一種基于IMU模塊的彎曲應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)及方法 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明涉及智能檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于IMU模塊的彎曲應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)及方法。 背景技術(shù) [0002] 管道經(jīng)長(zhǎng)期使用，受空氣潮濕、內(nèi)部電解質(zhì)等物質(zhì)的侵蝕，導(dǎo)致由腐蝕、裂紋或變形等缺陷引起的能源泄漏、油氣管道爆炸等事故頻繁發(fā)生，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的威脅。油氣管道泄漏、爆炸事故，不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，更導(dǎo)致了人員傷亡，造成了不可估量的雙重危害。目前，許多在役油氣管道已進(jìn)入疲勞化、事故頻發(fā)階段，為保障油氣管道長(zhǎng)期安全運(yùn)行，必須對(duì)管道進(jìn)行定期檢查與維護(hù)以確保油氣管道在運(yùn)輸過(guò)程中安全有效運(yùn)行。對(duì)管道結(jié)構(gòu)異常和缺陷危害程度判定以及管道剩余壽命的預(yù)測(cè)，對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)化建設(shè)具有重大意義。 [0003] 在管道檢測(cè)領(lǐng)域中，漏磁檢測(cè)技術(shù)（MFL）已被廣泛應(yīng)用于識(shí)別管道中的缺陷和異常。漏磁檢測(cè)設(shè)備通過(guò)磁化管道材料，檢測(cè)由缺陷引起的漏磁場(chǎng)變化，從而發(fā)現(xiàn)管道的損傷。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，管道的形狀和運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜多變，尤其是在管道發(fā)生彎曲的情況下，傳統(tǒng)的漏磁檢測(cè)設(shè)備無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別出漏磁信號(hào)中的異常變化。這種情況下，漏磁檢測(cè)設(shè)備的誤報(bào)率和漏報(bào)率可能會(huì)顯著增加，影響檢測(cè)結(jié)果的可靠性。 [0004] 因此，有必要設(shè)計(jì)一種基于IMU模塊（Inertial?Measurement?Unit?慣性傳感器）的彎曲應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)及方法用以解決當(dāng)前技術(shù)中存在的問(wèn)題。 發(fā)明內(nèi)容 [0005] 鑒于此，本發(fā)明提出了一種基于IMU模塊的彎曲應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)及方法，旨在解決當(dāng)前漏磁檢測(cè)技術(shù)中存在的管道彎曲處檢測(cè)準(zhǔn)確度較低、誤報(bào)發(fā)生率高的問(wèn)題。 [0006] 一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種基于IMU模塊的彎曲應(yīng)變檢測(cè)方法，包括： [0007] 采集待檢測(cè)管道的管道數(shù)據(jù)，根據(jù)所述管道數(shù)據(jù)確定漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備的預(yù)警閾值； [0008] 基于所述漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行管路檢測(cè)，實(shí)時(shí)采集IMU模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)確定所述漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，所述運(yùn)行狀態(tài)包括水平運(yùn)行和傾斜運(yùn)行，當(dāng)判定所述漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備傾斜運(yùn)行時(shí)，將所述運(yùn)行數(shù)據(jù)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果確定閾值調(diào)整系數(shù)對(duì)所述預(yù)警閾值進(jìn)行調(diào)整，獲得彎曲預(yù)警閾值； [0009] 根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)獲得管道彎曲值，并基于IMU模塊中的定位模塊獲取所述漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備的位置信息，將所述位置信息以及管道彎曲值與所述待檢測(cè)管道的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷所述待檢測(cè)管道是否發(fā)生彎曲應(yīng)變； [0010] 當(dāng)判定所述待檢測(cè)管道發(fā)生彎曲應(yīng)變時(shí)，根據(jù)所述管道彎曲值以及所述漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備的漏磁數(shù)據(jù)進(jìn)行彎曲應(yīng)變預(yù)警；當(dāng)判定所述待檢測(cè)管道未發(fā)生彎曲應(yīng)變時(shí)，將所述漏磁數(shù)據(jù)與彎曲預(yù)警閾值進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷是否進(jìn)行管道缺陷預(yù)警。 [0011] 進(jìn)一步的，根據(jù)所述管道數(shù)據(jù)確定漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備的預(yù)警閾值時(shí)，包括： [0012] 所述管道數(shù)據(jù)包括管道截面積、管道直徑、管道材質(zhì)的密度和管道材質(zhì)的磁導(dǎo)率； [0013] 所述預(yù)警閾值通過(guò)下式計(jì)算獲得： [0014] ； [0015] 其中，Y表示預(yù)警閾值，S表示管道截面積，D表示管道直徑，表示管道材質(zhì)的密度，表示管道材質(zhì)的磁導(dǎo)率，P表示環(huán)境壓力，T表示環(huán)境溫度，C表示環(huán)境溫度修正系數(shù)，q1，q2表示權(quán)重系數(shù)。 [0016] 進(jìn)一步的，根據(jù)比對(duì)結(jié)果確定閾值調(diào)整系數(shù)對(duì)所述預(yù)警閾值進(jìn)行調(diào)整，獲得彎曲預(yù)警閾值時(shí)，包括： [0017] 計(jì)算所述運(yùn)行數(shù)據(jù)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中任一數(shù)據(jù)的相似度，建立相似度數(shù)據(jù)集； [0018] 當(dāng)所述相似度數(shù)據(jù)集中存在大于相似度閾值的數(shù)據(jù)時(shí)，選取相似度最大值對(duì)應(yīng)的歷史調(diào)整系數(shù)對(duì)所述預(yù)警閾值進(jìn)行調(diào)整，獲得所述彎曲預(yù)警閾值； [0019] 當(dāng)所述相似度數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)均小于或等于相似度閾值時(shí)，根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)確定所述閾值調(diào)整系數(shù)，并根據(jù)所述閾值調(diào)整系數(shù)對(duì)所述預(yù)警閾值進(jìn)行調(diào)整，獲得所述彎曲預(yù)警閾值。 [0020] 進(jìn)一步的，根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)確定所述閾值調(diào)整系數(shù)時(shí)，所述閾值調(diào)整系數(shù)通過(guò)下式計(jì)算獲得： [0021] ； [0022] 其中，K表示閾值調(diào)整系數(shù)，表示IMU模塊檢測(cè)的傾斜角度， 表示允許的最大傾斜角度，a表示IMU模塊檢測(cè)的加速度，amax表示允許的最大加速度，w表示IMU模塊檢測(cè)的角速度，wmax表示允許的最大角速度，cosh表示雙曲余弦函數(shù)，r1、r2、r3分別表示傾角權(quán)重、加速度權(quán)重以及角速度權(quán)重。 [0023] 進(jìn)一步的，計(jì)算所述運(yùn)行數(shù)據(jù)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中任一數(shù)據(jù)的相似度時(shí)，所述相似度通過(guò)下式計(jì)算獲得： [0024] ； [0025] 其中，Xs表示運(yùn)行數(shù)據(jù)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中任一數(shù)據(jù)的相似度， 表示歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中第i個(gè)歷史加速度， 表示歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中第i個(gè)歷史角速度，表示IMU模塊檢測(cè)的加速度， 表示IMU模塊檢測(cè)的角速度，α、β表示權(quán)重系數(shù)，且α+β=1。

1.一種基于IMU模塊的彎曲應(yīng)變檢測(cè)方法，其特征在于，包括： 采集待檢測(cè)管道的管道數(shù)據(jù)，根據(jù)所述管道數(shù)據(jù)確定漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備的預(yù)警閾值； 基于所述漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行管路檢測(cè)，實(shí)時(shí)采集IMU模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)確定所述漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，所述運(yùn)行狀態(tài)包括水平運(yùn)行和傾斜運(yùn)行，當(dāng)判定所述漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備傾斜運(yùn)行時(shí)，將所述運(yùn)行數(shù)據(jù)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果確定閾值調(diào)整系數(shù)對(duì)所述預(yù)警閾值進(jìn)行調(diào)整，獲得彎曲預(yù)警閾值； 根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)獲得管道彎曲值，并基于IMU模塊中的定位模塊獲取所述漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備的位置信息，將所述位置信息以及管道彎曲值與所述待檢測(cè)管道的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷所述待檢測(cè)管道是否發(fā)生彎曲應(yīng)變； 當(dāng)判定所述待檢測(cè)管道發(fā)生彎曲應(yīng)變時(shí)，根據(jù)所述管道彎曲值以及所述漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備的漏磁數(shù)據(jù)進(jìn)行彎曲應(yīng)變預(yù)警；當(dāng)判定所述待檢測(cè)管道未發(fā)生彎曲應(yīng)變時(shí)，將所述漏磁數(shù)據(jù)與彎曲預(yù)警閾值進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷是否進(jìn)行管道缺陷預(yù)警； 根據(jù)所述管道數(shù)據(jù)確定漏磁內(nèi)檢測(cè)設(shè)備的預(yù)警閾值時(shí)，包括： 所述管道數(shù)據(jù)包括管道截面積、管道直徑、管道材質(zhì)的密度和管道材質(zhì)的磁導(dǎo)率； 所述預(yù)警閾值通過(guò)下式計(jì)算獲得： ； 其中，Y表示預(yù)警閾值，S表示管道截面積，D表示管道直徑， 表示管道材質(zhì)的密度，表示管道材質(zhì)的磁導(dǎo)率，P表示環(huán)境壓力，T表示環(huán)境溫度，C表示環(huán)境溫度修正系數(shù)，q1，q2表示權(quán)重系數(shù)； 根據(jù)比對(duì)結(jié)果確定閾值調(diào)整系數(shù)對(duì)所述預(yù)警閾值進(jìn)行調(diào)整，獲得彎曲預(yù)警閾值時(shí)，包括： 計(jì)算所述運(yùn)行數(shù)據(jù)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中任一數(shù)據(jù)的相似度，建立相似度數(shù)據(jù)集； 當(dāng)所述相似度數(shù)據(jù)集中存在大于相似度閾值的數(shù)據(jù)時(shí)，選取相似度最大值對(duì)應(yīng)的歷史調(diào)整系數(shù)對(duì)所述預(yù)警閾值進(jìn)行調(diào)整，獲得所述彎曲預(yù)警閾值； 當(dāng)所述相似度數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)均小于或等于相似度閾值時(shí)，根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)確定所述閾值調(diào)整系數(shù)，并根據(jù)所述閾值調(diào)整系數(shù)對(duì)所述預(yù)警閾值進(jìn)行調(diào)整，獲得所述彎曲預(yù)警閾值； 根據(jù)所述運(yùn)行數(shù)據(jù)確定所述閾值調(diào)整系數(shù)時(shí)，所述閾值調(diào)整系數(shù)通過(guò)下式計(jì)算獲得： ； 其中，K表示閾值調(diào)整系數(shù)， 表示IMU模塊檢測(cè)的傾斜角度， 表示允許的最大傾斜角度，a表示IMU模塊檢測(cè)的加速度，amax表示允許的最大加速度，w表示IMU模塊檢測(cè)的角速度，wmax表示允許的最大角速度，cosh表示雙曲余弦函數(shù)，r1、r2、r3分別表示傾角權(quán)重、加速度權(quán)重以及角速度權(quán)重；