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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。
第三页，共18页。
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。
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。
第九页，共18页。
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。
电流流向
· 电流馈入点
●●●●●●● ●●●●●●●
·电流流出点
电流源
数据 采集
信号分析设备 及软件
HMI显示设备
第十二页，共18页。
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
第十三页，共18页。
第十五页，共18页。
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
过去只限于国家级研究中 心研究，近年来已扩展到 科学研究、工程、军事、 医学、经济等各个领域， 由于硬件水平不足，技术 和国外相比还有差距
软件产品 推出许多可视化软件系统产品
还是空白
第六页，共18页。
2 课题研究的意义及国内研究外现状
2.4 HMI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：
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FLUKE 8808A多功能数字表在 内的多种实验装置。
软件基础
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
5 课题的创新性和可行性
5.1 创新点
➢ 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。
第十四页，共18页。
5 课题的创新性和可行性
5.2 可行性分析
பைடு நூலகம்
理论基础
实验基础
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。
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
第一页，共18页。
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。
第二页，共18页。
1 课题来源及选题依据
第十页，共18页。
4 研究方案—技术路线图
检测已知缺陷类型的电场特征信号 建立缺陷类型与电场特征信号的数据库
利用C语言编写数据可视化程序
设计触摸屏显示界面
把可视化程序和界面程序下载到终端，并进行程序的调试和改进 把整套系统应用在未知缺陷类型的管道上进行试验
第十一页，共18页。
4 研究方案—腐蚀监测系统图
在太阳能光伏并网逆变器中的应用
第七页，共18页。
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。
第四页，共18页。
2 课题研究的意义及国内研究外现状
2.2 FSM机理的研究
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。
第五页，共18页。
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
国外
国内
研究历史
始于20世纪80年代
始于20世纪90年代
研究和应用
包括地球科学、太空探测、 气象学、海洋学、生物学、 医学、数学、计算流体力学 和有限元分析等众多的科学 和工程领域，技术已经成熟
第八页，共18页。
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
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。
第三页，共18页。
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。
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。
第九页，共18页。
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。
电流流向
· 电流馈入点
●●●●●●● ●●●●●●●
·电流流出点
电流源
数据 采集
信号分析设备 及软件
HMI显示设备
第十二页，共18页。
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
第十三页，共18页。
第十五页，共18页。
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
过去只限于国家级研究中 心研究，近年来已扩展到 科学研究、工程、军事、 医学、经济等各个领域， 由于硬件水平不足，技术 和国外相比还有差距
软件产品 推出许多可视化软件系统产品
还是空白
第六页，共18页。
2 课题研究的意义及国内研究外现状
2.4 HMI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：
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FLUKE 8808A多功能数字表在 内的多种实验装置。
软件基础
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
5 课题的创新性和可行性
5.1 创新点
➢ 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。
第十四页，共18页。
5 课题的创新性和可行性
5.2 可行性分析
பைடு நூலகம்
理论基础
实验基础
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。
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
第一页，共18页。
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。
第二页，共18页。
1 课题来源及选题依据
第十页，共18页。
4 研究方案—技术路线图
检测已知缺陷类型的电场特征信号 建立缺陷类型与电场特征信号的数据库
利用C语言编写数据可视化程序
设计触摸屏显示界面
把可视化程序和界面程序下载到终端，并进行程序的调试和改进 把整套系统应用在未知缺陷类型的管道上进行试验
第十一页，共18页。
4 研究方案—腐蚀监测系统图
在太阳能光伏并网逆变器中的应用
第七页，共18页。
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。
第四页，共18页。
2 课题研究的意义及国内研究外现状
2.2 FSM机理的研究
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。
第五页，共18页。
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
国外
国内
研究历史
始于20世纪80年代
始于20世纪90年代
研究和应用
包括地球科学、太空探测、 气象学、海洋学、生物学、 医学、数学、计算流体力学 和有限元分析等众多的科学 和工程领域，技术已经成熟
第八页，共18页。
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