论文部分内容阅读
摘要：管道运输具有运量大、投资少、效率高、见效快、损耗低、占地少，可适应复杂的气候条件、地形地貌等方面的优点，是当前我国油气输送最主要方式之一。因管道老化、机械损伤、腐蚀、环向焊缝的开裂等原因造成管道破损，导致管道泄漏。不仅会造成巨大的财产损失，环境污染，且严重威胁人身安全。因此，对管道泄漏检测技术的分析研究十分重要，有必要加大对泄漏检测技术的分析研究。针对管道在运营过程中的泄漏情况，本文对管道泄漏检测与定位技术领域的专利申请进行了分析，从中国、全球的专利申请量、技术分布等多角度进行了统计分析，从而对该领域申请量的走向、技术发展路线做了技术解析，梳理了该领域技术发展脉络。最后重点针对该领域四大技术分支：声学检漏法、光纤传感检漏法、软件检漏法和智能球法，分别做了详细分析。
关键词：专利；管道；运输；泄漏；检测；定位
1.引言
随着长输管道数量的不断增加和已有管道的不断老化，世界各国对管道安全管理和事故预防的要求也越来越高，其中长输管道泄漏检测与定位是研究重点，能够及时报告泄漏事故的发生和位置，最大可能地减少甚至避免经济损失及环境污染。为了解管道泄漏检测与定位领域的发展现状和趋势，促进我国管道泄漏检测与定位技术的进步，对国外和国内专利申请的态势和总体情况进行了分析，以期为我国相关企业的知识产权战略保护提供专利信息。
本文针对管道泄漏检测与定位领域，在中国专利文摘数据库CNABS及德温特世界数据专利库DWPI中进行了检索和统计分析。管道泄漏检测与定位领域的分类主要集中在F17D5/02（漏失的预防、检查和确定位置）。经过初步检索，CNABS数据库中截止2017年2月15日公开的管道泄漏检测与定位领域专利申请总量为1547件（外观设计专利除外），DWPI数据库中截止2017年2月15日公开的外文管道泄漏检测与定位领域专利申请总量为1530件。
由于专利申请公开的延迟性，有部分2016年以及大部分2017年提交的专利、实用新型专利尚未公开，因此2016年的数据为部分数据，2017年的数据不在分析之列。
2.管道泄漏检测与定位技术构成
目前已知的管道泄漏能够引发的因变量信号有：1、负压波，沿管内液体油品传播；2、音波，沿管内液体油品传播；3、泄漏声（泄漏孔附近的湍流射流所致的管道泄漏噪声），以漏点为中心向四周辐射，沿油品、管道和泥土短距离传播；4、管外温度变化，在管外泄漏点附近，不传播；5、流量、压力、温度变化，分布于整条管线，不传播。通过实时或准实时探测这些泄漏信号而衍生的管道泄漏检测方法主要有声学检漏法、光纤传感检漏法、软件检漏法和智能球法。
3. 管道泄漏检测与定位专利情况分析
3.1 全球申请量发展趋势分析
管道泄漏检测与定位技术自20世纪中期成型，经过50多年的发展，其技术发展已较为成熟，但随着人们对工作环境、环保、安全、舒适等性能不断提出的更高要求，领域内各企业仍在不断加大研发力度，管道泄漏检测与定位技术仍在不断向前发展。从图3.1的国外和国内申请趋势来看，国外在1975-1994年这一阶段的管道泄漏检测与定位技术申请量维持平稳且申请量相对较低，均在20件左右，这是由于企业的研发要结合生产进行以期开拓市场、提高市场竞争力，研发周期较长。1994年以后，外国申请量有所上升，但上升幅度不大，这表明外国在管道泄漏检测与定位技术方面的技术也已逐渐成熟，但是相关企业在管道泄漏检测与定位技术方面仍有改进和研发仍在继续。而国内的起步阶段较晚且耗时较长， 国内申请的快速增长期为2007-2015年，在这段时间内，管道泄漏检测与定位技术方面的专利申请量有了很大增长，这一数据表明随着市场对运输管道预期和需求的不断增强，人们对管道泄漏检测和定位越来越重视，企业不断投入人力和财力去研发新的管道泄漏检测和定位方法。
3.2 国内外管道泄漏检测与定位技术分支专利申请分布
国内外管道泄漏检测与定位技术专利申请分布总体上在管道泄漏检测与定位技术的专利申请分布国内和国外较一致。光纤传感检漏法占国内总申请量的30%，占居第二，占国外总申请量的41%，占居第一，这表明国内外专利申請在光纤传感检漏法方面的关注度都较高，光纤传感检漏法是应用较为广泛的管道检测与定位方法，分布式光纤能够检测因泄漏引起的温度、应力、介质的改变，能够用与管道安全预警和泄漏检测。国内申请在智能球法方面所做的工作也较多，其所占比例高达36%，同时国外排名第二的检漏方法为智能球法，这表明国内外专利申请在智能球法方面的关注度也较高。声学检漏法在国内国外所占的比例均为最低，占国内总申请量的13%，在国外占17%。这是由于负压发和音波发需要考虑温度、压力对声速的影响，需要研究如何提高时间差的测量精度。
4.管道泄漏检测与定位专利的发展路线
通过梳理管道泄漏检测与定位各技术分支相关的基础专利，得到管道泄漏检测与定位技术发展路线表，主要涉及声学检漏法、光纤传感检漏法、软件检漏法和智能球法四个一级技术分支及其二级技术分支，通过对这二级技术分支发展路线的研究，有助于了解管道泄漏检测与定位技术的发展历史和现状，明确其未来的发展方向。
5.结语
通过以上分析可以看出，国外的管道泄漏检测与定位技术比国内起步早，目前申请量还处于稳步上升阶段，技术研发还未完全进入成熟阶段。国外申请人技术成熟度相对较高。反观国内，虽然申请量处于快速发展阶段，但是技术领先程度较低，在研究深度方面有待进一步提高，与国外还存在较大差距。
从技术分支角度来讲，光纤传感检漏法仍然是国内外管道泄漏检测与定位技术的主流，国内外对该技术也有较大的重视程度。在该方面需要解决的问题主要是光缆只能铺设在管道的一侧，当泄漏发生在光缆一侧时，尚能检测较大泄漏，当泄漏发生在管道另一侧，则很难检测到；分布式光纤通过检测和定位振动来实现对管道周围第三方施工、打孔盗油等威胁管道安全的事件进行预警，效果良好，已经获得了广泛应用，在多点检测、抗环境干扰、振源类型自动识别和提高定位精度方面还有较大改进需求和空间。同时，智能球检漏法也受到国内外的较高的关注，智能球由于能够靠近泄漏点侦听泄漏信号从而有效避免泄漏声的远距离传播衰减，同时具备良好的通过性与操作的便捷性，因此能够对陆地和海底管道微小泄漏进行短周期、高频率的低成本准实时检测，是管道泄漏检测的一个重要发展方向。
通过对该技术领域已申请专利的梳理，能够对本领域审查员起到一定的启示作用，使其明了该技术的发展脉络，有利于其加深对现有技术的认识程度，提升自己的审查水平。
关键词：专利；管道；运输；泄漏；检测；定位
1.引言
随着长输管道数量的不断增加和已有管道的不断老化，世界各国对管道安全管理和事故预防的要求也越来越高，其中长输管道泄漏检测与定位是研究重点，能够及时报告泄漏事故的发生和位置，最大可能地减少甚至避免经济损失及环境污染。为了解管道泄漏检测与定位领域的发展现状和趋势，促进我国管道泄漏检测与定位技术的进步，对国外和国内专利申请的态势和总体情况进行了分析，以期为我国相关企业的知识产权战略保护提供专利信息。
本文针对管道泄漏检测与定位领域，在中国专利文摘数据库CNABS及德温特世界数据专利库DWPI中进行了检索和统计分析。管道泄漏检测与定位领域的分类主要集中在F17D5/02（漏失的预防、检查和确定位置）。经过初步检索，CNABS数据库中截止2017年2月15日公开的管道泄漏检测与定位领域专利申请总量为1547件（外观设计专利除外），DWPI数据库中截止2017年2月15日公开的外文管道泄漏检测与定位领域专利申请总量为1530件。
由于专利申请公开的延迟性，有部分2016年以及大部分2017年提交的专利、实用新型专利尚未公开，因此2016年的数据为部分数据，2017年的数据不在分析之列。
2.管道泄漏检测与定位技术构成
目前已知的管道泄漏能够引发的因变量信号有：1、负压波，沿管内液体油品传播；2、音波，沿管内液体油品传播；3、泄漏声（泄漏孔附近的湍流射流所致的管道泄漏噪声），以漏点为中心向四周辐射，沿油品、管道和泥土短距离传播；4、管外温度变化，在管外泄漏点附近，不传播；5、流量、压力、温度变化，分布于整条管线，不传播。通过实时或准实时探测这些泄漏信号而衍生的管道泄漏检测方法主要有声学检漏法、光纤传感检漏法、软件检漏法和智能球法。
3. 管道泄漏检测与定位专利情况分析
3.1 全球申请量发展趋势分析
管道泄漏检测与定位技术自20世纪中期成型，经过50多年的发展，其技术发展已较为成熟，但随着人们对工作环境、环保、安全、舒适等性能不断提出的更高要求，领域内各企业仍在不断加大研发力度，管道泄漏检测与定位技术仍在不断向前发展。从图3.1的国外和国内申请趋势来看，国外在1975-1994年这一阶段的管道泄漏检测与定位技术申请量维持平稳且申请量相对较低，均在20件左右，这是由于企业的研发要结合生产进行以期开拓市场、提高市场竞争力，研发周期较长。1994年以后，外国申请量有所上升，但上升幅度不大，这表明外国在管道泄漏检测与定位技术方面的技术也已逐渐成熟，但是相关企业在管道泄漏检测与定位技术方面仍有改进和研发仍在继续。而国内的起步阶段较晚且耗时较长， 国内申请的快速增长期为2007-2015年，在这段时间内，管道泄漏检测与定位技术方面的专利申请量有了很大增长，这一数据表明随着市场对运输管道预期和需求的不断增强，人们对管道泄漏检测和定位越来越重视，企业不断投入人力和财力去研发新的管道泄漏检测和定位方法。
3.2 国内外管道泄漏检测与定位技术分支专利申请分布
国内外管道泄漏检测与定位技术专利申请分布总体上在管道泄漏检测与定位技术的专利申请分布国内和国外较一致。光纤传感检漏法占国内总申请量的30%，占居第二，占国外总申请量的41%，占居第一，这表明国内外专利申請在光纤传感检漏法方面的关注度都较高，光纤传感检漏法是应用较为广泛的管道检测与定位方法，分布式光纤能够检测因泄漏引起的温度、应力、介质的改变，能够用与管道安全预警和泄漏检测。国内申请在智能球法方面所做的工作也较多，其所占比例高达36%，同时国外排名第二的检漏方法为智能球法，这表明国内外专利申请在智能球法方面的关注度也较高。声学检漏法在国内国外所占的比例均为最低，占国内总申请量的13%，在国外占17%。这是由于负压发和音波发需要考虑温度、压力对声速的影响，需要研究如何提高时间差的测量精度。
4.管道泄漏检测与定位专利的发展路线
通过梳理管道泄漏检测与定位各技术分支相关的基础专利，得到管道泄漏检测与定位技术发展路线表，主要涉及声学检漏法、光纤传感检漏法、软件检漏法和智能球法四个一级技术分支及其二级技术分支，通过对这二级技术分支发展路线的研究，有助于了解管道泄漏检测与定位技术的发展历史和现状，明确其未来的发展方向。
5.结语
通过以上分析可以看出，国外的管道泄漏检测与定位技术比国内起步早，目前申请量还处于稳步上升阶段，技术研发还未完全进入成熟阶段。国外申请人技术成熟度相对较高。反观国内，虽然申请量处于快速发展阶段，但是技术领先程度较低，在研究深度方面有待进一步提高，与国外还存在较大差距。
从技术分支角度来讲，光纤传感检漏法仍然是国内外管道泄漏检测与定位技术的主流，国内外对该技术也有较大的重视程度。在该方面需要解决的问题主要是光缆只能铺设在管道的一侧，当泄漏发生在光缆一侧时，尚能检测较大泄漏，当泄漏发生在管道另一侧，则很难检测到；分布式光纤通过检测和定位振动来实现对管道周围第三方施工、打孔盗油等威胁管道安全的事件进行预警，效果良好，已经获得了广泛应用，在多点检测、抗环境干扰、振源类型自动识别和提高定位精度方面还有较大改进需求和空间。同时，智能球检漏法也受到国内外的较高的关注，智能球由于能够靠近泄漏点侦听泄漏信号从而有效避免泄漏声的远距离传播衰减，同时具备良好的通过性与操作的便捷性，因此能够对陆地和海底管道微小泄漏进行短周期、高频率的低成本准实时检测，是管道泄漏检测的一个重要发展方向。
通过对该技术领域已申请专利的梳理，能够对本领域审查员起到一定的启示作用，使其明了该技术的发展脉络，有利于其加深对现有技术的认识程度，提升自己的审查水平。