[發明專利]一種基于異構場信號的管道缺陷智能反演方法

有效

• 申請號: 202011186863.4
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112345626B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 張化光;王雷;劉金海;馮健;汪剛;馬大中;盧森驤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83;G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;F17D5/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發明提供一種基于異構場信號的管道缺陷智能反演方法，涉及管道缺陷無損檢測技術領域。該方法首先采集異構場信號，并進行異常判斷，再利用改進的平均中值法對異構場信號進行基值校正，用小波分析方法進行去噪處理；然后對去噪處理后的管道缺陷對應的異構場信號進行填補操作，將不同尺寸的異構場信號統一成相同大小，并對信號幅值做非線性變換；設計具有軸對稱結構的稀疏自編碼器，得到管道缺陷對應的異構場信號的初級特征；對管道缺陷的長、寬、深度進行分類，得到各管道缺陷的類別標簽；設計多分類神經網絡，對管道缺陷對應的異構場信號進行分類，提取出含有缺陷尺寸信息的深層特征；構造隨機森林回歸模型，實現對管道缺陷尺寸的智能化反演。

技術領域

本發明涉及管道缺陷無損檢測技術領域，尤其涉及一種基于異構場信號的管道缺陷智能反演方法。

背景技術

隨著國民對石油、天然氣等能源需求的增加，管道運輸方式因其成本低、效率高、安全性好而被廣泛采用。然而部分管道由于鋪設時間長且受運輸介質、自然環境等影響產生管壁破損等現象。如果長輸管道的某一位置發生穿孔、泄漏等事故，會使該線路上的資源運輸終止，嚴重影響人們的正常生活，帶來無法估計的經濟損失。因此，為保證長輸管道安全、可靠、有效地完成運輸任務，定期進行長輸管道的檢查與維護工作非常重要。為實現對管道缺陷尺寸的精準判斷，常依據異構場信號進行缺陷反演。異構場信號包括漏磁信號、渦流信號、超聲信號等多種類別。

缺陷反演是一種通過各類特征提取方法從數據中挖掘出缺陷幾何信息的技術，其中的有效信息可以幫助數據分析人員確定缺陷的長度、寬度、深度。內檢測器獲取的異構場信號受實際檢測條件(管道壁厚、材質、內徑尺寸、服役地點、使用年限)影響嚴重，信號峰谷差、面能量、缺陷波形等特征差別很大。在進行缺陷反演時，針對不同的異構場信號需要重新人為設計參數進行特征提取并更新反演算法模型。這導致依賴人工經驗的特征提取技術普適性差，缺陷反演精度低。因此，設計一種基于異構場信號的管道缺陷智能反演方法對管道的日常維護和故障檢測工作有很大意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于異構場信號的管道缺陷智能反演方法，彌補傳統缺陷反演方法的不足之處，提升管道缺陷反演精度。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種基于異構場信號的管道缺陷智能反演方法，包括以下步驟：

步驟1：實時采集某段管道內各采樣點的異構場信號，并對采集的異構場信號進行異常判斷，再利用改進的平均中值法對各個采樣點的異構場信號進行基值校正；

步驟1.1：通過多個傳感器實時采集某段管道內各采樣點的異構場信號，并對異構場信號進行異常值判定，當異構場信號強度D_(i,j)滿足如下公式時判定該異構場信號為異常：

D_(i,j+1)-D_(i,j)＞50×(D_(i,j)-D_(i,j-1))

其中，D_(i,j)為第i號傳感器在采樣點j處的異構場信號強度，D_(i,j-1)為第i號傳感器在采樣點j-1處的異構場信號強度，D_(i,j+1)為第i號傳感器在采樣點j+1處的異構場信號強度，i＝1、2、…、I，I為管道內檢測器所攜帶的傳感器個數，j＝1、2、…、J，J為該段管道的采樣點個數；

若異構場信號為異常信號，則用前后兩采樣點的異構場信號強度的平均值代替異常點的信號強度；

步驟1.2：對傳感器獲得的各個采樣點的異構場信號進行基值校正，基值校正的方法如下公式所示：