【技术实现步骤摘要】
一种埋地钢质管道损伤全张量地磁检测系统及实现方法
本专利技术涉及管道检测领域，具体涉及一种埋地钢质管道损伤地面非开挖检测技术。
技术介绍
我国现役油气管道中部分已进入老龄化阶段，由于腐蚀、第三方破坏、自然灾害等原因导致管道事故频发，极易引发爆炸、火灾、中毒等灾难性事故，造成人民生命财产的重大损失，并严重污染环境，社会影响恶劣。因此，为保证管道安全运行，相应的检测设备及技术方法显得尤为重要。目前，管道检测普遍采用人工巡检和外腐蚀检测方式，都不足以对管道本体做出有效检测，不能从根本上对管道的安全运行状况做出可靠评价。对一些重特大管线会采用内检测技术实现对管道本体的检测，但检测成本极高且对管道运行压力和口径等有较高要求。管体损伤外检测技术主要有TEM瞬变电磁法、德国NoPig多频谐波电流法和俄罗斯MTM检测技术等。其中TEM和NoPig检测仪器笨重、操作复杂，且效率低、精度差，不适用于实际工程中应用和推广；MTM方法也存在抗干扰能力差、检测灵敏度低、存在检测盲区等缺点，在应用于复杂区域管道检测时存在很大的局限性。因此，亟待研究和开发一种能够针对管体本身损伤检测的低成本、高可靠、高效率的地面非开挖检测技术及仪器设备。依据地磁检测原理,埋地钢质管道作为一种典型的铁磁性构件会在地磁场环境下感应出异于周围地磁场的信号，且在损伤部位会产生一定的漏磁场，使局部信号发生变化。通过隧道磁阻传感器阵列式探头对地磁场异常信号的检测，并采用磁梯度全张量理论，可以实现对管道损伤的诊断识别和定位，以此设计开发了一种埋地钢质管道损伤全张量地磁检测系统。该系统成本低、可靠性高、应用灵活，能够...
【技术保护点】
1.一种埋地钢质管道损伤全张量地磁检测系统，其特征在于：该系统包括：系统电源管理模块(1)，信号调理模块(2)，全张量地磁检测探头(3)，多元阵列结构(4)，三轴隧道磁阻传感器(5)，数据线(6)，数据信息高速处理模块(7)，数据采集模块(8)，按键控制模块(9)，LED指示模块(10)，FSMC总线(11)，管道损伤特征提取及辨识模块(12)，损伤定位模块(13)，RTC处理模块(14)，LCD显示模块(15)，数据存储模块(16)，上位机(17)，管道损伤全张量地磁检测数据分析单元(18)；系统电源管理模块(1)连接系统中所有需要供电的单元或模块；全张量地磁检测探头(3)与信号调理模块(2)相连，信号调理模块(2)通过数据线(6)与数据信息高速处理模块(7)相连进而与数据采集模块(8)相连；数据信息高速处理模块(7)还与数据采按键控制模块(9)、LED指示模块(10)相连，且通过FSMC总线(11)与管道损伤特征提取及辨识模块(12)相连；管道损伤特征提取及辨识模块(12)与损伤定位模块(13)、RTC处理模块(14)、LCD显示模块(15)、数据存储模块(16)相连，且损伤定位模...
【技术特征摘要】
1.一种埋地钢质管道损伤全张量地磁检测系统，其特征在于：该系统包括：系统电源管理模块(1)，信号调理模块(2)，全张量地磁检测探头(3)，多元阵列结构(4)，三轴隧道磁阻传感器(5)，数据线(6)，数据信息高速处理模块(7)，数据采集模块(8)，按键控制模块(9)，LED指示模块(10)，FSMC总线(11)，管道损伤特征提取及辨识模块(12)，损伤定位模块(13)，RTC处理模块(14)，LCD显示模块(15)，数据存储模块(16)，上位机(17)，管道损伤全张量地磁检测数据分析单元(18)；系统电源管理模块(1)连接系统中所有需要供电的单元或模块；全张量地磁检测探头(3)与信号调理模块(2)相连，信号调理模块(2)通过数据线(6)与数据信息高速处理模块(7)相连进而与数据采集模块(8)相连；数据信息高速处理模块(7)还与数据采按键控制模块(9)、LED指示模块(10)相连，且通过FSMC总线(11)与管道损伤特征提取及辨识模块(12)相连；管道损伤特征提取及辨识模块(12)与损伤定位模块(13)、RTC处理模块(14)、LCD显示模块(15)、数据存储模块(16)相连，且损伤定位模块(13)和RTC处理模块(14)能够通过管道损伤特征提取及辨识模块(12)的内部逻辑关系与LCD显示模块(15)和数据存储模块(16)相连；数据存储模块(16)中存储的数据能够通过U盘传输实现与上位机(17)间接相连，进而与管道损伤全张量地磁检测数据分析单元(18)相连。2.根据权利要求1所述的一种埋地钢质管道损伤全张量地磁检测系统，其特征在于：数据采集和处理流程：首先由数据采集模块(8)控制全张量地磁检测探头(3)采集磁场信号，经过信号调理模块(2)后，由数据线(6)传输到数据信息高速处理模块(7)进行信号处理，再由FSMC总线(11)与管道损伤特征提取及辨识模块(12)桥接实现磁场数据解码和辨识，结合损伤定位模块(13)的经纬度信息和RTC处理模块(14)的检测时间信息，将信号传入LCD显示模块(15)和数据存储模块(16)，最终将保存的数据信息传输到上位机(17)，通过管道损伤全张量地磁检测数据分析单元(18)进行深度处理；此外，按键控制模块(9)和LED指示模块(10)对系统运行状态进行控制和指示。3.根据权利要求1所述的一种埋地钢质管道损伤全张量地磁检测系统，其特征在于：系统电源管理模块(1)对系统中所使用电压集中设计和管理；为满足实际工程检测需求，采用12V锂电池供电，并由稳压芯片MAX1626和COMS管产生+5V输出电压；LM2662电荷泵的输入电压+5V，输出电压-5V；AMS1117-3.3和AMS1117-2.5的输入电压+5V，输出电压分别为+3.3V和+2.5V；AMS1117-1.2的输入电压+3.3V，输出电压+1.2V。4.根据权利要求1所述的一种埋地钢质管道损伤全张量地磁检测系统，其特征在于：全张量地磁检测探头(3)是由5个三轴隧道磁阻传感器(5)构成的多元阵列结构(4)，其中1号传感器、2号传感器、4号传感器、5号传感器分别位于正方形检测板的四角，3号传感器位于正方形检测板的中心；全张量地磁检测探头(3)每一轴均以差分电压信号输出，为节省ADC的使用单元，采用八个精密集成运放AD8277设计差分减法电路将信号调理模块(2)设计成单端电压信号输出模式，实现五个三轴隧道磁阻传感器输出15路单端模拟电压信号，并保留1路备用通道。5.根据权利要求1所述的一种埋地钢质管道损伤全张量地磁检测系统，其特征在于：数据信息高速处理模块(7)采用FPGA主控芯片设计地磁数据采集双ADC控制器、异步双FIFO“乒乓”地磁数据缓冲控制器、按键交互控制器及LED控制器，实现控制器内部指令的高速并行运行以及模块内ADC采样数据的“电压-磁场”反演；地磁数据采集双ADC控制器实现对数据采集模块(8)的控制，异步双FIFO“乒乓”地磁数据缓冲控制器实现对数据流交替缓冲的控制，按键交互控制器和LED控制器分别实现对按键控制模块(9)和LED指示模块(10)的控制；双FIFO“乒乓”操作是指在FPGA内部设计FIFO1和FIFO2两个FIFO，实现其读功能和写功能的交替循环，当FIFO1读时FIFO2写，当FIFO1写时F...
【专利技术属性】
技术研发人员：王新华，赵以振，陈迎春，帅义，句海洋，张涛，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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