Автоматизована інспекція трубопроводу

Розглянемо особливості автоматизованої інспекції положення трубопроводу на прикладі програмного продукту Coda PI з пакету програм GeoSurvey Productivity Suite розробки англійської фірми CodaOctopus.

Автоматизована інтерпретація зображення ГБО для визначення ділянок провисання трубопроводу є великою перевагою акустичної зйомки, значно підвищує ефективність контролю трубопроводів. На відміну від інтерпретації оператором-геофізика, така інтерпретація не страждає провалами уваги і спадом продуктивності в нічний час. Вона спирається на формалізовані критерії, причому розробники CodaOctopus вважають за краще спиратися на методи математичної статистики і теорії ймовірностей, що дозволяють кількісно оцінити продуктивність системи. Однак інтерпретація людиною спирається на більш широкий контекст. Це дозволяє розпізнати ситуацію, пов'язану з можливими дорогими заходами по спуску підводного апарату та мобілізації ремонтної команди, і сконцентрувати увагу на таких ділянках. Тому програма CodaOctopus має дуже розвинений і добре інтерпретується графічний інтерфейс, що дозволяє створити ефективний людино-машинний комплекс. Автоматична інтерпретація при цьому використовується як фільтр даних, де увагу людини притягується до ділянок, де вірогідність виявлення провисання досить велика. Алгоритми фільтрації засновані на відстеження за допомогою робастної статистики більше 30 різних змінних, що описують стан трубопроводу. Використовуються також інші методи обробки зображень. Наприклад, відображення високої інтенсивності з відкидаємо глибокої акустичної тінню відстежується з прогнозуванням положення труби. Цей метод, реалізований у програмі, незамінний у випадку, коли труба на підводному ділянці місцями похована під грунтом, а місцями виходить на поверхню дна.

Перед початком зйомки з оцінки стану трубопроводу в програму Coda PI повинні бути введені відповідні вихідні дані. Так, після введення значення діаметра труби з'являється можливість по довжині відкидаємо тіні в реальному часі обчислювати оцінку висоти провисання труби, що відображається в окремому вікні на дисплеї.
Разом з тим, природно, Coda PI має ряд обмежень. Перше - це припущення рівного дна, типове для всіх гідролокатором бічного огляду. Якщо труба покладена в поглиблення з похилими стінками, то відкидається нею акустична тінь на похилу стінку поглиблення й сильне відображення сигналу від цієї стінки не будуть давати можливість оцінити її висоту і провисання. Друге обмеження - це ненадійна інтерпретація зображень труб діаметром менше 15 см, які викликають труднощі і в людини. Чим вище робоча частота ГБО, тим вище дозвіл і якість зображення. Тому для труб малого діаметра слід розглядати високочастотні варіанти ГБО, такі як модель Гео-СМ з робочою частотою 780 кГц.

Недавня розробка, здійснена фірмою CodaOctopus спільно з компанією Fugro-Geoteam, дозволила створити на базі Coda PI «автопілот» для дистанційно керованого підводного апарату McCartney Focus 400, призначеного для операцій з контролю трубопроводів. Програма Coda PI відстежує положення трубопроводу і посилає дані про відстань підводного апарату до труби, що дозволяє витримувати цю відстань постійним.

Гідролокатори бічного огляду стають останнім часом широко затребуваним гідрографічним обладнанням. Впровадження таких систем дозволить більш якісно та оперативно здійснювати інспекцію підводних ділянок трубопроводів, що безумовно позитивно відіб'ється на їх безпеки та ефективності експлуатації.
гидрография

Склад і характеристики обладнання

Система бічного огляду складається з погружаемого в воду на глибину буксирі пристрої (фото 1) і пристрою збору і обробки даних на борту судна, пов'язаних кабель-тросом. При довжині кабелю більше 100 м використовується броньований кабель геофізичний з лебідкою.

Традиційний ГБО, наприклад EdgeTech 272, приймає аналоговий сигнал і передає його за кабель-тросу з неминучим для довгого кабелю спотворенням форми сигналу. Сучасний цифровий ГБО, наприклад Гео-СМ, переводить приймається аналоговий сигнал в цифрову форму безпосередньо в самому буксирі пристрої з вбудованим процесором. Це дозволяє передавати по довгому кабель-тросу оцифрований сигнал без втрати інформації. Максимальна довжина кабелю для Гео-СМ дорівнює 6000 м, корпус буксирі пристрої витримує занурення на глибину до 2000 м.

Антена ГБО Гео-СМ має широку (до 500) діаграму спрямованості в площині, поперечної руху, і дуже вузьку (до 0,20 на самій високій частоті 780 кГц) - у напрямку руху. Остання обставина дозволяє синтезувати зображення, за детальності близькі до цифрової фотографії. При цьому дозвіл Гео-СМ на дні водойми в напрямку, поперечному руху, складає 4 см.
Гідролокатор Гео-СМ може бути використаний на різних судах, від корабля водотоннажністю декілька тис. т до човна довжиною кілька метрів. Високий рівень технічної досконалості ГБО Гео-СМ ілюструється наступними характеристиками:
можливістю вибору двох або однієї частоти ЦИФРОВОГО буксирі пристрою, що працює на частотах 102кГц, 325кГц або 780кГц. Харчування для всіх типів буксованих пристроїв подається вниз по кабелю;
широким вибором типів двухпроводного кабель-троса - від короткого «м'якого» кабелю до дуже довгого армованого кабелю (до 6 км);
унікальною конфігурацією приймально-випромінюючої антени гідролокатора, яка оптимізує продуктивність і забезпечує несприйнятливість поверхневої реверберації;
наявністю страхующего лина, який дозволяє буксируваному пристрою перевернутися при зіткненні з перешкодою і в той же час залишатися надійно прикріпленим до буксированому кабелю;
застосуванням нержавіючої сталі для всіх металевих частин обладнання (за винятком кабелю), що знаходяться в контакті з морською водою;
використанням пристрою збору-обробки даних, що містить всі інтерфейсні, що керують та записуючі функції в одному міцному пластмасовому корпусі, що забезпечує гідрозахист класу IP67 в закритому стані;
повним набором функцій відображення, запису, редагування, міток і анотацій, вимірювання, введення зовнішніх даних і моментального доступу до повторного перегляду запису;
прив'язкою кожного рядка сканування ГБО в просторі завдяки підключається приладу супутникової навігації (GPS або GLONASS з диференціальної корекцією), що дозволяє реалізувати різні методи поліпшення зображення і автоматичної комп'ютерної обробки в реальному масштабі часу;
потужним процесором Intel і операційною системою Windows, що дозволяють використовувати не тільки входить до складу ГБО спеціалізоване програмне забезпечення, а й програмні продукти інших розробників (фото 3);
спеціальним рідкокристалічним монітором з підвищеною яскравістю 1700 св./м2 і автоматичної її регулюванням за допомогою світлочутливого датчика, що дозволяє оператору ГБО працювати з екраном навіть під впливом на екран прямих сонячних променів;

автоматичним мікропроцесорним управлінням профілем посилення;
широким вибором потужних лебідок, включаючи портативну лебідку для кабелю довжиною до 250 м;
широким вибором можливих принтерів, якщо потрібно документувати запису на папері;
конфігурацією для автоматичного підводного апарату, доступної з інтерфейсів для цифрового телеметрії.

Зазначені технічні характеристики роблять двочастотний гідролокатор Гео-СМ з робочими частотами 325/780 кГц (або 102/325 кГц для зйомок на великій площі) оптимальним вибором серед професійних ГБО для розглянутих завдань.
гидрография

Гідролокатором бічного огляду

Гідролокатори бокового огляду (ГБО) в основному застосовуються для пошуку об'єктів, що знаходяться на морському дні і дослідження рельєфу дна для прокладки та обслуговування кабелів зв'язку і трубопроводів. В даний час стало актуальним побудова на основі ГБО і телекерованого підводного апарату систем пошуку утоплеників на внутрішніх водоймах та річках. Такі системи давно використовуються рятувальними службами на озерах США і Канади, планується використання таких систем і в Росії."Класичний" ГБО виконується у вигляді буксирі підводного апарату у формі торпеди з двома ППА по правій і лівій стороні і буксирується на відстані 30-50 метрів від дна зі швидкістю до 5 вузлів. При куті огляду кожного ППА 45 º, смуга сканування дна досягає 100 метрів. У деяких випадках, особливо при прокладці трубопроводів і кабелів зв'язку, доцільна установка ГБО на телекерований підводний апарат або підводний апарат. При цьому можливе проходження апарату на мінімальній висоті від дна, і отриманні максимально повної картини рельєфу морського дна в місці планованої укладання. Робота ГБО безпосередньо з судна - носія можлива, але обмежена через сильну чутливості ППА до сторонніх шумів від двигуна судна і води, а також сильного впливу качки на точність одержуваного сигналу. Оператор ГБО за отриманою картинці може судити про наявність і зразкових розмірах об'єктів знаходяться на дні, причому дозвіл деяких систем настільки велика, що дозволяє розрізняти об'єкти в 10 сантиметрів. ГБО розрізняються за припустимою глибині використання, частоті роботи, роздільної здатності. Для глибин до 150 метрів широко поширені ГБО шотландських компаній Tritech, Stenmar, а також американської компанії Marine Sonic Technology. Застосування цих надійних і недорогих систем для великих глибин обмежена потужністю сигналів, що передаються по кабелю. Для глибоководних досліджень застосовують ГБО, встановлені на автономних нежилих підводних апаратах (AUV), які програмуються на дослідження певного підводного району, збереження отриманих даних і повернення до судна-носія.Хотілося б детальніше розглянути застосування ГБО в системах пошуку тіл потопельників. Грунтуючись на досвіді рятувальників США і Канади можна зазначити, що найбільш оптимальною для застосування є система: буксируваний ГБО - малогабаритний телекерований підводний апарат (ROV). За допомогою таких систем стає можливим відшукувати і піднімати тіла на глибинах недоступних водолазам, здійснювати пошук незалежно від пори року і часу доби, істотно знизити час пошуку за рахунок широкої смуги сканування ГБО, наприклад при буксируванні ГБО на висоті 30 метрів від дна ширина смуги сканування становить до 60 метрів. Крім того, висока частота ППА бічного огляду (600 Кгц і вище) дозволяє порівняно легко і швидко класифікувати об'єкт пошуку на тлі інших елементів дна.
http://geoadvice.ru/