用红外成像法探测埋地输油管道

第２７卷第５期２００６年９月石油学报ＡＣＴＡＰＥＴＲＯＬＥＩＳＩＮＩＣＡＶ０１．２７Ｎｏ．５Ｓｅｐｔ．２００６文章编号：０２５３—２６９７（２００６）０５—０１２７一０４用红外成像法探测埋地输油管道周鹏王明时陈书旺葛家怡张锐孙红霞（天津大学精密仪器与光电子工程学院天津３０００７２）摘要：为了辅助埋地石油管道巡线以及快速定位与排查偷油支管和泄漏点，提出了利用红外热成像技术探测埋地输油管道的方法。

应用热力学传导理论，对埋地输油管道上方土壤层温度场分布进行了数学建模，论证了此方法的可行性。

完成了基于非制冷红外焦平面阵列及具有便携、实时成像特点的红外管道探测仪的硬件设计，运用图像增强、图像分割、骨架跟踪等图像处理算法实现了埋地输油管道的自动检测。

油田现场试验证明，用这种红外管道探测仪可以方便、直观、快速地探测地下输油管道的位置、走向及分支状况。

关键词：输油管道；自动检测；红外成像法；热力学传导理论；温度场分布；数学模型；红外管道探测仪中图分类号：ＴＥ８７３．６文献标识码：ＡＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｅｔｒｏｌｅｕｍｐｉｐｅｌｉｎｅｗｉｔｈｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄＺｈｏｕＰｅｎｇＷａｎｇＭｉｎｇｓｈｉＣｈｅｎＳｈｕｗａｎｇＧｅＪｉａｙｉＺｈａｎｇＲｕｉＳｕｎＨｏｎｇｘｉａ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔＯａｓｓｉｓｔｉｎｇｐｅｒａｍｂｕｌａｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｅｔｒｏｌｅｕｍｐｉｐｅｌｉｎｅ，ａｎｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒａｐｉｄｌｙｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｔｅａｌｉｎｇｂｒａｎｃｈｅｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅａｎｄｌｏｃａｔｉｎｇｔｈｅｌｅａｋａｇｅｓｐｏｔｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉ—ｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅａｒｔｈ’Ｓｓｕｒｆａｃｅａｂｏｖｅｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｔｈｅｏｒｙ．Ｔｈｉｓｍｏｄｅｌｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｄｅｔｅｃｔｏｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｉｓｈａｒｄｗａｒｅｔａｋｅｓｕｎｃｏｏｌｅｄｉｎｆｒａｒｅｄｆｏｃａｌｐｌａｎｅａｒｒａｙａｎｄｈａｓｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｒｅａｌ—ｔｉｍｅｉｍａｇｉｎｇａｎｄｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｅｔｒｏｌｅｕｍｐｉｐｅｌｉｎｅｂｙｃｏｍｐｕｔｅｒｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｓｏｍｅｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｌｇｏ—ｒｉｔｈｍｓ，ｓｕｃｈｉｍａｇｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ，ｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ａｎｄｓｋｅｌｅｔｏｎｔｒａｃｋ．Ｏｉｌｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｉｓｉｎｆｒａｒｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｄｅｔｅｃｔｏｒｂｅｕｓｅｄｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎ，ｔｒｅｎｄａｎｄｂｒａｎｃｈｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｅａｓｉｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｐｉｐｅｌｉｎｅ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｔｈｅｏｒｙ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ：ｉｎｆｒａｒｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｄｅｔｅｃｔｏｒ为了解决埋地石油管道偷油漏油问题，急需一种埋地管道检测技术。

红外技术于地下管线探测的革新红外技术作为一项非接触式、无损检测的技术，在多个领域展现出了其独特的应用价值。

在地下管线探测领域，红外技术的引入标志着一场技术革新，极大地提高了探测精度与作业效率，降低了对环境的影响。

以下从六个方面深入探讨红外技术于地下管线探测中的革新应用。

一、提高探测精度与覆盖范围传统的地下管线探测方法，如电磁感应法和声波探测法，受限于介质条件和信号干扰，难以精确识别复杂环境下深埋或小口径的管线。

红外技术通过捕捉地下管线泄漏或周围土壤温差产生的红外辐射差异，能够在不开挖的情况下实现对管线位置、走向的精准定位。

特别是在寻找热力管道、漏水点时，其热成像功能能够直观展示热量分布，显著扩大了探测范围和提升了探测精度。

二、增强异物识别能力地下环境中往往交织着各种管线和障碍物，区分不同材质、功能的管线是探测中的难点。

红外技术能根据物体的红外辐射特征进行识别，即便是在视觉上难以区分的管线类型，如塑料与金属，也能通过它们的热传导特性和温度差异加以辨别。

这不仅避免了误判，还为后续的维修和维护提供了准确的信息支持。

三、环境影响小，提高作业安全性传统探测方式有时需要开挖地面或使用化学物质来辅助定位，这不仅对环境造成破坏，还可能带来安全隐患。

而红外探测则是一种绿色、安全的探测手段，它不依赖物理接触，减少了对地面和植被的破坏，同时避免了对操作人员的潜在伤害，提升了作业的整体安全性。

四、促进快速响应与应急处理在紧急情况下，如水管破裂、燃气泄漏等，迅速定位问题位置至关重要。

红外技术能够快速扫描大面积区域，即时发现异常热源，为应急队伍提供即时的现场情况评估，缩短响应时间。

这种高效快速的探测能力在减少灾害影响、保障公共安全方面发挥着不可替代的作用。

五、数据记录与分析的智能化结合现代信息技术，红外探测系统能够实时记录探测数据，并通过软件进行深度分析，生成详细的报告和三维地图。

这种数字化管理方式便于长期跟踪管线状态，预测未来可能出现的问题，为城市地下管网的规划、维护提供科学依据。

文章编号：1672-8785(2019)05-0032-05基于无人机红外遥感的地下石油管道安全监测李器宇张洁徐晓旭（天津航天中为数据系统科技有限公司天津市智能遥感信息处理技术企业重点实验室，天津300301）摘要：地下石油管道监测是石油安全工作的重要内一。

针对石油管道的特性，开基于无人机挂载红外热像仪的地下石油管道遥感监测，实现了基于红外影像的管道识别、管道裸露与浅埋识别，并开红外影像与同一管道基于可见光遥像的对比分析。

验红外遥像在地下石油管道安全监测中的性。

关键词：无人机；遥感；红外；石油管道中图分类号：TP79文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8785.2019.05.006Underground Oil Pipeline Safety Monitoring Based onUAV Infrared Remote SensingLI Qi-yu,ZHANG Jie,XU Xiao-xu(Tianjin Zhongxvei Aerospace Data System Technology Co.,Ltd.,Tianjin Key Laboratory ofIntelligent Information Processing in Remote Sensing,Tianjin300301,China%Abstract:Underground oil pipeline monitoring is one of the important contents of oil safety work.According to the heat source characteristics of oil pipelines,a remote sensing monitoring study of underground oil pipe­lines based on unmanned aerial vehicle mounted thermal imaging cameras was carred out.The infrared image­based pipeline identification,pipeline bare and shallow bured identification were realized.And the comparative analysis between infrared images and visible remote sensing images of the same pipeline was performed.The feasibility of infrared remote sensing imagery in the safety monitorng of underground oil pipelines was verified.Key words:UA1；remote sensing；infrared；oil pipeline0引言中国是石油生产与消费大国。

探讨石化成品油外输管道泄漏无损检测的技术分析石化成品油外输管道是石化行业中非常重要的设施，它承担着将成品油从生产地输送到终端市场的重要任务。

由于管道长期运行、外部环境因素、施工质量等原因，管道泄漏问题时有发生，给环境和社会带来了严重的安全隐患和经济损失。

如何及时准确地检测管道泄漏问题成为石化行业急需解决的问题之一。

本文将对石化成品油外输管道泄漏无损检测的技术进行分析和探讨。

一、现状分析目前，常用的石化成品油外输管道泄漏检测方法主要包括压力监测法、温度检测法、声发射检测法、气体检测法等。

这些方法无论是单独使用还是结合使用，都存在一些局限性和不足之处。

压力监测法对于小口径管道和小流量泄漏的检测精度较低；温度检测法对于小规模泄漏的灵敏度较低；声发射检测法和气体检测法对于环境噪声和有毒气体的干扰较为敏感。

石化成品油外输管道泄漏无损检测技术的研究和应用具有重要的现实意义和市场需求。

二、技术分析1. 红外热成像技术红外热成像技术是一种通过红外热像仪对管道周围的温度进行监测和测量，从而实现泄漏检测的技术。

当管道发生泄漏时，泄漏物会带走管道周围的热量，导致周围区域的温度异常，红外热像仪便可以通过捕捉这些异常的温度变化来实现泄漏的无损检测。

红外热成像技术不受管道介质、流速、压力等因素的影响，可以对管道进行全天候、全天时的监测，具有较高的自动化和实时性。

但红外热成像技术也存在一些局限性，比如受到环境温度、湿度、日照等因素的影响，对于小量泄漏的检测精度较低。

2. 超声波检测技术3. 振动光纤传感技术振动光纤传感技术是一种利用光纤传感器对管道进行振动信号的监测和测量，从而实现泄漏检测的技术。

当管道发生泄漏时，泄漏物会产生一定的振动信号，光纤传感器可以通过捕捉这些振动信号来实现泄漏的无损检测。

振动光纤传感技术对于管道的监测范围和灵敏度都具有较高的要求，可以实现对于小量、微量泄漏的检测。

但振动光纤传感技术也存在一些局限性，比如受到环境振动和干扰的影响，对于噪声和背景振动的抑制能力较低。

红外热成像仪在油气长输管道的应用发布时间：2021-03-09T03:41:56.998Z 来源：《防护工程》2020年31期作者：王涛王洁[导读] 能够准确识别正在发热的疑似故障区域，从而在确认问题上体现了高效率、高准确率。

国家管网集团西部管道有限责任公司新疆乌鲁木齐 830000摘要：当前，随着我国经济实力的迅速提升，城镇化建设的步伐不断加快，社会对石油、天然气等能源的额需求量急剧上升，油气长输管道具有较高的稳定性，成为了主要运输方式之一，迎来了发展的黄金时期，国内油气长输管道里程不断攀升，钢级越来越高，口径越来越大，长输油气管道途径地区多，沿途地形地貌多样，地址条件复杂多变，而且一经投产，就会长时间运行，管道沿线自然环境、社会环境会随着时间推移发生变化，管道本身及其附属设施也会老化，产生诸多安全隐患，威胁管道运行，本文就红外热像仪在油气长输管道中的应用进行探讨。

关键词：红外热成像仪；油气长输管道；故障排除及检测一、前言自然环境中所有高于绝对零度的物体都会发出红外辐射，红外热成像仪运用光电技术检测物体热辐射的红外线信号，将该信号收集处理，转换成可供人类视觉分辨的图像和图形（如图1所示），最后进一步量化为具体温度值，操作人员通过屏幕上显示的图像色彩和热点追踪显示功能来初步判断被测目标发热情况，通过查看被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况，能够准确识别正在发热的疑似故障区域，从而在确认问题上体现了高效率、高准确率。

红外热成像仪可分为手持式红外热成像仪和在线式红外热成像仪。

手持热成像仪一般外形小巧，方便携带，且配有电池，能够满足不同工作场所的需求。

优秀的在线式热成像仪可以安装在任何地方，监控关键设备和重要资产。

与传统接触式测温设备相比，具有远距离、不接触、不取样、不解体，准确、快速、直观的优点。

在油气长输管道中，可以利用红外热成像仪快速探测出埋地管线走向，检测储油罐、加热炉、泵、压缩机、阀门等设备外部成像特征，可以判断设备积垢、腐蚀及破损程度，在输油气站场日常巡检中发现漏点、排除设备故障等方面可以起到早发现、早预防、早处理的作用，将事故隐患消除在萌芽状态，保障输油气生产安全平稳。

利用无人机搭载热红外成像仪探测地下输油管道的初探研究王琳;吴正鹏;张晓东;崔龙【摘要】具有较高温度的石油在地下管道中运行时不断向周围扩散能量，在地表形成一个温度高于背景的热扩散异常带。

鉴于这一原理及近年来无人机技术的迅速发展、热红外成像仪体积的缩小和温度灵敏度的提高，展开了用无人机搭载热红外成像仪探测地下输油管道的试验并取得一定的试验成果，初步验证了本文思想的可行性。

%Petroleum running in the underground pipelines always diffuses heat and forms diffused heat anomaly zones with temperature obviously higher than its surroundings .In view of this and considering the rapid development of the UAV technology ,the volume of the thermal infrared imager reduction and the higher sensitivity in recent years ,the ex-periment of using the UAV equipped with the thermal infrared imager to detect the underground oil pipelines is performed and certain achievement is obtained ,thus the feasibility of this paper is preliminarily verified .【期刊名称】《城市勘测》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】4页(P160-163)【关键词】热红外遥感;输油管道;无人机【作者】王琳;吴正鹏;张晓东;崔龙【作者单位】天津市测绘院，天津 300381;天津市测绘院，天津 300381;天津市测绘院，天津 300381;天津市规划局东丽区规划分局，天津 300300【正文语种】中文【中图分类】P631.7我国各油田的地下输油管道具有随采随埋、埋设随意性、常年累计不明特点。

探讨石化成品油外输管道泄漏无损检测的技术分析石化成品油外输管道是石油工业中非常重要的组成部分，其用途通常是将精制石油产品从生产厂家输送到各个使用地点。

但管道设施经常面临泄漏问题，如果不加以及时发现和处理，将对环境和社会带来巨大的损失和不良影响。

因此，对于石化成品油外输管道进行非损伤性检测是非常必要的技术措施。

无损检测技术是一种不破坏材料的测试方法，可以有效检测管道缺陷和疲劳损伤，降低可能的危害和损失。

目前无损检测技术主要包括以下几种：1.超声波探测技术：超声波探测技术是一种基于超声波原理，利用超声波在材料中传递、反射、折射等特性检测材料内部缺陷及其位置、大小、形态等信息。

该技术具有非接触、高准确性、快速、可靠等优点，在石化成品油外输管道的泄漏检测中被广泛应用。

2.磁粉探伤技术：磁粉探伤技术也是一种无损检测方法，其原理是利用推动管道表面的磁场以检测缺陷的位置和大小。

通过观察磁粉在缺陷处的聚集情况，可以确定其尺寸和位置。

3.涡流探测技术：涡流探测技术基于涡流规律，利用高频交流电磁铁感应涡流，测定材料内缺陷形态及大小。

该技术适用于检测管道壁面缺陷、裂纹等细小缺陷，是对管道保护的有效手段。

4.红外热成像技术：红外热成像技术也是一种无损检测技术，可用于对管道表面的温度变化进行监测。

通过管道表面温度变化的差异，可以判断管道内部是否存在缺陷等问题。

总的来说，无损检测技术在石化成品油外输管道泄漏检测中表现出的灵活性，高准确性、高效性、低成本性等特点，可以极大地提高石化成品油外输管道的安全性和可靠性。

因此，运用这些技术进行管道的全面无损检测，及时发现管道问题，可以减少环境污染和人身伤害事故的发生，提高石化生产企业的安全责任感和社会责任感，对于推动石油工业的可持续发展具有非常重要的意义。

基于红外光谱图像的非接触式地面油气泄漏监测技术地面油气泄漏是一种常见但危险的环境事件，可以给土地和地下水体带来严重影响，甚至对生态环境和人类健康构成威胁。

因此，及时监测和控制油气泄漏对环境保护至关重要。

近年来，随着技术的进步，基于红外光谱图像的非接触式地面油气泄漏监测技术备受关注，其具有快速、非接触性、高灵敏度、高可靠性等优点，成为地面油气泄漏监测的重要手段。

一、红外光谱图像技术原理及优势红外光谱图像技术是利用红外光波段特定的吸收光谱，结合光学成像技术进行实时、无接触地检测物质信息的技术。

其基本原理是利用样本特征光谱与所有干扰光谱之间的差别，通过光学和数字处理手段来实现物质信息的识别和定量。

这种技术具有快速、非接触性、高灵敏度、高可靠性等优点，特别适用于检测低浓度的微量物质。

在地面油气泄漏监测方面，红外光谱图像技术可以实时捕捉泄漏区域的光谱图像，并通过数字化处理得到反映泄漏物质浓度和分布的图像。

此外，该技术无需接触样本，避免了对样本的破坏和二次污染，同时还能够克服人工检测容易出现的主观误差和操作地点受限的不足，尤其适用于对远距离泄漏源的检测和监测。

二、红外光谱图像在地面油气泄漏监测中的应用地面油气泄漏监测是应用红外光谱图像技术的重要领域之一。

通过红外光谱图像技术，可以实现对地面油气泄漏的快速监测、准确识别和及时处理。

在具体的应用中，根据泄漏物质的不同特征和光谱特性，可以实现垂直或水平飞行、地面或高空观测等多种方式的监测。

例如，在地下管道泄漏监测中，红外光谱图像技术可以进行判别式识别，通过对油气泄漏产生的红外光谱图像进行分析，确定泄漏源以及泄漏物质的类型、浓度和分布范围等信息。

同时，该技术还能够实现泄漏原因的快速分析和处理，提高了泄漏事件的应急处理能力，降低了环境和经济损失。

三、技术发展趋势与前景展望当前，随着环境保护意识的不断提高和技术水平的不断提升，基于红外光谱图像的非接触式地面油气泄漏监测技术在环保领域的应用前景日益广阔。

探讨石化成品油外输管道泄漏无损检测的技术分析随着能源需求的不断增长，石化成品油外输管道的建设也越来越重要。

然而，由于管道的长期使用和外部因素的影响，管道泄漏事故时有发生。

传统的管道检测方法主要是基于人工巡检和机械检测，这些方法不但费时费力，而且效率低，无法满足管道安全监测的需求。

因此，开展无损检测技术的研究和应用具有重要意义。

无损检测是一种非侵入性的检测方法，可以在不损坏被检测材料的情况下进行。

在石化成品油管道外输过程中，常见的无损检测方法有以下几种：1.光纤传感技术光纤传感技术是利用光纤中传递光信号的特性来检测管道泄漏的。

这种技术可以实现对管道沿线的温度、压力、振动等参数进行高精度测量，并可以对不同参数进行综合分析，判断管道是否存在泄漏。

另外，在运输高粘度油品时，光纤传感技术还可以用于监测管道内部的流速和流量。

2.微波辐射技术微波辐射技术是一种利用微波信号测量管道内壁和外壁反射信号的方法。

通过对反射信号进行分析和处理，可以判断管道内部是否存在缺陷或泄漏。

该技术具有高灵敏度、高分辨率等优点，可以实现对细小泄漏口的检测。

3.红外热像技术红外热像技术是通过检测管道表面的红外辐射来实现泄漏检测的。

在管道泄漏时，泄漏口会破坏管道表面的绝缘层，导致管道表面温度发生变化。

利用红外热像技术可以将这种变化转换为图像，并对图像进行分析，识别泄漏位置和大小。

综上所述，石化成品油外输管道泄漏无损检测技术的探讨具有重要意义。

随着技术的不断发展，无损检测技术将在未来得到广泛应用，为管道安全运行提供有效保障。