысотомер малых высот. Предусмотрены также система
автоматического дистанционного управления полетом летательного аппарата
и работой его систем, включающая систему командного радиоуправления,
обзорную телевизионную систему, систему автоконтроля работы бортовых
систем,
систему
обеспечения
посадки,
мобильный
наземный
пункт
управления. В состав комплекса введены система диагностики состояния
205
трубопроводов и блок управления системой диагностики, размещенные в
фюзеляже летательного аппарата, а также вычислитель действительных
координат. Комплекс обеспечивает повышенные точность и надежность
обнаружения утечек газа и разрушений газового трубопровода
12.
Патент
РФ
№2333473
на
изобретение
«МОБИЛЬНОЕ
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ
СКОПЛЕНИЙ ГАЗООБРАЗНОГО МЕТАНА», МПК G01 N 21/31, опубл.
10.09.2008 г.
Известное техническое решение предназначено для дистанционного
обнаружения скоплений газообразного метана. Мобильное устройство для
дистанционного обнаружения скоплений газообразного метана содержит
передающее устройство, снабженное источником света для генерирования
света, длина волны которого согласована со спектральной сигнатурой
метана, и выполненное с возможностью направления генерируемого света в
зону измерения, детекторное устройство для детектирования отраженного
света и устройство обработки сигналов, при этом источник света излучает
свет с длиной волны, на которой метан поглощает, причем эта длина волны
находится в интервале от 3200 до 3300 нм, а в состав источника света
включен оптический параметрический генератор, возбуждаемый инжекцией
сигнала и связанный с лазером накачки.
13. Патент РФ № 2362981 на изобретение « АВТОМАТИЧЕСКИЙ
БЕСПИЛОТНЫЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС», МПК G01 M 3/00,
F17 D 5/02, G01 V 3/165, опубл. 27.07.2009 г.
Известное изобретение относится к области диагностической техники и
может быть использовано для систематического дистанционного контроля
состояния
магистральных
газопроводов
и
хранилищ.
Изобретение
направлено на расширение функциональных возможностей дистанционно
пилотируемого
летательного
аппарата
(ДПЛА)
путем
обмена
радиотелеметрической и командной информацией между дистанционно
пилотируемым летательным аппаратом и наземным пунктом управления с
206
использованием дискретных и аналоговых сообщений и команд, двух частот
и сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и
амплитудной модуляцией на одной несущей частоте. Автоматический
беспилотный диагностический комплекс содержит систему автоматического
управления, спутники глобальной навигационной системы, навигационную
систему, инерциальную навигационную систему, приемную аппаратуру
спутниковой
навигационной
системы,
вычислитель
действительных
координат спутниковой навигационной системы, радиомаяк, систему
воздушно-скоростных сигналов, радиовысотомер малых высот, систему
автоматического
дистанционного
управления,
систему
команд
радиоуправления, информационно-логический блок, приемную аппаратуру
командного радиоуправления, обзорную телевизионную систему, систему
радиотелеметрии, систему автоконтроля работы бортовых систем ДПЛА с
вычислителем, систему управления двигателем, вычислитель системы
автоматического
управления,
радиоретранслятор,
блок
управления
бортовыми системами, бортовой накопитель информации, блок управления
системой диагностики состояния магистральных газопроводов, систему
диагностики состояния магистральных газопроводов, радиовысотомер,
наземный пункт управления, наземный пульт управления, стартовую
катапульту и систему спасения и рули направления. Радиотелеметрическая
система содержит две радиостанции, размещенные на ДПЛА и наземном
пункте управления соответственно, каждая из которых содержит генератор
высокой частоты, фазовый манипулятор, источник дискретных сообщений и
команд,
первый
смеситель,
первый
гетеродин,
усилитель
первой
промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, второй
усилитель мощности, второй смеситель, второй гетеродин, усилитель второй
промежуточной частоты, перемножитель, полосовой фильтр, фазовый
детектор, амплитудный модулятор, источник аналоговых сообщений и
команд, амплитудный ограничитель и синхронный детектор
207
14. Патент РФ № 2362986 на изобретение «СИСТЕМА И СПОСОБ
ДИСТАНЦИОННОГО КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК
ФЛЮИДА В ТРУБОПРОВОДЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА ИЛИ НЕФТИ», МПК
G01 N 21/35, опубл.27.07.2009 г.
Запатентованное изобретение относится к спектроскопическому анализу
утечек флюида из трубопроводов природного газа или нефти.
Система для дистанционного количественного обнаружения утечек
флюида с использованием бортовой платформы содержит, по меньшей мере,
один лазерный источник света для одновременного облучения двух или
более
целевых
флюидов
и
подстилающей
поверхности,
которые
характеризуются двумя или более длинами волн поглощения, причем
подстилающей поверхности соответствует длина волны, отличающаяся от
каждого из целевых флюидов. Источник освещения наводится на основе
системы позиционирования в геометрической области вдоль траектории
полета при сканировании для обнаружения двух или более целевых флюидов
с использованием источников света. Детектор сигнала обнаруживает два или
более флюида, используя количественную обработку сигнала. Система также
содержит контроллер, средство отработки и определения траектории полета
для позиционирования бортовой платформы летательного аппарата и
коммуникационное устройство для оповещения о наличии утечки в
трубопроводе.
Изобретение
позволяет
повысить
чувствительность
обнаружения утечек
Аналогичные технические решения описаны также в следующих
зарубежных патентных документах:
1. Патент Канады № CA2509002 на изобретение «AERIAL LEAK
DETECTOR», МПК G01 M 3/38, G01 M 3/00, опубл. 2005.12.03.
2. Патент США № US7075653 на изобретение «METHOD AND
APPARATUS
FOR
LASER-BASED
REMOTE
METHANE
LEAK
DETECTION», МПК G01 N 21/61, G01 N 21/39, опубл. 2006.07.11.
208
3. Патент Японии № JP3725832 на изобретение «GAS LEAKAGE
POSITION INDICATOR», МПК G01 B 11/00, G01 M 3/00, G01 M 3/02, опубл.
2005.12.14
4. Патент Японии № JP3776681 на изобретение «GAS MONITORING
DEVICE», МПК G01 M 3/00, G01 N 21/27, G01 N 21/35, опубл. 2006.05.17
5. Патентная публикация заявки США № US2004263852 «AERIAL
LEAK DETECTOR», МПК G01 N 21/31, G01 N 21 /35, G01N 21/39, опубл.
2004.12.30.
5.
Международная
«AIRBORNE
TERRAIN
заявка
№
WO2009123697
ACQUISITION
на
PROCESSING
изобретение
AND
FLUID
DETECTION», МПК F17 D 5/00, G01 M 3/22, G01 N 11/02, G01 N 21/35,
опубл. 2009.10.08
Копии всех вышеупомянутых патентов представлены в приложении к
отчету о поиске.
А.11. Заключение
Патентные исследования проводились в соответствии с требованиями
ГОСТ Р15.011-96 «Система разработки и постановки продукции на
производство. Патентные исследования. Содержание и порядок проведения»
по Заданию на проведение патентных исследований № 1 от 01.10.2010 г. с
учетом разработанного регламента поиска № 2 от 04.10.2010 г.
При выполнении НИР патентные исследования должны обеспечить
получение данных для обоснованного выбора направлений дальнейших
исследований и разработок,
выявления
патентоспособных
решений, а также для возможности реализации в
технических
создаваемых объектах
достижений науки и техники, отвечающих условиям патентоспособности.
Целью патентных исследований на стадии НИР является исследование
технического уровня и тенденций развития способ и устройств мониторинга
газотранспортных объектов с целью обоснования конкретных требований по
209
созданию новых способов проведения дистанционного зондирование
приземного слоя атмосферы вблизи объектов газотранспортной системы и
лазерных
устройств
дистанционного
зондирования
газотранспортной
системы для полевого и авиационного диагностирования, подбор патентных
документов, релевантных объекту поиска для нахождения наиболее близких
технических решений способов и устройств лазерного дистанционного
зондирования газопроводов для подачи заявок на изобретения и/или
полезные модели.
Поиск и патентные исследования проведены в полном объеме,
достаточном
для
исследования
технического
уровня,
включающего
опубликованные в мире сведения о средствах того же назначения, что объект
исследования.
В
ходе
патентного
поиска
были
выявлены
и
отобраны
для
последующего анализа 78 патентных документов, релевантных объекту
поиска. Материалы, отобранные для последующего анализа приведены в
таблице В.6.1 (Патентная документация) в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
Наличие
представленных в материалах поиска вышеупомянутых
патентов свидетельствует об активной работе по созданию технологий и
лазерных систем дистанционного мониторинга газотранспортной системы
для обнаружения утечек газа из газотранспортных объектов на земле
отечественными и зарубежными фирмами и исследовательскими центрами,
что подтверждает актуальность выбранного направления исследований НИР.
Результаты поиска являются базой для разработки новых способов и
лазерные устройств дистанционного зондирования газотранспортной
системы для полевого и авиационного диагностирования.
В соответствии с техническим заданием на выполнение
научно-
исследовательской работы по теме: «Разработка методов и аппаратурных
средств
лазерно-информационной
технологии
мониторинга
газотранспортных объектов» в состав разрабатываемой научно-технической
продукции включен экспериментальный образец лазерного локатора,
210
размещенного
обнаружения
на
борту
утечек
летательного
средства,
используемого
для
газа из газотранспортных объектов на земле.
Техническое решение лазерного локатора целесообразно защитить патентом
РФ на изобретение или полезную модель, используя для выбора аналогов и
прототипа результаты настоящих патентных исследований.
В связи с тем, что на этапе НИР, в рамках которого проводились
патентные исследования, объект техники еще не создан и нельзя определить
его составные части, подлежащие экспертизе на патентную чистоту,
исследования патентной чистоты объекта техники в соответствии с частью
Д.3 ГОСТ Р 15.011-96 не проводились.
211
Приложение АА по ГОСТ Р15.011-96. Задание на проведение патентных
исследований
УТВЕРЖДАЮ
Руководитель НИР,
д.т.н., профессор
____________ /Увайсов С.У./
« 1 0 » Сентября 2010 г.
ЗАДАНИЕ № 1
на проведение патентных исследований
Наименование работы (темы): Разработка методов и аппаратурных
средств
лазерно-информационной
технологии
мониторинга
газотранспортных объектов.
Шифр работы (темы): 2010-1.1-122-084-022
Этап работы: Патентные исследования.
Сроки выполнения этапа: 01.10.2010 г. – 01.11.2010 г.
Задачи патентных исследований: исследование технического уровня и
тенденций развития способ и устройств мониторинга газотранспортных
объектов с целью обоснования конкретных требований по созданию новых
способов проведения дистанционного зондирование приземного слоя
атмосферы вблизи объектов газотранспортной системы и лазерных устройств
дистанционного зондирования газотранспортной системы для полевого и
авиационного
диагностирования,
подбор
патентных
документов,
релевантных объекту поиска для нахождения наиболее близких технических
решений способов и устройств лазерного дистанционного зондирования
газопроводов для подачи заявок на изобретения и/или полезные модели
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
Виды работ по Подразделения- Ответственные
патентных
исполнители
исполнители
исследований
(соисполнители) (Ф.И.О.)
Сроки
выполнения
патентных
Отчетные
документы
212
исследований.
Начало.
Окончание
1. Определение
задач
Форма
патентных
исследований,
Исполнители:
Плюснин И.И.
10.09.2010 г.
приложения А
20.09.2010 г.
к
видов и методов
ГОСТ
Р
15.011-96
их проведения,
разработка
задания.
2.
Разработка
Плюснин И.И.
регламента
Отв.
21.09.2010 г.
Форма
поиска,
Исполнитель
30.09.2010 г.
приложения В
определение
требований
к
к
ГОСТ
Р
15.011-96
поиску
патентной
информации.
3.
Поиск,
подбор,
Плюснин И.И.
Отв.
01.10.2010 г.
Форма
20.10.2010 г.
приложения В
систематизация Исполнитель
к
и
15.011-96
анализ
патентной
ГОСТ
Р
ТаблицаВ.6.1.
информации.
4. Оформление
результатов
Плюснин И.И.
Отв.
исследований в Исполнитель
виде отчета.
21.10.2010 г.
Отчет
29.11.2010 г.
патентных
о
исследованиях
Отв.исполнитель ___________/Бушмелева К.И./
10.09.2010 г.
Исполнитель
10.09.2010 г.
__________ / Плюснин И.И./
213
214
Приложение АБ по ГОСТ Р15.011-96. Регламент поиска
Регламент поиска № 2
30.09.2010 г.
дата составления регламента
Наименование работы (темы): Разработка методов и аппаратурных
средств
лазерно-информационной
технологии
мониторинга
газотранспортных объектов.
Шифр работы (темы): 2010-1.1-122-084-022
Номер и дата утверждения задания: Задание № 1 от 10.09.2010 г.
Этап работы: Патентные исследования
Цель поиска информации:
- определение
уровня техники в области лазерной технологии
мониторинга газотранспортных объектов;
- выявление патентов на способы и устройства дистанционного
зондирования
приземного
слоя
атмосферы
вблизи
объектов
газотранспортной системы
- выявление патентов на способы и устройства обнаружения утечек
газа
из
магистральных
трубопроводов,
в
том
числе
газообразных
углеводородов, в частности метана;
- анализ отечественных и зарубежных патентов с целью выявления
тенденций
развития
способов
и
лазерных
устройств
зондирования
приземного слоя атмосферы вблизи объектов газотранспортной системы, в
том числе обнаружения утечек газа из магистральных трубопроводов.
Обоснование регламента поиска.
При обосновании регламента поиска учитывались
необходимость
обеспечения достоверности результатов патентных исследований, наличие и
состояние информационно-поисковых систем и технических средств поиска,
его объем.
215
Предмет поиска определен исходя из задач патентных исследований и
объекта поиска.
В соответствии с темой патентных исследований был определён предмет
исследований:
- способы и устройства дистанционного мониторинга, зондирования
приземного слоя атмосферы вблизи объектов газотранспортной системы
- способы и устройства дистанционного обнаружения утечек газа из
трубопроводов, в том числе мобильные лазерные устройства, размещаемые
на летательных аппаратах.
Страны поиска патентной информации выбирались по результатам
предварительного поиска по тематическим источникам научно-технической
информации. В качестве стран поиска выбраны СССР, Россия, США,
Франция, Великобритания, Германия, Япония. Этот выбор определялся не
только тем, что именно в этих, наиболее промышленно развитых странах,
скорее всего, следует ожидать разработок по исследуемой теме, но также и
тем, что изобретатели из других стран, помимо своей страны, обычно
оформляют патенты в случае создания значимых изобретений также и в
указанных странах.
Классификационные
Международной
рубрики
Патентной
определены
Классификацией
в
соответствии
(МПК),
принятой
с
в
большинстве промышленно развитых стран, исходя из предмета поиска.
В качестве источников патентной информации приняты: описания к
авторским свидетельствам СССР; описания к заявкам на изобретения,
патентам на изобретения и полезные модели России; описания изобретений к
международным заявкам, европейским патентам, к патентам США, Франции,
Великобритании, Германии, реферативных описаний к патентам Японии.
Глубина поиска по источникам патентной информации принята 5-20 лет,
исходя из задачи и требований нормативных документов.
Начало поиска: 01.10.2010 г.
Окончание поиска: 20.10.2010 г.
216
НТИ, конъюнктурные и
Патентные
Предмет
поиска
другие
(объект
исслед., его составные части, Страна поиска
товар)
Наименование
Классифика-
Классифика-
ционные
ционные
рубрики: (МКИ)*, Наименова индексы,
МКПО*, НКИ* и ние
рубрики УДК*
другие МПК
и
Ретроспекти
вность
Наименование
информационной
базы (фонда)
другие
индексы
1
1.
2
Способы
и
устройства СССР
3
4
5
6
7
8
Описания к А.С. G01N1/00
дистанционного мониторинга, Россия
СССР;
зондирования приземного слоя США
Описания
к G01N21/31
база
атмосферы
заявкам
и G01N 21/35
ВПТБ
вблизи
объектов Германия
газотранспортной системы
2.
Способы
дистанционного
и
Электронная
G01N21/00
данных
Великобритания патентам России. G01N 21/39
устройства Франция
обнаружения Япония
Описания
к G01N 21/61
патентам
США, G01M 3/00
утечек газа из трубопроводов, в
Франции,
1990 - 2010
Электронные
базы
данных
G01M 3/04
ЕПВ,
ВОИС,
том числе мобильные лазерные
Великобритании, G01V 3/00
США
устройства, размещаемые на
Германии,
G01V 3/16
авиатранспортном средстве.
Рефераты
к G01V 3/165
патентам Японии G01V 9/00
217
F17D 5/00
F17D 5/02
Руководитель
___________ / Увайсов С.У./
личная подпись
Исполнитель
___________ / Плюснин И.И./
личная подпись
30.09.2010 г
дата
30.09.2010 г
дата
218
Приложение АВ по ГОСТ Р15.011-96. Отчет о поиске
ОТЧЕТ О ПОИСКЕ
1. Поиск проведен в соответствии с заданием руководителя НИР д.т.н.,
профессора Увайсова С.У
№ 1 от 10.09.2010 г. и Регламентом поиска № 2 от 30.09.2010 г.
2. Этап работы: Патентные исследования
3. Начало поиска 01.10.2010 г. Окончание поиска 20.10.2010 г.
4. Сведения о выполнении регламента поиска.
Регламент поиска выполнен полностью.
5. Предложения по дальнейшему проведению поиска и патентных
исследований
Поиск и патентные исследования проведены в полном объеме,
достаточном для исследования технического уровня, тенденций развития
лазерной технологии мониторинга газотранспортных объектов с целью
обоснования конкретных требований по созданию новой лазерной техники
для обнаружения утечек газа из газотранспортных объектов на земле,
размещаемой на борту летательного средства, а также выявления наиболее
близких технических решений для подачи заявок на изобретения и/или
полезные модели.
6. Материалы, отобранные для последующего анализа, приведены в
таблице В. 1. (Патентная документация)
219
Т а б л и ц а В. 1
Патентная документация
Сведения
о
действии
Страна выдачи, вид и Заявитель
Предмет
(объект
поиска номер
охранного страна.
исследования, документа.
его составные части)
(патентообладатель),
Номер
заявки,
Классификационный
конвенционный
индекс*
публикации
дата
приоритета,
приоритет,
дата
охранного
Название изобретения (полезной
модели, промышленного образца)
документа
или
причина
его
аннулирования
(только
для
анализа патентной
чистоты)
1
1.
Способы
2
3
1. Патент РФ на ПМ
Имя
и № 48616
устройства
4
заявителя:
государственное
институт НЕФТИ И ГАЗА
исследовательский
мониторинга,
F17 D 5/02
телевидения" (RU)
Действует
УТЕЧЕК
Дата публикации:
приземного
слоя
27.10.2005
атмосферы
вблизи
№ заявки:
объектов
унитарное ДИСТАНЦИОННОГО
"Научно- ОБНАРУЖЕНИЯ
МПК
зондирования
Федеральное УСТРОЙСТВО
предприятие
дистанционного
5
2005115222
220
газотранспортной
Дата подачи заявки:
системы
18.05.2005
2. Патент РФ № на ПМ Имя заявителя:
2.
Способы
и № 51745
устройства
ЛОКАТОР УТЕЧЕК ГАЗА "ЛУГ" Прекратил
ЗАО "Промгазинжиниринг"
действие
Дата публикации:
дистанционного
обнаружения
МПК
утечек G01 N 21/61
27.02.2006
№ заявки:
газа из трубопроводов,
2005128259
в том числе мобильные
Дата подачи заявки:
лазерные
09.09.2005
устройства,
размещаемые
авиатранспортном
на 3. Патент РФ на ПМ № Имя заявителя:
64779
средстве.
ООО
"Центр
ЛАЗЕРНЫЙ
делового ГАЗОАНАЛИЗАТОР
Прекратил
ДЛЯ действие
сотрудничества "Селена-Аэро"
ОБНАРУЖЕНИЯ
УТЕЧЕК
МПК
Дата публикации:
ГАЗООБРАЗНЫХ
G01 N 21/61
10.07.2007
УГЛЕВОДОРОДОВ
№ заявки:
ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
ИЗ
2005129899
Дата подачи заявки:
28.09.2005
4. Патент РФ на ПМ № Имя заявителя:
89229
Дианов В.Н,
АВТОМАТИЧЕСКИЙ
Действует
БЕСПИЛОТНЫЙ
221
Мустафин Д.А.
ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ
Строков А.А.,
КОМПЛЕКС
Дедюрин В.Н.
ОБНАРУЖЕНИЕМ
G01 M 3/00
Дата публикации:
ИСТОЧНИКОВ СБОЕВ
G01 V 3/165
27.11.2009
F17 D 5/02
№ заявки:
МПК
С
2009124666
Дата подачи заявки:
30.06.2009
5. Патент РФ на ПМ № Имя заявителя: Григорьевский В. И. ДИСТАНЦИОННЫЙ
89705
Григорьевская
М.В. ЛАЗЕРНЫЙ
Егоров Ф,А.
МПК
Любченко
G01N21/61
Сырых Ю.П.
Действует
ГАЗОАНАЛИЗАТОР МЕТАНА
Ф.Н.
Хабаров В.В.
Дата публикации:
10.12.2009
№ заявки:
2009129396/22
Дата подачи заявки: 31.07.2009
6.
Авторское Имя заявителя:
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ
Нет данных
222
свидетельство СССР №
ИНСТИТУТ
660461
АТМОСФЕРЫ
ОПТИКИ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА
СО АН СССР
МПК
Дата публикации:
G01 N 21/31
15.02.1993
№ заявки:
2541498,
Дата подачи заявки: 12.10.1977
7.
Авторское Имя
заявителя:
свидетельство СССР № ОПТИКИ
ИНСТИТУТ СПОСОБ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ Нет данных
АТМОСФЕРЫ КОНЦЕНТРАЦИИ
753267
ТОМСКОГО ФИЛИАЛА СО АН ПАРОВ
МПК
СССР
G01 N 21/25
Дата публикации: 23.12.1992
ГАЗОВ
И
№ заявки: 2723888,
Дата подачи заявки:
06.02.1979
8.
Авторское Имя заявителя: ПРЕДПРИЯТИЕ
свидетельство СССР № П/Я
795222
ИНСТИТУТ
СПОСОБ
ЗОНДИРОВАНИЯ Нет данных
А-7629, АТМОСФЕРЫ
ОПТИКИ
АТМОСФЕРЫ
МПК
СИБИРСКОГО
223
G01 W 1/00
ОТДЕЛЕНИЯ AH CCCP
Дата публикации:
07.11.1986
№ заявки:
2770262
Дата подачи заявки:
21.05.1979
9.
Авторское Имя заявителя:
УСТРОЙСТВО
свидетельство СССР № ИНСТИТУТ
918822
ОПТИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ
АТМОСФЕРЫ
ТФ
СО
МПК
ОРГАНИЗАЦИЯ
G01 N 21/01
П/Я А-7023
ДЛЯ Нет данных
ХАРАКТЕРИСТИК
АН
СССР, АТМОСФЕРЫ
Дата публикации:
07.04.1982
№ заявки:
2982113
Дата подачи заявки: 15.09.1980
10.
Авторское Имя
заявителя:
МОСКОВСКИЙ СПОСОБ
свидетельство СССР № ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ Нет данных
КОНЦЕНТРАЦИИ
224
ИНСТИТУТ
1018496
УГЛЕВОДОРОДОВ
Дата публикации:
МПК
15.02.1989
G01 N 21/25
№ заявки:
3320154
Дата подачи заявки: 24.07.1981
11.
Авторское Имя заявителя:
свидетельство СССР
ИНСТИТУТ
№ 1065743
АТМОСФЕРЫ
СО
УСТРОЙСТВО
ДЛЯ Нет данных
ОПТИКИ ОПТИЧЕСКОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ
АН
МПК
СПЕЦИАЛЬНОЕ
G01 N 21/01
КОНСТРУКТОРСКОЕ
СССР,
БЮРО
НАУЧНОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
"ОПТИКА"
Дата публикации:
07.01.1984
№ заявки:
2689116
Дата подачи заявки: 24.11.1978
12.
Авторское Имя заявителя:
КОМБИНАЦИОННЫЙ ЛИДАР
Нет данных
225
свидетельство СССР
ИНСТИТУТ
№ 1088468
АТМОСФЕРЫ
ОПТИКИ
ТОМСКОГО ФИЛИАЛА
МПК
СО АН СССР
G01 N 21/39
Дата публикации:
15.09.1992
№ заявки:
3436711
Дата подачи заявки: 13.05.1982
13.
Авторское Имя заявителя:
свидетельство СССР № ИНСТИТУТ
1127424
ЛИДАР
Нет данных
ОПТИКИ
АТМОСФЕРЫ
СО АН СССР
МПК
Дата публикации:
G01 N 21/39
15.09.1992
№ заявки:
3545113
Дата подачи заявки:
17.12.1982
14.
Авторское Имя заявителя:
СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО Нет данных
226
свидетельство СССР №
ИНСТИТУТ
1187595
АТМОСФЕРЫ
ОПТИКИ ИЗМЕРЕНИЯ АТМОСФЕРНЫХ
ПАРАМЕТРОВ
СО АН СССР
МПК
Дата публикации:
G01 W 1/16
30.01.1993
№ заявки:
3604918
Дата подачи заявки:
11.04.1983
15.
Авторское Имя заявителя: ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОПТИЧЕСКИЙ ЛОКАТОР
Нет данных
свидетельство СССР № ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО
1251007
ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ТОЧНОЙ
МЕХАНИКИ И ОПТИКИ
МПК
Дата публикации:
G01 W 1/00
15.08.1986
№ заявки:
3660935
Дата подачи заявки:
09.11.1983
16. свидетельство СССР Имя заявителя:
№ 1345861
ИНСТИТУТ
МНОГОВОЛНОВЫЙ
ОПТИКИ ДЛЯ
ЛИДАР Нет данных
ЗОНДИРОВАНИЯ
227
АТМОСФЕРЫ
МПК
СО АН СССР
G01 W 1/00
Дата публикации:
АТМОСФЕРЫ
15.03.1993
№ заявки:
3822326
Дата подачи заявки:
10.12.1984
17.
Авторское Имя заявителя:
СПОСОБ
свидетельство СССР № ИНСТИТУТ
1369489
АТМОСФЕРЫ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ Нет данных
ОПТИКИ КОНЦЕНТРАЦИИ
СО
СИБИРСКИЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ
МПК
ИМ.В.Д.КУЗНЕЦОВА
G01 N 21/00
ПРИ
АН
ГАЗОВ
И
СССР, ПАРОВ
ФИЗИКОИНСТИТУТ
ТОМСКОМ
ГОСУДАРСТВЕННОМ
УНИВЕРСИТЕТЕ
ИМ.В.В.КУЙБЫШЕВА
Дата публикации:
15.12.1992
№ заявки:
228
3952955
Дата подачи заявки: 09.07.1985
18.
Авторское Имя заявителя:
свидетельство СССР № ИНСТИТУТ
СПОСОБ
ОПТИКИ ВРЕМЕНИ
АТМОСФЕРЫ
1382162
ИЗМЕРЕНИЯ Нет данных
КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ
РЕЛАКСАЦИИ ГАЗОВ
СО АН СССР
МПК
Дата публикации:
G01 N 21/61
15.03.1993
№ заявки:
4093271
Дата подачи заявки:
17.07.1986
19.
Авторское Имя заявителя:
СПОСОБ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ Нет данных
свидетельство СССР №
ИНСТИТУТ
ОПТИКИ КОНЦЕНТРАЦИИ
1528123
АТМОСФЕРЫ
ПАРОВ
ГАЗОВ
И
СО АН СССР
Дата публикации:
МПК
07.07.1992
G01 N 21/39
№ заявки:
4332559
Дата подачи заявки: 30.09.1987
229
20.
Авторское Имя заявителя:
СПОСОБ
ЛАЗЕРНОГО Нет данных
свидетельство СССР № Институт геохимии и аналитической АНАЛИЗА ГАЗА
1641083
химии им. В.И.Вернадского
Дата публикации:
15.04.1994
МПК
№ заявки:
G01 N 21/39
4746823
Дата подачи заявки: 20.07.1989
21.
Авторское Имя
заявителя: СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО Нет данных
свидетельство СССР № ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
МЕСТ
ОБЪЕДИНЕНИЕ "ЮГТРАНСГАЗ"
ПОВРЕЖДЕНИЯ
Дата публикации:
МАГИСТРАЛЬНОГО
23.09.1991
ТРУБОПРОВОДА
МПК
№ заявки:
УСТРОЙСТВО
G01 M 3/40
4745299
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
1679232
И
ДЛЯ
ЕГО
Дата подачи заявки:
03.10.1989
22.
Авторское Имя заявителя:
свидетельство СССР № РЕЙЗМАН В.М.
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДЕТЕКТОР Нет данных
МЕТАНА
230
1714474
Дата публикации:
23.02.1992
МПК
№ заявки:
G01N2 1/61
4796762
Дата подачи заявки: 18.01.1990
23. свидетельство СССР Имя заявителя:
СПОСОБ
№ 1781656
И.А. Егорова
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Дата публикации:
КОНЦЕНТРАЦИИ
15.12.1992
КОМПОНЕНТОВ АТМОСФЕРЫ
МПК
№ заявки:
G01W1/11
4865246
ОПТИЧЕСКОГО Нет данных
ГАЗОВЫХ
Дата подачи заявки:
11.09.1990
24.
Авторское Имя
заявителя: СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО Преобразовано
свидетельство СССР № ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ОБНАРУЖЕНИЯ
1800219
ПРИКЛАДНОЙ ОПТИКИ
Дата публикации:
МПК
УТЕЧЕК
В патент
ТРУБОПРОВОДЕ
Действует
07.03.1993
№ заявки:
F17 D 5/02
4938717
231
в
Дата подачи заявки: 21.05.1991
25.
Авторское Имя заявителя:
свидетельство СССР №
ИНСТИТУТ
1814054
АТМОСФЕРЫ
СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО Прекратил
ОПТИКИ КОНТРОЛЯ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ
действие
СО АН СССР
МПК
Дата публикации:
G01N21/61
07.05.1993
G01N21/39
№ заявки:
4936393
Дата подачи заявки: 16.05.1991
26. Патент РФ
Имя заявителя:
СПОСОБ
№ 1819348
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
КАЧЕСТВЕННОГО
ИНСТИТУТ
МПК
ИМ.А.Ф.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ Прекратил
И действие
ИОФФЕ, КОЛИЧЕСТВЕННОГО
ХОЗРАСЧЕТНЫЙ
СОСТАВА СРЕДЫ
ЦЕНТР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ
G01 N 21/61
УСЛУГ
G01 N 21/39
Дата публикации:
30.05.1993
№ заявки:
232
4936959
Дата подачи заявки:
20.05.1991
27.
Авторское Имя заявителя:
СПОСОБ
свидетельство СССР № И.А.Егорова
1822946
ОПРЕДЕЛЕНИЯ Прекратил
КОНЦЕНТРАЦИЙ
Дата публикации:
ГАЗОВЫХ действие
КОМПОНЕНТОВ АТМОСФЕРЫ
23.06.1993
МПК
№ заявки:
G01N21/61
4833060
Дата подачи заявки: 31.05.1990
28. Патент РФ
Имя заявителя:
СПОСОБ
№ 2017138
Филиппов П.Г.
УТЕЧЕК ПРИРОДНОГО ГАЗА действие
Дата публикации:
ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ
МПК
30.07.1994
G01 N 21/39
№ заявки:
G01 N 21/61
4893893
ОБНАРУЖЕНИЯ Прекратил
Дата подачи заявки:
27.12.1990
29. Патент РФ №
Имя заявителя:
2028007
Малое
СПОСОБ
ОБНАРУЖЕНИЯ Прекратил
предприятие МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ
действие
233
"Межотраслевой
научно- ИСТОЧНИКА ВЫБРОСА
МПК
внедренческий центр "Экоприбор"
G01 W 1/00
Дата публикации:
27.01.1995
№ заявки:
5007855
Дата подачи заявки:
04.11.1991
30. Патент РФ №
Имя заявителя:
ДИСТАНЦИОННЫЙ
Прекратил
2029287
Берсенев В.И.
ОБНАРУЖИТЕЛЬ МЕТАНА
действие
ГАЗОАНАЛИЗАТОР
Прекратил
Горбунов Ю.В.
МПК
Красников В.В.
G01 N 21/61
Подшивалов А.А.
Шанаурин А.М.
Дата публикации:
20.02.1995
№ заявки:
5048156
Дата подачи заявки: 18.06.1992
31. Патент РФ №
Имя заявителя:
234
2029288
Сибирский
физико-технический
действие
институт им.В.Д. Кузнецова
МПК
при
Томском
G01 N 21/61
университете
государственном
Дата публикации:
20.02.1995
№ заявки:
5060908
Дата подачи заявки: 30.06.1992
32. Патент РФ №
Имя заявителя:
2032896
Зиганшин Р.Д.
ГАЗОАНАЛИЗАТОР
Прекратил
действие
Зяблицев С.М.
МПК
Малов А.В.
G01 N 21/61
Порожнетов П.Н.
Дата публикации:
10.04.1995
№ заявки:
5034457
Дата подачи заявки: 26.03.1992
33. Патент РФ №
Имя заявителя:
УСТРОЙСТВО
ДЛЯ Прекратил
235
2036372
Научно-производственная
фирма ДИСТАНЦИОННОГО
действие
"Оптомед"
КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ
МПК
Дата публикации:
ДЕЙСТВУЮЩИХ
F17 D 5/02
27.05.1995
ТРУБОПРОВОДОВ
№ заявки:
5064393
Дата подачи заявки:
28.07.1992
34. Патент РФ №
Имя
заявителя:
Научно- СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО Прекратил
2073816
производственная фирма "Оптоойл"
ОБНАРУЖЕНИЯ
Дата публикации: 20.02.1997
НЕФТИ ИЗ МАГИСТРАЛЬНОГО
МПК
№ заявки: 94036135
ТРУБОПРОВОДА
F17D5/02
Дата подачи заявки: 27.09.1994
35. Патент РФ №
Имя заявителя:
2079772
Научно-производственная
УТЕЧЕК действие
СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО Прекратил
фирма ОБНАРУЖЕНИЯ
"Оптоойл"
ЖИДКИХ
МПК
Дата публикации:
ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ
F17 D 5/02
20.05.1997
G01 J 3/44
№ заявки:
УТЕЧЕК действие
УГЛЕВОДОРОДОВ
94036134
236
Дата подачи заявки:
27.09.1994
36. Патент РФ №
Имя заявителя:
АВИАЦИОННЫЙ
ЛАЗЕРНЫЙ Прекратил
2086959
Жученко И.А.
ГАЗОАНАЛИЗАТОР
Емохонов В.Н.
ОБНАРУЖЕНИЯ
МПК
Филиппов П.Г.
ТРУБОПРОВОДОВ
G01 N 21/39
Моисеев В.Н.
G01 N 21/61
Пихтелев Р.Н.
ДЛЯ действие
УТЕЧЕК
ИЗ
Дата публикации:
10.08.1997
№ заявки:
95109208
Дата подачи заявки:
07.06.1995
37. Патент РФ
Имя заявителя:
АВИАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО Прекратил
№ 2091759
Филиппов П.Г.
ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК действие
и др.
ГАЗА ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ
МПК
Дата публикации:
G01 N 21/39
27.09.1997
№ заявки:
95109237
237
Дата подачи заявки:
07.06.1995
38. Патент РФ №
Имя заявителя:
СПОСОБ
СПЕКТРАЛЬНОГО Прекратил
2007703
Институт общей
АНАЛИЗА
МПК
физики АН СССР
СОСТАВА
Дата публикации:
УСТРОЙСТВО
G01 N 21/63
15.02.1994
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
G01 N 21/39
№ заявки:
ЭЛЕМЕНТНОГО действие
ВЕЩЕСТВА
ДЛЯ
И
ЕГО
4954478
Дата подачи заявки: 14.06.1991
39. Патент РФ №
Имя заявителя:
2073849
Хуснутдинов А.Н.
ГАЗОАНАЛИЗАТОР
Прекратил
действие
Аветисов В.Г.
МПК
Дата публикации:
G01 N 21/61
20.02.1997
G01 N 21/39
№ заявки:
5063791
Дата подачи заявки: 01.10.1992
40. Патент РФ №
Имя заявителя:
СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО Прекратил
2092814
Научно-исследовательский институт ИССЛЕДОВАНИЯ
действие
238
механики
АТМОСФЕРЫ
МПК
и
физики
при
G01 N 21/61
государственном
G01 N 22/00
им.Н.Г. Чернышевского
НА
НАЛИЧИЕ
Саратовском ИСКОМОГО ГАЗА
университете
Дата публикации:
10.10.1997
№ заявки:
95114022
Дата подачи заявки 03.08.1995
41. Патент РФ №
Имя заявителя:
2120648
Таганрогский
УСТРОЙСТВО
ЛАЗЕРНОГО Прекратил
государственный ЗОНДИРОВАНИЯ
радиотехнический университет
действие
АТМОСФЕРЫ
Дата публикации:
МПК
20.10.1998
G01 W 1/04
№ заявки:
G01 W 1/00
96113196
Дата подачи заявки02.07.1996
42. Патент РФ №
Имя заявителя:
2108565
Военная
МОНИТОРИНГА Прекратил
инженерно-космическая ОКРУЖАЮЩЕГО
академия им.А.Ф. Можайского
МПК
СИСТЕМА
действие
ПРОСТРАНСТВА
Дата публикации:
239
G01 N 21/61
10.04.1998
№ заявки:
96100322
Дата подачи заявки:
05.01.1996
43. Патент РФ №
Имя заявителя:
2108597
Закрытое
акционерное
СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ЛОКАЦИИ Прекратил
общество УТЕЧЕК
МЕТАНА
"Техно-ТМ"
ПРОМЫШЛЕННЫХ
МПК
Дата публикации:
ГАЗОПРОВОДАХ
G01 S 17/88
10.04.1998
УСТРОЙСТВО
№ заявки:
РЕАЛИЗАЦИИ
В действие
И
ДЛЯ
ЕГО
95112553
Дата подачи заявки: 02.08.1995
44. Патент РФ №
Имя заявителя:
ПАНОРАМНЫЙ
Прекратил
2115109
Малов А.В.
ГАЗОАНАЛИЗАТОР
действие
Грошев В.А.
МПК
Дата публикации:
G01 N 21/61
10.07.1998
№ заявки:
94006714
240
Дата подачи заявки: 24.02.1994
45. Патент РФ №
Имя заявителя:
2117211
Научно-производственная
УСТРОЙСТВО
фирма ДИСТАНЦИОННОГО
"ОПТООЙЛ",
МПК
Акционерное
F17 D 5/02
"Сибнефтепровод"
ДЛЯ Прекратил
ОБНАРУЖЕНИЯ
действие
УТЕЧЕК
общество НЕФТИ ИЗ МАГИСТРАЛЬНОГО
ТРУБОПРОВОДА
Дата публикации:
10.08.1998
№ заявки:
97107373
Дата подачи заявки:
06.05.1997
46. Патент РФ №
Имя заявителя:
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ Прекратил
2145704
Горловское открытое акционерное ДИСТАНЦИОННОГО
действие
общество "Концерн Стирол" (UA)
ОБНАРУЖЕНИЯ
МПК
Дата публикации:
УТЕЧКИ
G01 M 3/04
20.02.2000
ВЫПОЛНЕНИИ
G01 N 1/22
№ заявки:
АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА
99101239
ПРОБЫ
ГАЗОВ
МЕСТА
ПРИ
Дата подачи заявки: 18.01.1999
241
47. Патент РФ №
Имя заявителя: Государственное
2158423
унитарное
предприятие
СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО Прекратил
"НПО ОБНАРУЖЕНИЯ
Астрофизика"
ЭКОЛОГИЧЕСКИ
МПК
Дата публикации:
ГАЗОВ
G01 N 21/61
27.10.2000
действие
ОПАСНЫХ
№ заявки:
99105621
Дата подачи заявки:
22.03.1999
48. Патент РФ №
Имя заявителя:
СПОСОБ
ВЫЯВЛЕНИЯ Прекратил
2199054
Максимович
Н.П.(UA), УТЕЧКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА действие
Максимович
А.И.(UA), ИЗ
Никитина
Н.В.(UA), ГАЗОПРОВОДА
МПК
Каскевич
О.К.(UA),
F17 D 5/02
Ручко
В.П.(UA),
МАГИСТРАЛЬНОГО
Рипко А.П.(UA)
Дата публикации:
20.02.2003
№ заявки:
242
2001110431
Дата подачи заявки 22.03.1999
49. Патент РФ №
Имя заявителя:
АВТОМАТИЧЕСКИЙ
2200900
Летно-исследовательский институт БЕСПИЛОТНЫЙ
им. М.М. Громова
ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ
МПК
Дата публикации:
КОМПЛЕКС
F17 D 5/02
10.12.2002
G01 N 21/31
№ заявки:
G01 V 3/165
2000132523
Прекратил
действие
Дата подачи заявки 26.12.2000
50. Патент РФ №
Имя заявителя:
2201584
Летно-исследовательский
СПОСОБ
институт УТЕЧЕК
ОБНАРУЖЕНИЯ Прекратил
ГАЗА
ИЗ действие
им. М.М. Громова
МАГИСТРАЛЬНЫХ
МПК
Дата публикации:
ГАЗОПРОВОДОВ БОРТОВЫМИ
G01 M 3/22
10.12.2002
ДИАГНОСТИЧЕСКИМИ
G01 N 21/35
№ заявки:
СИСТЕМАМИ И СТЕНД ДЛЯ
G01 V 3/16
2000132522
МОДЕЛИРОВАНИЯ
F17 D 5/02
Дата подачи заявки: 26.12.2000
ГАЗА
51. Патент РФ №
Имя заявителя:
АВТОМАТИЧЕСКИЙ
2256894
Заренков
В.А БЕСПИЛОТНЫЙ
УТЕЧКИ
Прекратил
действие
243
Заренков
Д.В ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ
МПК
Дикарев
В.И. КОМПЛЕКС
G01 M 3/00
Койнаш Б.В.
F17 D 5/02
Дата публикации:
G01 V 3/165
20.07.2005
№ заявки:
2003131372
Дата подачи заявки: 15.10.2003
52. Патент РФ №
Имя заявителя:
ДИСТАНЦИОННЫЙ
Прекратил
2285251
Вязов
И.Е. ОПТИЧЕСКИЙ
Надеждинский
А.И. АБСОРБЦИОННЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ
МПК
Понуровский
Я.Я. ГАЗОАНАЛИЗАТОР
G01 N 21/61
Ставровский Д.Б.
G01 N 21/39
Дата публикации:
действие
10.10.2006
№ заявки:
2004138716
Дата подачи заявки 30.12.2004
53. Патент РФ №
Имя заявителя:
СИСТЕМА
ДЛЯ
КОНТРОЛЯ Действует
244
2315230
Общество
с
ограниченной УТЕЧКИ
ГАЗА
ответственностью "Газпромэнерго
МАГИСТРАЛЬНОГО
МПК
диагностика" (RU)
ГАЗОПРОВОДА
F17 D 5/02
Дата публикации:
ИЗ
20.01.2008
№ заявки:
2006124311
Дата подачи заявки: 07.07.2006
54. Патент РФ №
Имя заявителя:
МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И Действует
2333473
ДОЙЧЕС ЦЕНТРУМ ФЮР ЛУФТ- СПОСОБ
ДЛЯ
УНД РАУМФАРТ Е.Ф. (DE)
ДИСТАНЦИОННОГО
МПК
Дата публикации:
ОБНАРУЖЕНИЯ СКОПЛЕНИЙ
G01 N 21/31
10.09.2008
ГАЗООБРАЗНОГО МЕТАНА
№ заявки:
005136384
Дата подачи заявки 16.04.2004
55. Патент РФ №
Имя заявителя:
2362981
Дикарев
МПК
АВТОМАТИЧЕСКИЙ
В.И. БЕСПИЛОТНЫЙ
Казаков Н.П.
ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ
Дата публикации:
КОМПЛЕКС
Может прекратить
свое действие
245
G01 M 3/00
27.07.2008
F17 D 5/02
№ заявки:
G01 V 3/165
2007139704
Дата подачи заявки:
18.10.2007
56. Патент РФ №
Имя заявителя:
СИСТЕМА
И
СПОСОБ Действует
2362986
АЙ ТИ ТИ МЭНЬЮФЭКЧУРИНГ ДИСТАНЦИОННОГО
ЭНТЕРПРАЙЗИЗ,
КОЛИЧЕСТВЕННОГО
МПК
ИНК. (US)
ОБНАРУЖЕНИЯ
G01 N 21/35
Дата публикации:
ФЛЮИДА В ТРУБОПРОВОДЕ
27.09.2009
ПРИРОДНОГО
№ заявки:
НЕФТИ
УТЕЧЕК
ГАЗА
ИЛИ
2006126063
Дата подачи заявки:
17.12.2004
57. Патент Канады №
Имя заявителя:
CA2509002
LASEN INC [US]
AERIAL LEAK DETECTOR
Нет данных
Дата публикации:
МПК
2005.12.03
G01M 3/38
№ заявки:
G01M 3/00
CA20052509002
246
Дата подачи заявки:
2005.06.01
58. Публикация заявки Имя заявителя:
MOBILE
SINGLE-FREQUENCY Нет данных
Китая №
ANHUI INST OPTICS & FINE MECH DIFFERENTIAL NATURAL GAS
CN101696897
Дата публикации:
PIPELINE
2010.04.21
REMOTE SENSING DETECTION
МПК
№ заявки:
SYSTEM
G01 M 3/00
CN20091184974
FREQUENCY
G01 M 3/38
Дата подачи заявки: 2009.10.23
NATURAL
GAS
PIPELINE
LEAKAGE
LASER
REMOTE
G01 N 21/31
LEAKAGE
AND
LASER
SINGLE-
DIFFERENTIAL
SENSING DETECTION METHOD
59.
Патент
CN100510673
Китая № Имя заявителя:
LASER
REMOTE
ANHUI INST OPTICS & FINE MECH DELECTING
SENSING Нет данных
DEVICE
FOR
[CN
NATURAL
GAS
PIPE
LINE
МПК
Дата публикации:
LEAKAGE
AND
DETECTION
G01 M 3/00
2009.07.08
METHOD THEREOF
№ заявки:
CN20051041312
Дата подачи заявки: 2005.07.30
60. Патент
Китая на Имя заявителя:
MULTI-WAVE
RANGE
GAS Нет данных
247
полезную модель
NANJING ZHUOSHI ELECTRIC CO LASER LEAKAGE INDICATOR
№ CN201318983
LT [CN]
Дата публикации:
2009.09.30
МПК
№ заявки:
G01 M 3/38
CN20082237824U
G01 M 3/00
Дата подачи заявки:
2008.12.18
61. Патент Германии
Имя заявителя:
ASSEMBLY
№ DE10157949
SIEMENS AG [DE]
DETECTION OF LEAKED GAS
Дата публикации:
HAS
2003.10.09
STRETCH FOR A LASER DIODE
МПК
№ заявки:
AND
G01 M 3/22
DE20011057949
WINDOW, WITH A REFLECTIVE
G01 M 3/38
Дата подачи заявки:
SURFACE,
G01 M 3/00
2001.11.27
ILLUMINATED SCREEN POINTS
A
A
FOR
THE Нет данных
MEASUREMENT
MEASUREMENT
FOR
THE
TO BE TAKEN FOR AN IMAGE
PROCESSOR
62. Патент США №
Имя заявителя:
GAS
US7180595
IR MICROSYSTEMS AG [CH]
AND GAS DETECTOR DEVICE
DETECTION
METHOD Нет данных
Дата публикации:
248
МПК
2007.02.20
G01 N 21/35
№ заявки:
G01 N 21/39
US20040533278
G01 N 21/61
Дата подачи заявки:
2004.07.30
63.
Патент
США
US7486399
№ Имя заявителя:
SANDIA CORP [US]
METHOD
FOR
MAPPING
A Нет данных
NATURAL GAS LEAK
Дата публикации:
МПК
2009.02.03
G01 N 21/00
№ заявки:
US20080012670
Дата подачи заявки:
2008.02.05
64.
Патент
US7508520
США
№ Имя заявителя:
SYSTEM AND METHOD FOR Нет данных
ITT MFG
MULTI-TARGET
FLUID
ENTERPRISES INC [US]
CONCENTRATION DETECTION
МПК
Дата публикации:
AND MAPPING
G01 N 21/00
2009.03.24
G01N 21/39
№ заявки:
US20060521265
Дата подачи заявки:
249
2006.09.14
65.
Патентная Имя заявителя:
публикация
заявки
AERIAL LEAK DETECTOR
Нет данных
LASEN INC [US]
США
US2004263852
№ Дата публикации:
2004.12.30
№ заявки:
МПК
US20040861817
G01 N 21/31
Дата подачи заявки:
G01 N 21 /35
2004.06.03
G01N 21/39
66.
Патент
США
US5917193
№ Имя заявителя:
METHOD
AND
APPARATUS Нет данных
SCHROFF, GERHART, ; STETTER, FOR DETECTING LEAKS IN A
MICHAEL
МПК
Дата публикации:
G01M3/24
1999.06.29
G01M3/38
№ заявки:
G01M3/00
US19970875552
CONTAINER
Дата подачи заявки:
1997.07.11
67. Патент США
Имя заявителя:
GAS VISUALIZING APPARATUS Нет данных
№ US5430293
OSAKA GAS CO LTD [JP]
AND METHOD FOR DETECTING
250
Дата публикации:
GAS LEAKAGE FROM TANKS
МПК
1995.07.04
OR PIPING
G01 M 3/38
№ заявки:
G01 M 3/00
US19940228146
Дата подачи заявки:
1994.04.15
68.
Патент
США
US4489239
№ Имя заявителя:
PORTABLE
REMOTE
LASER Нет данных
NASA [US]
SENSOR FOR METHANE LEAK
Дата публикации:
DETECTION
МПК
1984.12.18
G01 N 21/39
№ заявки:
US19820423016
Дата подачи заявки:
1982.09.24
69.
Патент
US7075653
США
№ Имя заявителя:
METHOD
AND
HEATH CONSULTANTS INC [US]
FOR
Дата публикации:
LASER-BASED
МПК
2006.07.11
REMOTE
G01 N 21/61
№ заявки:
DETECTION
G01 N 21/39
US20050118871
APPARATUS Нет данных
METHANE
LEAK
Дата подачи заявки: 2005.04.29
251
70.
Патент
США
№ Имя заявителя:
US6876450
LASER
ABSORPTION Нет данных
ANRITSU CORP [JP]
SPECTRAL DIFFRACTION TYPE
Дата публикации:
GAS DETECTOR AND METHOD
МПК
2005.04.05
FOR GAS DETECTION USING
G01 N 21/27
№ заявки:
LASER
G01 N 21/35
US20020239960
SPECTRAL DIFFRACTION
ABSORPTION
Дата подачи заявки:
2002.09.25
71.Международная
заявка
WO2009123697
№
Имя заявителя:
AIRBORNE
TERRAIN Нет данных
DEY SEAN W [US]
ACQUISITION
Дата публикации:
AND FLUID DETECTION
PROCESSING
2009.10.08
МПК
№ заявки:
F17 D 5/00
WO2009US01972
G01 M 3/22
Дата подачи заявки:
G01 N 11/02
2009.03.30
G01 N 21/35
72.Международная
Имя заявителя:
A METHOD FOR IMPROVING Нет данных
заявка №
ITT MFG
THE
WO2007032857
ENTERPRISES
ACCURACY IN DIFFERENTIAL
PERFORMANCE
252
INC [US]; KALAYEH HOOSHMAND ABSORPTION LIDAR FOR OIL
МПК
M [US]
AND
G01 N 21/35
Дата публикации:
DETECTION
G01 N 21/39
2007.03.22
QUANTIFICATION
GAS
PIPELINE
LEAK
AND
№ заявки:
WO2006US32106
Дата подачи заявки:
2006.08.17
73. Патент Японии № Имя заявителя:
JP3725832
GAS
LEAKAGE
POSITION Нет данных
OSAKA GAS CO LTD TOKYO GAS INDICATOR
CO LTD
TOHO GAS CO LTD
МПК
SEIBU GAS CO LTD
G01 B 11/00
JAPAN GAS
G01 M 3/00
ASSOCIATION
G01 M 3/02
Дата публикации:
2005.12.14
№ заявки:
JP20020096267
Дата подачи заявки:
2002.03.29
253
74. Патент Японии № Имя заявителя:
JP3776681
GAS MONITORING DEVICE
Нет данных
GAS DETECTION APPARATUS
Нет данных
HOCHIKI CORP
OKUYAMA
MASANORI
МПК
Дата публикации:
G01 M 3/00
2006.05.17
G01 N 21/27
№ заявки:
G01 N 21/35
JP20000169023
Дата подачи заявки: 2000.06.06
75. Заявка на патент Имя заявителя:
Японии №
TOYOTA CENTRAL
JP2001066250
RES & DEV
Дата публикации:
2001.03.16
МПК
№ заявки:
G01 M 3/38
JP19990243882
G01 N 21/35
Дата подачи заявки:
G01 M 3/00
1999.08.30
76. Заявка на патент Имя заявителя:
NONCONTACT
Японии
LEAKAGE
CHUBU ELECTRIC
STEAM Нет данных
DETECTION
254
№ JP2000249651
POWER; MITSUBISHI HEAVY IND METHOD AND DEVICE
LTD
МПК
Дата публикации:
G01 M 3/38
2000.09.14
G01 N 21/35
№ заявки:
G01 M 3/00
JP19990053740
Дата подачи заявки: 1999.03.02
77. Патент Японии № Имя заявителя:
GAS LEAKAGE MONITORING Нет данных
JP7101192
DEVICE
OSAKA GAS CO LTD
Дата публикации:
МПК
1995.11.01
G01 M 3/02
№ заявки:
G01 M 3/04
JP19910260114
G01 M 3/38
Дата подачи заявки:
1991.10.08
78. Европейский патент Имя заявителя:
№ EP0489546
REMOTE SENSING SYSTEM
Нет данных
BRITISH PETROLEUM CO PLC
[GB]
МПК
Дата публикации:
G01 N 21/31
1992.06.10
255
G01 N 21/39
№ заявки:
EP19910311058
Дата подачи заявки:
1991.11.28
256