（控制理论与控制工程专业论文）多通道管道变形检测数据分析算法及软件系统.pdf

摘要 多通道管道变形检测数据分析算法及软件系统 摘要 管道检测是为了保证管道的安全可靠性而发展起来的一门技术，它是 对新建管道或在役管道的结构损害进行全面而科学的检测，其目的是能够 真实检测出管道存在的各种缺陷、几何变形及其准确位置，从而为管道的 安全评价与完整性管理提供依据。 本文针对多通道管道变形检测器的检测数据，研究了其数据代表的物 理特征及数据结构组织形式，提出了针对多种管道特征区块的识别算法并 给予了软件系统实现方法。 检测数据分析系统是多通道变形检测法的重要组成部分，在其系统设 计上，通过数据窗口有效地处理了海量数据的存取和加工问题，实现了自 动分析数据功能，能自动识别出管壁的凹陷、三通和环焊缝，并给出定量 描述。该分析系统还实现了检测数据的径向半径曲线显示、管道截面图和 总里程图显示功能，并且保证了他们之间数据的无延时同步。现场试验结 果表明了本文算法和系统设计是有效的，最终达到了工程需求。 关键词：多通道，管道变形，检测，数据分析，软件系统 a b s t r a c t m u i r i c h a n n e lp i p e l i n ed e f o r m a t i o n d e t e c t i o nd a t aa n a l y s i sa l g o i u t h m sa n d s o f t w a r es y s t e m a b s t r a c t p i p e l i n ei n s p e c t i o ni st oe n s u r et h es e c u r i t ya n dr e l i a b i l i t yo fp i p e l i n ea n d d e v e l o p m e n to f at e c h n o l o g y ，i ti san e ws e r v i c ep i p eo rp i p e si nt h es t r u c t u r e o ft h ed a m a g ea n dt oc o n d u c tac o m p r e h e n s i v es c i e n t i f i ct e s t i n g ，i t sr e a l p u r p o s ei s t od e t e c tt h ee x i s t e n c eo fv a r i o u sd e f e c t si np i p e l i n e sg e o m e t r i c d e f o r m a t i o na n di t se x a c tl o c a t i o n ，s oa st oe v a l u a t et h es a f e t yo fp i p e l i n e i n t e g r i t ym a n a g e m e n ta n dp r o v i d eab a s i s t h em a i nb o d yo ft h eb o o ki sa i m e da td a t ao fm u l t i - c h a n n e lp i p e l i n e d e f o r m a t i o ni n s p e c t i o nd e t e c t o r ，h a ss t u d i e dd a t ao nb e h a l fo fi t sp h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c sa n dt h eo r g a n i z a t i o n a lf o r mo fd a t as t r u c t u r e t h eb o o kh a s b r o u g h tf o r w a r dt h ei d e n t i f i c a t i o na l g o r i t h ms p e c i f i c a l l yf o rv a r i o u sp i p e l i n e c h a r a c t e r i s t i ca r e ap i e c ea n dh a sg i v e ns o f t w a r es y s t e mr e a l i z a t i o nm e t h o d d e t e c t i o nd a t a a n a l y s i ss y s t e m i sa n i m p o r t a n tc o m p o n e n t o f m u l t i - c h a n n e ld e f o r m a t i o nd e t e c t i o nm e t h o d i nt h es y s t e md e s i g n ，t h r o u g h t h ed a t aw i n d o wt od e a le f f e c t i v e l yw i t ht h eh u g ea m o u n to fd a t aa c c e s sa n d p r o c e s s i n go ft h ei s s u ea n dr e a l i z et h ef u n c t i o no fa u t o m a t i cd a t aa n a l y s is ， c a na u t o m a t i c a l l yi d e n t i f yp i p ed e p r e s s i o nw a l l ，t h r e ea n dg i r t h ，a n dg i v e s i l l 北京化工人学硕上学位论文 aq u a n t i t a t i v ed e s c r i p t i o n t h ea n a l y s i ss y s t e ma l s oa c h i e v e dad e t e c t i o nd a t a s h o wt h a tt h er a d i a lc u r v er a d i u s ，p i p es e c t i o n sa n dt h et o t a lm i l e a g ec h a r t d i s p l a y ， a n de n s u r e st h a td a t ab e t w e e nt h e mw i t h o u td e l a ys y n c h r o n i z a t i o n f i e l dt e s tr e s u l t ss h o wt h a tt h ea l g o r i t h ma n ds y s t e md e s i g nt ob ee f f e c t i v e ， u l t i m a t e n e s sh a sr e a c h e dp r o je c tn e e d k e yw o r d s ： m u l t i c h a n n e l ，p i p e l i n ed e f o r m a t i o n ，d e t e c t i o n ， d a t aa n a l y s i s ，s o f t w a r es y s t e m i v 北京化工大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者签名：垒谨垒刍 日期： 关于论文使用授权的说明 如9 气r6 5 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大 学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可 以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在上年解密后适用本授 权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 作者签名： 兰燃 日期：塑z 笸：互 导师签名：纽日期： 第一章绪论 1 1 课题来源 第一章绪论弟一早瑁化 项目名称：高精度管道变形检测技术研究。 项目来源：中国石油天然气管道局科技部。 合作单位：中国机械设计研究院中机生产力促进中心。 1 2 课题研究背景和意义 随着能源需求的增加，作为油气能源主要输送工具的管道运输以其不可取代 的突出优势，在全世界范围内得到了广泛的应用，与此同时，管道运输的安全性 问题也越来越受到各国政府的重视。新建管道在启用前都必须进行一次全面探伤 以确认其可用性，而且管道投入使用后，每年都需作例行检查以确保油气运输的 安全。尤其是管道投入使用多年后，由于地质表层地基不稳定、介质腐蚀、地壳 运动以及地面施工等原因，管道易产生缺陷和损伤，有可能直接导致油气泄漏， 造成环境污染和巨大的经济损失，因此，提高油气长输管道的检测技术水平，对 保障油气工业安全生产将发挥重要作用【l 】。 管道检测是为了保证管道的安全可靠性而发展起来的一门技术，它是对新建 管道或在役管道的结构损害进行全面而科学的检测，其目的是能够真实检测出管 道存在的各种缺陷、几何变形及其准确位置，从而为管道的安全评价与完整性管 理提供依据。现在我国对长输管道的检测多采用传统的管道外检测技术，即对管 道的阴极保护系统进行检测，从而获得管道的受蚀情况。这类方法虽然能够实现 在不开挖、不影响正常工作的情况下对管道进行检测，但都属于间接检测管道 腐蚀的方法，而且得到的原始数据往往需要工作人员的仔细分析和校验；有的管 外检测技术还不适用于公路、铁路、海洋等区域下的管道，无法实现对管道的全 面检测。针对管外检测技术存在的问题，德国、美国、日本和加拿大在这方面的 研究起步较早，且已结合此项技术研制了各种智能检测爬行机( i n t e l l i g e n tp i g 或 s m a r t p i g ) 。 管道内检测器是目前公认的管壁凹陷检测的最佳方法。这类装置一般利用管 内输送介质的压力推动其在管道内部前进，常见的检测技术包括漏磁法【2 3 】、超 北京化- t 大学硕f ? 学位论文 声法【4 5 1 和变形法【6 , 7 1 。目前由于漏磁检测法的检测精度较高，故使用范围较广。 但是对于较大变形，在管道通过率上漏磁检测器存在着重大劣势，轻则造成检测 器损坏，重则造成管道堵塞。与之相比，变形检测器在管道通过率上存在着巨大 优势，可以为后续的漏磁检测器提供安全保障，同时也可以检测一些高精度识别 的变形。 管道变形检测器是用于管道几何形状原始状况的检测，以备今后遭受损伤时 对比检查，发现严重变形及时安排维修。在新线投产，老线检修工程中，也可作 为鉴定工程质量和制定施工措施的手段。对于管道由于几何变形引起的事故较腐 蚀事故的频率有过之而无不及。当管段形状发生变化或可能发生变化的管段，在 情况不十分明确时，为确保安全只能考虑长距离更换管子的措施，如有可靠的检 测资料，那么换管远非最经济的选择，运用管道变形检测器，取得完整可靠的管 道变形资料，得到其变形位置及变形量等参数，为准确评估管道的安全性能提供 依据，采取局部换管等相应的措施，就可以消除地下隐患，避免事故的发生。因 此对管道定期进行管道变形检测具有十分重要的现实意义。 作为管道变形检测器，通径仪检测器只能传回一个变形信号，即管道截面圆 周上的最大幅度，无法描述管道内的详细变形信息，例如管道内的凸出部位三通。 对于凹陷、三通等局部管道特征，通径仪检测器也无法定位其在圆周上的方位， 例如管道特征存在于管道项部或是底部。基于以上通径仪检测器的不足，本项目 首次提出了多通道变形检测器的开发。 油气管道变形检测是一项复杂的系统工程，涉及管道检测机器人机械设计、 定位技术、嵌入式智能控制技术、变形缺陷识别和成象技术等等，限于项目需求， 本文针对变形检测数据分析和分析系统的构建进行了系统研究，主要目标是开发 出多通道变形检测数据分析系统，完成变形数据的预处理、分析识别和图形显示， 为离线管道缺陷分析提供强有力的工具。 1 3 文献综述 1 3 1 管道内检测技术应用与现状 我国从2 0 世纪8 0 年代开始管道检测技术与设备的研究和应用，先后从国外 引进了不同规格的管道腐蚀检测设备。比如中国石油天然气管道局先后从德国、 美国等国家进口了几种规格的管道腐蚀检测器，并用从德国进口的d 7 2 0 型超声 波管道腐蚀检测器和d 7 2 0 型管道通径检测器，并在管道局所属的一些输油管线 2 第一章绪论 进行了现场检测。经过十几年的引进、消化吸收和国产化研制，国内现有管道腐 蚀检测器已能满足2 7 3 - - - 7 2 0 r a m 各种口径管道的检测需求，其中自行研制的 3 7 7 m m 腐蚀内检测器，1 9 9 8 年研制成功并投入使用，目前已获国家专利，截止 目前，已对2 0 多条共计6 6 1 2 k m 的油气管道进行了内检测【引。内检测技术的不断 推广应用，降低了管道事故的抢修频率，并逐步转为有计划的检修，大大提高了 管道的运行可靠程度。目前我国铺设的输油和输气管道已达3 0 x 1 0 5 k m ，而且目 前正在以1 0 0 0 - 2 0 0 0 k m a 的速度铺设新管线【9 】。现有管道中多数管道服务都已 有2 0 多年，已到了事故的高发期，必须大力应用和发展内检测技术，为我国管 道事业的发展提供良好的保障。 管道中可以被检测到的缺陷可以分为3 个主要类型：几何形状异常( 凹陷、 椭圆变形、位移等) ；金属损失( 腐蚀、划伤等) ；裂纹( 疲劳裂纹、应力腐 蚀开裂等) 。针对上述3 种缺陷类型，世界上各大检测专业公司都根据市场和用 户的需要研发了多种检测器，并不断更新换代。内检测器按其功能可分为用于检 测管道几何形状异常的变形检测器，用于检测管道金属损失的金属检测器，用于 裂纹、应力腐蚀开裂检测的裂纹检测器。 ( 1 ) 检测管道几何形状异常的变形检测器 管道几何形状的异常多因受到外部机械力或焊接残余应力等原因造成，通过 使用适当的检测装置可以检测出各种原因造成的、影响管道有效内径的几何异常 现象并确定其程度和位置。 测径器是用于检测、定位和测量管壁几何形状异常的。常用的测径器使用一 定排列的机械抓手或有机械抓手的辐射架。机械抓手压着管道内壁并会因横断面 的任何变化引起偏移，这些偏移可能是由于一个凹陷、偏圈、褶皱或附着在管壁 上的碎屑引起的。捕捉到的偏移信号被转换为电子信号存储到机载的存储器上， 将一次运行后的数据取出并使用合适的软件加以分析和显示，从而确定那些可影 响到管道完整性的异常点。目前市场上的测径器提供的被测管径范围从1 0 0 一 1 5 0 0 m m 不等，其灵敏度通常为管段直径的0 2 - - - 1 ，精度大约为0 1 2 。 ( 2 ) 金属损失检测技术 漏磁( m f l ) 技术可检测出腐蚀或擦伤造成的管道金属损失缺陷，甚至能够 3 北京化1 = 大学硕士学位论文 测量到那些不足以威胁管道结构完整性的小缺陷( 硬斑点、毛刺、结疤、夹杂物 和各种其他异常和缺陷)，偶尔也可检测到裂纹缺陷、凹痕和起皱。漏磁技术 应用相对较为简单，对检测环境的要求不高，具有很高的可信度，而且可兼用于 输油和输气管道。 对于浅、长且窄的金属损失缺陷，m f l 信号就难以检测出来。检测精度也 受多种因素影响。常规m f l 检测器的磁铁方向是沿管道的主轴方向，缺陷产生 的磁通扰动较小，因此在探测轴向缺陷方向的精度较差，通过把磁铁方向或磁力 线方向调整为绕管道轴向，增大缺陷对磁通的切面积，可增加对轴向缺陷的检测 精度。在对管道进行检测时，要求管壁达到完全磁性饱和，因此测试精度与管壁 厚度有关，厚度越大，精度越低，其使用的壁厚范围通常在1 2 m m 以下。 ( 3 ) 裂纹检测技术 裂纹可能由管材的缺陷、材料空隙、夹杂物或凹陷、局部脆性区域及应力、 疲劳、腐蚀等造成。裂纹类缺陷是管道中存在的最为严重的缺陷，对管道的威胁 极大。最适于检测裂纹的技术是超声波方法。经过管壁的超声波受到来自管壁的 各种不同情况的影响，从而可以测量并描绘出管道的现有状况。超声波检测器的 主要优点是能够提供对管壁的定量检测。其提供的内检测数据精度高和置信度 高，缺点是需要耦合剂。 一种最新的超声波检测技术即电磁声波传感检测技术( e m a t ) 正在研发中， 该技术的最大优点就是可借助电子声波传感器，使超声波能在一种弹性导电介质 中得到激励，而不需要机械接触或液体耦合。该技术利用电磁原理，以新的传感 器替代了超声波检测技术中传统的压电传感器。当电磁传感器在管壁上激发出超 声波时，波的传播采用以管壁内、外表面作为“波导”的方式进行，当管壁是均匀 的，波沿管壁传播只会受到衰减作用，当管壁上有异常出现时，在异常边界处的 声阻抗的突变产生渡的反射、折射和漫反射，接收到的波形就会发生明显的改变。 由于基于电磁声波传感器的超声波检测最重要的特征是不需要液体耦合剂来确 保其工作性能，因此该技术可应用于输气管道，是替代漏磁通检测的有效方法。 然而，这种检测技术也同样存在着不足，检测器需距被检物体表面l m m ，传递 超声波能力相对较低。正是由于这个原因，在许多情况下是通过电磁声来确定其 动态范围，且不能使用高频。 4 第一章绪论 1 3 2 管道变形检测技术现状 检测管道的局部变形和长距离、大范围的管线变形所用方法有所不同，主要 的变形检测对象有内径变形( 局部变形) ，其检测技术为通径检测器法、超声 波法、管内摄像法、激光三角测量法、激光光源投射成像法和光纤陀螺法。弯 曲、下沉( 长距离、大范围的管线变形) ，其检测技术有通径检测器法、光纤陀 螺法和光纤光栅传感器法。下面分别介绍国内外检测油气管道变形的主要方法及 相关仪器。 ( 1 ) 通径检测器法 通径检测器，又称测径仪，广泛应用于检测管道几何变形，可以检测出影响 管道有效内径的几何异常现象，如凹坑、椭圆变形、内径的一般变化和弯管上的 皱折等，并确定其位置和程度。， 早期开发的通径检测器由两个半球形皮碗驱动，两皮碗之间有伞状测径杆及 里程轮，伞状连杆沿圆周分布，各连杆均贴靠在管壁上，并随着管壁的几何形变 发生偏移。若管壁有几何变形，如凹陷、偏圈或褶皱，则变形处的各杆将产生转 动，变形大则转动幅度也大，里程轮可记下变形位置，然后通过电子仪器记录下 杆的转动并存储在计算机内。近几年推出的电子测径仪，其尾部装有电磁场发射 器，通过电磁波测出发射器与管壁之间的距离，并转变成电信号存储起来。将运 行后的数据取出并加以分析和显示，就可以确定管道的变形及相应的位置。该通 径检测器的优点是测量元件不与管壁直接接触，能减少许多机械故障，而且对管 壁的清洁度要求不高，应用范围广泛【l o 】。目前测径仪测径向检测范围为1 0 0 一 1 5 0 0 m m ，灵敏度通常为管径的0 2 - - - 1 ，精度大约为o 1 - - - ，2 t 1 1 】。 通径检测器是最先用于管道几何变形检测的，第一台检测仪器是t d w k a l i p o r 清管器【屹】。这种设备带有一圈伞状感测臂和里程轮，其感测臂装在一个 中心柱上，沿圆周分布，各自均贴靠在管壁上。在中心柱端部装有一支记录笔， 停放在记录纸带上，其记录纸带在两个里程轮之间走动。里程轮由步进电机带动， 不同的里程对应记录纸带相应位置。若管壁有几何变形，变形处的感测臂会产生 转动，变形大转动幅度就大，并使中心柱移动一定距离，记录笔便会在纸带上留 下曲线。当检测器运行到管道终端后取出时，管道内径变化的程度和位置可从纸 带上看出来。e p s 公司生产的几何形状检测清管器，能检测并记录管道的变形情 况，其主要的检测功能有管道凹凸变形、椭圆变形和确定变形管段位置等。其检 5 北京化工大学硕士学位论文 测灵敏度为管径的5 ，可通过直径减少2 5 的管段和通过曲率半径为1 5 r ( r 为管道半径) 的9 0 0 弯头。在每小时3 1 5 k m 速度范围内应用，不影响检测精度 【1 3 1 。我国通径检测器的研究始于1 9 8 0 年，曾有用软质清管器拖带空心铝筒的方 法来检测管道变形情况。但是这一方法不可靠，而且无法测得径向的变化量和变 形处的位置。1 9 8 8 年中国石油天然气总公司管道科学研究院与天津激光技术研 究所合作研制出了d 9 5 0 0 型原油管道有效通径检测仪，该仪器全长( 不计发射 机) 1 0 9 6 m m ，带有罩程轮和伞状测径传感器。自带的电源可连续工作约3 0 0 h 。 检测器直径为5 2 9 m m ，可用于检测直径为3 4 0 - - 5 0 0 m m 的管道。主要技术指标 为测径范围( 5 o 3 5 ) d ( 管道直径) ，测径精度钍2 5 d ，测径灵敏度5 d ， 测距灵敏度1 5 m ，测距精度s o 5 l ( 测距范围，一般 7 6 k m ) ，可通过最大变形 3 5 d ，可通过最小弯曲半径1 5 d ，检测速度0 2 - - 一2 r n s 1 4 】。1 9 9 3 年1 0 月中国石 油天然气管道技术公司采用电子数据采集及处理系统，成功研制出了d n 2 7 0 0 型 电子式管道通径检测器，并成功用于鲁宁线邹城2 贾汪段的现场试验。该仪器分 为三部分，即变形检测部分、里程检测部分和记录仪部分。检测部分不与管壁接 触就能连续记录管道截面形状变化的性质、大小和相应的位置，对管壁无损伤， 可进行在线检测，并能安全通过管内较大变形与障碍，一次可连续检测15 0 k m ， 主电源可连续运行1 0 0 h 以上，后备电池保证存储数据不丢失。检测器直径为 7 2 0 m m ，可应用于实际管道的直径范围为5 4 0 , 、, 7 1 0 m m 。它能检测管道变形的种 类有变形直管段、变形弯头、凹陷、椭圆度和环焊缝等。其主要性能指标为：灵 敏度0 2 5 d ，精度s l d ，定位精度 a i , ( 3 - 1 2 ) 式中，a c t = 基准应用最大转角偏移，由试验确定。 2 4 第三章检测数据的分析算法研究 y n y 图3 - 3 基准更换方法流程图 f i g 3 - 3r e p l a c e m e n tm e t h o df l o wc h 锄to f t h eb e n c h m a r k 3 3 管道特征区块的识别算法 管道特征区块包括凹陷、三通、环焊缝等异于正常直管段的管道部位。这些 特征区块可依据上节给出的检测器测量数据加以识别，讨论如下。 北京化工人学硕上学位论文 3 3 1 凹陷的识别 凹 凹陷长 图3 - 4 管道凹陷横向示意图 f i g 3 4s c h e m a t i co f p i p e l i n ed e p r e s s i o nh o r i z o n t a l 管壁凹陷是最常见的管道形变，如图3 - 4 所示。管道凹陷可定义为一个“连 续”的采样点集( 所谓“连续”，是指点集中的全部点连通) ， q 62 乃= 既f 。( 1 训) ( 3 1 3 ) 式中，q 。= 凹陷点集合。 p ，= 凹陷中的第个点。 p 盯= 第f 个采样时刻第k 个连杆顶端所表示的管内壁点。 = 基准采样点之时第k 个连杆顶端到检测器轴线距离。 = 常量( o ) ，由试验确定。 三通的特征包括三通发生的环向方位、三通长和三通宽，其分析算法和凹陷 同理，不再赘述。 3 3 2 环焊缝的识别 环焊缝的物理特征是在管道接口处有朝向管心的环状微小凹陷，其凹陷幅值 可设为占( 一般为0 2m m ) 。若将环焊缝定义为一个截面集， 瓯= ，- - s t l 州j ( 3 2 0 ) 式中，s ；= 第i 个采样时刻对应的截面。 缸= 平均下凹半径差，定义为匆= 击薹( 一) ，计算中约束 0 一万。 依照上述定义获取了环焊缝的截面集( 仉) 之后，可计算环焊缝的发生位 置。 依据缸的计算定义，可得最大平均凹陷半径为 a r w = m a x t l r i l 椰。 ( 3 2 1 ) 2 8 第三章检测数据的分析算法研究 则最大平均凹陷半径发生点为p 。，即环焊缝的发生位置。 3 4 本章小结 本章第一节通过对多通道变形检测器机械结构分析得出了检测数据的预处 理方式。在预处理数据之后，得到了可以用以分析的数据类型。第二节，比较基 准是分析识别变形的前提，于是提出了比较基准的概念及更新条件。第三节，研 究了凹陷、三通和环焊缝的物理特点，并与检测数据特征相结合，得出了高效的 变形识别算法。 第l i i 章数据分析系统构建 4 1 开发环境 第四章数据分析系统构建 本课题采用了v i s u a ls t u d i o2 0 0 5c # + s q ls e r v e r 2 0 0 5 的开发环境。开发环 境、编程语言和数据库都是当前开发桌面应用程序的主流。 4 1 1c 撑语言 c 群是可用于创建要运行在n e tc l r 上的应用程序的语言之一，它从c 和 c + + 语言演化而来，是m i c r o s o f t 专门为使用n e t 平台而创建的。因为c j | i 是近期 发展起来的，所以吸取了以前的教训，考虑了其他语言的许多优点，并解决了他 们的问题。 使用c 撑开发应用程序比使用c + + 简单，因为其语法比较简单。但是，c 撑是 一种强大的语言，在c + + 中能完成的任务利用c 撑也能完成。如前所述，c 撑中与 c + + 比较高级的功能等价的功能( 例如直接访问和处理系统内存) ，只能在标记 为“不安全”的代码中使用。这个高级编程技术是非常危险地( 正如它的名称) ， 因为他可能覆盖系统中重要的内存块，导致严重的后果。 c 群代码常常比c + + 略长一些。这事因为c 撑是一种类型安全的语言( 与c + + 不同) 。在外行人看来，这表示一旦为某些数据指定了类型，就不能转换为另一 个不相关的类型。所以，在类型之间转换时，必须遵守严格的规则。执行相同的 任务是，用c j | 编写的代码通常比c + + 长。但c 拌代码更健壮，调试也比较简 单，n e t 总是可以随时跟踪数据的类型。在c 撑中，不能完成诸如“把4 字节的 内存放在这个数据中，使之又1 0 个字节长，并把它解释为x 等的任务，但这并 不是意见坏事。 c 弹只是n e t 开发的一种语言，c 撑的优点是，他是唯一为n e tf r a m e w o r k 设计的语言，是在移植到其他操作系统上的n e t 版本中使用的主要语言。要使 语言如v b n e t 尽可能类似于其以前的语言，且仍遵循c l r ，就不能完全支 持n e t 代码库的某些功能。但c 存能使用n e tf r a m e w o r k 代码库提供的每种功 能。n e t 的最新版本还对c 存语言进行了几处改进，这事为了满足开发人员的要 求，使之更强大。 北京化工人学硕士学位论文 如前所述，n e tf r a m e w o r k 没有限制应用程序的类型。c 挣使用n e t f r a m e w o r k ，所以也没有限制应用程序的类型。这里仅介绍三种常见的应用程序 类型。 ( 1 ) w i n d o w s 应用程序 这些应用程序如m i c r o s o f to f f i c e ，有很熟悉的w i n d o w s 外观和操作方式， 使用n e tf r a m e w o r k 的w i n d o w sf o r m s 模块就可以生成者中应用程序。w i n d o w s f o r m 模块是一个控件库，其中的控件( 例如按钮、工具栏、菜单等) 可以用于 建立w i n d o w s 用户界面( u i ) 。本课题就是应用w i n d o w sf o r m s 模块开发数据分 析系统。 ( 2 ) w e b 应用程序 这些事w e b 页，可以通过任何w e b 浏览器查看。n e tf r a m e w o r k 包括一 个动态生成w e b 内容的强大系统，允许个性化、实现安全性等。这个系统叫作 a c t i v es e r v e rp a g e s n e t ( a s p n e t ) ，可以使用c 撑通过w 曲f o r m s 创建a s p n e t 应用程序。 ( 3 ) w e b 服务 这是创建各种分布式应用程序的新方式，使用w e b 服务可以通过i n t e m e t 虚拟交换数据。无论使用什么语言创建w e b 服务，也无论w e b 服务驻留在什么 系统上，都使用样简单的语法。 这些类型也需要某种形式的数据库访问，这可以通过n e tf r a m e w o r k 的 a c t i v ed a t ao b j e c t s n e t ( a d o n e t ) 部分来实现。 4 1 2v i s u a l s t u d i o2 0 0 5 使用v i s u a ls t u d i2 0 0 5 ( v s ) 可以进行所有的n e t 开发，包括简单的命令 行应用程序，以及比较复杂的项目类型。v s 不是开发c 捍应用程序所必需的，但 使用它可以使任务更简单一些。可以在基本的文本编辑器( 例如常见的n o t e p a d ) 中处理c 撑源代码文件，再使用命令行应用程序吧代码编译到程序集中。 下面列出的一些使v s 成为n e t 开发首选工具的功能。 ( 1 ) v s 可以自动执行编译源代码的步骤，同时可以完全控制重写它们时应使 用的任何选项。 ( 2 ) v s 文本编辑器可以配合v s 支持的语言( 包括c 捍) ，这样就可以智能检 3 2 第网章数据分析系统构建 测错误，在输入代码时给出何时的推荐代码。 ( 3 ) v s 包括w i n d o w sf o r m s 和w e bf o r m 设计器，允许u i 元素的简单拖放 设计。 ( 4 ) 在c 撑中，许多类型的项目都可以用已有的“模板”代码来创建，不需要从 头开始。各种代码文件通常已经为我们准备好了，减少了从头开始一个项目所花 的时间。对于新的“s t a r t e rk i t ”项目类型来说尤其如此，该项目类型可以以功能全 面的应用程序为基础进行开发。一些s t a r t e rk i t 项目类型包含在v s 安装程序中， 还可以在线使用更多的该项目类型。 ( 5 ) v s 包括几个可自动执行常用任务的向导，它们可以再已有的文件中添加 何时的代码，而不需要考虑语法的正确性。 ( 6 ) v s 包含许多强大的工具，可以显示和导航项目中的元素，这些元素可以 使c 群源文件代码，也可以是其他资源，例如位图图像或声音文件。 ( 7 ) 除了在v s 中编写应用程序比较简单外，还可以创建部署项目，以易于 为客户提供代码，并方便地安装该项目。 ( 8 ) 在开发项目时，v s 可以使用高级调试技巧，例如能一次调试一行指令， 并监视应用程序的状态。 4 1 3s q ls e r v e r2 0 0 5e x p r e s s 与s q ls e r v e r2 0 0 0 和其他数据库相比s q ls e r v e r2 0 0 5 拥有十大最新特性。 在社会竞争中，每样东西都在竞争中争取“更好、更快、更便宜 - s q ls e r v e r 2 0 0 5 也提供了很多个新特性来节省精力、时问和金钱。从编程到管理能力，这 个版本的s q ls e r v e r 都优于其他版本的产品，并且它还对s q ls e r v e r2 0 0 0 中已 经存在的特性进行- f j n 强。这里按照它的重要程度列出前十个最重要的新特性： ( 1 ) ! e i 强的t s q l ( 事务处理s q l ) t s q l 天生就是基于集合的关系型数据库管理系统编程语言，可以提供高 性能的数据访问。现在，它与许多新的特性相结合，包括通过同时使用t i w 和 c t a c h 来进行错误处理，可以在语句中返回一个结果集的通用表表达式 ( c t e s ) ，以及通过p i v o t 和u n p i v o t 命令将列转化为行和将列转化为行的 能力。 ( 2 ) c l r ( c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ，通用语言运行时) 北京化工大学顾十学位论文 s q ls e r v e r2 0 0 5 中的第二个主要的增强特性就是整合了符合n e t 规范的语 言，例如c j | i ， a s p n e t 或者是可以构建对象( 存储过程，触发器，函数等) 的v b n e t 。这一点让你可以在数据库管理系统中执行n e t 代码以充分利 用n e t 功能。它有望在s q ls e r v e r2 0 0 0 环境中取代扩展的存储过程，同时还扩 展了传统关系型引擎功能。 ( 3 ) 服务代理( s e r v i c eb r o k e r ) 服务代理处理的是以松散方式进行联系的发送者和接收者之间的消息。一个 消息被发送、处理和回答，完成整个事务。这大大扩展了数据驱动应用程序的性 能，以符合工作流或者客户业务需求。 ( 4 ) 数据加密 s q ls e r v e r2 0 0 0 没有用来在表自身加密数据的有文档记载的或者公共支持 的函数。企业需要依赖第三方产品来满足这个需求。s q ls e r v e r2 0 0 5 自身带有 支持对用户自定义数据库中存储的数据进行加密的功能。 ( 5 ) s m t p 邮件 在s q ls e r v e r2 0 0 0 中直接发送邮件是可能的，但是很复杂。在s q ls e r v e r 2 0 0 5 中，微软通过合并s m t p 邮件提高了自身的邮件性能。s q ls e r v e r 从此跟 o u t l o o k 说“b y e - b y e ”! ( 6 ) h t t p 终端 你可以很轻松地通过一个简单的t s q l 语句使一个对象可以在因特网上被 访问，从而创建一个h r r p 终端。这允许从因特网上呼叫一个简单的对象来获取 需要的数据。 ( 7 ) 多活动结果集( m u l t i p l ea c t i v er e s u l ts e t s ，简称m a r s ) 多活动结果集允许从单个的客户端到数据库保持一条持久的连接，以便在每 个连接上拥有超过一个的活动请求。这是一个主要的性能改善，它允许开发人员 让用户在使用s q ls e r v e r 工作的时候拥有新的能力。例如，它允许多个查询， 或者一个查询的同时输入数据。底线就是一个客户端连接可以同时拥有多个活动 第叫章数据分析系统构建 的进程。 ( 8 ) 专用管理员连接 如果所有的内容都出错了，那么只能关闭s q ls e r v e r 服务或者按下电源键。 专用管理员连接结束了这种状况。这个功能允许数据库管理员对s q ls e r v e r 发 起单个诊断连接，即使是服务器正在出现问题。 ( 9 ) s q ls e r v e r 综合服务( s s i s ) s s i s 已经作为主要的e t l ( 抽取、传输和载入) 工作替代了d t s ( 数据传 输服务) ，并且随着s q ls e r v e r 免费发布。这个工具，从s q ls e r v e r2 0 0 0 开始 被完全重新编写，现在已经拥有了很大程度的灵活性，来满足复杂的数据移动需 求。 ( 1 0 ) 数据库镜像 数据库镜像是本地高可用性能力的扩展。 还有两项技术不能在s q ls e r v e r2 0 0 5 的前十列表中遗漏的是它的分析服务 和报告服务。虽然s q ls e r v e r2 0 0 5 没有介绍其中的任何一项，但是将它们整合 进了s q ls e r v e r 综合服务之中，以求微软的核心商务智能套件的完美。这些技 术对于商务智能的成功至关重要。学习新的特性，以及企业如何在实际项目中实 现它。 本课题使用的数据库是m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 的移动版本，即m i c r o s o f t s q l s e r v e re x p r e s s 。m i c r o s o f ts q ls e r v e re x p r e s s 不但具有m i c r o s o f ts q ls e r v e r 的基本特性( 例如存储速度快，存储量大) ，而且还拥有a e c e s s 的可移动特性。 在工程应用中，这三个特性缺不可，因此m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5e x p r e s s 是该课题数据库的最佳选择。 4 2 数据分析系统的工程需求 4 2 1 软件介绍 管道检测器多通道数据分析软件的对象是一个管道检测器测得的管道变形 数据。管道检测器在圆周方向布置有多个传感器( 最小的检测器有1 2 个传感器) ， 传感器测得的数值反映了管道的变形信息( 凹陷变形，三通变形等) 。管道检测 3 5 北京化工人学硕士学位论文 器在管道内运动，每隔一定距离测量一组数据( 包括时间、位移、传感器变形量、 检测器角度等数据) ，数据存储子检测器存储器中，检测完毕后所测数据传给计 算机，由多通道数据分析软件进行分析，显示，自动识别和结果输出。 4 2 2 软件总体目标 编制一个能够对管道变形检测器检测数据进行数据读入，处理，显示，分 析，自动识别管道变形信息和结果输出的多通道数据分析软件。 4 2 3 软件的操作环境 w i i l d o w s2 0 0 0 、w i n d o w s x p 。 4 2 4 软件应达到的技术性能 分析软件应使用方便，功能强大，最大程度降低分析人员劳动强度。 分析软件导入数据有原始变径检测数据，检测器标定数据，地面标记器数据。 检测器传感器分成两组安装于检测器前后两排，分析软件需根据两排间距离 做出相应消除处理。 分析软件需具有多个显示区，一个显示区以曲线组形式显示变径检测数据 ( 每个传感器通道对应一条曲线) ，一个显示区以截面图形式显示管道某径向截 面管径周向信息。分析软件还应具有参数输入、分析结果显示等显示区域。分析 软件自动在曲线显示区域标识变形区等信息( 自动生成的变形区域可人工修改