[發明專利]基于多傳感信息融合的管道缺陷檢測與定位方法、系統

在審

• 申請號: 202210706717.2
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN115014334A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 高斌;諶梁;羅飛;徐和武;楊雨沛;姜世強;張勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;四川德源管道科技股份有限公司
• 主分類號: G01C21/10
• 分類號: G01C21/10;G01C21/16;G01C22/00;G01N27/90
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張巨箭

1.基于多傳感信息融合的管道缺陷檢測與定位方法，其特征在于：包括如下步驟：

提取管道管道缺陷檢測信號的幅值信號和相位信號；

在相位信號中添加相位糾正偏置參數實現幅值信號與相位信號的融合處理得到融合信號；

基于融合信號實現管道缺陷的檢測；

根據管道缺陷檢測信號和/或管道檢測設備在管道中的三軸姿態信號對管道進行狀態分段處理，將管道缺陷檢測信號中的管道缺陷信號定位至對應狀態管道段中；

根據管道檢測設備在對應狀態管道段中的運行速度、三軸姿態信號及里程信息，計算管道缺陷信號在每個狀態管道段中的位置；

所述狀態分段處理包括建立焊縫判別模型和/或彎道判別模型；

焊縫判別模型通過管道缺陷檢測信號的最大主成分信號變化判斷管道是否處于焊縫段；和/或，焊縫判別模型根據三軸姿態信號中的z軸加速度信號變化判斷管道是否處于焊縫段；

所述焊縫判別模型將最大主成分信號與z軸加速度信號進行加權融合處理得到第一融合特征信號X(t)，對第一融合特征信號進行異常檢測處理得到焊縫特征信號；

彎道判別模型根據三軸姿態信號中的航向角信號變化判斷管道是否處于彎道段；

所述根據三軸姿態信號中的航向角信號變化判斷管道是否處于彎道段具體包括：

對航向角信號進行標準差處理及差分處理，得到標準差信號和差分信號；

對標準差信號和差分信號進行乘積融合處理，得到第二融合特征信號；

對第二融合特征信號進行異常檢測處理得到彎道特征信號；

對標準差信號和差分信號進行乘積融合處理的計算公式為：

S(t)＝arctan(std_roll)*tanh(diff_roll)

其中，S(t)表示第二特征融合信號；std_roll表示滾動標準差信號；diff_roll表示滾動差分信號。

2.根據權利要求1所述基于多傳感信息融合的管道缺陷檢測與定位方法，其特征在于：所述建立焊縫判別模型和/或彎道判別模型步驟前還包括：

對管道缺陷檢測信號的最大主成分信號、三軸姿態信號中的z軸加速度信號、三軸姿態信號中的航向角信號分別進行滑窗處理。

3.根據權利要求1所述基于多傳感信息融合的管道缺陷檢測與定位方法，其特征在于：所述方法還包括三軸姿態信號計算步驟：

采集管道檢測設備的三軸加速度信號及三軸角速度信號；

將三軸加速度信號與三軸角速度信號進行互補融合處理得到三軸姿態信號，互補融合處理的計算公式為：

其中，roll表示三軸姿態信號中的翻滾角信號；roll_acc表示翻滾角的加速度信號；roll_gypo表示翻滾角的角速度信號；k表示比例系數；pitch表示三軸姿態信號中的俯仰角信號；pitch_acc表示俯仰角的加速度信號；pitch_gypo表示俯仰角的角速度信號；yaw_n+1表示三軸姿態信號中的航向角信號；yaw_gypo表示航向角的角速度信號。

4.根據權利要求1所述基于多傳感信息融合的管道缺陷檢測與定位方法，其特征在于：所述管道檢測設備在不同狀態管道段中的運行速度為平均運行速度，平均運行速度基于單位時間內的里程信息和/或管道檢測設備中前后兩組檢測探頭檢測到同一管道缺陷檢測信號的時間差進行計算。

5.根據權利要求4所述基于多傳感信息融合的管道缺陷檢測與定位方法，其特征在于：所述平均運行速度計算還包括：

結合三軸姿態信號中的三軸加速度信號對平均運行速度進行校正處理得到標準平均運行速度。

6.根據權利要求1所述基于多傳感信息融合的管道缺陷檢測與定位方法，其特征在于：所述基于融合信號判斷管道的缺陷具體包括：

根據采集管道缺陷檢測信號時的不同恒定速度對融合信號進行分段處理，并調節不同段融合信號序列的長度；

對不同段融合信號進行異常檢測處理進而得到管道缺陷信號。