管道内检测器实时跟踪定位系统设计与实现

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海底油气管道作为海上油气田生产系统的重要组成部分,是连续地输送大量油气的理想运输方式。管道内检测技术是一种重要的海底管道故障诊断方法,利用带有信息采集、处理和存储等功能的管道内检测器在管道中流体的推动下移动,来达到检测管道缺陷的目的。采用管道内检测这种方法,需要实时确定内检测器在管道中的位置,来判断其是否通过特殊位置,尤其是当内检测器卡堵在管道中时,需要及时精确地确定内检器在管道中的位置,并采取相应措施。因此,作为管道内检测中的一项关键技术,解决内检测器在管道中的跟踪定位问题显得尤为重要。现有管道内检测器定位技术难以满足对内检测器实时跟踪与精确定位这两项要求。本文提出了一种基于压力波的实时跟踪管道内检测器的方法,并使用OLGA软件对此方法进行了仿真,验证了此方法的可行性。当内检测器在管道中正常运行时,只对其进行实时跟踪;当内检测器卡堵在管道中时,结合实时跟踪到的内检测器在管道中的大体位置,将超低频电磁波发射源作为示踪源,对内检测器进行精确定位。基于以上提出的管道内检测器跟踪定位方法,本文设计了应用在近海水深不超过300米、管道长度不超过50千米的实时跟踪定位系统,并实现了部分的硬件研制和软件开发。实时跟踪定位系统的硬件具体包括:两个压力波发生装置、压力传感器、数据采集装置、GPS校时装置、内检测器位置监控平台、超低频电磁波发射装置、电磁波探测装置和精确定位的上位机;实时跟踪定位系统的软件包括:管道内检测器上的定位软件、基于Windows CE的数据采集软件和GPS校时软件、基于LabVIEW的内检测器位置监控平台、电磁波探测装置中的软件和精确定位的上位机软件。在管道内检测器实时跟踪过程中,根据采集到的压力波信号进行小波变换后得到的奇异点,来确定压力波到达的时刻;在管道内检测器精确定位过程中,对探测到的电磁波信号进行快速傅里叶变换,从中提取出特定频率的电磁波幅值。通过采用小波变换和傅里叶变换这两种数据处理方法,可以有效提高对管道内检测器的跟踪定位精度。
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