摘 要

管道运输方式在石油和天然气输运中具有重要的地位。为保证管道运输的平稳安全，利用现代化的仪器检测设备和技术，对管道运行状态进行监测分析，排除安全隐患具有重要意义。

本次毕业设计以管道凹陷检测数据为基础，设计一种管道凹陷数据分析软件。围绕管道危害中的凹陷部分，分析了管道凹陷特性，探讨了凹陷评估方法。管道凹陷伴有直观的轮廓改变，通过对管道凹陷检测得到的轮廓数据的分析，确定了基于凹陷应变的评估方法。针对凹陷特征，设计了基于离散余弦变换和巴特沃斯低通滤波的管道凹陷检测数据滤波方案，运用三次样条插值求解了管道曲率，并推导了凹陷应变计算过程，最后基于Visual Studio开发环境，运用C#语言，将凹陷评估方法进行了编程实现。

软件以图形化软件方式直观展示了管道凹陷检测数据的滤波处理、曲率计算、应变计算和凹陷分析结果，达到了预期的设计目标，提高了管道凹陷检测分析效率。

关键词：管道凹陷；变形检测；数据分析；软件设计

Abstract

Pipeline transportation mode of transportation has an important position in the oil and gas transport.Using the modern instrument testing equipment and technology of pipeline state monitoring and analysis Eliminates safety hidden trouble and Ensure the smooth and safe transportation,it is of great significance.

The graduation design based on the pipeline dent detection data,designing a software of pipeline dent data analysis.According to the pipeline dent of pipeline dangers,the paper expounds the characteristics of pipeline dent ,and dent evaluation methods are discussed.The outline of pipe line dent is accompanied by visual change,analyzing the outline data of pipeline dent form detection equipment determines the evaluation method based on the dent strain.For the dent characteristic,based on discrete cosine transform and butterworth low-pass filter pipeline dent detection data filtering scheme is designed,and using the cubic spline interpolation for solving the pipeline curvature,and dent strain calculation process was also deduced.Last,based on the Visual Studio development environment,using the c # language programming to implement dent evaluation methods.

Software shows the work what filtering processing and Curvature calculation and dent strain calculation and dent analysis results by a graphical method,the software design get the desired gold that improves the efficiency of the pipeline dent detection analysis.

Keyword:Pipeline dent;Deformation detection;Data analysis; Software design

目 录

第1章 绪论 1

1.1 设计的目的及其意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 2

1.3论文内容和章节安排 3

1.3.1论文主要内容 3

1.3.2论文章节安排 4

第2章 管道凹陷检测技术 5

2.1管道凹陷的分类 5

2.2管道检测技术的方法 6

2.2.1管道外检测技术 6

2.2.2管道内检测技术 6

2.2.2.1测径检测技术 6

2.2.2.2漏磁检测技术 6

2.2.2.3电磁声波传感件检测技术 7

2.3多通道变形检测原理 7

2.3.1多通道变形检测工具的机械结构 7

2.3.2多通道变形检测器的数据采集系统工作原理 8

2.4管道凹陷评估方法 8

2.4.1管道凹陷评估的标准 8

2.4.2基于应变的评估公式 9

第3章 管道凹陷检测数据分析和计算 11

3.1概述 11

3.2数据滤波方案设计 11

3.2.1滑动平均滤波器 11

3.2.2巴特沃斯滤波器 12

3.2.3切比雪夫1型滤波器 12

3.2.4滤波器类型的选择 13

3.2.5滤波器设计计算 13

3.3样条曲线拟合 14

3.3.1三次样条曲线插值的条件 14

3.3.2边界条件的选择 16

3.3.2.1轴向样条插值边界条件的选择 16

3.3.2.2环向样条插值边界条件的选择 17

3.4曲率计算 17

3.4.1轴向曲率计算 18

3.4.2环向曲率计算 18

3.5管道凹陷应变分析 18

3.5.1环向应变的计算 18

3.5.2轴向应变的计算 19

3.5.3薄膜应变的计算 19

3.5.4凹陷总应变的计算 19

第4章 管道凹陷检测数据分析软件设计与开发 21

4.1开发环境简介 21

4.1.1 C#语言简介 21

4.1.2 Visual Studio 2015开发环境介绍 21

4.2软件系统的总体设计 22

4.2.1软件系统的设计目标 22

4.2.2系统工作流程分析 22

4.2.3系统功能模块组成 24

4.3主要功能模块设计 25

4.3.1检测数据读取模块设计 25

4.3.2滤波模块设计 26

4.3.3曲率计算模块设计 27

4.3.4应变分析模块设计 28

4.3.5用户界面设计 29

4.4软件运行示例 30

第5章 总结与展望 36

5.1工作总结 36

5.2工作展望 36

参考文献 37

致谢 38

第1章 绪论

1.1 设计的目的及其意义

天然气和石油是工业发展、社会进步和经济前进的重要能源，但是它们的分布具有区域性，然而人类社会每个角落都离不开它们的能量，因此世界上存在着大量的管道对天然气和石油进行运输。管道运输作为最基础最重要的油气运输方式，运输管道分布于各类区域，管道的安全显得尤其重要，运输管道的安全保障也是对人类行为活动的安全保障。由于管道运输本身特性具有突出优势，因此广泛运用于世界油气的运输，为保证其安全性，每年政府都花费大量的财力物力进行检测，发现管道安全隐患并及时进行处理。管道的材料一般选择钢材，因此在使用年限到达一定程度后，管道容易出现缺陷和损伤，具有导致油气泄露的可能性，造成严重的事故，影响自然生态环境、阻碍人类生产活动。管道损失的原因一般是地质表层地基塌陷移位、腐蚀物的腐蚀作用、地壳地质活动以及工程施工误伤等^[1]。

为了保护环境保证人们的安全，必须采取一定的措施和方法防止事故发生，对于管道的检测目前使用最多的是采用智能设备进行管道内检测。管道内检测可以检测的类型一般有3种：（1）几何形状异常（凹陷、轮廓椭圆、位置偏移等）；（2）金属损失，包括腐蚀和划伤等；（3）裂纹（疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹等）^[2]。凹陷是管道损坏中最容易发生，因此对于管道凹陷检测的研究也是保障安全的重要途径，但是管道一般很长，设备所采集到的数据量大，如果靠人工径进行分析的话会产生大的误差，从而使得检测结果失准，使用软件进行数据分析可以大大提高效率，减少工作人员的工作量，并且可以提升速度和准确度，从而可以更好的控制管道的安全运行状态，减少损失和事故。