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基于多模态传感信息融合的管道缺陷检测研究
| 论文题名： | 基于多模态传感信息融合的管道缺陷检测研究 |
| 关键词： | 管道缺陷检测;多模态传感信号;噪声干扰;特征映射;极坐标系 |
| 摘要： | 管道是国家基础设施网络的重要组成部分，但因管道维护不力导致管道泄漏的事故时有发生。因此，对管道定期进行检测具有必要性。 管道内检测是指检测器搭载存储设备，在管道内部行进和检测，直到检测完毕后统一处理分析存储数据。管道内部结构多变，检测器运行会产生抖动和提离改变等问题，导致采集信号中含有大量噪声和干扰信号，传统信号处理算法难以有效检出缺陷信号。另一方面，在检出缺陷后，传统缺陷定位方法如里程轮等存在精度低等问题，导致检出缺陷在真实管道中对应困难。本文以管道缺陷检测和定位为研究目标，采用内检测器进行数据采集，对得到的多模态传感信号进行融合，重点研究了复杂信号中缺陷信号识别和定位问题，主要研究内容如下： 1.针对采集信号中信号组成复杂，干扰缺陷识别的问题，设计了FeatureBoosting缺陷检测框架。该框架可以实现对采集信号中不同信号分层识别并提取，从而避免不同信号间的干扰。同时，该框架可以根据不同检测需求灵活改变结构和输出结果，提高了算法模型的灵活性和可拓展性。 2.针对采集信号中噪声干扰大，影响缺陷识别精确度的问题，设计了一种时序序列特征映射模块。该模块综合考虑时序序列的总体特征和局部特征，并将其统一映射到极坐标系，通过极径和极角的大小可以区分出时序序列中的异常点。添加该模块映射后特征的异常检测算法性能得到了显著提高，对误检现象抑制明显。 3.针对传统管道内缺陷定位方法定位效果不佳问题，通过对多模态传感信号进行融合，设计了一种两阶段定位策略。考虑到管道是人造系统，第一步利用设计图结合定位点实现缺陷位置的初步定位，第二步再通过其他传感器信息实现定位点间具体位置的精确还原。该方法提高了缺陷定位的精确度且在实际中得到了检验。 本文在三种不同环境下进行了大量实验和验证，在三种环境里的缺陷检测和定位效果均优于目前的典型算法。 |
| 作者： | 徐和武 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 高斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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