AGM标识盒失效后的管道内检测数据恢复

■计量

AGM标识盒失效后的管道内检测数据恢复

李谦益

陕西省天然气股份有限公司（陕西西安710016）

管道内检测是目前管道企业常用的检测方法，内检测以其准确而丰富的检测数据，为管道的维护和维修提供了重要依据。但由于AGM标识盒的失效，无法进行管道缺陷点的地面定位和开挖验证。以管道特征点分布为核心，从内检测数据处理、管道特征点探测、内检测数据恢复和开挖验证等4个方面，并结合实际案例对AGM标识盒失效情况下的长输管道内检测数据恢复工作进行了具体研究和分析。现场开挖验证结果表明，利用管道本体特征点可以代替标识盒作为地面参考点，建立管道内检测一维里程和地面三维空间坐标系之间的转换模型，实现管道缺陷点的定位。

管道；AGM标识盒；转换模型；数据恢复

由于制造、施工和腐蚀等原因，长输油气管道存在不同程度的缺陷，它的存在会造成管道失效和油气泄漏，以致发生严重的灾害。因此，必须定期对管道进行内检测，以发现缺陷并及时修复[1-3]。但在管道内检测的实践当中，经常发生AGM标识盒失效的现象，由于没有地面参考点，无法建立地下管道内检测一维里程和地面三维空间坐标之间的关联关系，也就无法进行管道缺陷点的地面定位，进而无法进行开挖验证和缺陷修复。

管道内检测的成本非常高，每千米的内检测成本近万元。而且管道内检测面临着巨大的风险，稍有不慎，清管器或检测器就会被卡在管道内，造成更大的经济损失。虽然AGM标识盒失效了，但管道内检测数据还是有效的。管道上的弯头、阀门、三通等本体特征有着明确的地表特征（统称为特征点），内检测可以检测到这些特征点，而且通过管线探测的方法，也可获得这些特征点的地面三维空间坐标[4]。本文研究的重点就是将特征点作为两套系统的公共对象，代替失效的AGM标识盒作为地面参考点，建立管道内检测里程与地表里程的对应关系，从而实现内检测缺陷点的地面定位。

1 技术方案

内检测数据恢复工作包括内检测数据处理、管道特征点探测、内检测数据恢复和开挖验证等4部分内容，具体工作流程如图1所示。

图1 内检测数据恢复流程图

1.1管道内检测数据处理

首先收集资料，对管道内检测报告作认真的分析。报告中包括内容虽然多，但从内检测数据恢复的功能出发，主要包括三类要素，即特征点、缺陷点和环焊缝，每类要素都有自己特定的属性信息，但它们的位置信息均表现为一维检测里程值[5]。如表1所示，其中编号为201、202和203的点为环焊缝，编号为800的点为缺陷点，编号为501的为弯管类特征点。

1.2管道特征点探测

特征点作为两套坐标系的公共点，是建立管道内检测一维里程和地面三维坐标转换模型的重要条件。由于地形起伏和测量误差，特别是检测设备的里程轮存在打滑问题等原因，管道里程及地表里程之间通常存在约为2%的误差。距离发球筒越远，两个里程之间的累计误差越大。所以里程差的校正精度，就取决于特征点的密度和分布情况。某种程度上，特征点的分布情况就决定了转换模型的数学精度。特征点分布密，转换模型就准确，缺陷点定位精度就高；反之，特征点分布稀疏，管道内检测数据恢复的精度就差。特征点是管道内检测数据恢复的关键，所以在地面探测时，不能放过任何一个特征点。在内检测报告中，只要存在有任何一个特征点，在地面就要想尽办法找到这一特征点，并获得该特征点的三维坐标。阀门、三通和直角弯管很容易找到，角度较小的弯管也能够找到，但接近于180°的弯管在实地很难找到。对于这类夹角特大的弯管，首先要制作基于图形或图像的弯管位置图，在实地通过GPS点放样或判读的方式找到其概略位置，然后加密物探点，缩短探测间距，最后确定出这类弯管的地面三维空间坐标。

表1 内检测要素表

1.3管道内检测数据恢复

通过特征点匹配，在管段全线范围内划分了多个区间。一个区间，对应一个转换模型，从而在整个管段形成了多个转换区间和多个转换模型。转换模型的数学精度不但取决于特征点的分布，而且与转换区间的划分有着很大的关系。区间划分的合理，不但能够及时发现飞点和踢除粗差，而且能够提升转换精度。理论上转换区间划分的越小越好，并要反复试验，以去掉不合理的特征点，从而建立起全线最合理的转换区间，故需通过开发软件对特征点进行可视化展示，进行自动匹配，或通过交互操作进行手工匹配，以实现两类系统同一对象的精确配准。

首先建立基于APDM的内检测数据库，通过特征点的匹配，利用线性拉伸算法实现内检测里程与管道地理坐标的对齐与校准，建立起两类系统的转换模型，从而计算出管段区间内任一缺陷点的三维坐标。

1.4开挖验证

内检测数据恢复完成后，所有管道缺陷点和环焊缝就具有了三维空间坐标。为了验证数据恢复精度，需要进行现场开挖验证。开挖验证采用点放样的方式，将筛选出的少数缺陷点坐标和临近环焊缝坐标输入到GPS设备中，进行实地放样，然后进行人工现场开挖。

开挖验证工作应注意以下问题：所有缺陷点验证工作要以其临近的环焊缝为依据。只要能够确认相关环焊缝，就能确认对应的缺陷点；对开挖后的缺陷点进行测量定位，并与数据恢复后的缺陷点坐标进行对比，以检验其恢复精度；对开挖后的缺陷点或环焊缝应精确测量，以作为特殊的地面参考点，对内检测数据进行再配准，可进一步提高内检测数据恢复精度。

2 案例分析

某一天然气管道管径508mm，站间距为109km，局部埋深超过8m。于2012年4月，完成了该段管道的漏磁检测，共检测到9 562个环焊缝、71个弯头、8个阀门、4 104处金属损失、3处凹陷、28处环焊缝异常。由于AGM标识盒未被激活，无法进行开挖验证。为了减少经济损失，于2015年选择了本文所述的方法，进行了内检测数据恢复工作。

为提高转换模型的数学精度，进行了反复试验，去掉了5个弯管类的特征点，并将整个管段划分为81个转换区间。为了说明问题，本文以不同特征点间距为单元，对内检测数据恢复的定位精度作了分析，并统计出了6组不同间距内检测数据恢复的精度指标（表2）。

表2 不同间距内检测数据恢复精度指标统计表

为了对上述内检测数据恢复精度指标进行验证，选取位于不同间距段内的A和B两个缺陷点（图2）进行了现场开挖验证。缺陷点A位于1 000m间距段内，其恢复坐标与实测坐标误差为0.837m，与序号为2的间距段定位中误差相近（表2），符合精度分析结果；缺陷点B位于3 000m间距段内，其恢复坐标与实测坐标误差为3.857m，与序号为4的间距段定位中误差接近（表2），基本符合精度分析结果。

图2 缺陷点分布示意图

3 结论

现场开挖验证结果表明，利用管道本体特征点可以代替标识盒作为地面参考点，建立起管道内检测一维里程和地面三维空间坐标系之间的转换模型，实现管道缺陷点的定位。当然，该方法的有效性，完全取决于特征点的分布密度。特征点分布密，缺陷点定位精度就高；反之，管道数据恢复的精度就差。当每千米的特征点个数接近一时，缺陷点的定位精度可达到米级，完全可以实现缺陷点的准确定位；当每5km的特征点个数不足一时，缺陷点的定位精度约为6m，接近半根钢管的长度，给开挖工作带来较大的麻烦。

该方法可以独立使用。另外，对于走向不清的长输管道，配合地面标记盒辅助定位，以增加地面参考点的密度，提升转换模型的数学精度，提升内检测数据恢复精度，从而彻底搞清地下长输管道的精确走向。

[1]李城，贾永海，陈晶，等.管道地理坐标在内检测缺陷定位中的应用[J].管道技术与设备，2015(4):24-26.

[2]蔡永军，马涛，庄楠，等.基于管道本体特征的内检测开挖验证方法[J].油气储运，2013,32(7)：767-770.

[3]余海冲，田勇，赫春蕾，等.管道内检测数据管理[J].油气储运，2012,31(8):569-571.

[4]罗旭.电磁法水下管道埋深检测及防腐层缺陷定位技术研究[D].成都：西南石油大学,2015.

[5]田野.管道内检测缺陷的开挖验证技术[J].管道技术与设备,2015(1):54-56.

Pipeline inner inspection isa common detectionmethod for the pipeline enterprises,and itprovidesan importantbasis for the maintenanceand repair of the pipelinebecause of itsaccurateand abundantdetection data.However,the failure of the AGM boxmakes it impossible to locate and verify of pipeline defectpoints through excavation.Under the failure of the AGM box,the recovery of the long distance transportation pipeline inner inspection data is studied and analyzed in detailed from four aspects of the inner inspection data processing,the pipeline feature pointdetecting,the pipeline inner inspection data recovering and defectpointexcavation verifying based on the distribution of the pipeline feature points.The field excavation verification resultsshow that theestablished conversionmodelbe⁃tween one dimension distance and three-dimensional space coordinate system uses the characteristic points of pipeline to replace the identification box asground reference point to realize the locatingofpipeline defects.

pipeline;AGM box；conversionmodel；data recovery

左学敏

2016-03-26

李谦益(1969-），男，硕士，高级工程师，主要从事天然气长输管道的施工建设、管理以及信息化建设领域的研究。