[發(fā)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(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210706717.2
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN115014334A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高斌;諶梁;羅飛;徐和武;楊雨沛;姜世強;張勇
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué);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(fēng)專利事務(wù)所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張巨箭

本發(fā)明公開了基于多傳感信息融合的管道缺陷檢測與定位方法、系統(tǒng)，屬于管道無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，根據(jù)管道缺陷檢測信號和/或管道檢測設(shè)備在管道中的三軸姿態(tài)信號對管道進(jìn)行狀態(tài)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(yīng)狀態(tài)管道段中；根據(jù)管道檢測設(shè)備在對應(yīng)狀態(tài)管道段中的運行速度、三軸姿態(tài)信號及里程信息，計算管道缺陷信號在每個狀態(tài)管道段中的位置。本發(fā)明通過對管道進(jìn)行分段處理，能夠?qū)⒐艿廊毕莩醪蕉ㄎ辉谀骋粻顟B(tài)管道段中，進(jìn)一步根據(jù)管道檢測設(shè)備在當(dāng)前狀態(tài)管道段中的運行速度、姿態(tài)參數(shù)信號、里程信息計算缺陷在當(dāng)前狀態(tài)管道段的位置，能夠消除單一根據(jù)里程信息對缺陷定位造成的累計誤差，實現(xiàn)了管道缺陷的精準(zhǔn)定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及管道無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于多傳感信息融合的管道缺陷檢測與定位方法、系統(tǒng)。

背景技術(shù)

管道經(jīng)多年運行易產(chǎn)生開裂、腐蝕、變形等缺陷，嚴(yán)重影響其運行的穩(wěn)定性與可靠性，更有可能引發(fā)安全事故，因此定期對管道進(jìn)行檢測是保證管道有效運行的基礎(chǔ)。無損檢測技術(shù)作為一種不損害被測對象的檢測技術(shù)，能夠保障設(shè)備結(jié)構(gòu)的安全服役，是當(dāng)下主流的檢測技術(shù)之一。

渦流檢測是基于電磁感應(yīng)理論發(fā)展的無損檢測方法，其工作原理為：當(dāng)給激勵線圈施加交流電時，會在激勵線圈周邊產(chǎn)生交變磁場，簡稱為初級磁場；當(dāng)該交變磁場靠近一個導(dǎo)體時，由于電磁感應(yīng)，會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)渦流，感應(yīng)渦流又會產(chǎn)生感應(yīng)磁場，該磁場稱為次級磁場；感應(yīng)渦流受導(dǎo)體的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率影響，當(dāng)存在缺陷時，渦流會受到擾動而影響次級磁場，因此，次級磁場攜帶了缺陷信息，通過采集次級磁場的渦流信號即可實現(xiàn)對缺陷的有效檢測。

在檢測出管道缺陷后，需要對缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)定位。由于管道內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜，無法使用攝像頭等儀器在視覺上進(jìn)行缺陷定位；同時管壁通常由金屬構(gòu)成，具有電磁屏蔽效應(yīng)，無法使用GPS等進(jìn)行精準(zhǔn)輔助定位。目前普遍采用的缺陷定位手段為里程輪輔助定位和捷聯(lián)導(dǎo)航系統(tǒng)，然而里程輪容易因管道內(nèi)殘余的石油等物質(zhì)引起打滑或者空轉(zhuǎn)，定位效果較差；而捷聯(lián)導(dǎo)航系統(tǒng)從原理上會產(chǎn)生隨著時間增加而不斷增加的累積誤差，在長距離管道上的定位效果很差，在此基礎(chǔ)上，如何實現(xiàn)管道缺陷的精準(zhǔn)定位是目前亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中無法實現(xiàn)管道缺陷精準(zhǔn)定位的問題，提供了一種基于多傳感信息融合的管道缺陷檢測與定位方法、系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于多傳感信息融合的管道缺陷定位方法，方法具體包括如下步驟：

根據(jù)管道缺陷檢測信號和/或管道檢測設(shè)備在管道中的三軸姿態(tài)信號對管道進(jìn)行狀態(tài)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(yīng)狀態(tài)管道段中；

根據(jù)管道檢測設(shè)備在對應(yīng)狀態(tài)管道段中的運行速度、三軸姿態(tài)信號及里程信息，計算管道缺陷信號在每個狀態(tài)管道段中的位置。

在一示例中，所述狀態(tài)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(jù)三軸姿態(tài)信號中的z軸加速度信號變化判斷管道是否處于焊縫段；

彎道判別模型根據(jù)三軸姿態(tài)信號中的航向角信號變化判斷管道是否處于彎道段。

在一示例中，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(jìn)行加權(quán)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(jìn)行異常檢測處理得到焊縫特征信號。

在一示例中，所述根據(jù)三軸姿態(tài)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(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差處理及差分處理，得到標(biāo)準(zhǔn)差信號和差分信號；

對標(biāo)準(zhǔn)差信號和差分信號進(jìn)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(jìn)行異常檢測處理得到彎道特征信號。