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    188宝金博页面版: 用红外成像法探测埋地输油管道

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    内容提示： ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net　第 27 卷 　 第 5 期2006 年 9 月石ACTA PETROL EI SINICA油学报Vol. 27 　No. 5Sept.2006　作者简介 :周 　 鹏 ,男 ,1978 年 11 月生 ,2004 年获天津大学工学硕士学位 ,现在天津大学精密仪器与光电子工程学院攻读博士学位 ,主要研究方向为红外成像技术 ,管道检测技术及图像处理。 E2mail :zpzpa @vip. sina. com文章编号 : 0253Ο2697(2006) 05Ο0127Ο04用红外成像法探测埋地输油管道周 　 鹏 　 王明时 　 陈书旺 　 葛家怡 　 ...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：100 | 上传日期：2014-11-21 23:14:59 | 文档星级：
    © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net　第 27 卷 　 第 5 期2006 年 9 月石ACTA PETROL EI SINICA油学报Vol. 27 　No. 5Sept.2006　作者简介 :周 　 鹏 ,男 ,1978 年 11 月生 ,2004 年获天津大学工学硕士学位 ,现在天津大学精密仪器与光电子工程学院攻读博士学位 ,主要研究方向为红外成像技术 ,管道检测技术及图像处理。 E2mail :zpzpa @vip. sina. com文章编号 : 0253Ο2697(2006) 05Ο0127Ο04用红外成像法探测埋地输油管道周 　 鹏 　 王明时 　 陈书旺 　 葛家怡 　 张 　 锐 　 孙红霞(天津大学精密仪器与光电子工程学院 　 天津 　 300072)摘要 : 为了 辅助埋地石油管道巡线以及快速定位与排查偷油支管和泄漏点 ,提出了 利用红外热成像技术探测埋地输油管道的方法。 应用热力学传导理论 ,对埋地输油管道上方土壤层温度场分布进行了 数学建模 ,论证了 此方法的可行性。 完成了 基于非制冷红外焦平面阵列及具有便携、实时成像特点的红外管道探测仪的硬件设计 ,运用图像增强、图像分割 、骨架跟踪等图像处理算法实现了埋地输油管道的自动检测 。 油田现场试验证明 ,用这种红外管道探测仪可以方便、直观 、快速地探测地下输油管道的位置、走向及分支状况 。关键词 : 输油管道 ;自动检测 ;红外成像法 ;热力学传导理论 ;温度场分布 ;数学模型 ;红外管道探测仪中图分类号 : TE8731 6 　　　　 文献标识码 : ADetection of underground petroleum pipeline with infrared imaging methodZhou Peng 　Wang Mingshi 　Chen Shuwang 　Ge Jiayi 　Zhang Rui 　Sun Hongxia( College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering , Tianjin University , Tianjin 300072 , China)Abstract : In order to assisting perambulation of underground petroleum pipeline , an infrared imaging method for rapidly detecting thestealing branches of pipeline and locating the leakage spots was proposed. A mathematic model for simulating the temperature distri2bution of the earthπ s surface above the underground pipeline was established on the basis of the heat exchange theory. This modeldemonstrated the feasibility of the infrared imaging method. The hardware architecture of infrared pipeline detector was designed.This hardware takes an uncooled infrared focal plane array as a sensor and has the capability of real2time imaging and portability.Moreover , the automatic detection of the underground petroleum pipeline by computer was achieved by some image processing algo2rithms , such as image enhancement , image segmentation , and skeleton track. Oilfield experiment shows that this infrared pipelinedetector can be used to detect the location , trend and branch of underground pipeline easily.Key words: petroleum pipeline ; automatic detection ; infrared imaging method; heat exchange theory ; temperature distribution ;mathematical model ; infrared pipeline detector　　 为了解决埋地石油管道偷油漏油问题 ,急需一种埋地管道检测技术。 目前国际上常用于管道检测的方法主要有以下几种[1 ]: ① 物质平衡检测法 ; ② 负压波检测法[2]; ③声波检测法 ; ④光纤振动传感器检测法 ; ⑤漏磁通检测法 ; ⑥ 管道机器人检测技术。 其中 ,方法 ①实现简单 ,但无法辅助巡线 ,也不能对偷油支管和泄漏位置进行定位 ;方法 ② 只适用于快速监测偷油和泄漏 ,对长期慢速偷油和泄漏则无能为力 ,同时也不能辅助巡线 ;方法 ③ 和 ④ 可以快速检测打孔偷油时的管道振动 ,但由于其受外界振动干扰严重 ,误报警率极高 ,同时也不能辅助管道巡线 ;方法 ⑤可以对埋地金属管道进行巡线 ,但对非金属的偷油支管无法识别 ,也无法进行泄漏检测 ;方法 ⑥是近年来国际上研究管道检测技术的一个很有潜力的方法 ,但由于其技术还不够成熟 ,而且成本高 ,还不能应用于实际。 鉴于现有埋地管道检测技术都不能满足实际需要 ,笔者提出了 用红外热成像技术探测埋地输油管道的新方法。1 　埋地管 道上方土壤层温度场分布模型11 1 　 埋地管道和周围土壤层热交换过程被加热的原油[3 ]在埋地管道中传输时 ,会与四周土壤进行热交换 ,管道与周围环境的热交换大致分为3 个过程[4 ]: ① 管道外壁和保温层间的热传导 ; ②保温层与周围土壤之间的热传导 ; ③地表与大气之间的热对流。 埋地管道热交换示意图如图 1 所示。11 2 　 温度场分布模型传热过程的热流量为[5 ]Φ = A k ( Tin- Tout) = ( Tin- Tout) / R式中 　A 为换热面积 ,m(1)2; k 为传热系数 ,W/ (m2? K) ;

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