基于组合导航技术的管道地理坐标定位算法

针对长输管道地理坐标定位问题,提出了一种基于组合导航技术并应用管道磁标处地理信息进行分段修正的管道地理坐标定位算法.该算法基于惯导/里程仪组合导航的基本原理,应用误差模型对航迹误差进行修正.通过研究陀螺仪和里程仪的误差特性,建立了陀螺仪和里程仪的误差模型,针对低精度加速度计应用于惯性导航系统时存在速度和航迹解算误差较大的问题,提出了应用加速度信息对里程仪速度进行修正的速度解算方法.实验结果表明,算法解算所得位置误差为0.16%,可为长输管道提供三维地理坐标定位信息.     

高精度定位定向系统的修正Kalman滤波组合导航

指出了在组合导航系统中，Ｋａｌｍａｎ滤波器的预测周期与滤波周期之间的异步性会给滤器的动特性带来不良影响，针对这一问题，提出了一种修正Ｋａｌｍａｎ滤波算法，并将其于高精度定位定向系统的“惯性／位置”组合导航中。     

管道位置检测技术方案研究

油气管道铺设以后,需要定期或不定期的进行位置检测,特别是水下管道.传统的检测方法是采用GPS与管道探测仪配合,不仅工作量大、成本高,精度也不高.介绍一种以惯性器件为基础的定位方案,与管道位置有关的检测信息存储在采集系统中,避免了外界环境的干扰,可以提高系统的可靠性、大大的减少了检测工作量与检测成本.     

低频电磁波在管道内检测外定位的应用

油气长输管道的安全检测已越来越受到人们的重视。管道内检测是最重要的管道安全检测方法之一。扫描检测需要实时确定检测位置,并记录以备检测完成后从地面准确的定位管道腐蚀缺陷的位置,因此准确的进行检测定位是管道内检测的技术关键。笔者提出里程轮内定位、工艺点（焊缝）修正、外定位修正、转角定位四步综合检测定位方法。其中外定位修正通常采用低频电磁波定位的方法对管道内检测器的里程计数进行修正米提高定位的精度。通过建立管道内检测外定位的模型,推导出管道内磁场强度的计算公式。采用美国ANSYS软件对该模型进行仿真,仿真结果与实验数据相符合。这对进一步了解低频电磁波外定位技术有重要意义。     

卡尔曼滤波在管道地理坐标定位系统中的应用

针对惯性敏感元件（IMU）采集数据随机误差较大问题,建立了误差模型,应用卡尔曼滤波算法对其进行校正以提高定位精度.利用捷联惯导技术进行管道定位,得出地下管道形状的详细分布,搭建实际电路并对电路进行仿真,对采集的惯性数据用滤波算法进行去噪处理,并且对滤波前后的数据进行比较.结果表明,滤波算法能够有效降低加速度信号中随机误差的影响,可以在短距离内计算出惯性元件运动的轨迹,证明了该检测系统可以通过降低惯性误差的方法来实现对管道地理坐标的定位.     

油气管道堵塞检测及定位技术研究

针对油气输送管道中的堵塞现象,提出利用管道堵塞前后两端压差的剧烈变化,以及利用管道两端压力的模拟值与实际测量值的差异来检测管道的堵塞,提出通过检测管道水力坡降曲线奇异点的方法确定油气管道的堵塞位置的原理和方法,通过采集管道两端运行参数,并建立管道运行的数学模型,对管道实施仿真,获得整条管线的水力坡降曲线,再应用小波变换对管道的水力坡降曲线进行奇异性检测,而管道水力坡降曲线的奇异点将对应管道的堵塞位置.该方法具有所需设备少,操作费用低,操作简单等优点,优于现有管道堵塞位置确定方法.     

天然气管道泄漏点的定位检测方法研究

将负压波法应用到天然气输气管道的泄漏检测与定位中，分析了影响负压波传播速度的因素，修正了定位公式，利用小波技术对负压波信号进行了消噪处理并捕捉了压力突降点，提高了检测灵敏度与定位的精度，仿真实验证明了此方法的有效性．     

低频电磁的管道内检测器跟踪定位技术

针对管道内检测器在运行过程中的跟踪定位问题,提出了基于低频电磁的管道内检测器跟踪定位方法,分析了低频磁信号传播特性和发射线圈磁场分布特点,设计了搭载在管道内检测器上的低频磁信号发射机和手持式低频磁信号接收机.采用高磁导率坡莫合金管作为发射线圈磁芯,减少了涡流损耗,采用串联谐振提高了发射效率;设计感应式接收线圈,通过并联谐振提高了信号接收范围和信噪比.结果表明,该跟踪定位系统具有良好的稳定性和可靠性,接收信号具有对称特性.在实际工程应用中,该系统有效定位距离可达8 m,提高了管道内检测器跟踪定位范围.     

管道泄漏检测及定位技术的研究现状与发展方向

随着石油、天然气等工业的发展,管道输送在国民经济中的地位越来越重要.然而,石油、天然气具有易燃、易爆的特点,一旦发生泄漏,极易造成火灾、爆炸等恶性事故.因此对输配管网的实时泄漏检测和定位显得异常重要,也是目前亟待解决的问题.系统介绍了泄漏检测和定位方法的研究现状,并指出了泄漏检测和定位技术的发展方向.     

基于光学导航定位的钹形压电微型管道机器人

为了提高管道机器人的装载能力、运行速度并使机器人具有感知其自身位移的能力，研制了一种基于钹形压电驱动器和光学导航技术的微型管道机器人.设计了基于Φ8 mm钹形压电驱动器的管道机器人装载机构,建立了该装载机构的动力学模型，并分别用有限元法分析和实验验证了该动力学模型.采用基于快速图像获取和图像处理技术的光学导航芯片，设计了机器人自身位移检测单元.实验结果表明，该机器人装载机构负载可达自身重量的4倍，最大速度达41.7 mm/s，自身位移检测单元能检测机器人在管道内的直线和旋转运动位移，检测精度为3‰.     

管道地理位置测量系统的动态初始对准方法

针对长输油气管道地理位置测量系统的初始对准问题,提出了一种新的动态初始对准方法.建立了管道地理位置测量系统状态误差模型和以基准点之间的航向角误差、速度误差和位置误差为观测量的观测模型,设计了变尺度无迹卡尔曼滤波动态初始对准算法.结果表明,该算法所得初始对准俯仰角、航向角和横滚角的稳态误差分别为18.9'、6'和5',解决了姿态角周期性变化引起的初始对准精度差的问题,满足了管道地理位置测量系统的工程应用要求.     

压力管道涡流检测的理论与数值分析

针对压力管道涡流检测,采用放置式探头进行检测,用等效电流偶极子层代替裂纹的作用,通过求解裂纹面上的积分方程确定等效电流偶极子密度．这样就由实际的三维问题转化为二维平面问题,极大地减小了计算量．     

曲线拟合在管道漏磁内检测信号重构中的应用

针对管道漏磁内检测缺陷信号的重构问题,研究了曲线拟合和最小二乘法的基本原理,以管道漏磁内检测有限元仿真分析软件所得到的半椭圆型缺陷数据为研究对象,建立了径向磁通密度特征的二元一次方程组和二元二次方程组,运用最小二乘曲线拟合方法实现对仿真数据的二元一次函数拟合和二元二次函数拟合.应用MATLAB编写程序求出拟合系数,得到拟合方程,拟合计算结果与仿真数据基本吻合.通过对两组函数方程进行误差分析,结果表明二元二次拟合函数能更准确地描绘出缺陷大小与检测数据之间的函数关系,二次拟合模型更可靠,为管道漏磁内检测缺陷信号重构提供了函数支持.     

基于误差状态量的卡尔曼滤波器在SINS+GPS组合导航中的应用

卡尔曼滤波(KF)在SINS+ GPS组合制导方法中应用广泛,但是运载体的传感器数学模型一般为非线性,其模型复杂度和运算量较大.文章提出了SINS+ GPS组合制导中基于误差状态量的卡尔曼滤波算法,为了回避非线性所带来的复杂性,将GPS数据与惯性导航数据的误差作为状态量,由于误差的数学模型为线性,明显降低了设计难度.文中给出了设计过程和导航系统的数学模型,对该模型的状态参数进行了设置,最后用仿真试验证明了该算法的有效性.     

管道漏磁检测缺陷识别技术

针对神经网络法对管道缺陷进行识别存在所需样本数据量大、容易陷入局部极值、泛化能力没有保证等问题,提出一种新的机器学习方法,即支持向量机法.介绍了支持向量机的分析原理,以碗状缺陷为例,采用ANSYS有限元分析软件对40组不同尺寸的缺陷进行仿真,将得到的40组漏磁数据和10组实测数据作为学习样本,另外10组新数据作为验证数据,以MATLAB软件为平台进行了识别实验.实验结果表明,识别误差均在5％以下,且泛化能力强,识别方法简单,在有限样本情况下比神经网络法更具优势.     

管道内壁四足爬壁机器人的运动学与步态规划

研究用于检测气体绝缘金属封闭开关（GIS）内部的负压吸附管道内壁四足爬壁机器人. 分别对机器人的腿部和机身进行运动学分析,采用改进的牛顿迭代法解决机身正运动学求解困难的问题. 对机器人沿管道轴向和圆周方向的爬壁运动进行步态规划,提出运动过程零冲击的轨迹规划方法. 使用Adams进行运动仿真,并在四足爬壁机器人样机上进行水平和垂直管道的全方位爬壁实验. 结果表明：机器人的运动轨迹与所规划的步态一致,运动过程中速度与加速度无突变,运动平稳,无明显冲击,运动学模型的正确性和所规划步态的合理性得到验证. 在GIS管道的实际检测应用中,实现机器人在不同工况下的平稳爬壁运动与检测.     

板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿技术的开发

充分考虑板带轧机板形检测设备的结构与工艺特点,经过大量的现场试验与理论研究,将经典力学理论与现代计算技术有机结合,首次建立了一套适合于板带轧机板形检测设备系统误差分析模型,给出了相应的误差综合补偿方案,并将其应用到生产实践,对不同张力下检测辊的挠曲、倾斜、磨损等因素进行了综合补偿,大大降低了现场的板形封锁率,给企业取得了较大的经济效益,具有进一步推广应用的价值。     

油气管道特殊部件的漏磁检测信号特征分析

针对油气管道特殊部件的结构特点,分析了管道磁化后产生的磁场特征.基于管道漏磁内检测原理及麦克斯韦方程,采用Comsol有限元仿真软件对管道特殊部件与缺陷进行仿真,以漏磁信号轴向分量B_x所占的通道个数、B_x正负峰值出现的先后顺序、B_x幅值以及轴向长度作为分析判别管道特殊部件与缺陷的依据,对管道特殊部件上存在缺陷的整体漏磁信号B_x分量进行特征分析,缺陷信号B_x在补板信号B_x内侧且极性相反时视为补板缺陷.结果表明,该方法在判别管道特殊部件存在缺陷方面具有一定的可行性.     

油气管道特殊缺陷的漏磁信号识别方法

针对油气管道特殊缺陷的识别问题,分析了凸形缺陷和凹形缺陷的漏磁信号产生机理.以补板代表凸形缺陷,采用COMSOL有限元仿真软件建立管道补板与凹形缺陷漏磁检测模型,对其漏磁信号分布特点进行仿真计算.搭建管道漏磁内检测永磁励磁实验平台,结果表明:管道上补板(凸形缺陷)漏磁信号特点呈先减小后增大变化趋势,轮廓呈凹形分布;管道上凹形缺陷漏磁信号特点呈先增大后减小变化趋势,轮廓呈凸形分布.通过信号分布特点可准确识别补板缺陷,实验结果与理论分析具有很好的一致性.