海底管道检测设计论文

海底管道检测设计论文

马胜中 陈炎标 陈太浩

第一作者简介：马胜中，男，1968年出生，高级工程师，1990年毕业于中国地质大学（武汉）石油地质系，从事地震资料解释，工程地质、海洋地质及综合研究工作。

（广州海洋地质调查局 广州 510760）

摘要 在近岸海底管线路由调查的探测过程中，回声测深仪或多波束测深仪、旁侧声纳扫描、浅地层剖面仪和海洋磁力仪是探测的主要仪器。回声测深仪测量水深和了解地形变化，旁侧声纳扫描探测海床的岩石露头、管线以及锚痕、沙波等海床地貌和地质灾害现象，浅地层剖面主要探测浅埋岩石、管线及海底浅部的地质灾害现象，海洋磁力仪探测带有磁性的管线等物体，以上几种方法综合使用，可以探测管线或探明路由的地质情况，海底地质灾害是威胁管线的重要因素。

关键词 路由与管线探测 海洋地质灾害 探测方法

1 前言

随着社会的发展与进步，人们已逐步将工程建设的中心转移到了海洋。近岸带已成为人们开发建设的中心。石油、天然气管道的铺设、通讯电（光）缆的铺设、排污管道、水下隧道的建设等近岸工程的设计、施工及日后定期安全防护要求对工程场址或路由进行细致的调查和评价。

管线埋置到土中一定深度，避免管线直接接受波浪、潮流作用是保持管线稳定经常采用的方法。一般管线埋置深度取管顶以上～，特殊地段甚至需要4～6m，它的上面还需要铺设岩石等坚硬的物体，当水深达到一定深度时，管线可以直接铺设在海床。海洋地质灾害现象不仅对海上构筑物、海底管线或其他工程设施构成潜在的重大危险，而且导致严重的人身财产损失和工程失败，因此，预先查明海底工程地质条件及各种海底不稳定因素，了解海底沉积物的类型与其工程特性，是管线定期安全防护不可缺少的前期工程。

2 调查工作原理

陆地上地下管线的探测主要应用电、磁方法，尤其探地雷达应用非常广泛（王兴泰，1996）。而回声测深仪、旁侧声纳扫描仪、浅地层剖面仪和海洋磁力仪则是目前国内外通常采用的水下管线路由的勘查系统。它们的配合使用可提供所测场区内海底表面和海底下一定深度内埋藏在沉积物中的各种灾害地质现象的形态、规模等特征，配合高精度导航定位系统（陈卫民等，1997），还可获知其准确的发育位置及发展方向。

回声测深仪

在近岸工程的调查及评价过程中，回声测深仪是使用最广、最有效的水下声波探测系统。水下声波测量是通过探测声波在水下或岩土介质内的传播特征来研究岩土性质和完整性的一种物探方法。

回声测深仪工作原理：换能器从水面向水底发射声波信号，声波传到水底界面被反射，再回到换能器被接收（换能器是利用压电材料的压电效应工作的），接收到的声波信号转换成电信号后送至仪器的接收放大器进行放大，放大后信号送入A/D（模拟量转换成数字量专用电路）转换器，它将模拟信号采样后，依次将每个样值转换成二进制数字量，形成一组时间离散的数字量系列，送入电脑，进行实时处理。测定声波从发射，经水底反射，到被接收所需时间，就可确定水深H=CT/2（其中H为水深，C为声波在水中的传播速度）。测深仪将水深模拟量一方面提供给记录器作模拟记录，在记录纸上直接显示测线上连续起伏变化的海底剖面，而不只是单纯的某点的水深值。另一方面提供给量化器转换成数字量显示并从RS232口输出，可与GPS全球定位系统及计算机直接进行通讯形成数字记录。测深仪按频率可以分为单频测深仪（仅低频或者高频）和双频测深仪（具有高、低频，可以同时记录，低频工作水深大，但是它能穿透水底的非常稀的浮泥，高频工作水深小，但是水深比较准确，经常用于工程方面），测深仪的原理方框图如图1所示。

图1 回声测深仪工作原理示意图和海底剖面的模拟记录

The working principle of echo sounder and seafloor record on echo sounder profile

测深资料反映了海底表面起伏变化、高差大小和延伸范围（发育规模），利用计算机处理和绘图技术，可制成所测海区海底地形图。利用多波束探测能得到更好的三维地形图。

旁侧声纳扫描

旁侧声纳是一种高分辨率、多用途的水声设备，在海洋测绘、海底目标探测（如探测沉入水底的船、飞机、导弹、鱼雷及水雷等）、大陆架和海洋专属经济区划界、海洋地质、海洋工程、港口建设及航道疏浚等方面有广泛的应用。

旁侧声纳有许多种类型，根据发射频率的不同，分为高频、中频和低频旁侧声纳，低频作用距离大，分辨率较低，高频作用距离小，分辨率较高。另外，还可以划分为舷挂式和拖曳式旁侧声纳，单频和双频旁侧声纳，单波束和多波束等。

旁侧声纳工作原理：左右两条换能器具有扇形指向性。在航线的垂直平面内开角为θv，水平面内开角为θH。当换能器发射一个声脉冲时，可在换能器左右侧照射一窄梯形海底，如图左侧为梯形ABCD，可看出梯形的近换能器底边AB小于远换能器底边CD。当声脉冲发出之后，声波以球面波方式向远方传播，碰到海底后反射波或反向散射波沿原路线返回到换能器，距离近的回波先到达换能器，距离远的回波后到达换能器，一般情况下，正下方海底的回波先返回，倾斜方向的回波后到达。这样，发出一个很窄的脉冲之后，收到的回波是一个时间很长的脉冲串。

硬的、粗糙的、突起的海底回波强，软的、平坦的、下凹的海底回波弱。被突起海底遮挡部分的海底没有回波，这一部分叫声影区。这样回波脉冲串各处的幅度就大小不一，回波幅度的高低就包含了海底起伏软硬的信息。一次发射可获得换能器两侧一窄条海底的信息，设备显示成一条线。在工作船向前航行，设备按一定时间间隔进行发射/接收操作，设备将每次接收到的一线线数据显示出来，并转化成图像的形式记录下来，就得到了二维海底地形地貌的声图。声图以不同颜色（伪彩色）或不同的黑白程度表示海底的特征，可直观海底表面诸如岩石露头（包括出露的管线）、沙波等海底表面形态特征，是进行海底表面灾害地质现象形态及规模研究的重要仪器（夏真等，2003）。工作原理示意图如图2所示。

图2 旁侧声纳扫描工作原理

The working principle of side scan sonar

浅地层剖面仪

浅地层剖面仪也是一种水下声波探测系统，它可以提供调查船正下方地层的垂直剖面信息。

浅地层剖面仪工作原理：它所发射的低频声波（～12kHz中选择一种频率，低频穿透深度大，分辨率较低，高频穿透深度小，分辨率较高）对海底有一定的穿透深度，能准确反映出海底下不同深度的海底沉积物的结构构造特征。高能发射的低频声波穿入海底，部分能量由浅部地层各声学反射介面反射回来被换能器所接收，反射信号转化成图像后依次以时间函数的形式记录下来，构成一幅连续地层剖面。它可以准确地反映出近岸工程所要求的地层界面及可能存在的浅层气、浅断层和古河道等海底地质灾害因素或其它物体（如管线）。浅地层剖面仪的穿透深度小于50m，分辨率大于1cm。

海洋磁力仪（磁法）

磁法是利用地下岩矿石或者岩土介质之间的磁性差异所引起的磁场变化（磁异常）来寻找有用矿产，查明地下构造和解决其它地质问题的一种探测方法。铯光泵磁力仪是建立在塞曼效应原理基础上，塞曼效应指的是原子处在外磁场下，它的每一能级分裂为（2J+1）条的现象，其中J为原子总角动量量子数，铯光泵磁力仪的工作介质是铯原子。

以上四种高分辨率的水下探测系统在高精度的定位系统的支持下配合使用，可使我们获得近岸工程建设场址内三维的工程地质条件，特别是危害工程建设的各种灾害地质现象的形态、规模、位置及其发展趋势等性质（李学杰等，2002）。

3 资料处理和解释

磁力探测资料处理和解释

管道的出现，改变了地层序列，使正常的磁场分布发生了变化，从而产生了磁异常，就可以利用磁力仪探测出这些磁异常的分布。磁法探测的资料，用计算机程序自动进行数据处理，对所测的总场数据进行日变、正常梯度的校正后，得到天然气管道所产生的ΔT磁异常。对整个区域的磁场观测表明，凡有管道存在的地段，其ΔT磁异常均出现尖峰状或低谷状。绘制已经改正的ΔT磁异常曲线图（图3），根据磁异常曲线的平面特征和剖面特征可以确定管道的走向。从图中可以看出，有管道存在的地段，其ΔT磁异常呈现尖峰状或低谷状，尖峰或低谷的中心正好位于管道的中心。但是从图上也可以看出磁力探测的局限性，当海底有其它铁磁性物体存在时，管道产生的磁异常就会被干扰。由于磁法探测的拖体在船后面3倍船长距离的水面，在受水流、风、浪和潮水的影响，拖体偏离测线，在没有水下定位的情况下，最后在做拖体位置改正时，位置存在误差，可能偏差十几至二十米。在海上单独使用磁力探测往往达不到精度要求，需要结合其它手段综合确定。

图3 ΔT磁异常曲线平面特征图

Curve of ΔT magnetic anomalies

旁侧声纳扫描图像处理和解释

管道出露在海底，我们根据旁侧声纳扫描图像判译管道的位置和走向。

综合分析扫测区特殊水深和水深分布情况，海底沉积物分布特点，水深等深线形态分布特点，声图反映海底障碍物，和海底微地貌图像的可信情况（冯志强等，2002）。确定海底微地貌基本形态特征及其分布范围：确定海底障碍物性质、位置、高度、长度和宽度、走向、所处位置的水深及底质类型等。

旁侧声纳最终的扫测结果是以声图的形式呈现在使用者面前，而声图与照片有很大的不同，不能反映物体的真实形状，只能用灰度来反映物体的强与弱。判读声图图像的处理过程是由人眼完成的，声图判读是通过对旁侧声纳的二维图像的特征提取，根据声图的形状特征、大小特征、色调和颜色特征、阴影特征纹形特征和相关体特征进行判别，从而识别海底地貌、沉船、沉雷、礁石、管线等人工或自然目标（图4）。声图判读也称声图识别、声图解释或称声图判释。

图4 旁侧声纳显示的礁石

The reefs show on the side scan sonar profile

浅地层剖面资料处理和解释

管道如果为钢筋水泥管，与周围的地层相比差异很大，是一个良好的反射层，能形成强反射波，但有些地段，为了保护天然气管道，在铺设管道时上面铺了一层石头或其它物体，它们也与周围的地层相比差异很大。我们利用浅地层剖面的反射波组的振幅、频率、连续性、波形和反射形态的相对变化确定管道，管道造成地下反射层中断，反射波变得不能连续追踪，管道以及铺设的物体具有比较强的反射，在剖面上表现为反射波的频率的变化，由于管道以及铺设的物体的存在使反射波的波形和反射形态变得不规则、絮乱甚至产生畸变，由于浅层剖面仪的穿透深度与海底底质密切相关，若底质是砂泥非致密物时，穿透深度在30～50m左右，能得到良好的记录，垂直分辨率可达～；但当底质是较致密的砂质海底或者是含气沉积物层时，穿透能力明显降低。当识别出管道后，根据定位点的坐标确定管道的位置和在剖面上管道的顶界面距离海底的埋藏深度，在根据同一位置的水深就可以确定管线的管顶高程（图5、6）。

图5 浅地层剖面显示的管道（上面铺设填石和填土）

The pipe cover with stone and soil show on the sub⁃bottom profile

图6 浅地层剖面显示的管道

The pipe show on the sub⁃bottom profile

4 结论与讨论

1）回声测深仪、旁侧声纳扫描和浅层剖面仪结合磁力仪是目前国际上探测管线路由以及海底地质灾害现象特征的主要仪器设备。

2）测深资料反映了海底表面起伏变化、高差大小和延伸范围（发育规模），利用计算机处理和绘图技术，可制成所测海区海底地形图。利用多波束探测能得到更好的三维地形图。

3）旁侧声纳设备按一定时间间隔进行发射/接收操作，转化成图像后，就得到了二维海底地形地貌的声图。可直观海底表面诸如岩石露头（包括出露的管线）、沙波等海底表面形态特征，是进行海底表面灾害地质现象形态及规模研究的重要仪器。

4）浅地层剖面仪高能发射的低频声波穿入海底，部分能量由浅部地层各声学反射介面反射回来被换能器所接收，反射信号转化成图像后记录下来，构成一幅连续地层剖面。利用反射波组的振幅、频率、连续性、波形和反射形态的相对变化确定管道。

5）管道的出现，改变了地层序列，使正常的磁场分布发生了变化，从而产生了磁异常，就可以利用磁力仪探测出这些磁异常的分布。对整个区域的磁场观测表明，凡有管道存在的地段，其ΔT磁异常均出现尖峰状或低谷状。但是当海底有大量含铁磁性的物体存在时，管道产生的磁异常就会被干扰，造成探测的难度。

6）影响海底不稳定性的因素很多，归结起来有两个，一是应力增加，一是强度减小，或者是两者结合的结果。对地质灾害主要以预防为主，要使防治地质灾害取得良好效果，应首先查明各种地质灾害的成因、分布和发育规律，并对一些具有较大潜在危险的地质灾害进行必要的监测、预报以便防避，或制订抑制灾害形成和发育的有效措施，对于渐发性的地质灾害则要加强灾害成生规律的研究。才能做好管线等构筑物的安全防护。

7）海洋调查要求较高的GPS定位系统，在探测、设计和施工各个阶段统一坐标系统，以免在坐标系转换中产生误差。

参考文献及资料

陈晖，曹立华等.2003.埕岛海域浅水区人工构筑物周边海底地形演化与海洋灾害地质现象关系研究.海岸工程，22（3），19～24

陈卫民，曹立华.1997.危害近岸工程的海洋地质灾害现象及其探测方法.自然灾害学报，6（2），48～54

冯志强，李学杰，林进清等.2002.广东大亚湾海洋地质环境综合评价.武汉：中国地质大学出版社

李学杰，冯志强等.2002.广东大亚湾海洋地质环境与潜在地质灾害.中国地质，29（3），323～325

王兴泰.1996.工程与环境物探新方法新技术.北京：地质出版社

夏真，林进清等.2003.珠江三角洲近岸海洋地质环境与地质灾害调查.内伶仃岛以北水域成果报告

杨进.1982.环境地球物理教程.北京：中国地质大学出版社

张胜业，潘玉玲.2004.应用地球物理学原理.北京：中国地质大学出版社

Offshore Submarine Pipeline Route Survey and Exploration

Ma Shengzhong Chen Yanbiao Chen Taihao

（Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，510760）

Abstract：Echo⁃sounder，side scan sonar，subbottom profiler and marine magnetometer are main instruments for exploring submarine geo⁃hazards in the oil ＆ gas field pipeline route or pipeline survey of the offshore ⁃sounder can sound depth and know scan sonar can show directly the topographic characteristics of the sea floor，the distributions of the obstacles on the sea floor，such as rock crop，pipeline，sandwave and touch of profiler can investigate a lot of submarine geo⁃hazards such as shallow buried rock and its crop，landslide，shallow gas，paleochannel，shallow geo⁃hazards are the important factors endanger pipeline route.

Key words：Offshore pipeline route explore Marine geo⁃hazard Exploring method

呵呵，随便让人查了发你就好啊。

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海底管道是海上油气田生产设施的重要组成部分，是保证海底管道正常运行的生命线。一旦破损发生泄漏，将导致油气田停产给企业和国家造成大的损失；还可能导致污染海洋环境更为严重的后果。在建成投产的中国海上油气田中，已铺设了近2500km的海底管道，而且随着新的油气田的开发建设，每年还将新铺数百公里海底管道。为保证这些被视为海上油气田生命线管道的安全运行，或者在发生破损事故后，能以最短时间恢复管道正常运行，中国海油化大力气开展了这项技术研究。由于这项研究高技术含量多，研究成果产生的经济效益高，被列入了国家863高科技发展计划。

一、检测技术

海底管道的检测技术，是在海底管道正常运行中及时了解管道运行状态，及时发现影响管道安全运行隐患的先进技术，对保证海上油气田正常运转具有重大意义。

（一）双重钢管管道的检测

海底管道检测的主要内容为：管道泄漏的异常情况；管道几何尺度变化，包括径向变形及其位置；管壁腐蚀状况，包括腐蚀种类、范围、程度和位置等；包括裂纹在内的管壁损伤状况，及其种类、范围、程度和位置等。

由于国外多为单重钢管管道，而我国则多是双重钢管管道，因此，我们将攻关重点放在针对双重钢管管道的检测技术上：

a．针对深海海底管道的外检系统的合成研究，同时，还将研究一些单项技术的应用问题，例如，将不接触测量管道阴极保护的电流电位技术安装于ROV上，进行海底管道的电腐蚀保护检测；

b．目前国内能制造的变形和腐蚀检测器直径范围为273～720mm，本课题将研制直径273mm以下的检测器。

（二）超声波检测器

目前国内制造的腐蚀检测器是基于漏磁技术，而检测器的另一种原理技术是超声波技术。本课题将重点研究基于超声波技术的各种尺寸的检测器。

二、监测技术

（一）泄露监测技术

重点研究东海平湖油气田引进的管道监测系统，使之正常运转，并研制和改进类似系统，用于其他海底管道。

（二）腐蚀监测技术

腐蚀监测技术研究，包括两部分内容：一是流体成分的监测，二是定点壁厚测量。

（三）应力监测技术

重点研究将光纤技术应用于海底管道监测的可能性，如可能，进一步将之付诸实施。

三、海底管道评估技术

研究存在缺陷和操伤海底管道的评估技术，预测管道的剩余强度和剩余寿命，也是保证海上油气田安全生产的重要措施。海底管道的评估将针对两种管道状态：一种是完好管道，一种是含缺陷或操伤管道。对于前者，是因为以下两个原因：一是完好管道到了寿命期，但业主要求继续使用；二是完好管道可能被改变其原来的运行状态，例如，输送的流体温度或压力提高。

对于后者，也是因为两个原因：一是管道的后天缺陷，例如腐蚀，可能会影响管道的安全运行；二是管道发生超过设计预计的疲劳损伤或其他人为的或非人为的损伤，也可能会影响管道的安全运行。

不管是针对什么状态、什么原因，海底管道评估要求得到的最重要结果均是管道的剩余强度和剩余寿命。本课题将研究不同情况下，海底管道剩余强度和剩余寿命的预测方法。作为最新技术的体现，要求除了使用常规技术外，还应使用可靠性技术，并要编制计算机软件，供工程实际应用。

随着我国海上油、气田在未来十余年的迅速发展，海底油气管道也将有较大发展。在已建成的近2500km海底管道中，仅有个别的管道进行过检测和评估，大量的管道都没有进行过，因此，本课题技术研究完成后，推广及应用的前景是十分广阔的。

有关海底管道检测的论文

随着海上石油勘探和开发的不断深入，一些油田逐步进入开发的中后期，油田腐蚀防护问题也显得越来越突出。海底管线作为平台之间，平台与陆地之间连接的通道，具有非常重要的地位，如果海底管线发生泄漏，不仅影响油田的正常生产，而且还可能会对海洋环境造成威胁，甚至影响作业公司在国际上的形象，因此海底管线的腐蚀管理至关重要。但是由于海底管道结构的特殊性，海底管线的腐蚀与防护依然存在各种各样的困难和挑战。海底管线的腐蚀问题主要来自三个大的方向：1，内部流体（介质）的腐蚀性所产生的内腐蚀；2、外部海水的腐蚀性所引起的外腐蚀；3、其他因为海上作业、自然灾害引起的外部机械损伤等。目前来说，海底管线的腐蚀控制最主要还是通过在设计阶段合理的选材、施加阴极保护、部分管线还采取了内涂装的新技术来控制腐蚀；而对于已经运行中的管线来说，腐蚀控制的主要方法还仅限于加注缓蚀剂及杀菌剂来控制内部腐蚀，所以腐蚀控制方法有限；除了腐蚀控制，海底管道的腐蚀监控同样面临很大的困难，对于外腐蚀（主要是监测阴极保护系统运行情况），目前仅限于在海管登陆端测定管道阴极保护电位，另外就是国内某科研院所申请专利的所谓非接触式海管检测，也是限于测定阴极保护系统对海底管线的保护状况。而对于内腐蚀监测，属于比较无奈的，使用最广泛的是通过智能清管球（其实就是一个全面的管道内壁的UT测量）对海底管线就行无损测厚，但检测费用昂贵，国内油田开展的很少。除此之外，还有应用FSM技术的腐蚀检测防腐，即选取一段有代表性的管线安装若干检测点，通过矩阵内的信号变化推算管道壁厚的变化，从而得到腐蚀速率，这个也仅限于单节管道；另外一个监测方法是中海油近几年在推广的一种旁路式管道腐蚀检测，基本上也是通过选取有代表性的管线来测试，优点是对海底管线内表面腐蚀状况完全可视，缺点仍然是——只能通过一条具有代表性的短截代表整条管线，无法完全代表管线内部情况。整体上，海洋管道腐蚀与防护前景应该说是很不错，而且目前这个方向的人才很缺乏，但同时由于各单位都没有技术上的突破，这个方向的发展依然存在很大的困难。快一千个字了，全是自己敲出来的啊，给我个最佳吧，呵呵！

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车道线检测毕业设计论文

车道线检测算法通常分为两种类型：一种是基于基于视觉特征来做语义分割或者实例分割，例如 LaneNet 和 SCNN ；另一种是通过视觉特征来预测车道线所在位置的点，以此来解决 no-visual-clue 问题的模型，比如本文提到的 Ultra-Fast-Lane-Detection 。

offical github ： paper ： Ultra Fast Structure-aware Deep Lane Detection

下图展示了整个模型的结构，基本可以分为三个部分： Backbone 、 Auxiliary 部分和用于车道线候选点选择的 Group Classification 部分。可以看出，由于整个 pipeline 中参与最终 inference 的部分只进行了下采样而不像分割模型还进行了多轮的上采样，因此模型整体的计算量是相当低的，根据论文给出的结果可以达到 300FPS 。

Backbone 部分采用了较小的 ResNet18 或者 ResNet34 ，下采样到 4X 的部分作为最终的特征，这里其实是较为浅层的特征，一般分割模型要下采样到 16x 或者 32x 。论文里也提到了使用较大的感受野就可以达到不错的检测效果，这样就可以极大的提高模型的推理速度。

Auxiliary 部分对三层浅层特征进行了 concat 和上采样，用来进行实例分割。其目的是在训练过程中增强视觉特征，不参与推理。

Group Classification 部分如下所示，论文称之为 row-based selecting method based on global image features ，即在全局特征上进行行索引来计算候选点，这样的方法将先验假设融入到了车道线检测的任务中。

在分割任务上，最终的特征图的大小是 HxWxC 。分类是要沿着 C 方向的， C 方向的向量代表一个像素位置的特征向量属于哪一个类别；在本方法中，最终的特征图的大小是 hx(w+1)xC 。 h 是要在垂直方向上采样的行的数量（ row anchor ）， h

文章中使用的 Loss 函数分为三部分，分别是多分类损失 L_cls , 分割损失 L_seg 和车道结构化损失 L_str 。其中 L_cls 和 L_seg 是常用的分类、分割任务中常用的两种损失。

结构损失的目的是利用车道结构的先验知识来约束预测出来的车道线的形状。其中 L_sim 为相似度损失， L_shp 为形状损失。

相似度损失的出发点是同一个车道中，相邻的两个点之间的距离应该尽可能的近，这里使用 L1 范式来进行距离的约束。

形状损失的出发点是基于大多的的车道线都是直线，即使是曲线其大部分也是近似的直线。对于同一条车道线，在相邻 row achor 上的车道线的候选点的位置的选择应该尽可能的相近。理想的状况下它的值应该为 0 。

Loc 函数的含义是第 i 条车道的第 j 个 row anchor 中车道点的期望。 Prob 代表的是第 i 条车道的第 j 个 row anchor 中，第 k 个位置是车道点的概率。因为背景不被计算在内，因此 k 的取值从 1 开始。

论文给出 metric 结果如下所示，其评估硬件应该为 NVIDIA GTX 1080TI 。该方法在保证精度接近的情况下，极大的提升了推理速度，很适合实时检测的任务。

为了测试其真实的推理性能，我在 NVIDIA RTX 3070+CUDA11+ 的环境性进行了测试。模型的 backbone 为 resnet18 ，输入尺寸为 (288， 800， 3) 的情况下， Ultra-Fast-Lane-Detection 的推理性能如下所示，单 batch 推理速度约为 350FPS ，其性能与论文给出的结果基本一致。

本文将对论文 Towards End-to-End Lane Detection: an Instance Segmentation Approach 进行解读。这篇论文是于2018年2月挂在arxiv上的。        文中提出了一种端到端的车道线检测算法，包括LaneNet和H-Net两个网络模型。其中，LaneNet是一种将 语义分割 和 对像素进行向量表示 结合起来的多任务模型，负责对图片中的车道线进行 实例分割 ；H-Net是由卷积层和全连接层组成的网络模型，负责预测转换矩阵H，使用转换矩阵H对属于同一车道线的像素点进行回归（我的理解是对使用坐标y对坐标x进行修正）。        根据论文中的实验结果，该算法在图森的车道线数据集上的准确率为，在NVIDIA 1080 TI上的处理速度为52FPS。        如图1所示，对于同一张输入图片，LaneNet输出实例分割的结果，为每个车道线像素分配一个车道线ID，H-Net输出一个转换矩阵H，使用转换矩阵H对车道线像素进行修正，并对修正的结果拟合出一个三阶的多项式作为预测得到的车道线。       论文中将实例分割任务拆解为 语义分割 和 聚类 两部分，如图2所示，LaneNet中decoder分为两个分支，Embedding branch对像素进行嵌入式表示，训练得到的embedding向量用于聚类，Segmentation branch负责对输入图像进行语义分割（对像素进行二分类，判断像素属于车道线还是背景）。最后将两个分支的结果进行结合得到实例分割的结果。 在设计语义分割模型时，论文主要考虑了以下两个方面： 1.在构建label时，为了处理遮挡问题，论文对被车辆遮挡的车道线和虚线进行了还原； 2. Loss使用 交叉熵 ，为了解决样本分布不均衡的问题（属于车道线的像素远少于属于背景的像素），参考论文 ENet: A Deep Neural Network Architecture for Real-Time Semantic Segmentation  ，使用了boundedinverse class weight对loss进行加权: 其中，p为对应类别在总体样本中出现的概率，c是超参数（ENet论文中是，使得权重的取值区间为[1,50]）。        为了区分车道线上的像素属于哪条车道，embedding_branch为每个像素初始化一个embedding向量，并且在设计loss时， 使得属于同一条车道线的像素向量距离很小，属于不同车道线的像素向量距离很大 。 这部分的loss函数是由两部分组成：方差loss(L_var)和距离loss(L_dist)： 其中，x_i为像素向量，μ_c为车道线的均值向量，[x]+ = max(0,x)         为了方便在推理时对像素进行聚类，在图4中实例分割loss中设置δ_d > 6*δ_v。         在进行聚类时，首先使用mean shift聚类，使得簇中心沿着密度上升的方向移动，防止将离群点选入相同的簇中；之后对像素向量进行划分：以簇中心为圆心，以2δ_v为半径，选取圆中所有的像素归为同一车道线。重复该步骤，直到将所有的车道线像素分配给对应的车道。        LaneNet是基于 ENet 的encoder-decoder模型，如图5所示，ENet由5个stage组成，其中stage2和stage3基本相同，stage1,2,3属于encoder，stage4,5属于decoder。        如图2所示，在LaneNet中，语义分割和实例分割两个任务 共享stage1和stage2 ，并将stage3和后面的decoder层作为各自的分支(branch)进行训练；其中， 语义分割分支(branch)的输出shape为W*H*2，实例分割分支(branch)的输出shape为W*H*N，W,H分别为原图宽和高，N为embedding vector的维度；两个分支的loss权重相同。         LaneNet的输出是每条车道线的像素集合，还需要根据这些像素点回归出一条车道线。传统的做法是将图片投影到鸟瞰图中，然后使用2阶或者3阶多项式进行拟合。在这种方法中，转换矩阵H只被计算一次，所有的图片使用的是相同的转换矩阵，这会导致地平面（山地，丘陵）变化下的误差。         为了解决这个问题，论文训练了一个可以预测转置矩阵H的神经网络H-Net， 网络的输入是图片 ， 输出是转置矩阵H ：         由图6可以看出，转置矩阵H只有6个参数，因此H-Net的输出是一个6维的向量。H-Net由6层普通卷积网络和一层全连接网络构成，其网络结构如图7所示： Curve fitting的过程就是通过坐标y去重新预测坐标x的过程：LaneNet和H-Net是分别进行训练的。在论文的实验部分，两个模型的参数配置如下所示： •    Dataset : Tusimple •    Embedding dimension = 4 •    δ_v= •    δ_d=3 •    Image size = 512*256 •    Adam optimizer •    Learning rate = 5e-4 •    Batch size = 8 •    Dataset : Tusimple •    3rd-orderpolynomial •    Image size =128*64 •    Adam optimizer •    Learning rate = 5e-5 •    Batch size = 10

管道检测机器人论文

工 业 设备中大 量 的细小 管 道经 过 长 时 间 的使 用后 ， 会 出现各种 各样的 缺陷 ， 给生产 和 生 活 带 来 安全 隐患。 由于 对 细 小 管 道 的检 修 与 维 护 比较 困 难 ， 所 以 对管道进 行检 测 和 维 修的 管道检 测机器 人的 需 求 日 益 增 加。 通过对 国内 外管道检 测机器人研 究现状 分析 ，总体 看来 ，国内 外已 经 在管内作 业机 器人 领域 取得 了大量 的成果，主要 应 用 在 管 道 检测 、 维修 等 方面 。国 外有 名的有德国 I pa k ， 国 内 做的好 的 品 牌 有武 汉 中仪 。

城市的地下管道是一项很大工程，不是轻易可以改变的，要做到改善大降雨给城市交通带来的不便，只能先做好勘察工作再进一步解决，武汉中仪推出的管道检测机器人被许多城市广泛应用，它可以通过无线连接，实时监测到地下情况，比人工更安全快捷高效。

现如今，随着社会经济发展，机器人开始被广泛应用于各行各业中，替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动，能减轻人们的工作负担。下面是由我整理的工业机器人技术论文 范文 ，希望能对大家有所帮助！工业机器人技术论文范文篇一：《浅谈工业机器人在工业生产中的应用》 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。就工业机器人在工业生产中的应用进行探讨。 关键词：工业机器人 应用 工业 1 引言 工业机器人最早应用于汽车制造工业，常用于焊接，喷漆，上、下料和搬运。工业机器人延伸和扩大了人的手、足和大脑功能，它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。 2 工业机器人的主要运用 (1)恶劣工作环境及危险工作军事领域及核工业领域有些作业是有害于人体健康并危及生命，或不安全因素很大而不宜由人去做的作业，用工业机器人去做最合适。例如核工厂设备的检验和维修机器人，核工业上沸腾水式反应堆燃料自动交换机。 (2)特殊作业场合和极限作业火山探险、深海探密和空间探索等领域对于人类来说是力所不能及的，只有机器人才能进行作业。如航天飞机上用来回收卫星的操作臂;用于海底采矿和打捞的遥控海洋作业机器人。 (3)自动化生产领域早期的工业机器人在生产上主要用于机床上、下料，点焊和喷漆。用得最多的制造工业包括电机制造、汽车制造、塑料成形、通用机械制造和金属加工等工业。随着柔性自动化的出现，机器人在自动化生产领域扮演了更重要的角色。下面主要针对工业机器人在自动化生产领域的应用进行简单介绍。 焊接机器人 点焊机器人工业机器人首先应用于汽车的点焊作业，点焊机器人广泛应用于焊接车体薄板件。装焊一台汽车车体一般大约需要完成3000～4000个焊点，其中60%是由点焊机器人来完成的。在有些大批量汽车生产线上，服役的点焊机器人数量甚至高达150多台。 点焊机器人主要性能要求：安装面积小，工件空间大;快速完成小节距的多点定位;定位精度高(土0 .25 mm )，以确保焊接质量;持重大(490～980N ) ，以便携带内装变压器的焊钳;示教简单，节省工时。 弧焊机器人 弧焊机器人应用于焊接金属连续结合的焊缝工艺，绝大多数可以完成自动送丝、熔化电极和气体保护下进行焊接工作。弧焊机器人应用范围很广，除汽车行业外，在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用。弧焊机器人应是包括各种焊接附属装置在内的焊接系统，而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机。如图1所示为弧焊机器人的基本组成。适合机器人应用的弧焊 方法 主要有惰性握体保护焊、混合所体保护焊、埋弧焊和等离子弧焊接。 1-机器人控制柜2-焊接电源3-气瓶4-气体流量计5-气路6-焊丝轮7-柔性导管8-弧焊机器人9-送丝机器人10-焊枪11-工件电缆12-焊接电缆13-控制电缆 图1 弧焊机器人系统的基本组成 弧焊机器人的主要性能要求：在弧焊作业中，要求焊枪跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊道。因此，运动过程中速度的稳定性和轨迹是两项重要指标，一般情况下，焊接速度约取5～50 mm/s ，轨迹精度约为.2 ～ ) mm;由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定影响，因此希望在跟踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围尽量大。此外，还有一些其他性能要求，这些要求包括：设定焊接条件(电流、电压、速度等)、抖动功能、坡口填充功能、焊接异常检测功能(断弧、工件熔化)及焊接传感器(起始焊点检测，焊道跟踪)的接口功能。 喷漆机器人 喷漆机器人广泛应用于汽车车体、家电产品和各种塑料制品的喷漆作业。喷漆机器人在使用环境和动作要求上有如下特点： (1)工作环境空气中含有易爆的喷漆剂蒸气; (2)沿轨迹高速运动，途经各点均为作业点; (3)多数被喷漆部件都搭载在传送带上，边移动边喷漆。如图2所示为关节式喷漆机器人。 搬运机器人 随着计算机集成制造技术、物流技术、自动仓储技术的发展，搬运机器人在现代制造业中的应用也越来越广泛。机器人可用于零件的加工过程中，物料、工辅量具的装卸和储运，可用来将零件从一个输送装置送到另一个输送装置，或从一台机床上将加工完的零件取下再安装到另一台机床上去。 装配机器人 装配在现代工业生产中占有十分重要的地位。有关资料统计表明，装配劳动量占产品生产劳动量的50%～60%，在有些场合，这一比例甚至更高。例如，在电子器件厂的芯片装配、电路板的生产中，装配劳动量占产品生产劳动量的70 %～80%。因此，用机器人来实现自动化装配作业是十分重要的。 机器人柔性装配系统 机器人正式进入装配作业领域是在“机器人普及元年”的1980年前后，引人装配作业的机器人在早期主要用来代替装配线上手工作业的工序，随后很快出现了以机器人为主体的装配线。装配机器人的应用极大地推动了装配生产自动化的进展。装配机器人建立的柔性自动装配系统能自动装配中小型、中等复杂程度的产品，如电机、水泵齿轮箱等，特别适应于中小批量生产的装配，可实现自动装卸、传送、检测、装配、监控、判断、决策等机能。 机器人柔性装配系统通常以机器人为中心，并有诸多周边设备，如零件供给装置、工件输送装置、夹具、涂抹器等与之配合，此外还常备有可换手等。但是如果零件的种类过多，整个系统将过于庞大，效率降低，这是不可取的。在机器人柔性装配系统中，机器人的数量可根据产量选定，而零件供给装置等周边设备则视零件和作业的种类而定。因此，和装配线比较，产量越少，机器人柔性装配系统的投资越大。 3 结束语 工业机器人是以机械、电子、电子计算机和自动控制等学科领域的技术为基础，融合而成的一种系统技术;也可说是一门知识、技术密集的，多学科交叉的综合化的高新技术。随着这些相关学科技术的进步和发展，工业机器人技术也一定会到迅速发展和提高。 工业机器人技术论文范文篇二：《探讨工业机器人的发展趋势》 摘 要 随着社会经济发展，机器人开始被广泛应用于各行各业中，替工人进行一些复杂、繁重的体力劳动。目前，机器人是一种制造业与自动化设备中的典型代表，这将会是人造机器的“终极”版。它的应用已经涉及信息化、自动化、智能化、传感器与知识化等多个学科和领域，这是目前，是我国乃至世界高新技术成果的最佳集成，因此，它的发展是与许多学科的发展有着密切的联系。以现在的发展趋势来看，工业机器人的应用范围越来越广泛，同时在技术操作中，他也变得越来越标准化、规范化，提高工业机器人的安全性。另一方面，工业机器人发展越来越微型化、智能化，在人类生活中应用越来越广泛。 关键词 工业机器人 智能化 应用领域 安全性 随着社会复杂的需求，工业机器人在应用领域中越来越广泛。一方面，工业机器人被广泛应用于工业生产中，代替工人危险、复杂、单调的长时间的作业，例如在机械加工、压力铸造、塑料制品成形及金属制品业等各种工序上，同时还应用于原子能工业等高危险的部门，这已经在发达国家中应用比较广泛。另一方面，工业机器人在其他的领域应用也比较多，随着科学技术的飞速发展，提高了工业机器人的使用性能和安全性能，其应用的范围越来越广泛，应用的范围已经突破了工业，尤其在医疗业中应用比较好。 一、工业机器人的发展历程 第一代机器人，一般指工业上大量使用的可编程机器人及遥控操作机。可编程机器人可根据操作人员所编程序完成一些简单重复性作业。遥控操作机制每一步动作都要靠操作人员发出。1982年，美国通用汽车公司在装配线上为机器人装备了视觉系统，从而宣告了第二代机器人―感知机器人的问世。这代机器人，带有外部传感器，可进行离线编程。能在传感系统支持下，具有不同程度感知环境并自行修正程序的功能。第三代机器人为自治机器人，正在各国研制和发展。它不但具有感知功能，还具有一定决策和规划能力。能根据人的命令或按照所处环境自行做出决策规划动作即按任务编程。 我国机器人研究工作起步较晚，从“七五”开始国家投入资金，对工业机器及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发和研制。1986 年国家高技术研究发展计划开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。 我国工业机器人起步于70年代初期，经过30多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。 上世纪70年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下，我国于1972年开始研制自己的工业机器人。 进入80年代后，在高技术浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划(863计划)开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。 从90年代初期起，中国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 我国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展，工业机器人市场也已经成熟，应用上已经遍及各行各业。 我国未来工业机器人技术发展的重点有：第一，危险、恶劣环境作业机器人：主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二，医用机器人：主要有脑外科手术辅助机器人，遥控操作辅助正骨等;第三，仿生机器人：主要有移动机器人，网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 二、工业机器人的发展趋势 机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此它的发展与众多学科发展密切相关。当今工业机器人的发展趋势主要有：一是工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降。二是机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;有关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人。三是工业机器人控制系统向基于 PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化，网络化;器件集成度提高，控制柜日渐小巧，采用模块化结构，大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。四是机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。五是机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来这种新型装置已成为国际研究的 热点 之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。 总体趋势是，从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移，从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术的内涵已变为 灵活应用机器人技术的、具有实际动作功能的智能化系统。机器人结构越来越灵巧，控制系统愈来愈小，其智能也越来越高，并正朝着一体化方向发展。 三、我国工业机器人发展面临的挑战与前景 我国工业底子薄，工业机器人发展一直处于一个初步发展阶段，虽然我国从上个世纪70年代开始研发工业机器人，但是技术力量不足与西方国家的技术封锁，对此，在发展过程中，存在着比较多的问题。细分起来，有如下几点： 首先，我国基础零部件制造能力差。虽然我国在相关零部件方面有了一定的基础，但是无论从质量、产品系列全面，还是批量化供给方面都与国外存在较大的差距。特别是在高性能交流伺服电机和精密减速器方面的差距尤其明显，因此造成关键零部件的进口，影响了我国机器人的价格竞争力。 第二，我国的机器人还没有形成自己的品牌。虽然已经拥有一批企业从事机器人的开发，但是都没有形成较大的规模，缺乏市场的品牌认知度，在机器人市场方面一直面临国外机器人品牌的打压。国外机器人作为成熟的产业采用整机降价，吸引国内企业购买，而在后续的维护备件费用很高的策略，逐步占领中国市场。 第三，认识不到位，在鼓励工业机器人产品方面的政策少。工业机器人的制造及应用水平，代表了一个国家的制造业水平，我们必须从国家高度认识发展中国工业机器人产业的重要性，这是我国从制造大国向制造强国转变的重要手段和途径。□ 参考文献： [1]任俊.面向熔射快速制模的机器人辅助曲面自动抛光系统的研究.华中科技大学，2006年. [2]钟新华，蔡自兴，邹小兵.移动机器人运动控制系统设计及控制算法研究.华中科技大学学报(自然科学版)，2004年S1期. [3]张中英.基于遗传算法的机器人神经网络控制系统.太原理工大学，2005年. [4]李磊，叶涛，谭民，陈细军.移动机器人技术研究现状与未来.机器人，2002年05期. [5]杜玉红，李修仁.生产线组装单元气动搬运机械手的设计.液压与气动，2006年05期. [6]徐晓峰.基于串行通信技术的机器人实时控制研究.南京林业大学，2005年. 工业机器人技术论文范文篇三：《试论工业机器人机电一体化》 1机电一体化技术的应用现状 工业机器人。 工业机器人的出现在一定程度上可替代人的劳动，对于高辐射、高噪声污染、高浓度有害气体的工作场合来说，工业机器人是一个理想的选择。工业机器人的发展经历了三个阶段，第一代工业机器人智能化程度较低，只能通过预设的程序进行简单的重复动作，无法应对多变的工作环境和工作岗位。随着科技的发展，在第一代机器人的基础上通过各种传感器的应用使其可通过对环境信息的获取、分析、处理并反馈给动作单元，从而进行一些适应性的工作，这种机器人虽然智能化程度较低，但已经在一些特定的领域得以成功应用。在机电一体化技术相对成熟的今天，第三代机器人的智能化水平已经得到了较大的提升，其可以通过强大的传感原件收集信息数据，并根据实际情况作出类似于人脑的判断，因此可以在多种环境下进行独立作业，但成本较高，在一定程度上限制了实际应用。 分布式控制系统。 分布式控制系统是相对于集中式控制系统而言的，是通过一台中央计算机对负责现场测控的多台计算机进行控制和指挥，由于其强大的功能和安全性，使其成为当前大型机电一体化系统的主流技术。根据实际情况分布式控制系统的层级可分为两级、三级或更多级，通过中央计算机完成对现场生产过程的实时监控、管理和操作控制等，同时，随着测控技术的不断发展与创新，分布式控制系统还可以对生产过程实现实时调度、在线最优化、生产计划统计管理等功能，成为一种集测、控、管于一体的综合系统，具有功能丰富、可靠性高、操作方便、低故障率、便于维护和可扩展等优点，因此使系统的可靠性大幅提高。 2机电一体化技术的发展趋势 人工智能化。 人工智能就是使工业机器人或数控机床模拟人脑的智力，使其在生产过程中具备一定的推理判断、 逻辑思维 和自主决策的能力，可大幅提升工业生产过程的自动化程度，甚至实现真正的无人值守，对于降低人力成本，提高加工精度和工作效率具有十分重要的意义。目前，人工智能已经不只是停留在概念上，因此可预见机电一体化技术将向着人工智能化的方向发展。虽然以当前的科学技术水平不可能使机器人或数控机床完全具备人类的思维模式和智力特点，但在工业生产中，使这些机电一体化设备具备部分人类的职能是完全可以通过先进的技术达到的。 网络化。 网络技术 的发展给机电一体化设备远程监视和远程控制提供了便利条件，因此，将网络技术与机电一体化技术结合起来将是机电一体化技术发展的重点。在生产过程中，操作人员需要在车间内来回走动，对设备的状态进行掌握，并对机床的操作面板进行操作，通过在机电一体化设备与控制终端之间建立通信协议，并通过光纤等介质实现信息数据的传递，即可实现远程监视和操作，降低工人的劳动量，并且各种控制系统功能的实现，理论上来说都是建立在网络技术基础上的。 环保化。 在人类社会发展的最近几十年里，虽然经济得到了迅猛的发展，人们生活水平得到了显著的提高，然而以牺牲资源和环境为代价的发展模式使得人类赖以生存的环境遭到严重的污染，因此，在可持续发展战略提出的今天，发展任何技术都应当以对环境友好作为前提，否则就是没有前途的，故环保化是机电一体化技术发展的必然趋势。在机电一体化应用过程中，通过对资源的高效利用，并在制造过程中做到达标排放甚至零排放，产品在使用过程中对生态环境不造成影响，即便报废后也可对其进行有效回收利用，这就是机电一体化技术环保化的具体表现形式，符合可持续发展的要求。 模块化。 由于机电一体化装置的制造商较多，为降低系统升级改造的成本，并为维修提供便利，模块化将是一个非常有前途的研究方向。通过对功能单元进行模块化改造，可在需要增加或改变功能时直接将对应的功能模块进行组装或更换，即便出现故障，只需将损害的模块进行更换即可，工作效率极高，通用性的增强为企业节约了大量的成本。 自带能源化。 机电一体化对电力的要求较高，如果没有充足的电能供应就会影响生产效率，甚至由于停电造成数据的丢失等，因此通过设备自带动力能源系统可始终保持充足的电力供应，使系统运行更流畅。 3结语 综上所述，机电一体化技术的应用可使产品的生产效率和精度大幅提高，在当前工业生产中具有较大的技术优势，相信随着科技的发展，机电一体化技术水平也会不断提高，为工业生产做出更大贡献。 猜你喜欢： 1. 初三机器人科学论文2000字 2. 工业智能技术论文 3. 传感器技术论文范文 4. 机器人科技论文3000字 5. 初三智能机器人科技论文2000字 6. 人工智能机器人的相关论文

工业设备中大量的细小管道经过长时间的使用后，会出现各种各样的缺陷，给生产和生活带来安全隐患。由于对细小管道的检修与维护比较困难，所以对管道进行检测和维修的管道检测机器人的需求日益增加。通过对国内外管道检测机器人研究现状分析，总体看来，国内外已经在管内作业机器人领域取得了大量的成果，主要应用在管道检测、维修等方面。国外有名的有德国Ipak，国内做的好的品牌有中仪。

油气管道泄漏检测论文

天然气管道运行规范 ： 长输天然气管道清管作业规程 ： 世界长输天然气管道综述 ： 希望对你有帮助

1] 李国兴,柳岩. 长输天然气管道的安全问题及其对策[J]. 油气储运, 2006, (07) . [2] 柳庆新. 石油天然气管道安全管理存在问题及对策分析[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2007, (05) . [3] 李文波,苏国胜. 国外长输管道安全管理与技术综述[J]. 安全、健康和环境, 2005, (01) . [4] 方东晓. 影响天然气管道安全的危害因素分析及对策探讨[J]. 上海煤气, 2008, (03) . [5] 姜淑华,杜晓春. 制约川渝天然气管道安全运行的问题与对策[J]. 天然气技术, 2007, (03) . [6] 施纪卫,冯琦,杨英,顾伯通. 天然气长输管道与高压送电线路设施靠近段的安全措施分析[J]. 天然气与石油, 2006, (04) . [7] 陈学锋,于倩秀. 油气长输管道安全评价方法——肯特法简介[J]. 安全、健康和环境, 2006, (03) . [8] 郑利平,梁建杭,管胜强. 天然气高压管道和站场的安全运行管理[J]. 煤气与热力, 2007, (06) . [9] 王瑞. 威胁城市天然气管网安全的因素及对策[J]. 山西焦煤科技, 2003, (02) . [10] 彭家立. 消除天然气长输管道隐患[J]. 劳动保护, 2009, (04) . 1] 王宗江. 管道项目成本控制实践[J]. 施工企业管理, 2010, (01) :91-92[2] 李克, 李振林, 宫敬, 刘海强. 天然气管道小泄漏高空激光检测试验[J]. 中国石油大学学报(自然科学版), 2010, (01) :129-133[3] 张春燕, 杜磊, 文昊昱, 牟华. 天然气长输管道和站场防腐涂层[J]. 中国涂料, 2010, (02) :61-64[4] 曹崇珍, 贾志红, 贾志方, 刘格非. 废弃管道内残油注入到运行管道中的技术应用[J]. 石油规划设计, 2010, (01) :42-44[5] 贾双英, 孙东晓. 油气长输管道工程水工保护的重要性探析[J]. 山西建筑, 2010, (02) :367-368[6] 杜一男, 吴剑刚, 杨秀强, 高军, 何兴军, 库亚荣. 长输管道建设项目投资估算准确性因素分析及建议[J]. 石油规划设计, 2010, (01) :13-14[7] 张诗海. 浅议长输管道安装工程风险管理[J]. 中国高新技术企业, 2010, (04) :114-116[8] 资讯[J]. 全面腐蚀控制, 2010, (01) :2-3[9] 任杰, 张涛, 王振清. 长输管道服役环境状态参数无线遥测系统研究[J]. 物理测试, 2010, (01) :29-32[10] 袁宁, 唐渭, 陈泽昊, 李宏伟, 刘明辉. 长输管道工程施工期环境监理研讨[J]. 铁道劳动安全卫生与环保, 2010, (01) :8-121]李士伦,张斌,唐晓东,戴磊. 西部大开发中的天然气工业——加快天然气开发利用,培育新的经济增长点[J]天然气工业, 2001,(01) . [2]彭伟欣,卢林松,赵庆平. 长江三角洲地区利用天然气前景及展望[J]天然气工业, 2001,(04) . [3]涂彬,葛家理,李杰. 我国天然气工业科技发展战略研究[J]天然气工业, 2003,(01) . [4]赵贤正,李景明,李东旭,马硕鹏,张福东. 中国天然气资源潜力及供需趋势[J]天然气工业, 2004,(03) .

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超声波检测技术是现代科学技术发展的产物，其检测的过程会很好的保护试件的质量和性能，这是我为大家整理的超声波检测技术论文，仅供参考!

关于超声波无损检测技术的应用研究

摘要：超声波无损检测技术是现代科学技术发展的产物，其检测的过程会很好的保护试件的质量和性能，从而获取物品的性质和特征对其进行检测。超声波无损检测技术通过结合高科技的技术来完成检测的过程，检测的结果真实可靠，可以体现出超声波无损检测技术的应用性，同时超声波无损检测技术在检测时，也存在一些缺点。

关键词：超声波无损检测;脉冲反射式技术;检测技术

中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2014)05-0029-02

超声波无损检测技术在检测的过程中，会使用到很多的技术，这些技术既满足了检测的需要，又能有效的解决检测中出现的问题。经过技术人员的不断探索，通过人工神经网络的技术来减少检测的缺陷，并实现了降低噪音的效果，满足了超声波无损检测的更高要求。在检测的过程中，要合理科学的利用技术手法，来提高检测结果的准确性。

1 超声波无损检测技术的发展趋势和主要功能

超声波无损检测技术的发展趋势

在超声波无损检测技术应用的过程中，需要很多理论知识的支持，检测时也对检测的方法和工艺流程有严格的要求，这些规范的检测方式使超声波无损检测的结果可以更准确。发现检测缺陷时，技术人员应用非接触方式的检测技术，运用激光超声来提高检测的效果，所以未来超声波无损检测技术一定会向着自动化操作的水平去发展。自动化的检测方法可以简化检测工作，实现专业检测的目标，扩大超声波无损检测技术应用的范围，同时随着超声技术的应用，在检测的过程中，也会实现数字化检测的目标，利用超声信号来处理技术的应用，使检测技术可以实现统一使用的要求，同时数字化操作的检测过程也会提高检测的准确性，有利于检测技术的发展。所以超声波无损检测技术将会实现全面的现代化操作要求，利用现代化科学技术的发展，来规范超声波无损检测的检测行为，也具备了处理缺陷的功能，提高了检测的效率。

超声波无损检测技术系统的主要功能

目前，我国超声波无损检测主要应用的技术是脉冲反射式的检测方法，这种技术的应用可以准确的定位缺陷出现的位置和形式，具有非常高的灵敏度，简化了技术人员检查缺陷的工作，完善了技术标准。脉冲反射式的检测技术还具有非常高的灵活性和适用性，可以适应超声波无损检测的要求，并实现一台仪器检测多种波形的检测工作。根据脉冲反射式的检测技术要求，可以实现缺陷检查的功能、操作界面切换显示的功能、显示日历时钟的功能，在实际的检测过程中功能键的使用也非常方便，简化了技术人员的操作过程，并且脉冲反射式技术具有灵敏度高的功能，使其可以及时的发现检测过程中出现的缺陷，有利于技术人员进行检修的工作，提高了检测工作的工作效率。

系统主要功能的技术指标

脉冲反射式技术在使用的过程中有很多的要求，其中要满足功能使用的技术指标，从而实现规范化的操作标准。反射电压的电量要控制在400伏，实现半波或者射频的检波方式，检测的范围要在4000-5000毫米之间，只有满足了这些技术标准才能合理的设置出技术应用的框架。同时在超声波无损检测技术应用的过程中有严格要求的电路设计，如果不能满足技术的指标要求，那么在实际检测的过程中，会存在很大的风险，会对技术人员造成严重的生命安全威胁。所以在检测工作实施之前，必须要按照相关的技术指标来合理的构建检测的环境，提高检测工作的安全性，保障检测工作可以顺利的进行。

2 超声波无损检测技术检测的方法和缺陷的显示

超声波无损检测技术检测的主要应用方法

超声波无损检测技术的检测方法按照具体的分类可以分为很多种，从检测的原理进行分析，超声波无损检测技术应用的主要方法是穿透法、脉冲反射法、共振法，按照检测探头来分类，检测的主要方法有单探头法、双探头法、多探头法，按照检测试件的耦合类型来分类，检测的主要方法有液浸法、直接接触法。这些具体的方法可以满足很多情况下的检测工作，并且提高了检测结果的准确性，完善了超声波无损检测技术的检测要求，所以技术人员要根据具体的检测环境和试件的类型来选择正确的检测方法，通过方法的应用要提高检测工作的效率，降低缺陷出现的可能。随着我国现代化科学技术的不断发展，人们对检测技术的应用也提出了更高的要求，检测工作的检测范围也越来越广，同时要求在对试件检测的过程中，不可以损坏试件的质量和性能，同时还要保准检测结果的准确性，所以技术人员要严格的按照检测标准，完成检测的工作，要对检测的方法进行改善，使其可以满足时代发展的要求。

缺陷的显示

在超声波无损检测技术检测的过程中，会出现不同类型的缺陷，主要分为A、B、C三种类型的显示，在工业检测的过程中，A类显示是应用最广泛的一种类型，在显示器上以脉冲的形式显示出来，对显示器上的长度和宽度进行标记，从而当超声波返回缺陷信号时，可以在屏幕上明确的显示出缺陷出现的位置。B类显示是通过回波信号来完成显示的过程，回波信号发出时会点亮提示灯，通过显示器的显示可以观察到缺陷出现的水平位置，这种类型的显示比较直观，有利于技术人员的观察和分析。C类显示是通过反射的回波信号来调制显示的内容，通过亮灯和暗灯来显示接收的结果，检测到缺陷时会出现亮灯，因此技术人员只需要观察灯的变化，就可以判断缺陷出现的情况。所以在实际检测的过程中，技术人员一定要认真观察缺陷出现的位置和内容，从而制定出科学合理的改善方案，来降低缺陷出现的可能，提高超声波无损检测技术检测的效果。

缺陷的定位

对于脉冲反射式超声检测技术来说，显示器的水平数值变化就是缺陷出现的位置，这时技术人员要对缺陷出现的位置进行定位，从而可以分析在检测过程中出现缺陷的环节。根据反映出的缺陷声波，经过计算，得出准确的缺陷产生的位置。

3 结语

科学技术的发展会带动我国的生产力水平的提高，同时也会促进技术的研发，超声波无损检测技术就是因为科学技术的不断发展，才实现了检测的目标，在检测的过程中，可以结合现代化的技术来提高检测的效率和结果的准确性。超声波无损检测技术实现了无损试件的检测要求，提高了检测的质量和水平，应该得到社会各界的关注，扩大检测的范围。

参考文献

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作者简介：李新明(1992―)，男，湖北人，大连理工大学学生。

长输管道超声波内检测技术现状

【摘要】超声波内检测技术是长输管道的主要检测技术。本文介绍了长输管道超声波内检测的技术优势、国内外的发展现状，以供参考。

【关键词】长输管道 超声波 内检测 优势 现状

一、前言

长输管道是石油、天然气重要的运输手段，要保证管道的稳定运行，就要加强日常的检测和维护，及时发现问题，防止重大事故发生。

二、管道内检测主要技术及优势

管道内检测是涵盖检测方案决策、管道检测、检测数据解释分析和管道安全评价等过程的系统工程。利用智能检测器进行管线内检测是目前较为普遍的方式，该方法是通过运行在管道内的智能检测器收集、处理、存储管道检测数据，包括管道壁厚、管道腐蚀区域位置、管道腐蚀程度、管道裂纹和焊接缺陷，再将处理数据与显示技术结合描绘管道真实状况的三维图像，为管道维护方案的制定提供决策依据。超声波内检测技术和漏磁检测技术是现在最常用的海管内检测技术。

超声波内检测技术是在检测器中心安放一个水平放置的超声波传感器，传感器沿着平行于管壁的方向发射声波，声波沿着平行于管壁的方向行进直至被一个旋转镜面反射后，垂直穿透管道壁，声波触碰管道外壁后按照原路径反射回传感器，计算机计算声波发射及反射回传感器的时间，该时间就被转换为距离及管道壁厚的测量值。声波反射镜面每秒旋转2周，检测器每米可以采集3万个左右的测量值。超声波内检测技术可以原理简单，数据准确可靠，该方法可以精确测量管道的壁厚，不仅可以测量金属管线，对于非金属管线，如高密度聚乙烯管也能够有效测量，并且可测管道管径的尺寸范围较大，甚至能够测量壁厚等级80以上的大壁厚管道，对于变径管道同样适用。

管道漏磁检测技术利用磁铁在管壁上产生的纵向回路磁场来探测管道内外壁的金属损失以及裂纹等缺陷，确定上述缺陷的准确位置，检测器所带磁铁将检测器经过的管壁饱磁化，使管壁周圈形成磁回路。若管道的内壁或外壁有缺陷，围绕着管道缺陷，管道壁的磁力线将会重新进行分布，部分磁力线会在这个过程中泄露从而进入到周围的介质中去，这就是所谓的漏磁场。磁极之间紧贴管壁的探头检测到泄漏的磁场，检测到的信号经过滤波、放大、转换等处理过程后会被记录到存储器中，通过数据分析系统的处理对信号进行判断和识别。管道的漏磁检测技术具有准确性高的优点，通过在气管线中低阻力和低磨损的设计取得较高质量的数据，可以在没有收球和发球装置的情况下完成检测，对于路径超过200公里的长输管道能够以每分钟200米左右的速度进行检测。

三、长输管道建设工艺技术发展现状

1、管道焊接

管道焊接是管道建设的最重要的一个方面，现场焊接的效率高，安全性和可靠性在每个管道的建设是重要的角色。从国内长途管道工程在1950年的第一条运输管道建设以来，管道现场焊接施工在我国发展的半个世纪里主要经历了有四个发展过程，分别是：手工电弧焊上向焊、手工电弧焊下向焊、半自动焊和自动焊。

(1)手工电弧焊上向焊和手工电弧焊下向焊。90年代初手工电弧焊下向焊和手工电弧焊下向焊作为当时国内传输管道的一种焊接方法，得到了广泛的应用，突出的优点是高电流、焊接速度高，根焊接速度可达20到50厘米/分钟，焊接效率高。目前在进行焊接位置相对困难的位置和焊接设备难进入的位置时采用手工电弧焊焊接。

(2)半自动焊。电焊工通过半自动焊枪进行焊接，由连续送丝装置送丝焊接的一种方式叫做半自动焊。半自动焊是长输管道焊接的主要方式，因为在焊接送丝比较连续，就省了换焊条和其他辅助工作时间，同时熔敷率高、减少焊接接头，减少焊接电弧，电弧焊接缺陷、焊接合格率提高，

(3)自动焊。自动焊方法使整个焊接过程自动化，人工主要从事监控操作。国内开始从西到东的天然气管道项目，就是大面积的自动焊接的应用程序。自动焊接技术在新疆，戈壁等地区比较适合。

2、非开挖穿越施工技术

遇到埋管道的建设，跨越河流，道路，铁路等障碍时，有许多问题如果使用传统开挖方法则会比较难实施，而“非开挖”铺设地下管道是当前国际管道项目进行了先进的施工方法，已广泛应用于这个国家。我国近年来建设大量的长输管道采用了盾穿越技术，有许多大河流使用了盾构穿越。顶管穿越通过短距离管道穿越技术在1970年代后期开始得到使用。传统意义上的顶管施工是以人工开采为主。后来当使用螺旋钻开采和输送管顶土，后来又派生出了土压力平衡方法，泥水平衡方法，通过顶管技术，可以达到超过1千米以上的距离。通过液压以控制管切割前方的覆土，以保证顶管的方向正确，和顶采用继电器，激光测距，头部方位校正方法顶推的施工工作，长距离顶管的问题和方向问题得到了解决。

3、定向穿越技术

我国从美国引进的定向钻是在1985年首次应用于黄河的长输管道建设。在过去的20年里，非开挖定向穿越管道技术在我国得到了迅速的发展。定向钻井在非开挖管道穿越技术已广泛应用于管道业。定向钻用于铺设管道取得了巨大的成就。我国在2002年2月以2308米和273米直径的长度穿越了钱塘江，是世界上最长的穿越长度，被载入吉尼斯世界纪录。定向穿越管道施工技术是一个多学科，多技术，根据于一体的系统工程，任何部分在施工过程中存在的问题的设备集成，并可能导致整个项目的失败，造成了巨大的损失。而被广泛使用，由于定向钻井，通过建设，使技术已经取得了长足的进步和发展的方向。硬石国际各种施工方法，如泥浆马达，震荡的顶部，双管钻进的建设。广泛采用PLC控制，电液比例控制技术，负荷传感系统，具有特殊的结构设计软件的使用。

四、管道超声内检测技术现状

1、相控阵超声波检测器

美国GE公司研制的超声波相控阵管道内检测器于2005年开始应用于油气管道内检测，目前已检测管道长度4700km，该检测器包括两种不同的检测模式：超声波壁厚测量模式和超声腐蚀检测模式，适用于管径610～660mm的成品油管道。该检测器有别于传统检测器的单探头入射管道表面检测的方法，采用探头组的形式来布置探头环，几个相邻并非常靠近(间距左右)的探头组成一个探头组，一个探头组内的探头按照一定的时间顺序来激发并产生超声波脉冲，而该激发顺序决定了产生的超声波脉冲的方向和角度，因此控制一个探头组内不同探头的激发顺序就可以产生聚焦的超声波脉冲。检测器包括3个探头环、44个探头组，每个探头环提供一种检测模式，可根据不同的管道检测需求来确定探头环。

该检测器与其他内检测器相同，包括清管器、电源、相控阵传感器、数据处理和储存模块4部分。清管器位于整个检测器的头部并装有聚氨酯皮碗，一方面负责清管以确保检测精度，另一方面起密封作用，使得检测器可以在前后压力差的作用下驱动前进。探头仓由3个独立的探头环组成，每个探头环的探头布置都能实现超声波信号周向全覆盖。检测器能够实现长25mm、深1mm的裂纹检测，检测准确率超过90%;最小检测腐蚀面积10×10mm ，检测精度大于90%。

2、弹性波管道检测器

安桥管道公司管理着世界上最长和最复杂的石油管道网络。其研发的内检测器已经在超过15000km的管道中开展检测。其中基于声波原理的检测器主要有弹性波检测器和超声波管道腐蚀检测器。弹性波检测器的弹性波信号可以在气体管道中传播，主要用于检测管道的焊缝特征，尤其是对长焊缝和应力腐蚀裂纹有较好的检测效果。最新的MKIII弹性波检测器最多可以装备96个超声波传感器，用于在液体祸合条件下发射接收超声波信号，进行管道检测。MKIII弹性波检测器的最大运行距离为150km，相对于二代产品的45km有了很大程度的提高。

五、结束语

综上所述，随着科技水平的快速发展和进步，超声波内检测技术也将更加完善，对于长输管道的检测也将更加准确，为管道的正常使用和安全运行发挥更大的作用。

参考文献

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