一、The CMEKF Method for Sub-Sea Pipeline Monitoring and Leak Detection（论文文献综述）
沈莹[1]（2021）在《基于声呐的海底输气管道泄漏检测及可视化技术研究》文中研究说明海底能源运输产业的迅速发展对管道泄漏检测及可视化提出了新的要求。现今对管道的检测主要以水下人工作业为主,存在工作量大、人力成本高和技术人员短缺等严重问题,迫切需要智能化的解决办法。实现海底输气管道泄漏检测的一个有效途径,是将声呐成像技术和图像检测方法结合,得到管道的位置信息和泄漏信息,再对数据进行可视化处理,便于展示与分析。本文在总结国内外相关研究的基础上,对海底输气管道泄漏检测及可视化技术进行了研究,实现了海底输气管道及周围地表的三维可视化,水下气体泄漏检测和泄漏扩散仿真。首先,对海底管道及周围地表进行三维建模,搭建了三维可视化系统。采用侧扫声呐勘测海底管道,结合声呐成像原理,计算管道位置,对管道及地表进行三维建模。采用纹理映射模拟地表沙质纹理,增强模型真实感,实现了三维模型的渲染与展示。其次,提出了一种水下气体泄漏检测算法。采用标定检测区域的策略改进ViBe背景建模算法。根据水下气泡运动特性区分气泡和非气泡运动物体,减少非气泡运动物体的干扰。经水下气体泄漏模拟实验验证,该算法可以明显提高检测准确率和检测效率。最后,对南海近海区的海底天然气管道泄漏扩散进行仿真。根据气泡运动路线计算气体泄漏速度和洋流流速。按照南海近海区实际海况搭建仿真模型,得到各时刻泄漏气体分布情况,实现了海底管道泄漏扩散过程的可视化。本文的研究成果可应用于实际工程中对管道的建模、检测和分析等环节,对海底管道的安全监测有重要意义。
罗松,庄瑞,张恩勇,朱春丽,曲杰[2]（2021）在《水下结构油气泄漏检测新需求及多技术融合应用设想》文中研究说明对常用的几种水下结构油气泄漏检测方法及技术特点进行了分析,并针对水下油气生产设施深浅水海底安装方式和智能化管理的发展趋势,从水下结构泄漏检测能力提升、装备智能化和降低安装及运营成本等角度,总结了当前水下结构油气泄漏检测的新需求,提出了水下结构油气泄漏检测多技术融合应用设想。目前水下结构油气泄漏检测须柔性构建多技术融合的、网络化的泄漏检测系统,并利用现代信号处理、控制技术和智能识别技术,解决当前装备检测能力不足、供电难、维修难及安装难等问题,从而满足水下结构油气泄漏检测及精确定位要求,适应水下结构油气泄漏检测系统无人化管理需要。本文可为水下结构油气泄漏检测技术的应用及发展提供技术参考。
邢嘉元[3]（2021）在《嵌入式海底天然气管道泄漏实时检测系统设计》文中指出随着陆地资源的逐渐减少,海底油气资源的利用逐渐成为全球资源开发主方向之一,海底管线的铺设和维护是其最基本保障,管线一旦发生泄漏,除了会造成大量的资源浪费,同时会严重损害海洋生态,因此对海底管线泄漏的定期检查必不可少,如果能够开发一套实时的海底天然气管道泄漏检测系统将对保障海洋油气运输安全意义重大。本文以多波束测深声纳获取的数据作为数据源,水下机器人为载体,基于嵌入式计算机,采用图像处理的方法设计了一套海底天然气泄漏实时检测系统,该系统能够对13MB/s多波束测深声纳数据进行实时的接收、处理及存储,同时能够将泄漏检测结果立即回传给水下机器人的主控单元。首先,本文在保证泄漏实时检测系统能够在一秒内完成任务的前提下,对气体检测算法和通信程序进行设计。通过分析气泵模拟的海底天然气管道泄漏声纳数据特点,根据其垂直向上的运动形态设计了一套海底管道气体泄漏检测算法,在Windows下VS2019的Open CV环境完成算法并对检测算法进行性能评估。算法首先对声纳数据中的底部数据进行了修正,在后续数据处理只处理底部以上的数据保证了系统实时性,接下来对图像进行了滤波、自定义算子增强、基于距离变换的分水岭分割等一系列操作提取疑似目标区域,最终选择疑似目标区域的最小外接矩形对其是否满足垂直向上的运动形态进行估计,减少数据处理时间的同时实现对泄漏点位置的估计。接下来,出于可靠性保障选择了PC104工控板开发一套基于Vx Works的海底天然气管道泄漏实时检测系统。完成基于PC104的泄漏实时检测系统的软硬件体系搭建,将算法等程序采用单核多任务移植到装载Vx Works的PC104板卡,将其集成于AUV的密闭舱中进行检测系统的海试验证。当AUV经过水下模拟泄漏点附近时,检测系统接收到数据并进行处理,一秒内成功回传相对泄漏位置给AUV主控单元,AUV立即上浮向岸上传送估计泄漏位置,成功检测到泄漏气体,达到了预期效果。嵌入式检测系统开发需要合理利用嵌入式硬件资源和操作系统特性保障系统实时性,通过对基于PC104的Vx Works泄漏检测系统设计不足的总结,本文为了进一步提高海底管道泄漏实时检测系统实时性,选择了最新一代的树莓派4B板卡开发了一套新的基于PI 4B的Linux泄漏实时检测系统。该系统采用多核多线程实现与基于PC104的泄漏实时检测系统相同功能,通过自主设计的显控软件对海试时的数据通信、处理、回传流程进行了实验室条件下的模拟海试验证,减少了总任务用时,为未来进一步优化实时检测算法打下基础。
吴文林[4]（2020）在《基于支持向量机的海底管道泄漏识别及定位》文中提出伴随着人们对于海洋资源的探索,海底油气管道已经成为海上油气运输的生命线,对于现代工业和国民经济的发展起着至关重要的作用。然而由于海底管道所处环境复杂,加上不可避免的腐蚀老化和人为破坏等众多因素的影响,使得近些年来管道泄漏事故频繁发生。由此,研究安全可行的管道泄漏监测技术具有重要的现实意义。文中利用光纤传感技术,结合支持向量机实现对管道运行过程中的多种工况进行分类,并对管道泄漏点进行定位。论文主要工作包括以下几个方面:概括的介绍了国内外海底管道的发展历程及目前的发展状况,同时披露海底油气管道目前的安全问题。介绍现有各类输油输气管道的检测方法,并简述其优缺点。综述结合机器学习的管道泄漏监测的发展现状,提出文章的研究方向和研究内容,并简述其研究意义。搭建气体管道泄漏实验装置,简述其设计原理和设计思想,通过对主要设备的选型和计算,完成气体泄漏实验平台的搭建,同时实验平台作为多种工况的模拟平台,为后期实验数据的获取以及对多工况分类准确性的验证提供了基础。详细介绍支持向量机的基本理论,同时通过对由实验平台获取的多工况实验数据进行处理,结合多分类支持向量机学习方法,实现对管道异常工作条件的分类。在这过程中,通过5倍交叉验证来优化内核参数以获得最高的预测准确性。通过比较不同内核功能的有效性,使用5倍交叉验证获得每个核函数的最佳参数组合,并考虑用于搜素最大精度的经过时间,最终选择径向基核函数作为基于支持向量机（SVM）的管道异常分类的核心函数。在此基础上,通过结合多种优化算法,实现对径向基核函数的参数优选,致力于获得最高分类准确率,并比较各种优化算法的异同。在结合支持向量回归理论的基础上,利用支持向量回归（SVR）实现对管道泄漏的定位,通过添加白噪声模拟正常运营的干扰,观察模型对于噪声的抗干扰能力;同时利用遗传优化算法,对模型的关键参数进行寻优,提高模型对于泄漏定位的准确性,在此基础上研究模型对噪声的抑制能力以及传感器数量多少对于噪声抑制的效果。本文使用的方法有助于管道泄漏的事前监测,对管道泄漏的实时监测和定位具有积极意义。
王朝东[5]（2020）在《海底管道缺陷磁记忆检测装置的结构设计与试验研究》文中认为伴随全球经济一体化进程的高速推进,全世界对能源的需求逐年大幅度增长,为满足国内对油气资源的需求,我国油气资源的开发建设已逐步从陆上延伸至海洋。海底管线作为海上油气集输过程的关键载体,但因存在管体自身加工因素、机械损伤以及复杂外部载荷等多方面作用影响,从而对海底管道的安全运行产生一定威胁。当前常见的海底管道损伤检测方法均存在一定局限性,即只能检测出已经成形的宏观缺陷,外检测方式或者需要耦合剂,内检测方式或者出现管道内卡堵现象。磁记忆检测技术作为一种现代的绿色无损检测技术,利用地磁环境下的磁记忆效应机理,不仅可以检测宏观裂纹,可发现材料的早期应力集中与隐性损伤,使其在海底管道的检测领域极富开发潜力。本文从虚拟样机技术角度出发,针对海底管道早期缺陷与隐性损伤检测的难点问题,探究一种基于磁记忆技术的海底管道缺陷检测装置。首先根据检测对象与作业环境,运用虚拟样机技术完成检测装置样机模型的结构设计与材料选择,同时以虚拟样机模型为基础,结合重力、浮力以及海流力等外部载荷作用,对该模型完成装置结构力学平衡方程的分析与求解;然后利用虚拟样机技术,对检测装置模型中基体与夹持机构分别展开有限元静力学与模态分析,进一步以海流力为变量条件,建立用于海底管道缺陷磁记忆检测装置模拟作业过程的瞬态动力学仿真模型;最后以虚拟样机研究参数为参考,展开物理样机的搭建与试验,同时以单一缺陷为研究对象,建立同等试验变量条件下管道的有限元力磁耦合模型,将试验实测磁记忆信号与力磁耦合仿真信号两者对比分析,验证该海底管道检测装置用于检测作业的可行性。通过对海底管道检测装置分析可知,所获装置样机中动作特点与运行轨迹的最大偏移距离为16.742mm,最大偏移角度为0.044°,且在前3.625s便可完成姿态修正过程并达到稳定状态,符合实际工况;通过对所获得的同等变量条件下,试验检测信号与有限元力磁耦合仿真信号对比分析,发现两者缺陷特征参量的曲线变化规律相一致,表明所设计的磁记忆检测装置可适用于海底环境中的管道缺陷检测工作,为海底管道磁记忆检测技术的工程应用提供了一种新的方法与思路。
白雪[6]（2020）在《长输油管道微小泄漏检测方法的研究与应用》文中提出作为五大主要运输方式之一的管道运输,以经济实用、安全可靠的特点成为原油和成品油运输首选的方式,在我国近80%的原油通过管道运输,我国已经形成遍布全国并连接国外的原油输送管网,极大地促进了经济的发展。但是经济与危险往往是并存的,由于输送介质具有易燃易爆、高温高压的特点,输油管道一旦泄漏可能会导致灾难性后果,必须要及早发现,及时处理。本文针对长输油管道发生的微小泄漏问题进行研究,可以避免泄漏的扩大,因此,具有十分重要的现实意义,主要研究工作如下:本文提出一种基于负压波的管道微小泄漏检测方法,根据以往经验,基于负压波的泄漏检测方法易受工况调整的影响,出现误报率较高的问题,因此本文在采用负压波的基础上,通过对经验模态分解、变分模态分解、局域均值分解、小波变换等信号去噪方法进行了解、分析和对比之后,决定采用局域均值分解和小波变换相结合的方法进行去噪,充分利用两种方法的优缺点,提取管道泄漏的特征值,利用支持向量机对微小泄漏工况进行识别,判断管道微小泄漏的发生,并对发生位置进行定位。经过在2800m环形管道上实验,本文提出的长输油管道微小泄漏检测与定位方法,能成功识别出管道发生的微小泄漏,检测精度可以达到82%,定位误差在120米左右。
姚岱男[7]（2020）在《流体管道泄漏压力波动特性仿真研究》文中指出自我国发现石油和天然气以来,在生产生活中得到了广泛应用。管道运输作为石油、天然气的运输和储存主要方式有诸多优点,但是如果发生泄漏会造成极大危害。本文研究了国内外的管道泄漏检测技术,由于负压波检测方法和音波检测法方法在现今的实用性以及两者之间的相似性,重点从原理、公式和适用范围对二者进行了对比分析。并以有限元分析的方法建立模型,模拟各种工况下运输管道泄漏时管道内流体的分布情况。比照实验室现有管道模型参数,通过SOLIDWORKS软件确定并画出二维的管道模型,利用ICEM软件划分网格,再用FLUENT软件建立本文的有限元分析模型来模拟各种工况下运输管道泄漏时的特性。本文建立了直管、T型管、弯管和变径四种模型,分为两种情况从压力云图、速度云图、温度云图、矢量图和湍动能图等方面进行对比分析,一种是在相同压力下,模拟对不同泄漏孔径的管道内部流体的变化情况,发现泄漏孔径与泄漏口处的压力差呈正相关,泄漏口直径越大,管内压力下降越多,与管外形成的压力差越大;与泄漏速率呈正相关,孔径越大,泄漏速率越快,泄漏的质量流量越大;泄漏口处的温度与泄漏速度呈负相关,泄漏速率越大,温度越低。另一种是在同一泄漏孔径下,模拟在不同压力下管道内部流体的变化情况,发现输入压力越高,泄漏时泄漏口处管内外的压力差越大,泄漏速率越快。最后,搭建实验平台及设计数据采集处理系统,对气体泄漏过程进行了模拟,设置监测点,探究了进口压力对泄漏孔处压力变化的影响情况,将实验结果与仿真结果进行对比发现二者存在一定误差,但处于合理范围之内。另外通过FLUENT软件对气体运输管道中不同泄漏孔位置进行了仿真,并利用实验平台,将管道注入气体对应同一泄漏位置,得出管道首末端的压力变化曲线,对比发现实验结果和仿真结果基本相符,二者与实际结果的误差均小于3%,表明FLUENT软件仿真对研究管道泄漏的问题上具有工程实用性。
王爽[8]（2019）在《海底管道泄漏扩散数值模拟》文中认为海底管道发生泄漏后,会对海洋环境造成很大影响,而且这种影响会持续很长时间,掌握海底溢油扩散的规律,可以制定及时有效的应急策略,减小油气泄漏对海洋环境所造成的影响。因此,本文针对海底输油、输气以及油气混输管道进行了研究,主要研究海底管道泄漏扩散规律,为管道泄漏后制定应急措施提供有效的理论指导。针对海底管道泄漏的检测,从流体动力学角度研究了管道泄漏的实质,采用计算流体力学相关理论知识,根据连续方程、动量方程、能量方程等建立输送管道内泄漏扩散模型。利用FLUENT软件对管道泄漏系统进行数值模拟,设定了相应的初始条件和边界条件,建立相应的数学模型,其中控制方程引入多相流模型和标准化的湍流模型,采用有限体积法离散控制方程,标准k-?湍流模型进行流场计算。对于海底管道泄漏扩散问题,分析了泄漏发生后原油和天然气在水下的扩散行为以及对泄漏扩散的影响因素。在海底环境下,模拟输油管道泄漏后,原油的扩散情况,分析泄漏孔径和射流速度对扩散的影响。对于输气管道,模拟泄漏孔径和射流速度对管道泄漏扩散的影响,对比原油和天然气泄漏扩散规律的区别。对于油气混输管道,分别模拟泄漏孔径、射流速度和含气率对油气混输管道发生泄漏后的扩散运动规律的影响。通过以上研究得到的主要结论如下:针对输油管道,模拟分析了溢油扩散时,射流速度和泄漏孔径对溢油射流的影响,随着泄漏孔径和射流速度增大,相同时间内喷射的油柱更长;随泄漏孔径越大,喷射油柱直径越大;相同速度下油柱两侧由不出现卷流发展到有明显的卷流,然而射流速度低于一定数值后射流油柱两侧不会形成卷流;随着泄漏孔径的增大射流油柱上半段由不出现颈缩段发展到有明显的颈缩段。针对输气管道,与海底原油管道泄漏相对比,海底天然气泄漏扩散速度较快,扩散范围更大,更不规律。针对油气混输管道,含气率高的油液比含气率低的油液运动快,且随着含气率的增加,产生的卷吸程度也不一样。管道泄漏后,根据扩散规律,可以计算出泄漏扩散的范围,为事故处置提供理论依据,减少突发事故造成的损害,保证公众的生命财产安全。
姜涛[9]（2019）在《基于光纤应变传感技术的管道健康监测》文中提出管道是石油以及天然气的主要输送途径,但是由于管道通常埋于地下并且需要穿越地质条件恶劣的地区,在自然因素和人为因素作用下,管道事故常有发生,而油气管道一旦发生事故,将会导致严重的后果。所以实时监测管道的运营状况,对潜在的事故进行预警,对于确保管道的安全具有重大意义。因此本文利用光纤传感技术研究如何对管道进行健康监测,主要进行了以下工作:第一章首先介绍了管道运输业的发展现状,根据发生的管道事故总结了影响管道安全的主要因素分别是腐蚀、泄漏以及较大变形。阐述了国内外专家学者针对存在的问题所提出的管道安全检测和监测方法,总结了现有方法的优势和不足之处,尤其是对于应用光纤传感技术的管道安全监测方法进行了详细的介绍与分析。基于现有方法的不足之处,本文提出基于光频域反射技术和光纤光栅传感技术的管道健康监测的方法。第二章提出通过管道环向应变场测量管道内腐蚀的方法。利用弹性力学原理推导了管道环向应变与壁厚的关系,并应用Abaqus有限元分析软件分析了管道发生均匀腐蚀和局部腐蚀情况下管道的环向应变场分布特性。基于腐蚀后的环向应变场分布特性以及光频域反射技术,本文提出了一种用于监测管道内部腐蚀的应变场传感网,利用应变场传感网获得的应变分布重构应变场,通过重构的应变场可以对腐蚀进行精确、直观的定位,同时结合管道安全性评价准则,提出了利用应变场进行管道安全性评价的方法。第三章对本文提出的管道腐蚀监测方法进行试验验证。利用管道内部不同缺陷角度以及缺陷深度模拟不同类型的管道腐蚀,通过光频域反射技术测量管道截面上的环向应变分布,结果表明通过光频域反射技术能够有效测量单个管道截面上的内腐蚀信息。为了验证应变场传感网能否有效地监测一定范围内的管道腐蚀过程,开展了管道腐蚀过程监测试验,试验证明通过应变场传感网能够有效地定位和评估管道局部腐蚀。第四章对管道泄漏定位问题进行了研究,提出了一种基于光纤光栅传感器阵列的管道泄漏定位方法以及一种基于阈值检测的线性拟合法计算负压波拐点发生时间。基于环向应变与管道内压的关系,提出通过环向应变监测管道的泄漏。结合光纤光栅传感技术的优点,提出基于光纤光栅传感器阵列的管道泄漏定位方法,这种方法不需要已知负压波波速就能进行泄漏定位。为了计算负压波拐点的发生时间,通过试验研究了负压波导致的环向应变变化特点,在此基础上提出了一种基于阈值检测的线性拟合法。为了验证本文的方法是否有效,进行了真实管道泄漏试验,试验证明基于阈值检测的线性拟合法可以准确地计算负压波拐点发生时间,基于光纤光栅传感器阵列的泄漏定位方法能够有效地对管道泄漏进行监测和定位。第五章研究了寒冷地区的管道变形监测方法。针对多年冻土以及季节性冻土地区的管道会产生较大变形从而影响管道安全的问题,本章提出应用光频域反射技术测量冻土中的管道轴向应变,应用连续的轴向应变计算管道的连续曲率,基于切角递推算法实现管道变形的重构。为了检验本文提出的方法是否适用于极寒天气下的管道变形监测,本文开展了模拟试验,试验中利用饱和粉质砂土产生的冻胀力使管道产生一定的变形,基于光频域反射技术测量管道轴向的应变分布,利用应变分布重构管道的形状,结果表明本文的方法能够有效测量管道的应变分布,通过应变分布可以获得管道的应力状态并重构管道的形状,可以对冻土地区的管道变形进行有效监测。第六章为本文的总结以及对未来研究工作的展望。
赵瑞祥[10]（2019）在《基于流量信号的管道泄漏检测定位方法研究》文中认为管道作为天然气、原油等化工原料的输送工具,由于腐蚀、地质灾害、第三方施工等原因,会不可避免地发生泄漏事故。泵、压缩机等的运行特性、输送工况的复杂性、站间距的长度以及泄漏信号在介质中传播时存在的传播衰减特性,不可避免地导致漏报、误报的发生,进而造成经济损失和生态污染。因此,研究准确、可靠的泄漏检测和定位方法具有重要的理论意义和应用价值。管道泄漏的本质是介质的流失,相比管道泄漏检测中使用的负压波、声波等检测变量,流量信号更能真实、本质地反应泄漏工况。调泵、调压、切罐时发生的阀门操作等非泄漏工况并不会引起管道介质发生流失,但却会对压力、声波等检测变量造成极大影响,从而严重影响漏报和误报的发生。因此流量信号更适合于管道的泄漏检测。但由于泄漏引起的流量信号变化比较缓慢,以及流量计检测精度的因素,基于流量的泄漏检测技术并不如负压波法和声波法应用广泛,更没有基于流量的泄漏定位应用实例。针对上述问题,本课题研究了基于流量信号的泄漏检测定位方法。从信号能量分布的角度,分析比较了流量泄漏信号和正常信号的频域能量分布特征;针对上述特征,比较了不同信号滤波方法对流量泄漏信号的滤波效果及其优缺点,寻找到最合适的流量信号增强方法。在此基础上,提出了一种基于期望泄漏检测灵敏度的泄漏检测和定位方法;针对运行工况改变容易造成误报的技术问题,基于管道泄漏时上下游流量信号的本质特征,提出了基于流量泄漏信号同源性检验的提高泄漏检测可靠性的方法。基于流量信号的泄漏检测定位方法,在现场工况条件下进行了长时间的连续运行试验,并通过多次模拟泄漏进行了测试检验。现场测试结果表明:本文提出的基于流量信号的泄漏检测方法,在期望的泄漏检测灵敏度前提下,能准确、可靠地识别出不同工况下的泄漏信号,具有较高的检测灵敏度及较低的误报率;经过信号增强后的流量泄漏信号,结合延时互相关技术,可以较为准确地实现泄漏点定位。
二、The CMEKF Method for Sub-Sea Pipeline Monitoring and Leak Detection（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、The CMEKF Method for Sub-Sea Pipeline Monitoring and Leak Detection（论文提纲范文）
（1）基于声呐的海底输气管道泄漏检测及可视化技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 海底管道及地表的三维建模 |
| 1.2.2 基于声学图像的水下气体泄漏检测 |
| 1.2.3 海底管道气体泄漏扩散研究 |
| 1.3 研究内容和章节安排 |
| 2 海底管道及周围地表三维可视化建模 |
| 2.1 侧扫声呐工作原理 |
| 2.2 侧扫声呐原始数据解析 |
| 2.3 三维建模及可视化技术 |
| 2.3.1 数字地形模型 |
| 2.3.2 表面纹理映射算法 |
| 2.3.3 网页端三维模型可视化技术 |
| 2.4 海底管道及地表三维可视化实现 |
| 2.4.1 侧扫声呐数据来源 |
| 2.4.2 管道位置计算 |
| 2.4.3 海底地形建模及渲染 |
| 2.4.4 海底管道三维可视化系统搭建 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于多波束声呐的水下气体泄漏检测 |
| 3.1 多波束声呐成像技术 |
| 3.2 水下气体泄漏数据获取 |
| 3.2.1 实验设计 |
| 3.2.2 实验设备 |
| 3.3 泄漏检测算法理论基础 |
| 3.3.1 特征匹配算法 |
| 3.3.2 背景建模算法 |
| 3.3.3 匈牙利算法 |
| 3.3.4 卡尔曼滤波 |
| 3.4 泄漏检测算法 |
| 3.4.1 运动物体检测 |
| 3.4.2 运动路线获取与判断 |
| 3.4.3 检测结果对比 |
| 3.4.4 泄漏信息可视化平台搭建 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 海底输气管道泄漏扩散仿真 |
| 4.1 水下气泡上升运动数值模拟 |
| 4.2 海底管道气体泄漏扩散模型 |
| 4.2.1 流体流动基本控制方程 |
| 4.2.2 羽流模型 |
| 4.2.3 多相流模型 |
| 4.2.4 湍流模型 |
| 4.3 小规模低速泄漏扩散仿真 |
| 4.3.1 泄漏速度和洋流流速估算 |
| 4.3.2 仿真实验参数选择 |
| 4.3.3 模型搭建及仿真设置 |
| 4.3.4 仿真结果 |
| 4.4 高压输气管道泄漏扩散仿真 |
| 4.4.1 高压泄漏参数选择 |
| 4.4.2 仿真结果及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 本文研究内容总结 |
| 5.2 未来研究方向展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间的主要成果 |
（2）水下结构油气泄漏检测新需求及多技术融合应用设想（论文提纲范文）
| 1 现有油气泄漏检测方法及技术特点 |
| 1.1 现有油气泄漏检测方法 |
| 1) 基于瞬变压力信号的检测方法。 |
| 2) 基于流量平衡的检测方法。 |
| 3) 基于模型的检测方法。 |
| 4) 其他检测方法。 |
| 1.2 现有水下管道结构油气泄漏检测技术特点 |
| 1) 采用平衡法的检测技术。 |
| 2) 采用模型检测分析的方法。 |
| 3) 管内外低频声波检测法。 |
| 4) 基于分布式光纤的检测方法和光图像观察方法。 |
| 5) 基于漏磁分析的方法。 |
| 2 水下结构油气泄漏检测新需求 |
| 3 水下结构油气泄漏检测多技术融合应用设想 |
| 3.1 水下结构集中安装的油气泄漏检测技术 |
| 1) 水下高频图像声呐检测技术及装备。 |
| 2) 水下长期光学图像观察方法及装备。 |
| 3.2 长输管缆并行敷设的油气泄漏检测技术 |
| 1) 浅水区水下长输管缆并行敷设检测技术和装备。 |
| 2) 水下在线固定检测装备自供电、网络链接、定位及通讯技术和装备。 |
| 3) AUV搭载检测技术和装备。 |
| 3.3 水下检测装备安装流程简化及方便维修更换技术 |
| 1) 水下泄漏检测装备应具有维修方便、水下安装方便及功能扩展能力。 |
| 2) 遥控式无人潜水器(Remote Operated Vehicle,ROV)机具开发。 |
| 4 结束语 |
（3）嵌入式海底天然气管道泄漏实时检测系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 海底管道气体泄漏检测技术的发展现状 |
| 1.3 基于成像声纳系统的实时泄漏检测 |
| 1.4 论文工作内容 |
| 第2章 泄漏实时检测系统的算法设计 |
| 2.1 基于OpenCV的泄漏检测算法 |
| 2.2 多波束声纳数据分析 |
| 2.3 气体泄漏检测算法设计思想及总体流程 |
| 2.4 数据归一化及底修正 |
| 2.4.1 数据归一化 |
| 2.4.2 底修正 |
| 2.4.3 去除隧道效应 |
| 2.5 坐标变换与插值 |
| 2.6 泄漏检测图像预处理 |
| 2.6.1 声纳图像滤波 |
| 2.6.2 声纳图像增强 |
| 2.7 基于距离变换与分水岭的声纳图像分割 |
| 2.7.1 基于OpenCV的分水岭算法 |
| 2.7.2 基于距离变换的分水岭目标分割 |
| 2.8 基于外接矩形的气体上升形态估计 |
| 2.8.1 外接矩形 |
| 2.8.2 气体上升形态检测 |
| 2.8.3 算法性能评估 |
| 2.9 基于TCP/IP的局域网通信 |
| 2.9.1 TCP/IP网络通信协议 |
| 2.9.2 基于TCP/IP的 Socket编程 |
| 2.10 本章小结 |
| 第3章 基于PC104的VxWorks泄漏实时检测系统设计 |
| 3.1 VxWorks 泄漏实时检测系统设计流程 |
| 3.2 基于PC104检测系统的软硬件体系 |
| 3.2.1 VxWorks操作系统 |
| 3.2.2 硬件平台 |
| 3.2.3 调试环境搭建 |
| 3.3 VxWorks多任务程序设计 |
| 3.3.1 任务状态和任务间通信 |
| 3.3.2 多任务实现 |
| 3.4 检测系统稳定性测试 |
| 3.4.1 检测系统控制功能测试 |
| 3.4.2 检测系统控制全功能测试 |
| 3.5 检测系统海试验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于PI 4B的 Linux泄漏实时检测系统设计 |
| 4.1 Linux泄漏实时检测系统设计流程 |
| 4.2 基于PI 4B检测系统的软硬件体系 |
| 4.2.1 Linux操作系统 |
| 4.2.2 硬件平台 |
| 4.2.3 调试环境搭建 |
| 4.3 Linux多线程程序设计 |
| 4.4 基于显控软件的模拟海试验证 |
| 4.4.1基于C#的检测系统显控软件设计 |
| 4.4.2 检测系统模拟海试验证 |
| 4.4.3 两种检测系统的实时性比对分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）基于支持向量机的海底管道泄漏识别及定位（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 海底管道运输发展及安全问题 |
| 1.2 国内外现有管道监测方案综述 |
| 1.2.1 管道泄漏检测技术的研究现状 |
| 1.2.2 管道泄漏监测综述 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 气体管道泄漏实验平台的搭建 |
| 2.1 管线泄漏检测实验平台 |
| 2.1.1 实验平台设计原则及目的 |
| 2.1.2 实验平台系统设计和搭建 |
| 2.2 实验系统主要设备选型 |
| 2.2.1 储气罐的选型 |
| 2.2.2 压缩机选型 |
| 2.2.3 数据采集设备 |
| 2.2.4 箍式应变传感器 |
| 2.2.5 管道泄漏监测的基本原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 管道泄漏工况识别分析 |
| 3.1 支持向量机分类的基本原理 |
| 3.2 基于支持向量机的泄漏工况分类 |
| 3.2.1 数据处理及特征提取 |
| 3.2.2 模型的建立及核函数的选择 |
| 3.2.3 基于支持向量机泄漏工况分类 |
| 3.3 多种寻优方法下泄漏工况的分类 |
| 3.3.1 萤火虫算法的基本原理与步骤 |
| 3.3.2 实列分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 管道泄漏定位分析 |
| 4.1 支持向量机回归的基本原理 |
| 4.2 管道泄漏定位 |
| 4.2.1 实验数据的获取 |
| 4.2.2 实例分析 |
| 4.2.3 基于SVR的管道泄漏定位 |
| 4.2.4 样本数据及白噪声对于泄漏定位的影响 |
| 4.3 GA_SVR的泄漏定位 |
| 4.3.1 GA_SVR基本流程 |
| 4.3.2 模型抗噪能力研究 |
| 4.3.3 传感器数量对于模型抗噪的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（5）海底管道缺陷磁记忆检测装置的结构设计与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景与研究意义 |
| 1.3 磁记忆检测技术研究现状 |
| 1.3.1 磁记忆技术理论方面的研究 |
| 1.3.2 磁记忆技术应用方面的研究 |
| 1.4 海底管道检测装置研究现状 |
| 1.4.1 装置总体设计方面的研究 |
| 1.4.2 装置结构优化方面的研究 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 检测装置研究理论基础 |
| 2.1 磁记忆效应机理 |
| 2.1.1 铁磁材料的磁畴特性 |
| 2.1.2 铁磁物质自发磁化特性 |
| 2.1.3 磁滞伸缩和磁弹性能 |
| 2.2 有限元力磁耦合机理 |
| 2.3 Adams动力学仿真机理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 海底管道磁记忆检测装置结构设计与力学分析 |
| 3.1 总体方案设计 |
| 3.2 装置的结构设计 |
| 3.3 材料的选择与对比 |
| 3.4 装置的力学分析 |
| 3.4.1 力作用点的理论基础 |
| 3.4.2 重力与浮力的相关求解 |
| 3.4.3 海水物理参数的影响 |
| 3.4.4 海流力的影响 |
| 3.5 检测装置的力学模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 检测装置虚拟样机的仿真分析 |
| 4.1 基体的静力学分析 |
| 4.2 夹持机构的模态分析 |
| 4.2.1 ANSYS模态分析机理 |
| 4.2.2 模态分析过程 |
| 4.2.3 结果分析 |
| 4.3 瞬态动力学仿真 |
| 4.3.1 模型的前处理 |
| 4.3.2 模型的仿真运算与结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 海底管道缺陷磁记忆检测试验与结果分析 |
| 5.1 试验材料 |
| 5.2 试验方案 |
| 5.3 试验结果分析 |
| 5.4 有限元力磁耦合仿真 |
| 5.4.1 力磁耦合模型的建立 |
| 5.4.2 仿真信号分析 |
| 5.5 对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
| 致谢 |
（6）长输油管道微小泄漏检测方法的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 常用的管道微小泄漏检测方法 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 主要技术路线 |
| 2 长输油管道微小泄漏检测系统设计 |
| 2.1 管道微小泄漏的原理模型 |
| 2.2 系统实验环境介绍 |
| 2.3 系统软、硬件说明及参数 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于LMD和小波变换的信号消噪处理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 局域均值分解原理 |
| 3.2.1 主要PF分量选取及处理 |
| 3.3 小波变换基本原理 |
| 3.3.1 母小波的选择和小波变换阶数的选择 |
| 3.4 实验研究 |
| 3.4.1 压力信号的获取 |
| 3.4.2 泄漏信号处理及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于SVM的长输油管道微小泄漏检测与定位研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 原理与方法 |
| 4.2.1 支持向量机简介 |
| 4.2.2 支持向量机基本原理 |
| 4.2.3 多分器的构造 |
| 4.3 实验研究 |
| 4.4 微小泄漏定位原理 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）流体管道泄漏压力波动特性仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 管道泄漏检测的研究背景及意义 |
| 1.2 管道泄漏检测技术和数值模拟研究的国内外研究现状 |
| 1.2.1 管道泄漏检测技术 |
| 1.2.2 管道泄漏数值模拟研究 |
| 1.3 管道泄漏的主要形式 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 负压波和音波泄漏检测方法的概述与分析 |
| 2.1 负压波泄漏检测方法的研究 |
| 2.1.1 负压波泄漏检测的基本原理及定位方法 |
| 2.1.2 影响准确定位的关键因素 |
| 2.1.3 负压波泄漏检测的关键性技术 |
| 2.1.4 负压波泄漏检测的优缺点 |
| 2.2 音波泄漏检测方法的研究 |
| 2.2.1 音波泄漏检测的基本原理及定位方法 |
| 2.2.2 影响准确定位的关键因素 |
| 2.2.3 音波泄漏检测的关键性技术 |
| 2.2.4 音波泄漏检测的优缺点 |
| 2.3 负压波和音波泄漏检测的区别 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 管道泄漏的数值模拟及分析 |
| 3.1 FLUENT软件简介 |
| 3.2 管道泄漏的计算模型选取和建立 |
| 3.2.1 流体运动的基本控制方程 |
| 3.2.2 物理模型的建立 |
| 3.2.3 网格划分 |
| 3.2.4 求解器的选择 |
| 3.2.5 初始条件和边界参数 |
| 3.3 管道模型泄漏的数值模拟 |
| 3.3.1 管道模型泄漏的压力变化 |
| 3.3.2 管道模型泄漏的速度变化 |
| 3.3.3 管道模型泄漏的温度变化 |
| 3.3.4 管道模型泄漏的矢量图和湍动能变化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 实验平台搭建及验证 |
| 4.1 实验平台搭建 |
| 4.1.1 泄漏检测系统的硬件组成 |
| 4.1.2 泄漏检测系统的软件组成 |
| 4.2 实验结果及分析 |
| 4.2.1 运输管道不同进口压力的实验结果 |
| 4.2.2 运输管道不同泄漏点位置的仿真及实验结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
| 致谢 |
（8）海底管道泄漏扩散数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 泄漏检测及防范措施 |
| 1.3.1 泄漏产生的原因 |
| 1.3.2 泄漏检测技术 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 创新点 |
| 2 计算流体力学 |
| 2.1 计算流体力学概述 |
| 2.2 仿真模拟步骤 |
| 2.3 多相流模型 |
| 2.4 湍流模型 |
| 2.5 理论模型 |
| 2.6 离散方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 水下输油、输气管道泄漏扩散数值模拟 |
| 3.1 算例介绍 |
| 3.2 射流数学模型 |
| 3.2.1 几何模型 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 边界条件的确定 |
| 3.3 水下输油管道泄漏扩散行为及影响因素分析 |
| 3.3.1 泄漏孔径对射流形态影响的分析 |
| 3.3.2 射流速度对射流形态影响的研究 |
| 3.4 水下输气管道泄漏扩散行为及影响因素分析 |
| 3.4.1 泄漏孔径对射流形态影响的分析 |
| 3.4.2 射流速度对射流形态影响的研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 油气混输管道泄漏数值模拟分析 |
| 4.1 油相和气相的分布随时间的变化情况 |
| 4.2 含气率对泄漏过程的影响研究 |
| 4.3 射流速度对泄漏扩散的影响研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与建议 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 建议 |
| 参考文献 |
| 符号说明 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（9）基于光纤应变传感技术的管道健康监测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 管道运输发展现状 |
| 1.1.2 管道运输存在问题 |
| 1.1.3 小结 |
| 1.2 国内外管道检测技术研究现状 |
| 1.2.1 管道腐蚀检测技术 |
| 1.2.2 管道泄漏检测技术 |
| 1.2.3 管道变形检测技术 |
| 1.2.4 小结 |
| 1.3 基于光纤传感技术的管道健康监测方法 |
| 1.3.1 光纤传感 |
| 1.3.2 基于光纤传感技术的管道腐蚀监测方法 |
| 1.3.3 基于光纤传感技术的管道泄漏监测方法 |
| 1.3.4 基于光纤传感技术的管道变形监测方法 |
| 1.3.5 小结 |
| 1.4 本文的研究意义以及主要研究内容 |
| 2 管道内腐蚀监测方法研究 |
| 2.1 管道内腐蚀作用下的环向应变场分布特征 |
| 2.1.1 环向应变测量理论 |
| 2.1.2 均匀腐蚀情况下环向应变场分布特征 |
| 2.1.3 局部腐蚀情况下环向应变场分布特征 |
| 2.1.4 小结 |
| 2.2 基于应变场传感网的管道内腐蚀监测方法 |
| 2.2.1 光频域反射技术 |
| 2.2.2 光纤传感器的应变测量试验以及安装方法研究 |
| 2.2.3 应变场传感网结构设计以及间距设置研究 |
| 2.2.4 基于应变场传感网的应变场重构算法 |
| 2.2.5 腐蚀后管道适用性评价 |
| 2.2.6 小结 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 管道内腐蚀监测试验 |
| 3.1 既有腐蚀管道监测试验 |
| 3.1.1 管道腐蚀模型介绍 |
| 3.1.2 试验系统介绍 |
| 3.1.3 均匀腐蚀试验结果 |
| 3.1.4 局部腐蚀试验结果 |
| 3.1.5 小结 |
| 3.2 基于应变场传感网的管道腐蚀过程监测试验 |
| 3.2.1 试验设计 |
| 3.2.2 结果分析 |
| 3.2.3 管道剩余强度评价 |
| 3.2.4 小结 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于光纤光栅传感技术的管道泄漏监测 |
| 4.1 管道泄漏监测和定位原理 |
| 4.1.1 基于环向应变的泄漏监测原理 |
| 4.1.2 基于光纤光栅传感器阵列的泄漏定位方法 |
| 4.1.3 小结 |
| 4.2 基于Kalman滤波器的环向应变信号处理 |
| 4.2.1 Kalman滤波器 |
| 4.2.2 标量Kalman滤波算法 |
| 4.3 负压波拐点定位方法 |
| 4.3.1 负压波测量试验 |
| 4.3.2 负压波拐点定位方法 |
| 4.3.3 小结 |
| 4.4 应用光纤光栅应变箍传感器阵列的管道泄漏试验 |
| 4.4.1 试验设计 |
| 4.4.2 试验工况介绍 |
| 4.4.3 试验结果分析 |
| 4.4.4 小结 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于光频域反射技术的冻土中管道变形监测 |
| 5.1 基于分布式应变的管道形状还原算法 |
| 5.1.1 基于应变的平面曲线重构算法 |
| 5.1.2 管道结构的平面形状重构试验 |
| 5.1.3 小结 |
| 5.2 基于光频域反射技术的冻土中管道变形监测试验 |
| 5.2.1 试验介绍 |
| 5.2.2 试验结果分析 |
| 5.2.3 小结 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）基于流量信号的管道泄漏检测定位方法研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.1.1 管道运输的发展及应用 |
| 1.1.2 管道运输存在的安全问题及后果 |
| 1.2 管道泄漏检测技术综述 |
| 1.3 流量泄漏检测技术 |
| 1.4 流量传感器种类 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 泄漏信号变化特征分析 |
| 2.1 不同管道工况信号分析 |
| 2.2 基于流量异常信号的误报消除方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 流量泄漏信号增强方法 |
| 3.1 流量泄漏信号的功率谱分析 |
| 3.1.1 流量信号特征分析 |
| 3.1.2 功率谱密度的计算 |
| 3.1.3 不同泄漏量条件下泄漏信号的功率谱分析 |
| 3.2 信号增强方法探索 |
| 3.2.1 小波包分解与重构 |
| 3.2.2 ⅡR型滤波器设计 |
| 3.2.3 FIR型滤波器设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于流量信号的管道泄漏检测定位方法设计 |
| 4.1 管道泄漏检测定位方法设计 |
| 4.1.1 管道输量异常的识别 |
| 4.1.2 流量异常信号的提取及同源性检验 |
| 4.1.3 泄漏位置的定位 |
| 4.2 基于流量信号的泄漏检测定位方法运用实例 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于流量信号的管道泄漏检测定位方法现场测试 |
| 5.1 实验系统搭建 |
| 5.1.1 流量传感器选型 |
| 5.1.2 硬件系统设计 |
| 5.1.3 软件系统设计 |
| 5.1.4 系统指标参数 |
| 5.2 实验验证 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者及导师简介 |
| 附件 |
四、The CMEKF Method for Sub-Sea Pipeline Monitoring and Leak Detection（论文参考文献）
- [1]基于声呐的海底输气管道泄漏检测及可视化技术研究[D]. 沈莹. 浙江大学, 2021(08)
- [2]水下结构油气泄漏检测新需求及多技术融合应用设想[J]. 罗松,庄瑞,张恩勇,朱春丽,曲杰. 中国海上油气, 2021(01)
- [3]嵌入式海底天然气管道泄漏实时检测系统设计[D]. 邢嘉元. 哈尔滨工程大学, 2021
- [4]基于支持向量机的海底管道泄漏识别及定位[D]. 吴文林. 大连理工大学, 2020(02)
- [5]海底管道缺陷磁记忆检测装置的结构设计与试验研究[D]. 王朝东. 东北石油大学, 2020
- [6]长输油管道微小泄漏检测方法的研究与应用[D]. 白雪. 辽宁石油化工大学, 2020(04)
- [7]流体管道泄漏压力波动特性仿真研究[D]. 姚岱男. 东北石油大学, 2020(03)
- [8]海底管道泄漏扩散数值模拟[D]. 王爽. 辽宁石油化工大学, 2019(06)
- [9]基于光纤应变传感技术的管道健康监测[D]. 姜涛. 大连理工大学, 2019(01)
- [10]基于流量信号的管道泄漏检测定位方法研究[D]. 赵瑞祥. 北京化工大学, 2019(06)