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一種基于IMU模塊的彎曲應變檢測系統(tǒng)及方法

專利號
CN119196558B
公開日期
2025-02-18
申請人
國家管網(wǎng)集團北方管道有限責任公司; 國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司; 國家管網(wǎng)集團天津天然氣管道有限責任公司(河北省廊坊市廣陽區(qū)新開路408號)
發(fā)明人
鄭健峰; 趙云峰; 富寬; 于欣雨; 劉佳玥
IPC分類
F17D5/02; F17D5/00; G01N27/83; G01C21/16
技術領域
漏磁,管道,預警,彎曲,imu,閾值,檢測設備,應變,數(shù)據(jù),運行
地域: 河北省 河北省廊坊市

摘要

本發(fā)明涉及智能檢測技術領域,公開了一種基于IMU模塊的彎曲應變檢測系統(tǒng)及方法,該方法包括:采集待檢測管道的管道數(shù)據(jù)確定漏磁內檢測設備的預警閾值;實時采集IMU模塊的運行數(shù)據(jù)確定漏磁內檢測設備的運行狀態(tài),當設備傾斜運行時,將運行數(shù)據(jù)與歷史運行數(shù)據(jù)進行比對確定閾值調整系數(shù)對預警閾值進行調整獲得彎曲預警閾值;根據(jù)運行數(shù)據(jù)獲得管道彎曲值,并基于IMU模塊中的定位模塊獲取漏磁內檢測設備的位置信息,將位置信息以及管道彎曲值與待檢測管道的模型數(shù)據(jù)進行比對,根據(jù)比對結果判斷待檢測管道是否發(fā)生彎曲應變。本申請將IMU模塊與漏磁檢測技術相結合,提高了管道檢測的可靠性和安全性,實現(xiàn)了對管道彎曲應變的精準檢測與預警。

說明書

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[0026] 進一步的,根據(jù)所述運行數(shù)據(jù)獲得管道彎曲值時,包括: [0027] 通過方向余弦矩陣將IMU模塊的運行數(shù)據(jù)進行解析,獲得所述漏磁內檢測設備相對于管道的傾斜角度; [0028] 根據(jù)所述傾斜角度和所述運行數(shù)據(jù)中的角速度,計算所述待檢測管道的彎曲曲率; [0029] 根據(jù)所述彎曲曲率獲得所述管道彎曲值。 [0030] 進一步的,根據(jù)比對結果判斷所述待檢測管道是否發(fā)生彎曲應變時,包括: [0031] 根據(jù)所述位置信息獲得所述模型數(shù)據(jù)中的標準彎曲值,將所述管道彎曲值與標準彎曲值進行比對,根據(jù)比對結果判斷所述待檢測管道是否發(fā)生彎曲應變; [0032] 當所述管道彎曲值與標準彎曲值的差值大于所述標準彎曲值的b%時,判定所述待檢測管道發(fā)生彎曲應變。 [0033] 進一步的,根據(jù)所述管道彎曲值以及所述漏磁內檢測設備的漏磁數(shù)據(jù)進行彎曲應變預警時,包括: [0034] 將所述彎曲預警閾值與標準彎曲閾值進行歸一化處理,并將處理后的彎曲預警閾值與標準彎曲值進行加權求和獲得預警警戒值; [0035] 將所述漏磁數(shù)據(jù)與管道彎曲值進行歸一化處理,并根據(jù)處理后的漏磁數(shù)據(jù)與管道彎曲值獲得所述待檢測管道的實時狀態(tài)值,根據(jù)所述實時狀態(tài)值與預警警戒值獲得狀態(tài)差值,根據(jù)所述狀態(tài)差值確定預警等級進行彎曲應變預警; [0036] 所述預警等級與所述狀態(tài)差值成正比關系。 [0037] 進一步的,將所述漏磁數(shù)據(jù)與彎曲預警閾值進行比對,根據(jù)比對結果判斷是否進行管道缺陷預警時,包括: [0038] 當所述漏磁數(shù)據(jù)大于所述彎曲預警閾值時,判定進行管道缺陷預警,并根據(jù)所述漏磁數(shù)據(jù)與彎曲預警閾值獲得漏磁差值,所述漏磁差值為所述漏磁數(shù)據(jù)與彎曲預警閾值的差值,根據(jù)所述漏磁差值確定管道缺陷的缺陷預警等級,所述缺陷預警等級與所述漏磁差值成正比關系。 [0039] 與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的有益效果在于:通過將IMU模塊與漏磁檢測技術相結合,實現(xiàn)了對管道彎曲應變的精準檢測與預警。當漏磁檢測設備在管道內運行時,IMU模塊能夠實時監(jiān)測設備的姿態(tài)和運動狀態(tài),并基于這些數(shù)據(jù)動態(tài)調整預警閾值。確保了在設備傾斜或管道彎曲的情況下,預警閾值能夠反映實際的管道狀態(tài),避免了由于檢測設備姿態(tài)變化引起的誤報和漏報。此外,通過對管道彎曲值的精準計算和定位信息的結合分析,能夠有效識別管道的彎曲應變,并在必要時發(fā)出預警,提高了管道檢測的可靠性和安全性。提升了漏磁檢測的精度,為管道的長期安全運行提供了有力保障。 [0040] 另一方面,本申請還提供了一種基于IMU模塊的彎曲應變檢測系統(tǒng),用于應用上述基于IMU模塊的彎曲應變檢測方法,包括: [0041] 漏磁內檢測設備,其上安裝有IMU模塊,所述IMU模塊包括加速度檢測模塊、角速度檢測模塊和定位模塊; [0042] 控制模塊,與所述漏磁內檢測設備以及IMU模塊連接,所述控制模塊包括采集單元、判斷單元和預警單元,其中, [0043] 所述采集單元被配置為采集待檢測管道的管道數(shù)據(jù),根據(jù)所述管道數(shù)據(jù)確定漏磁內檢測設備的預警閾值;所述采集單元還被配置為實時采集IMU模塊的運行數(shù)據(jù),根據(jù)所述運行數(shù)據(jù)確定所述漏磁內檢測設備的運行狀態(tài),所述運行狀態(tài)包括水平運行和傾斜運行,當判定所述漏磁內檢測設備傾斜運行時,將所述運行數(shù)據(jù)與歷史運行數(shù)據(jù)進行比對,根據(jù)比對結果確定閾值調整系數(shù)對所述預警閾值進行調整,獲得彎曲預警閾值; [0044] 所述判斷單元被配置為根據(jù)所述運行數(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檢測設備的位置信息,將所述位置信息以及管道彎曲值與所述待檢測管道的模型數(shù)據(jù)進行比對,根據(jù)比對結果判斷所述待檢測管道是否發(fā)生彎曲應變; [0045] 所述預警單元被配置為當所述判斷單元判定所述待檢測管道發(fā)生彎曲應變時,所述預警單元根據(jù)所述管道彎曲值以及所述漏磁內檢測設備的漏磁數(shù)據(jù)進行彎曲應變預警; 當所述判斷單元判定所述待檢測管道未發(fā)生彎曲應變時,所述預警單元將所述漏磁數(shù)據(jù)與彎曲預警閾值進行比對,根據(jù)比對結果判斷是否進行管道缺陷預警。 [0046] 可以理解的是,上述基于IMU模塊的彎曲應變檢測系統(tǒng)及方法具備相同的有益效果,在此不再贅述。 附圖說明 [0047] 通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述,各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的,而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中,用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中: [0048] 圖1為本發(fā)明實施例提供的基于IMU模塊的彎曲應變檢測方法的流程圖; [0049] 圖2為本發(fā)明實施例提供的基于IMU模塊的彎曲應變檢測系統(tǒng)的結構框圖。 具體實施方式

權利要求

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計算所述運行數(shù)據(jù)與歷史運行數(shù)據(jù)中任一數(shù)據(jù)的相似度時,所述相似度通過下式計算獲得: ; 其中,Xs表示運行數(shù)據(jù)與歷史運行數(shù)據(jù)中任一數(shù)據(jù)的相似度,表示歷史運行數(shù)據(jù)中第i個歷史加速度, 表示歷史運行數(shù)據(jù)中第i個歷史角速度,表示IMU模塊檢測的加速度,表示IMU模塊檢測的角速度,α、β表示權重系數(shù),且α+β=1; 根據(jù)所述運行數(shù)據(jù)獲得管道彎曲值時,包括: 通過方向余弦矩陣將IMU模塊的運行數(shù)據(jù)進行解析,獲得所述漏磁內檢測設備相對于管道的傾斜角度; 根據(jù)所述傾斜角度和所述運行數(shù)據(jù)中的角速度,計算所述待檢測管道的彎曲曲率; 根據(jù)所述彎曲曲率獲得所述管道彎曲值; 根據(jù)比對結果判斷所述待檢測管道是否發(fā)生彎曲應變時,包括: 根據(jù)所述位置信息獲得所述模型數(shù)據(jù)中的標準彎曲值,將所述管道彎曲值與標準彎曲值進行比對,根據(jù)比對結果判斷所述待檢測管道是否發(fā)生彎曲應變; 當所述管道彎曲值與標準彎曲值的差值大于所述標準彎曲值的b%時,判定所述待檢測管道發(fā)生彎曲應變; 根據(jù)所述管道彎曲值以及所述漏磁內檢測設備的漏磁數(shù)據(jù)進行彎曲應變預警時,包括: 將所述彎曲預警閾值與標準彎曲閾值進行歸一化處理,并將處理后的彎曲預警閾值與標準彎曲值進行加權求和獲得預警警戒值; 將所述漏磁數(shù)據(jù)與管道彎曲值進行歸一化處理,并根據(jù)處理后的漏磁數(shù)據(jù)與管道彎曲值獲得所述待檢測管道的實時狀態(tài)值,根據(jù)所述實時狀態(tài)值與預警警戒值獲得狀態(tài)差值,根據(jù)所述狀態(tài)差值確定預警等級進行彎曲應變預警; 所述預警等級與所述狀態(tài)差值成正比關系; 將所述漏磁數(shù)據(jù)與彎曲預警閾值進行比對,根據(jù)比對結果判斷是否進行管道缺陷預警時,包括: 當所述漏磁數(shù)據(jù)大于所述彎曲預警閾值時,判定進行管道缺陷預警,并根據(jù)所述漏磁數(shù)據(jù)與彎曲預警閾值獲得漏磁差值,所述漏磁差值為所述漏磁數(shù)據(jù)與彎曲預警閾值的差值,根據(jù)所述漏磁差值確定管道缺陷的缺陷預警等級,所述缺陷預警等級與所述漏磁差值成正比關系。 2.一種基于IMU模塊的彎曲應變檢測系統(tǒng),用于應用如權利要求1所述的基于IMU模塊的彎曲應變檢測方法,其特征在于,包括: 漏磁內檢測設備,其上安裝有IMU模板,所述IMU模塊包括加速度檢測模塊、角速度檢測模塊和定位模塊; 控制模塊,與所述漏磁內檢測設備以及IMU模塊連接,所述控制模塊包括采集單元、判斷單元和預警單元,其中,
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