管道位置检测系统研究

油气管道铺设后，油田有关部门必须掌握管道的位置信息，以对管道进行有效的管理。目前，大多数油气田仍然采用比较原始的人工管理办法，主要依靠设计、竣工图纸实现油气管道的管理。极少数油田对管道位置的检测主要采用管道探测仪、地探雷达、GPS接收机、全站仪等专用工具与仪器进行探测，获取相关信息参数，再通过计算机实现现代管理。这些方法在实践中存在定位精度不高，抗干扰能力不强、工作量大，成本高等问题。本研究提出一种以惯性器件为基础的位置检测新方法，检测过程中装置与管道外部设备无信号传输，避免了测量时外界环境对系统的干扰，可以提高系统的可靠性；装置在管道内自动检测，无需人工干预，可以减少检测工作量与检测成本。 管道位置检测系统设计方案主要包括以下几个部分：管道定位系统算法研究(数学平台的建立)、数据采集部分(数据采集卡)、数据处理部分(管道轴线的绘制)。论文以这三部分为主线，详细论述了管道位置检测系统的设计。数据采集卡是以惯性器件为检测头，包括三维加速度传感器，用于测量装置在管道中的加速度；三维陀螺仪，用于检测装置在管道内的角度变化。装置在管道内运行时，数据存放在采集卡的FLASH中。采集工作完成后通过单片机串口发送至PC机，在基于四元数方程的数学平台中，通过对角度变化及加速度传感器输出量的换算，求得装置相对大地的加速度。有此加速度即可计算装置在管道内每个采样点的位置。把每个采样点连接起来，即可获得实际管道的轴线，从而实现在用管道的三维计算机管理。