球形内检测器在海底立管内通过性仿真研究

球形内检测器能准确地检测和定位海底管道微小泄漏,为实现其对微小泄漏的检测和定位,必须保证球形内检测器顺利通过海底管道立管段。应用标准[k-ε]双方程模型和流体计算软件Fluent 14.0,对实验平台立管道内模型球周围流场进行三维数值仿真,并计算模型球通过立管段的临界速度。该速度与实验数据很好吻合,验证了仿真方法的正确性。基于此仿真方法,预测球形内检测器在实际海底管道立管段内的通过性并分析其通过性影响因素。得出结论：球管径比（球体直径与管道直径的比值）是一个很重要的参数,球管径比大于等于73%时,球形内检测器在流速为0.8~1.2 m/s的正常工况下能顺利通过海底管道立管段。     

基于球形内检测器的管道倾角测量新方法

在利用球形内检测器测量管道倾角时,因管道磁屏蔽模型难以标定导致误差较大。针对此问题,通过分析球形内检测器中的传感器在管道中运动轨迹为摆线和管道单侧磁化后管道内径向磁场分布不均匀的特点,结合坐标变换方法,提出了一种不使用管道磁屏蔽模型的管道倾角测量新方法。该方法先通过加速度信号求解旋转矩阵,然后根据磁场信号的极大值点位置求解管道倾角。同时建立了相应的数学模型并通过算法加以实现,然后通过仿真和实验对该方法进行验证。结果表明,实验结果与仿真结果吻合度较高,该方法的测量精度较高,最大相对误差为3.55%。     

基于瞬变流法的管道泄漏定位研究

管道系统的微小泄漏会影响瞬变压力波的波形和衰减特性。用Flowmaster流体仿真软件建立了管道模型,控制阀门小开度快速关闭,使管道内部产生瞬变流动,用短时傅里叶变换对管道泄漏发生前后的压力波信号进行时频分析,提取出前三次谐波分量的归一化幅值,通过指数拟合得到有无泄漏时各谐波分量幅值的衰减率,计算不同谐波分量泄漏衰减率的比值对管道泄漏进行定位。结果表明,用该方法提取的谐波分量可以准确地计算出各次谐波的衰减率,从而提高了泄漏的定位精度并能够检测到0.17%的微小泄漏。     

基于球形内检测器的管道内磁场测量

球形管道内检测器在管道安全检测领域具有十分广阔的应用前景,但其在滚动过程中测得的磁场信号呈周期性,无法直观反映管道内磁场分布情况,给识别焊缝和计算管道走向带来了一定的困难。针对此问题本文推导了滚动坐标系下球形内检测器测得的磁场与管道内平动坐标系下磁场之间的数学关系,并利用处于同一滚动坐标系下的加速度信号构建了转换模型,然后设计实验和算法验证了模型的正确性。实验结果表明,平动磁场的计算值和实测值在数值大小和变化趋势上均吻合良好,误差绝对值的平均值基本不超过1μT。     

Duffing振子在长输天然气管道泄漏检测中的应用

为了及时发现天然气管道泄漏,在管段上下游安装声波变送器,实时获取管道内的声波信号,采用功率谱估计的方法对泄漏声波信号进行分析,可确定泄漏声波频率在16～20 Hz之间.然后分析研究了Duffing振子检测方法中驱动力相位、频率与相轨迹状态之间的关系,并建立了基于Duffing振子的天然气管道泄漏检测系统,通过设置不同的驱动力相位,将管道内声波信号进行频率变换后输入到检测系统可以判断是否存在泄漏声波的频率成分,从而实现天然气管道的泄漏检测;为了验证方法的有效性,在实际天然气管道建立了测试系统,开展了多次不同孔径的管道泄漏测试,将泄漏声波信号输入检测系统,均可检测到泄漏声波;现场测试结果表明该方法对多种孔径的泄漏均具有较好的检测效果,可解决天然气管道较小泄漏的检测问题.     

基于分布式光纤传感的水下输气管道泄漏检测与定位分析

介绍了一种基于Sagnac/Mach-Zehnder混合干涉仪原理的分布式光纤传感水下输气管道泄漏检测及定位系统。在强干扰微小泄漏情况下,通过分布式光纤传感器获取由管道泄漏引起的光干涉信号,采用小波包方法对信号进行多层分解,提取小波包能量特征,用欧式距离法对管道泄漏与否进行聚类分析;对泄漏系统利用零点频率进行精确定位,并将基于零点频率的传统检测定位、经小波去噪和最小二乘曲线拟合处理后的检测定位及本文提出的检测定位三种方法进行对比分析,统计了系统虚警率（FAR）。实验结果表明,该系统能准确识别管道泄漏,本文提出的泄漏检测定位法虚警率最低,与经小波去噪和最小二乘曲线拟合处理后的检测定位法相比,虚警率降低了6.6%,提高了系统泄漏检测定位的可靠性。     

天然气管道泄漏在线检测模拟实验系统

天然气管道泄漏在线检测模拟实验系统是以压缩空气为介质,可以模拟现场诸如管材缺陷腐蚀穿孔所致泄漏、管道断裂泄漏以及人为打孔泄漏等多种形式的泄漏,同时进行压力/流量突变法、负压波检测法、瞬态模型法以及序贯统计法等多种泄漏检测与定位方法的实验验证与对比分析;文中设计出了模拟实验系统体系结构,分析了泄漏类型及模拟阀门选型,构建了泄漏检测系统硬件结构,设计了相应的软件;该系统将为深入研究天然气管道泄漏检测与定位方法提供重要的实验基础。     

压差驱动管道内检测器速度控制数学模型建立

管道内检测器的运行速度对于其缺陷检测精度有着重要的影响,目前国内外关于内检测器速度特性的分析多停留在数值模拟阶段,其结果无法完全为其速度控制方案提供理论依据。为了提高内检测器在管内作业时的检测精度以及效率,需保证管道内检测器运行速度稳定在一个合理范围内。为此分析了压差式管道内检测器的运动状态,根据运动方程对内检测器在管道内运动时所受的驱动力以及摩擦阻力进行了分析,并以此为根据建立了数学模型。之后通过实验对建立的模型进行了验证,得到内检测器速度与泄流开度之间的关系,并将实验数据与仿真值进行了比较,确定了所建模型的有效性。为今后设计压差式管道内检测器速度控制的算法提供了控制模型。     

基于球形视频机器人的管道内缺陷检测方法研究

传统的压力管道内表面缺陷检测管道运行安全十分重要,目前检测方法对待检测管道的形状结构要求较高,检测方法低效耗时费力。设计了一种球形视频管道内缺陷检测机器人,通过搭载的高分辨率立体相机拍摄视管道内部频流,编制基于深度卷积神经网络软件对视频流进行带表面缺陷图片分选,采用Fast-RCNN快速区域卷积神经网络对管道缺陷进行标记,通过该标记可实现管道内部缺陷的安全评估,实验结果表明了该检测方法的有效性。     

基于多通道声发射检测系统的管道气体泄漏位置定位方法研究

为了自主开发基于声发射检测原理的管道气体泄漏位置定位系统,研制了基于四通道声发射检测系统的管道气体泄漏模拟实验装置。在测定声波沿管壁传播速度基础上开展了管道气体泄漏检测实验,通过改变声发射传感器与泄漏孔的在管道壁面的相对位置来模拟泄漏孔位置的变化。采用小波去噪和滑动平均滤波方法对所采集的泄漏信号进行了处理,利用互相关算法求取了各传感器之间的延迟时间,进而基于时间差提出了泄漏孔的定位算法。实验结果表明模拟管道上泄漏孔的定位结果相对误差低于4.0%,该系统对泄漏位置的定位精度满足行业标准和国家标准的要求。通过优化设计声发射信号的采样频率、管道材质、管道壁厚和传感器端面面积等能够进一步提高定位的准确度。     

基于FPGA的多传感器管道内漏磁检测系统

针对传统管道漏磁检测器检测精度的不足,提出了新式的基于FPGA的高精度管道漏磁检测系统设计,以适应813 mm管径的管道检测任务。主要介绍了系统逻辑设计,实现了多达400路传感器漏磁检测信号的采集与存储。该设计融合了多种总线协议,可有效解决管道漏磁检测中的采集速率、功耗和精度的问题。经实验验证,方案切实可行,为设计高精度管道漏磁检测系统提供了新的解决方案。     

基于声压传感器的供热管道泄漏检测

为实现对供热管道泄漏的检测,研究了基于声压传感器的供热管道泄漏检测方法。首先利用PCB公司的声压传感器和NI cDAQ搭建了实验平台,并在现场进行了泄漏检测实验;研究了长输大口径供热管道泄漏声压脉动信号特征,并对db小波、sym小波、haar小波处理含噪声管道声压信号的去噪能力进行比较。虽然在处理实验室小规模管道模型泄漏信号时db小波和sym小波取得了较好的效果,但它们无法有效滤除大口径长输供热管道泄漏信号中的噪声信号。通过对比发现,haar小波去噪方式能较好地应用于长输大口径供热管道的信号滤波中。因此,基于音波法的泄漏检测方法适用于长输大口径供热管道的泄漏检测。提出的方法对于长输大口径供热管道泄漏检测有较好的效果,在工业生产中将取得一定的经济效益。     

Implementation of an energy-efficient scheduling scheme based on pipeline flux leak monitoring networks

Flow against pipeline leakage and the pipe network sudden burst pipe to pipeline leakage flow for the application objects,an energy-efficient real-time scheduling scheme is designed extensively used in pipeline leak monitoring. The proposed scheme can adaptively adjust the network rate in real-time and reduce the cell loss rate,so that it can efficiently avoid the traffic congestion. The recent evolution of wireless sensor networks has yielded a demand to improve energy-efficient scheduling algorithms and e...     

天然气管道大孔泄漏速率的建模与分析

通过对天然气管道泄漏过程的分析,建立了气体的大孔泄漏模型。对大 孔泄漏过程存在的3 种状态进行讨论分析,验证了在高压情况下只存在管内亚临界流、孔口 临界流和管内孔口都是临界流两种情况,在低中压情况下只存在管内亚临界流、孔口临界流 和管内孔口均为亚临界流两种情况,并且分析了不同泄漏点和不同压力情况下发生泄漏的速 率变化情况。采用本文的计算模型可以较好的计算出不同泄漏孔径的泄漏速率,为长输管道 的定量风险评价提供依据。     

管道泄漏监测的传感器网络中数据存取算法实现

针对管道泄漏和管网突发性的爆管,将自适应数据存取设计应用于管道流量泄漏监测中,数据存取是指生产者将感知数据按照策略存放在特定的位置上,消费者将查询请求按照对应策略路由到数据存放位置获得感兴趣的数据.首先依据生产者和消费者关系建模"一对一"、"多对一"、"多对多"模型来对存取代价进行分析.其次确定数据存放位置的自适应全局最优贪婪算法ODS和局部最优近似算法NDS以及最优数据传输模式.最后ODS和NDS通过自适应调整来减少数据存取能量消耗.实验表明NDS不仅节省能耗,而且在70%的情况下达到与ODS相同的效果.     

融合多信号源的地下风管泄漏监测系统设计

地下实验室新风及其配套系统是地下实验室基础建设中的重要环节。为避免空气中的氡渗入新风系统,尽可能地降低环境本底辐射造成的干扰,需要对通风管道的运行状况进行实时且精准的监测。由于工作条件和工作环境的限制,泄漏监测系统面临着管道工作压力低、管径大、泄漏等故障信号强度低等主要技术难点,且通风管道的气体介质为弹性较大的空气或者氮气,在相同振幅条件下,信号能量较低,传输距离短,给泄漏监测带来困难。该文提出在泄漏监测系统设计中采用融合管道内部和管道外部声波等多信号源的监测方法,实现对管道泄漏、堵塞等安全事件的实时监测与定位。经放气测试证明,该方法能进一步改善系统检测灵敏度、定位误差、反应时间、数据管理等主要性能参数,有效保障新风系统安全运行。     

管道流量泄漏在线监测中的模糊调度设计

针对管道流量泄漏和管网突发性的爆管,以管道流量泄漏为应用对象,将模糊调度设计应用于管道流量泄漏监测中,研究具有模糊截止期的多控制任务的实时调度问题,提出奉献度概念和最大奉献优先（LDF）的调度策略。为了减小因任务间频繁切换造成的系统开销,提出基于抢占阈值的最大奉献优先（TLDF）调度策略。最后通过仿真比较LDF和TLDF两种调度策略,实现具有模糊截止期的控制任务调度,能够减少并均衡控制性能的损失,同时提高系统计算资源的使用率。     

智慧管网算法研究与应用

随着智能信息化的发展,智慧管网在人们的日常生活和城市的发展中的需求越来越大,然而智慧管网算法问题一直是一个难题。针对管网爆管点查找模糊、流量监测数据精度不高和管网成本评估分析困难等问题,根据流向分析与缓冲分析结合的思想,设计一种基于流向的管网爆管分析算法,采用管线管网漏损率和多因素的综合资产评估方法设计了管网评估算法,采用面积比流量、沿线水头损失、水力等效原则和管网水力平差等设计了管网水力计算算法。最后通过乐山市市中区管网数据进行了实验分析,有效地实现了智能化的流量监控、预警提示、爆管点分析、智能规划维修路线以及管网成本评估等功能,达到了智慧管网算法的基本需求。