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FSM缺陷数据可视化及HMI研究与设计 学生 学号 S10040715专业 安全技术及工程导师 赵永瑞教授日期 2011年11月10日 报告内容 1 课题来源及选题依据2 课题研究的意义及国内外研究现状3 课题研究的目标和内容4 课题的研究方案5 课题的创新性和可行性6 课题的预期成果和计划进度 1课题来源及选题依据 1 1课题来源 本课题来自与海洋石油工程 青岛 有限公司的合作项目 1课题来源及选题依据 1 2选题依据 管道的腐蚀监测是石油天然气工业安全生产和运行的重要内容 而在管道的腐蚀监测中 必不可少的一个环节是对监测数据的分析和处理 随着计算机技术和图像处理技术的发展 数据可视化技术已成为分析和处理数据的重要手段 本课题基于FSM对不同形式管道缺陷的采集数据 建立缺陷类型和采集数据的关系模型 深入研究数据可视化的基本原理和技术 编写图形实时显示的相关程序 设计HMI终端液晶显示界面 实现缺陷数据的动态可视化 是对FSM监测技术的创新 2课题研究的意义及国内外现状分析 2 1研究意义 本课题可以初步实现FSM的在线监测和监测数据的可视化 可以提高FSM的检测效率 使其应用更加简捷方便 是对FSM研究的补充和创新 课题的研究对管道的安全检测和安全维护具有重要的工程实际意义和科学研究价值 2 2FSM机理的研究 2课题研究的意义及国内研究外现状 FSM技术的原理是将探针或电极在待测区布置成阵列 然后测量通过金属结构电场的微小变化 用测得的电压值与初始设定的测量值进行比较 分析被测对象表面微小电位差形成的电场特征曲线变化 从而对结构点蚀 均匀腐蚀 局部腐蚀 裂纹以及它们的扩展情况进行高精度的检测 这种技术在国外已经形成垄断 国内学者对其研究却很少 还未见对其监测数据处理的报道 2课题研究的意义及国内研究外现状 2 3可视化技术的研究 2课题研究的意义及国内研究外现状 2 4HMI产品的应用 我国HMI技术已经较为成熟 目前已应用在电力行业 工程机械行业 纺织行业等 也将继续应用在太阳能等新科技项目中 以北京迪文科技生产的HMI及其应用为例 在太阳能光伏并网逆变器中的应用 在混合动力客车行业的应用 3课题研究的目标和内容 3 1研究目标 基于FSM对不同形式管道缺陷的采集数据 及建立的相互关系模型 深入研究数据可视化的基本原理和技术 编写数据可视化程序 设计HMI液晶显示界面 使监测到的缺陷数据能以图像的形式实时显示在液晶屏上 实现FSM监测数据的可视化及人机交互操作 3课题研究的目标 内容 3 2研究内容 采集不同缺陷类型的电场特征信号 建立缺陷数据库和缺陷信号特征库 编写缺陷数据可视化程序和接口程序 并下载到显示终端 设计液晶显示界面 编写不同界面图片的相互切换 按键值的返回 报警值的设置等相关程序 并下载到显示终端 和FSM数据采集系统结合 调试程序 实现数据的实时可视化 把研究结果应用在一段缺陷未知的管道上进行试验 通过检测管道上方的电场特征信号 根据整个系统的图形显示结果 反演管道有无缺陷及缺陷类型和尺寸 4研究方案 技术路线选择 本课题主要采用理论分析 实验室模拟和计算机软件设计相结合的研究方法 通过理论分析数据可视化的原理和技术 结合实验检测到的不同管道缺陷类型的电场特征信号 通过计算机软件编写缺陷数据可视化程序和液晶显示界面 再下载到显示终端 实现缺陷数据的实时可视化 4研究方案 技术路线图 4研究方案 腐蚀监测系统图 4研究方案 拟解决的关键问题 建立FSM缺陷监测数据和缺陷特征的对应关系信号分析与特征提取缺陷类型的识别和缺陷尺寸的量化人机交互操作的实现 5课题的创新性和可行性 自主编写管道缺陷的图形显示程序 编写PC机和触摸屏显示终端的接口程序 并把可视化程序下载到触摸屏终端 实现FSM缺陷数据在触摸屏的实时可视化 自主设计液晶相关显示界面 编写不同界面图片相互切换 按键值的返回 报警值的设置等相关程序 可以实现人机交互操作 把整套系统应用在未知缺陷类型的管道上进行试验 根据研究结果 反演未知的缺陷类型和缺陷尺寸 实现FSM检测的智能化 5 1创新点 5课题的创新性和可行性 5 2可行性分析 理论基础 实验基础 软件基础 国内其它无损检测方法的数据可视化技术已有相关研究 本实验室的尚书同学已对FSM的原理进行了部分研究 本课题组拥有包括东方所的INV3018采集仪 STP115手提式储能点焊机 WWL LSX直流稳压稳流电源 HMI液晶显示界面以及FLUKE8808A多功能数字表在内的多种实验装置 实验室有DASP V10信号处理软件 学校有MATLAB及LABVIEW等多个软件的使用权 6课题的预期成果和计划进度 6 1预期成果 总结不同缺陷类型及缺陷尺寸对电场特征信号的影响规律 建立典型的管道缺陷与FSM电场特征信号的关系模型用C语言设计实现监测数据在智能串口液晶显示终端上的图形实时可视化 根据研究结果 反演未知的缺陷类型和缺陷尺寸 6课题的预期成果和计划进度 6 2计划进度 2011 09 2011 11查阅国内外相关文献和课题相关信息 制定课题总体方案 2011 12 2012 01制备不同类型的管道缺陷 利用FSM数据采集系统 采集相应的电场特征信号 2012 02 2012 05分析所采集到的信号 建立典型的管道缺陷特征与电场特征信号之间的关系模型 2012 06 2012 07深入研究国内外可视化的关键技术 选择合适的算法和技术 2012 08 2012 10编写程序和液晶显示