Национальный исследовательский университет «высшая школа экономики» удк 621. 385 6 № госрегистрации: 01201063825 Инв. №
|
Скачать 3.09 Mb.
|
|
Основные технические характеристики МСР «Бета» представлены в таблице 1.1.15. Таблица 1.1.15 Технические характеристики МСР «Бета»
Обработка информации МСР с помощью программы «Агрос» позволяет представлять результаты съемки в виде синтезированных снимков, планов и карт, обеспечивая:
Аэросъемка с использованием МСР «Бета» производится на самолетах типа Ан-30, Ан-2 и «Аккорд-201». Под аэровизуальными обследованиями (АВО) трасс МГ понимается процесс их визуального изучения с помощью летательных средств. К основным задачам АВО трасс в системе диагностики МГ и мониторинга окружающей среды относятся [86,124,172]:
АВО имеют преимущества перед наземными визуальными обследованиями:
В процессе облета трассы при АВО обзором местности контролируют результаты выполненного в камеральных условиях дешифрирования и дополняют их теми данными, которые ранее вызывали сомнение или не были обнаружены; визуально оценивается техническое состояние трубопровода. Наблюдения ведутся в пределах видимости невооруженным глазом или с применением бинокля. Наблюдатель должен опознать природно-технические процессы, развивающиеся на трассе; выявить закономерности изменения технического состояния трубопровода и их соотношение с компонентами природной обстановки трассы; предварительно определить потенциально опасные участки трассы и решить целый ряд других конкретных вопросов, определенных программой работ; зафиксировать полученные результаты. АВО могут дополняться авиадесантными операциями, позволяющими уточнять ситуации, сложившиеся на местности и наблюдаемые с воздуха, путем непосредственных наземных наблюдений, а также провести инструментальные экспресс-измерения некоторых интересующих параметров состояния элементов газопровода [86,124,172]. Специальными нефотографическими видами съемки (НФС), позволяющими решать более узкий круг специфических задач являются, тепловая инфракрасная (ИК), микроволновая, телевизионная, радиолокационная, сканерная и др. Материалы этих съемок используются в тех случаях, когда их применение дает положительный результат. Тепловая съемка (ТС) наряду с другими методами дистанционного зондирования [17,83,97,177,178] играет важную роль при изучении проявлений геодинамических и гидрогеологических процессов на трассах газопроводов, связанных с увлажнением, водонасыщением и переносом тепла, обнаружении мест и размеров утечек газа, изучении экологического состояния исследуемых территорий. Тепловая инфракрасная съемка решает широкий круг задач, среди которых можно назвать картирование и диагностика состояния продуктопроводов (нефте- и газопроводы), включая обнаружение мест утечек. ИК-съемка данных объектов может быть выполнена с малых (до 100м) высот, при этом реальное разрешение составляет 0,1-0,2м. На изображении такого качества отчетливо проявляются нюансы теплового следа продуктопровода, выделяются участки его обводнения грунтовыми водами (а, значит, и повышенной коррозионной опасности), места развития гидрантных пробок. Места утечек выглядят по-разному - для газопроводов это контрастные очень холодные (вследствие адиабатического расширения газа) локальные участки, для нефтепроводов - более теплые по сравнению с окружающей средой участки [17,83,97,177,178]. Для получения ИК-изображений, диагностике трубопроводных систем применяются двухканальные тепловизоры с диапазонами 2-5 и 8-12мкм. Примером одного из таких средств является тепловизор «Вулкан-4000» (ГНПП «Аэрогеофизика») - специализированная тепловизионная система высокого разрешения, представляющий собой комплекс аппаратно-программных средств тепловой инфракрасной аэросъемки (Рисунок 1.1.30). Система обладает высоким пространственным разрешением, большим углом обзора, позволяет получать детальные, высококачественные тепловые изображения [17,83,97,177,178].  Рисунок 1.1.30 - Тепловизор «Вулкан-4000» с блоком управления В составе комплекса эксплуатируется система измерения и регистрации значений гирокурса и гировертикали. Тепловое изображение, скорректированное с учетом данных радиогеодезии, курсовой системы и радиовысотомера оказалось практически картографической проекцией местности. Система обработки тепловых инфракрасных изображений тепловизора «Вулкан-4000» является уникальным по составу и принципам работы пакетом программ IRIT (Infra Red Image Tools) и представляет собой единую операционную среду с широким набором процедур обработки изображений, являясь при этом базой для полной сквозной технологии - от выполненных съемок до отчетного материала. Главное назначение этой программы — создание масштабных тепловых изображений в интерактивном режиме. Выходные картинки можно использовать в качестве топографической основы для последующих интерпретационных действий, некоторые из которых доступны непосредственно в программе [177,178]. Телевизионную съемку (ТВС) с искусственных спутников Земли или авиационных летательных средств целесообразно применять для контроля за развитием геодинамических процессов в районе прокладки трасс трубопроводов, обнаружения и оценки масштабов крупных аварийных ситуаций. ТВС выполняют в режиме непосредственной передачи изображений на наземные станции, если летательный аппарат находится в зоне их приема или в режиме запоминания осуществляется магнитная запись видеосигнала. Переданные электрические сигналы преобразуются в цифровую форму или в изображение на экране, с которого выполняется фотографирование на пленку [17,83,97,177,178]. ТВС обеспечивает оперативное и периодическое получение изображений большой обзорности исследуемой территории. Однако, существенным недостатком ТВ-изображений является их более низкая разрешающая способность по сравнению с КФС и АФС и трудности, возникающие при необходимости стереоскопического изучения снимков. ТВС должна выполняться специальными ТВ-кадровыми системами, например, типа Т-2. Телевизионная система Т-2 обеспечивает запись изображений местности при углах визирования от 0 до 90 град, поле зрения 20 или 3,5 град. Возможно применение телевизионных сканеров, предназначенных для проведения плановых панорамных съемок (поле зрения 156×40 град., угловое разрешение 5мин.). В случае их отсутствия могут применяться бытовые видеокамеры, например, типа VM-600E фирмы HITACHI; CCD-V600E фирмы SONY и т.п. Однако они менее надежны, чем специализированные [17,83,97,148,177,178]. В процессе съемок должен выполняться контроль видеозаписи по малогабаритному телемонитору. Возможность оперативного просмотра отснятой видеоинформации позволяет определить оптимальные природно-технические условия съемки и вносить по ходу работы необходимые коррективы. При необходимости материалы съемок переводят в цифровой код и обрабатывают в автоматизированном режиме на ЭВМ. Радиолокационная съемка (РЛС) является активным средством зондирования, основанным на использовании отражения зондирующих сигналов, излучаемых передатчиком РЛ от земной поверхности, и на различных электрических свойствах атмосферного воздуха и его смеси с метаном, транспортируемым по МГ, измерения ведутся в диапазоне 0,3-100см (100ГГц - 300МГц) [16,92,124,149]. Основными преимуществами РЛС по сравнению с другими видами дистанционного зондирования являются: независимость от метеорологических условий и времени суток; принципиальная независимость разрешающей способности на местности от расстояния до объектов; большая полоса захвата на местности (с малых высот); возможность обнаружения всплывших трубопроводов по радиолокационным контрастам; возможность цифровой записи информации в момент съемок и ее передачи с борта носителя по каналу связи на значительные расстояния. Недостатками РЛС являются более низкая разрешающая способность по сравнению с АФС, мелкий масштаб изображения, дисторсия изображения. Примером использования РЛС является радиолокационная система «КОМПАКТ-100» (Рисунок 1.1.31), представляющая собой радиолокатор с синтезированной апертурой и автофокусированием, (разработка ФГУП «НИИ точных приборов»), которая относится к семейству мобильных малоразмерных радиолокаторов с синтезированной апертурой, предназначена для получения радиолокационных изображений поверхности земли днем и ночью при любых погодных условиях и запоминания радиолокационной информации с последующим формированием радиолокационного изображения на борту летательного аппарата или на наземном пункте [6,11,16,92,124,149,172].  Рисунок 1.1.31 - Радиолокационная система «КОМПАКТ-100» Цифровые методы регистрации и обработки информации обеспечивают формирование изображения (карты местности) в реальном масштабе времени. Радиолокационное изображение в режиме полосного картографирования формируется перпендикулярно к линии пути с правого и левого борта самолета и по своему качеству приближается к фотоснимкам. Использование дополнительного вычислительного комплекса на базе ноутбука позволяет осуществлять на борту авиационного носителя восстановление радиолокационных изображений с пониженным пространственным разрешением порядка 5-7м со скоростью, соответствующей проведению съемки объектов. Восстановление радиолокационных изображений с предельным пространственным разрешением 1,5х1,5м осуществляется на земле [16,92,124,149]. Технические характеристики радиолокационной системы «КОМПАКТ-100» приведены в таблице 1.1.16. Таблица 1.1.16 Основные параметры радиолокатора «КОМПАКТ-100»
Преимуществами радиолокатора «КОМПАКТ-100» являются: отсутствие необходимости конструктивной доработки носителя для транспортировки радиолокатора; автоматическое управление съемкой объектов в соответствии с полетным заданием на основании данных спутниковой навигационной системы. Лазерная съемка (ЛС) основана на свойствах лазера, давать мощное излучение в узких зонах спектра, при облучении объекта на двух длинах волн, одна из которых попадает в полосу поглощения газа, проходящего по МГ, а другая лежит вне ее (метод дифференциального поглощения). Сигналы в этих зонах регистрируются специальными датчиками. На этом принципе основано большое количество лазерных газоанализаторов [2,38-40,66,93,104]. Применение ЛС для исследования состояния дна водоемов и подводных трубопроводов основано на использовании мощности лазерного излучения в зеленой зоне спектра, где вода является почти прозрачным веществом. В зависимости от мощности, частоты импульсов, путевой скорости, состояния воды глубина зондирования достигает 40м с дискретностью измерения значений отметок дна и трубопровода 20см вдоль оси маршрута. В России интенсивно ведутся разработки по созданию оборудования, способного быстро и эффективно обнаруживать утечки газа из МГ с борта летательного аппарата примером одного из них является лазерный детектор метана – дистанционный диагностический комплекс (ДДК) (Рисунок 1.1.32) «ДЛС-Пергам» (компания ОАО «ПЕРГАМ-Инжиниринг») [62,114], предназначенный для обнаружения утечек природного газа из МГ высокого и низкого давления, крановых узлов, подземных газохранилищ и других объектов.  Рисунок 1.1.32 - Дистанционный диагностический комплекс «ДЛС-Пергам» Принцип работы лазерного детектора «ДЛС-Пергам» основан на сочетании методов пассивного и активного зондирования с борта летательного аппарата в видимом и ИК-диапазоне приземного слоя атмосферы и земной поверхности. Лазерный пучок, испущенный прибором, отражается топографическим объектом (земля, трава, лес, и т.д.), попадает в приемную систему прибора на приемное параболическое зеркало и фокусируется на фотоприемник. Также детектор метана включает в себя реперный канал, в котором часть лазерного пучка проходит через кювету с метаном и фокусируется на другом ФП [2,38-40,66,71,93,104,114,144]. Прибор измеряет концентрацию природного газа с расстояния до 250м, что обеспечивает безопасную работу оператора и персонала во время контроля трасс, «мобильность» измерений и оперативность диагностики объектов газового хозяйства. Высокий уровень чувствительности измерений при относительно малой мощности лазера (15 мВт) достигается в приборе не только за счет высокоэффективной приемной системы, но и за счет специальных процедур управления лазером и обработки сигналов. В детекторе метана применяется оптический фильтр для исключения помехи, связанной с солнечной засветкой фотоприемника. Результаты измерений выводятся на экран монитора в режиме реального времени с одновременной записью в память компьютера. Используя систему GPS, можно наносить на электронную карту маршрут полета и выявленные места утечек газа из газопровода. Технические характеристики ДДК «ДЛС-Пергам» представлены в таблице 1.1.17. Таблица 1.1.17 Технические характеристики «ДЛС-Пергам»
В ходе транспортировки газа по газопроводу на поверхности земли возникают аномальные температурные поля, которые определяются характером теплопередачи от газа к стенке трубы и далее в окружающий объем почвы, и теплопроводностью грунта. В случае утечки газа происходит дросселирование, в результате чего на поверхности земли образуется аномалия достаточно правильной формы, имеющая отрицательный температурный контраст относительно фона, легко обнаруживаемая на тепловом изображении. Положительная аномалия может возникать в местах арочного деформирования трубы, выхода ее на поверхность, нарушения изоляции, гофрирования стенок трубы, нарушения обволовывания или глубины залегания трубы, что особенно критично для зон пересечения трассы газопроводов с другими техногенными объектами. Для измерения температурных полей в местах аномалий служит тепловизионная система (тепловизоры) установленная на ДДК [6,7,11,17,36,177,178]. Полученные термограммы обрабатываются по специальной методике для выявления дефектов на фоне помех с учетом температурных особенностей местности. По результатам облета и последующей обработки полученной информации выдается заключение о техническом состоянии обследуемого объекта с привязкой изображения ко времени и месту посредством GPS. Экспериментальный лазерный локатор утечек газа (ЭЛУГ) (Рисунок 1.1.33) предназначен для дистанционного обнаружения в реальном масштабе времени утечек газа и дефектов линейной части (ЛЧ) магистральных газопроводов (МГ) при воздушном патрулировании и послеполетной обработки записанной информации[11,12,18,31,60,69,73,75,76,83,129,130,135,137,139,140,189,190,195].  Рисунок 1.1.33 - Лазерный локатор утечек газа «ЭЛУГ» Прибор может быть применен в газодобывающей отрасли промышленности при идентификации:
Совместное использование лазерного локатора «ЭЛУГ» и ЭВМ выводит данный программно-аппаратный диагностический комплекс на передовой уровень обработки информации и представления результатов пользователю, делая информацию о существующих или возможных утечках газа более наглядной и удобной для анализа и статистики. Вся информация, собранная в процессе патрулирования накапливается в специальной базе данных, накладывается друг на друга и подвергается статистической обработке. Полученная картина дает возможность контролировать состояние газопровода в центральном пункте обработки информации посредством специальных программ. Локатор «ЭЛУГ» состоит из двух лазерных излучателей, позволяющих осуществлять дифференциальный прием, на длинах волн 3,3912 и 3,3922мкм, передающей оптической системы, приемного телескопа, устройства обработки сигнала, АЦП, цифрового фотоаппарата и ЭВМ. Лазерное излучение, обоих длин волн, при помощи передающей оптической системы направляется в сторону трубопровода в область, где по предположению, скапливается метановое облако. Излучение, проходя через газ (излучение лазера с длиной волн = 3,3922 мкм, частично поглощается метаном, излучение с длиной волны = 3,3912 мкм, поглощается метаном слабо), достигает подстилающей поверхности вблизи трубопровода и отражается от нее. Часть отраженного излучения попадает в апертуру приемного телескопа локатора и преобразуется фотоприемником в электрический сигнал. Таким образом, оптическое излучение, содержащее информацию о метане, детектируется приемной системой, попадает в устройство обработки сигнала, а результат преобразуется, посредством АЦП, в цифровую форму и поступает в ЭВМ (ноутбук), где обрабатывается, записывается в память и выводится на экран ЭВМ (в режиме «Самописец»). Одновременно в ЭВМ записывается изображение места утечки (при помощи цифрового фотоаппарата типа Canon EOS 300) и её координаты (GPS приемником типа BU303). При обнаружении утечки (по сигналу на самописце), производится повторное обследование с изменением режима полета. После окончания обследования, с целью подтверждения утечки или обнаружения новых утечек, осуществляется дополнительная совместная обработка результатов зондирования, сопоставлением показаний самописца, изображения места утечки, координат и результатов цифровой обработки на ЭВМ. Послеполетная обработка также позволяет выявить различные дефекты ЛЧ МГ. Обнаруженные утечки и дефекты ЛЧ МГ сохраняются в базе данных ЭВМ и используются в дальнейшем для статистической обработки при следующих обследованиях МГ, позволяя значительно повысить достоверность обнаружения утечек. Технические характеристики «ЭЛУГ» представлены в таблице 1.1.18. Таблица 1.1.18. Технические характеристики «ЭЛУГ»
Вертолетный лазерный локатор утечек газа (Аэропоиск-3М), состоит из двух лазерных излучателей, позволяющих осуществлять дифференциальный прием, на длинах волн 3,3912 и 3,3922мкм, передающей оптической системы, приемного телескопа, устройства обработки сигнала и устройства регистрации – самописец (Рисунок 1.1.34) [11,12,18,31,60,73,75,76,83,130]. Принцип работы локатора «Аэропоиск-3М» аналогичен ЭЛУГ, однако в данном локаторе: более простая оптическая схема; аналоговая обработка сигналов; отсутствует связь с ЭВМ; невозможно использовать систему спутниковой привязки места утечки; отсутствует возможность послеполетной обработки информации; низкая вероятность обнаружения утечек газа из МГ, поэтому ограничено его применение.  Рисунок 1.1.34 - Лазерный локатор «Аэропоиск-3М» Особенностями локатор является то, что он оборудован ЭВМ, блоком цифровой обработки сигналов, видеокамерой, GPS-приемником. Регистрация сигнала от подстилающей поверхности трассы осуществляется на жесткий диск встроенной ЭВМ. Дополнительно на жесткий диск регистрируется информация с видеокамеры и GPS-приемника. Идентификация места утечки проводится по данным GPS-приемника и изображения подстилающей поверхности, полученной с видеокамеры. Технические характеристики «Аэропоиск-3М» представлены в таблице 1.1.19. Таблица 1.1.19. Технические характеристики «Аэропоиск-3М»
В ходе транспортировки газа по газопроводу на поверхности земли возникают аномальные температурные поля, которые определяются характером теплопередачи от газа к стенке трубы и далее в окружающий объем почвы, и теплопроводностью грунта. В случае утечки газа происходит дросселирование, в результате чего на поверхности земли образуется аномалия достаточно правильной формы, имеющая отрицательный температурный контраст относительно фона, легко обнаруживаемая на тепловом изображении. Положительная аномалия может возникать в местах арочного деформирования трубы, выхода ее на поверхность, нарушения изоляции, гофрирования стенок трубы, нарушения обваловывания или глубины залегания трубы, что особенно критично для зон пересечения трассы газопроводов с другими техногенными объектами. Для измерения температурных полей в местах аномалий служит тепловизионная система (тепловизоры) установленная на «Аэропоиск-3» [6,7,11,17,36,177,178]. Полученные термограммы обрабатываются по специальной методике для выявления дефектов на фоне помех с учетом температурных особенностей местности. По результатам облета и последующей обработки полученной информации выдается заключение о техническом состоянии обследуемого объекта с привязкой изображения ко времени и месту посредством GPS. Подводя итог, необходимо отметить, что каждый из существующих методов диагностирования в отдельности позволяет получить лишь частные параметры тех или иных дефектов и не обеспечивает получения общего объема необходимой информации о состоянии объектов ГТС и динамике их изменения, поэтому только совместное использование АКМ и традиционных методов неразрушающего контроля может дать полную картину обследования магистрали. |
Похожие:
 |
Национальный исследовательский университет «высшая школа экономики»... Информационно-координационного центра по взаимодействию с оэср института статистических исследований и экономики знаний ниу вшэ,... |
 |
Национальный исследовательский университет «высшая школа экономики»... Информационно-координационного центра по взаимодействию с оэср института статистических исследований и экономики знаний ниу вшэ,... |
|
Профиль: История народов Азии и Африки Научный д и. н., профессор... Солощева М. А., «Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» |
|
Исследовательский университет «высшая школа экономики» ниу вшэ санкт-Петербург... Санкт-Петербургского филиала федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный... |
|
Центр социологических исследований сфу Национальный исследовательский университет – Высшая школа экономики, Санкт-Петербург |
|
Национальный Исследовательский Университет Высшая Школа Экономики... «Факторы формирования российского и американского экспорта вооружений в начале XXI века» |
|
Аналитический отчет Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский... |
|
Протокол Нижегородский филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования... |
|
Договор найма жилого помещения в общежитии №5 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет... |
|
Нормативно-правовое обеспечение организации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский... |
|
Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Государственный Национальный исследовательский... |
|
В электронной форме Заказчик: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет... |
|
Конкурса: №10-11-16/Система прокторинга Наименование, место нахождения, почтовый адрес Заказчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего... |
|
Национальный исследовательский университет высшая школа экономики... Особенности проектирования беспроводных сетей, обеспечивающих работу с большим количеством пользователей |
|
Программа для ЭВМ Заказчик: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет... |
|
В электронной форме Заказчик: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский... |