基于新型人工鱼群算法的管道连接器检测方法技术

本发明专利技术具体涉及了一种基于新型人工鱼群算法的管道连接器检测方法。采用管道检测装置中管道缺陷定位用惯性传感器测量数据；并运用新型人工鱼群算法来分析管道内的惯性传感器测量数据，通过对惯性传感器测量数据的奇异性辨识来辨识出管道连接器(弯管、环形焊缝和法兰等)对应的时间段；同时，结合管道缺陷定位系统计算出来的管道位置和时间关系，二者进行时间信息同步运算即可得到管道连接器在管道不同位置的分布情况；管道连接器检测结果不仅为管道段连接器处等易腐蚀、易破裂部位的维修提供便利，还为惯性辅助管道检测定位系统在直管道段提供连续的方位角和俯仰角误差修正提供指示信号，便于提高管道检测定位系统的定位和定向精度。

【技术实现步骤摘要】
基于新型人工鱼群算法的管道连接器检测方法
本专利技术涉及管道连接器检测方法
，特别是涉及一种基于新型人工鱼群算法的管道连接器检测方法。
技术介绍
管道是实现油、气或水等资源运输的最有效、便利和安全的方式。随着大量先前铺设的管道已达到或超过服役期，由管道泄漏带来的环境污染及经济损失是非常严重的，甚至管道爆炸造成的安全威胁更是难以估量。管道检测装置是在管道内实现管道缺陷检测及缺陷定位最有效的工具，已成为各类管道周期性检测的首选。此外，泥石流、山体滑坡等自然因素也会造成管道形变，采用管道检测装置可实现对被检测管道坐标的有效测量，分析管道的位移或形变对管道潜在危险预测能提供很好的帮助，预防各类管道泄漏或爆炸等危险发生。由惯性传感器构成的惯性辅助管道定位系统是在管道内实现管道缺陷定位及管道形变检测的核心系统之一。但是，惯性辅助管道定位系统的定位误差和方位角误差是随着被检测管道距离的增加而逐渐累积的。通常情况下，管道检测装置四周安装的里程仪及其在管道内运动的非完整性约束能为惯性辅助管道定位系统提供连续速度修正。同时，沿被检测管道每隔一定距离且位置已知的地表标记可为惯性辅助管道定位系统提供离散位置修正。但是，小体积低精度的惯性传感器构成的惯性辅助定位系统的方位角(定向)误差发散严重，除了速度和位置误差修正外，还需要进行方位角误差修正。传统磁力计方位角检测在小径管道内受管道内径及管内环境等影响误差大，惯性辅助管道定位系统很难为管道开挖及维修提供足够的精度。因此，为惯性辅助小径管道检测定位系统提供一种新的方位角误差修正方法势在必行。管道是由直管道段通过管道连接器(弯管、环形焊缝和法兰等)连接而成的。管道连接处大都采用焊接或螺丝进行连接，在长期的地下环境中易于腐蚀甚至破裂。此外，管道检测装置在直管道内具有方位角和俯仰角不变的特性，可用于修正管道定位系统的方位角发散误差，提高管道检测定位系统的精度。但是，此方法实现的前提就是实现对管道连接器的正确检测，并确定其具体坐标位置。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是如何提供一种误差小、辨识度高的基于新型人工鱼群算法的管道连接器检测方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种基于新型人工鱼群算法的管道连接器检测方法，包括以下步骤：步骤1，在管道检测装置完成整个被检测管道的检测任务后，从存储器中读取管道定位传感器的数据；步骤2，采用新型人工鱼群算法的方法，得出管道检测装置在管道内运行时间与不同时刻所对应的管道连接器的关系；步骤3，在采用管道测量时的惯性传感器数据检测管道连接器的同时，管道定位传感器采用惯性导航解算、组合导航及数据平滑滤波技术可得到管道检测装置在管道内运动的轨迹与时间的关系；步骤4，将步骤2得出的管道连接器与时间的关系和步骤3得到的管道轨迹与时间的关系进行时间同步操作；步骤5，在管道连接器检测结果与管道定位系统进行时间同步后，即可得到被检测管道中管道连接器的具体坐标位置；步骤6，通过检测和时间同步结果，生成最终标明管道连接器及其位置的检测报告。进一步的，步骤2中采用新型人工鱼群算法的方法包括以下步骤：S1：由管道检测装置内安装的三轴陀螺仪和三轴加速度计分别敏感管道检测装置在管道内运动时的旋转角速率和线性加速度。S2：三轴陀螺仪测量的旋转角速率测量值用于判断管道检测装置是否通过弯曲管道，加速度计在管道检测装置内随着管道运动的测量信号用于判断环形焊缝和法兰等管道连接器；S3：将由陀螺仪测量值检测的弯曲管道段与由加速度计测量值检测的环形焊缝和法兰等管道连接器结合，即可得到整个被检测管道中的管道连接器与时间的对应关系。进一步的，步骤3中管道检测装置在管道内运动的轨迹与时间的关系确定包括以下步骤：A1：三轴陀螺仪和三轴加速度计分别敏感管道检测装置在管道内运动时的旋转角速率和线性加速度；A2：在管道内运动的姿态、速度和位置信息条件已知的状况下，采用捷联惯性导航算法可以计算出管道检测装置在管道内运动的姿态、速度和位置信息；A3：管道测量装置中里程仪测量的轴向速度和管道检测装置在管道内的非完整性约束提供三维速度，同时管道连接器检测结果可以在直管道段提供方位角和俯仰角，以及地表磁标记提供三维位置，并在Kalman滤波估计的作用下可估计出惯性传感器误差和捷联惯性导航系统误差，这些误差可以反馈并修正管道定位系统精度；A4：可以采用数据平滑处理技术离线估计系统误差，再次提高管道定位系统精度，得出精确的管道地理坐标值。进一步的，步骤4中，实现时间同步的前提就是管道连接器与时间的关系和管道轨迹与时间关系的结果都是基于管道检测装置中的同一套惯性测量数据。进一步的，步骤S2中，判断管道检测装置是否通过弯曲管道时通过静止状态下陀螺仪输出角速率的平方和作为阈值，当三轴陀螺仪任意轴测量的旋转角速率测量值大于阈值，则判定管道检测装置正通过弯曲管道段，否则判定管道检测装置正通过直管道段。进一步的，步骤S2中，判断是否通过环形焊缝和法兰等管道连接器时，将加速度计测量信号进行时域到频域的变换，得到其时频特性曲线，当变换后频域曲线幅值大于预设的阈值时即管道检测装置正通过环形焊缝和法兰等管道连接器部位，否则管道检测装置正通过直管道段。进一步的，确定被检测管道连接器的地理坐标位置时，管道内安装的惯性测量数据不仅用于管道连接器的检测，同时还用于被检测管道地理坐标位置的计算，由于二者采用了同一套惯性传感器在管道内的数据，由此检测出的管道连接器和管道定位系统具有时间信息同步特性，管道连接器检测的输出是时间和管道连接器的关系，而管道检测定位系统的输出是时间和管道坐标位置的关系，通过时间信息同步即可得到管道连接器在地理坐标中的位置。本专利技术的有益效果为：基于新型人工鱼群算法的管道连接器检测是无需任何硬件成本的，管道连接器检测的实现不需要在管道检测装置中安装或添加其他任何传感器，用于检测的信号是对管道检测定位用惯性传感器数据的再次利用。此外，管道检测中对管道缺陷的维护是在管道检测完成之后进行的，无需同时进行，故对管道检测数据的分析、管道连接器检测和管道定位系统计算管道地理坐标都是离线进行的，故不会对现有的管道检测及完整性管理系统产生影响。同时，本专利技术还有这样一些特点：(1)本专利技术采用新型人工鱼群算法来检测管道连接器是离线处理的，管道连接器检测结果可为惯性辅助管道定位系统在直管道段提供方位角和俯仰角误差修正。(2)本专利技术中的管道连接器检测结果是不依赖于任何额外的传感器的，只是采用了惯性辅助管道检测定位系统已装备好的惯性传感器。(3)本专利技术中的管道连接器检测适用于各类油、气、水、化学物质等运输用各种管径管道，所采用的管道检测装置外型为圆柱型或类鱼雷型。附图说明图1为新型人工鱼群算法检测管道连接器示意图。图2为惯性辅助管道定位系统定位原理图。图3为基于新型人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于新型人工鱼群算法的管道连接器检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，在管道检测装置完成整个被检测管道的检测任务后，从存储器中读取管道定位传感器的数据；/n步骤2，采用新型人工鱼群算法的方法，得出管道检测装置在管道内运行时间与不同时刻所对应的管道连接器的关系；/n步骤3，在采用管道测量时的惯性传感器数据检测管道连接器的同时，管道定位传感器采用惯性辅助管道定位系统技术可得到管道检测装置在管道内运动的轨迹与时间的关系；/n步骤4，将步骤2得出的管道连接器与时间的关系和步骤3得到的管道轨迹与时间的关系进行时间同步操作；/n步骤5，在管道连接器检测结果与管道定位系统进行时间同步后，即可得到被检测管道中管道连接器的具体坐标位置；/n步骤6，通过检测和时间同步结果，生成最终标明管道连接器及其位置的检测报告。/n

【技术特征摘要】
1.基于新型人工鱼群算法的管道连接器检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在管道检测装置完成整个被检测管道的检测任务后，从存储器中读取管道定位传感器的数据；
步骤2，采用新型人工鱼群算法的方法，得出管道检测装置在管道内运行时间与不同时刻所对应的管道连接器的关系；
步骤3，在采用管道测量时的惯性传感器数据检测管道连接器的同时，管道定位传感器采用惯性辅助管道定位系统技术可得到管道检测装置在管道内运动的轨迹与时间的关系；
步骤4，将步骤2得出的管道连接器与时间的关系和步骤3得到的管道轨迹与时间的关系进行时间同步操作；
步骤5，在管道连接器检测结果与管道定位系统进行时间同步后，即可得到被检测管道中管道连接器的具体坐标位置；
步骤6，通过检测和时间同步结果，生成最终标明管道连接器及其位置的检测报告。


2.根据权利要求1所述的基于新型人工鱼群算法的管道连接器检测方法，其特征在于，步骤2中采用新型人工鱼群算法的方法包括以下步骤：
S1：由管道检测装置内安装的三轴陀螺仪和三轴加速度计分别敏感管道检测装置在管道内运动时的旋转角速率和线性加速度。
S2：三轴陀螺仪测量的旋转角速率测量值用于判断管道检测装置是否通过弯曲管道，加速度计在管道检测装置内随着管道运动的测量信号用于判断环形焊缝和法兰等管道连接器；
S3：将由陀螺仪测量值检测的弯曲管道段与由加速度计测量值检测的环形焊缝和法兰等管道连接器结合，即可得到整个被检测管道中的管道连接器与时间的对应关系。


3.根据权利要求1所述的基于新型人工鱼群算法的管道连接器检测方法，其特征在于，步骤3中管道检测装置在管道内运动的轨迹与时间的关系确定包括以下步骤：
A1：三轴陀螺仪和三轴加速度计分别敏感管道检测装置在管道内运动时的旋转角速率和线性加速度；
A2：在管道内运动的姿态、速度和位置信息条件已知的状况下，采用捷联惯性导航算法可以计算出管道检测装置在管道内运动的姿态、速度和位置信息；
A3：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张所容，安东，管练武，段然，王颖，陈述斌，张琼，黄小倩，李海娟，许翻，周磊，
申请(专利权)人：重庆飞扬测控技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50