發(fā)布時(shí)間：2020-11-18 10:23

　　 海底管線鋪設(shè)于海洋環(huán)境之中,海底環(huán)境相比于陸地環(huán)境更加惡劣。管線內(nèi)部腐蝕、管外波流作用、海床運(yùn)動(dòng)、外界撞擊等均會(huì)使其損壞。歷史上曾發(fā)生多起海底管線泄漏事故,其對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞并造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在海底天然氣管道泄漏的問題上,最早使用單波束回波測深儀對(duì)海底泄漏氣體進(jìn)行檢測,之后由于聲納技術(shù)的快速發(fā)展,聲納硬件、軟件設(shè)計(jì)能力以及計(jì)算機(jī)處理能力的提高,使利用多波束測深聲納對(duì)管道進(jìn)行泄漏檢測成為可能。多波束測深聲納具有更寬的覆蓋,其水體成像數(shù)據(jù)具有從發(fā)射換能器到海底的完整波束信息,并且可以提供3D的空間關(guān)系,因此可以利用多波束水體成像數(shù)據(jù)判斷水體中的目標(biāo)物的形狀大小和位置。本文利用多波束測深聲納的水體成像數(shù)據(jù)對(duì)天然氣管道泄漏檢測進(jìn)行相關(guān)研究。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了針對(duì)海底天然氣泄漏的管道泄漏檢測模塊。該模塊的軟件部分主要是泄漏檢測算法,硬件部分為搭載VxWorks嵌入式操作系統(tǒng)的PC104主板。本文首先對(duì)多波束測深聲納的水體成像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,之后對(duì)泄漏檢測算法進(jìn)行研究,主要內(nèi)容包括利用圖像濾波算法、形態(tài)學(xué)處理算法、底部檢測算法對(duì)水體成像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,通過利用最大熵分割算法得到泄漏氣體的疑似區(qū)域,利用Hough變換的方法分析泄漏氣體的上升形態(tài),以此來確定是否存在管道泄漏情況。最后,介紹了將檢測算法移植到搭載VxWorks嵌入式操作系統(tǒng)的PC104主板上的過程。模塊采用多任務(wù)編程方法,設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及檢測結(jié)果傳輸模塊,實(shí)現(xiàn)了從接收數(shù)據(jù)到完成檢測的過程,進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)AUV對(duì)天然氣管道進(jìn)行巡檢奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P756.2
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 水下泄漏氣體檢測技術(shù)概述
    1.3 基于聲納系統(tǒng)的管道泄漏檢測
    1.4 本論文主要工作內(nèi)容
第2章 管道泄漏檢測圖像算法研究
    2.1 多波束水體成像數(shù)據(jù)分析
        2.1.1 水體成像數(shù)據(jù)獲取
        2.1.2 水體成像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
    2.2 泄漏檢測算法研究
        2.2.1 算法總述及流程圖
        2.2.2 圖像濾波處理
        2.2.3 形態(tài)學(xué)tophat處理
        2.2.4 圖像分割處理
        2.2.5 疑似泄漏區(qū)域提取
        2.2.6 基于Hough變換的氣體上升形態(tài)估計(jì)
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        2.3.1 圖像濾波處理結(jié)果
        2.3.2 形態(tài)學(xué)tophat處理結(jié)果
        2.3.3 最大熵分割處理結(jié)果
        2.3.4 疑似區(qū)域提取處理結(jié)果
        2.3.5 氣體上升方向估計(jì)處理結(jié)果
    2.4 算法評(píng)估
        2.4.1 不同去噪算法效果比較
        2.4.2 不同分割算法效果比較
    2.5 本章小結(jié)
第3章 管道泄漏檢測模塊軟硬件平臺(tái)構(gòu)建
    3.1 VxWorks操作系統(tǒng)及硬件環(huán)境
        3.1.1 VxWorks操作系統(tǒng)
        3.1.2 PC104硬件處理平臺(tái)
    3.2 編輯調(diào)試平臺(tái)的選擇
    3.3 泄漏檢測模塊系統(tǒng)環(huán)境搭建
        3.3.1 板級(jí)支持包（BSP）
        3.3.2 板級(jí)支持包開發(fā)
        3.3.3 系統(tǒng)映像開發(fā)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 管道泄漏檢測模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
    4.1 管道泄漏檢測模塊軟件架構(gòu)
    4.2 管道泄漏檢測模塊實(shí)現(xiàn)
    4.3 泄漏檢測模塊測試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.3.1 模擬聲納軟件功能
        4.3.2 模塊檢測結(jié)果測試
        4.3.3 模塊穩(wěn)定性測試
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2888612