海底输油管道轴线轨迹检测装置的研发

发布时间：2017-09-23 19:05

  本文关键词：海底输油管道轴线轨迹检测装置的研发

  更多相关文章： 管道轴线轨迹在线检测 PIC单片机 陀螺仪 三维姿态 Delphi

【摘要】：本文依托天津大港油田工程建设有限责任公司科技部下发的《铺管船管道曲率应力姿态检测系统研制》项目要求,由我校开发一套用于在线监测铺管船进行铺管作业时海底管道的三维姿态信息的轴线轨迹检测装置。随着海上油田的陆续开发利用,海底输油管道铺设时的轴线轨迹自动检测工作越来越受到业内人士的广泛关注。然而,我国目前关于海底管道轴线轨迹自动检测的技术仍不成熟,为此我们设计研发了这套具有前瞻性的海底管道的轴线轨迹自动在线检测装置。轴线轨迹自动检测装置是一个跨学科多领域的课题,涉及到机械、电子等多个学科的内容。本课题是基于陀螺仪多维检测技术并与PIC单片机相结合的轴线轨迹检测装置,课题采用3轴陀螺仪采集管道的三维姿态信息,并以PIC单片机作为核心控制器,并结合倾角传感器对管道的轴线轨迹进行检测。我们采用Delphi7.0对轴线轨迹检测装置的监控界面进行开发设计,并结合SQL Server2000进行数据的存储和管理。在上位机系统中,对三维姿态传感器采集到的数据进行数据处理,采用卡尔曼滤波对采集到的数据进行误差校正,并采用四元数法对陀螺仪进行姿态解算,实现管道的轴线轨迹的在线显示。本文分析了当前国内外在管道铺设时对管道三维姿态信息监测技术的发展现状和应用情况,自主设计检测装置的机械结构与传动机构,实现了铺管工作时对管道信息的实时采集与在线显示。本文先对检测装置硬件的各模块电路进行设计,主要有串口通信模块,A/D转换模块及时钟模块。本课题中设计的三维姿态传感器对管道信息进行采集,分析倾角传感器和陀螺仪的误差并完成对其进行误差校正工作。开发上位监控系统对采集信息进行处理及显示,以便工人对管道铺设工作进行及时调整,防止管道变形与断裂。本装置在天津大港油田实验平台上对轴线轨迹检测装置进行现场试验,验证了海底输油管道轴线轨迹检测装置在工程中应用的可行性。
【关键词】：管道轴线轨迹在线检测 PIC单片机 陀螺仪 三维姿态 Delphi
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究的背景和意义8-10
• 1.2 海底管道铺设方法10-11
• 1.3 国内外研究现状11-12
• 1.4 课题的研究内容与目标12-14
• 第二章 海底轴线轨迹检测装置的总体设计14-21
• 2.1 总体设计思路14-16
• 2.2 机械结构16-18
• 2.2.1 检测装置设计时应满足的要求16
• 2.2.2 检测装置的本体机构组成16-18
• 2.2.3 检测装置密封和防腐18
• 2.3 检测装置的传动机构18-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 海底轴线轨迹检测装置的下位机设计21-31
• 3.1 引言21-22
• 3.2 PIC单片机22-23
• 3.3 串口通讯模块23-24
• 3.3.1 串口通信23
• 3.3.2 PIC单片机的串口通信23-24
• 3.4 A/D转换模块24-27
• 3.4.1 ADC的配置25-26
• 3.4.2 ADC工作原理26
• 3.4.3 A/D转换步骤26
• 3.4.4 时钟模块26-27
• 3.5 下位机设计时可靠性设计27-29
• 3.5.1 下位机硬件抗干扰设计27-29
• 3.5.2 下位机软件抗干扰设计29
• 3.6 本章小结29-31
• 第四章 三维姿态传感器设计31-45
• 4.1 三维姿态传感器的主要电路设计31-35
• 4.1.1 电源模块32-33
• 4.1.2 倾角传感器模块电路设计33
• 4.1.3 陀螺仪模块电路设计33-35
• 4.2 三维姿态传感器的软件设计35-37
• 4.2.1 初始化模块设计35-36
• 4.2.2 MEMS传感器设计36-37
• 4.3 三维姿态传感器的误差分析37-44
• 4.3.1 倾角传感器的误差分析38
• 4.3.2 倾角传感器的误差补偿38-39
• 4.3.3 倾角传感器的标定39-40
• 4.3.4 陀螺仪的误差来源40-42
• 4.3.5 陀螺仪的误差补偿42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 上位监控软件系统设计及实验分析45-65
• 5.1 Delphi特点45-48
• 5.1.1 Delphi特点46
• 5.1.2 Delphi组件46-48
• 5.2 数据处理软件设计48-57
• 5.2.1 数据处理解算软件设计49-50
• 5.2.2 数据误差分析及补偿技术50-52
• 5.2.3 陀螺仪的轨迹解算算法52-57
• 5.3 通讯驱动与数据库控制逻辑设计57-60
• 5.4 主界面设计60-61
• 5.5 实验过程及数据分析61-64
• 5.6 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 本课题的主要研究成果65
• 6.2 系统存在的问题和今后研究的方向65-66
• 6.3 前景66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 攻读学位期间发表的学术论文目录71-72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邹元荣;;提升机信号检测装置[J];矿山机械;1983年12期

2 陈春宇;王彦清;赵晓震;;火灾检测装置的传统型与新型比较[J];科技致富向导;2011年08期

3 江洪;张丛;唐宁;祁晨宇;;禽蛋自动分级生产线中检测装置的设计及分析[J];工程图学学报;2011年04期

4 袁书豪;尹凯歌;宋克强;;负压检测装置在薄板烘丝机排潮系统的应用[J];设备管理与维修;2014年02期

5 ;管道可燃物检测装置[J];资源开发与市场;2000年03期

6 李椺;日原研等开发微粒检测装置[J];国外核新闻;2003年12期

7 佘庆东;扶正环检测装置[J];国外油田工程;2004年05期

8 张久荣;计算机在检测装置、仪器仪表中的应用[J];木材工业;1989年04期

9 ;一种改进的汽车尾气检测装置的过滤清洁阀[J];化学分析计量;2013年02期

10 王贤洁,包荣生,尤孝荣,杨宁康;细纱断头检测装置[J];上海纺织科技动态;1979年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王培;;中华牌五支装烟小包内衬纸非正常拼接段检测装置的研制[A];上海市烟草系统2012年度优秀学术论文集（工程技术类）[C];2011年

2 吕向锋;高洪林;王新华;;某型武器发控检测的实现[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年

3 蒋彦;谭李孟清;袁峰伟;李必文;;回转体加工跳动误差的实用检测装置[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年

4 王震海;;减少机车顶轮检测装置故障的对策[A];《河南铁道》2011年第5期[C];2011年

5 张颜民;安继刚;向新程;裘伟东;黄毅滨;刘锡明;刘金汇;刘以思;高宝增;;箱包DR/CT检测装置[A];中国科协2005年学术年会论文集——核科技、核应用、核经济论坛[C];2005年

6 刘长水;;安装调试工作正确与否是确保医用设备正常使用的重要因素——兼谈自制检测装置对确保进口医疗设备应用质量的重要作用[A];中华医学会医学工程学分会全国医疗器械应用技术评价暨医学影像技术研讨会论文集[C];2003年

7 张颜民;安继刚;邬海峰;黄毅斌;刘金汇;郑健;丛鹏;;~(60)Co集装箱CT检测装置[A];第三届北京核学会核应用技术学术交流会论文集[C];2004年

8 荆向峰;杨成忠;;霍尔式窨井水位检测装置的设计与实现[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年

9 戚栋;丁远来;;防窃电智能检测装置的抗干扰设计[A];中国物理学会第九届静电学术年会论文集[C];2000年

10 白勇;孙志宏;;提高基于线阵CCD的小幅角位移检测装置精度的研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集（Ⅲ）[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 庭筠;康明斯推出掌上发动机检测装置[N];中国汽车报;2000年

2 杨涛　编译;日本研发出首台液体爆炸物检测装置[N];中国民航报;2009年

3 ;香烟包装智能在线缺包检测装置[N];中国包装报;2004年

4 张海波;日本上市新型脉搏检测装置[N];医药经济报;2002年

5 何德功;日本成功开发电磁检测装置[N];中国矿业报;2002年

6 古新萍;反恐装备进入国际先进行列[N];大众科技报;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 吉庆;高精细织物纬斜检测方法研究及检测装置设计[D];南京理工大学;2015年

2 李Zs;便携式金属磁记忆检测装置研究[D];华北电力大学;2015年

3 黄钊;DSP芯片试验检测装置的设计与研究[D];西安电子科技大学;2014年

4 李杨;压力容器筒体自动组对及检测装置的研究[D];太原理工大学;2016年

5 田红涛;海底输油管道轴线轨迹检测装置的研发[D];青岛科技大学;2016年

6 王亚;硬币识别检测装置[D];中南大学;2009年

7 王伟;原棉异纤检测装置设计初探[D];东华大学;2008年

8 李毅;远红外车辆检测装置的设计[D];北方工业大学;2009年

9 王平;单轨车水平轮压力检测装置研究与设计[D];重庆大学;2009年

10 梁飞;脉搏图像信息检测装置的结构设计与分析[D];兰州理工大学;2012年

，

本文编号：906938