请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

扫一扫,访问微社区

查看: 550|回复: 0

[ROV] 水下管道检测用高速水下遥控设备(水下机器人)的研究...

[复制链接]

3

主题

3

帖子

36

积分

新手上路

Rank: 1

积分
36
发表于 2019-5-21 14:59:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
在过去的几十年中,管道测量行业经历了一场技术革命,其带来的利益和挑战才刚刚开始得到充分实现。近些年来,海底作业的成本效益一直是海洋能源行业的重点领域之一。这一重点,加上海底基础设施数量的不断增长,使得人们越来越需要创新的海底资产检查方法。这些解决方案需要具有成本效益,保持数据质量,并能够提供支持未来技术的平台。
快速水下机器人,以及空间参考高分辨率视频和静止图像的使用,是从旧方法(拖曳式侧扫、传统ROV和GVI)过渡到未来需求的核心。虽然成本效率一直是关键驱动因素,但减少船舶日数也限制了健康、安全和环境(HSE)暴露和碳足迹,这两个方面都是操作者的重点领域。快速水下机器人调查是一种满足成本节约需求的解决方案,同时为当前和未来的数字技术提供了一个平台。快速水下机器人显著提高了测量采集速度,从而使海上采集时间缩短了近一半。此外,还有一些技术进步,如超高清静止摄像机和激光,这些技术已经彻底改变了可以收集用于管道测量的数据。这些技术反过来又为我们提供了新的数据,例如细节层次(LOD)网格、正射马赛克和高密度三维点云模型。这为快速数字成像(FDI)调查的发展提供了支持,快速数字成像(FDI)调查开始改变管道完整性的管理方式,推回了自动图像分类、地理参考多波束回声测深仪(MBES)处理和自动事件处理的边界。
776a77015bcf1d619cb1a1f37c445f20e722b49f.png
图1:同步DTM、UHD静止图像和交叉轮廓

过去、现在和未来:
传统的管道检测方法包括声学测量,使用安装在拖曳平台上的侧扫声纳(SSS),如ROTV,然后在相关位置进行ROV现场潜水。另一种方法是ROV一般视觉检查(GVI),它使用摄像机、MBE,通常情况下还使用管道跟踪器和联系CP。如今,诸如快速一般视觉检查(FGVI)和最近的FDI等现代方法在许多情况下已经取代了传统的管道测量。FGVI与GVI相似,但速度更快,这是最新技术(即高清摄像头、改进的MBE和快速ROV)实现的。FDI调查是用于检查管道的最新方法,使用超高清照相机、激光和快速ROV提供摄影测量可交付成果,以及完全的MBE覆盖范围和场梯度CP,所有这些都以与历史声学调查相当的速度进行。
Deepocean于2017年进行了第一次FDI调查,自那时起,快速ROV的引入大大提高了管道检测的平均速度。2018年,FGVI的平均速度为4公里/小时,几乎是使用工作级ROV(WROV)的FGVI速度的两倍,是传统GVI速度的四倍。FDI调查的平均速度甚至更高,2018年的平均速度为5公里/小时。
7dba7e4d50893f4390dfee5130da882be3edce32.jpeg
图2:快速ROV

一种新的ROV
快速ROV可以在多种测量方法之间进行转换,只需对传感器配置进行细微调整,使其成为一种单体解决方案。这种过渡可以简单地像降低臂架相机臂和降低高度来实现FDI和FGVI模式间的切换。或者,如果需要管道追踪器,也只需要进行简单的恢复、栓接、即插即用操作。当侧扫声呐和浅剖仪组合安装后,快速ROV可以无缝地从管道监测模式切换到声学路线/网格测量模式。
快速ROV利用最新的自动站台保持技术,为各种形式的测量提供一个具有先进稳定性的平台。作为一种真正的多功能平台,快速ROV(给定了正确的操作平台)可以以自主式水下潜器(AUV)的速度进行测量,在人类的控制下还具有额外的功能,如CP接触读数或临时目标调查。随着目前自主编程的复杂性,人类运行商仍然为敏感的海底资产的操作提供最安全的选择。
070ec6ff92213663b6b31953fe7c0179c3ecf8fe.jpeg
图3:1.5m/s时的静止图像

变革的理由:
历史声学调查活动,随后是单独的ROV现场潜水活动,会耗费很多时间,而最后得到的结果也是有限的。常见的情形往往是在一个地区进行潜水,却由于侧扫声呐数据的错误解释而什么结论都得不到。利用FDI,一旦在线确定了一个感兴趣的区域,那么ROV可以立即调查。声学活动提供的数据对管道状态的概述非常有限,因为对于侧扫声呐数据的解释非常开放,而FDI提供了明确的结果,因此可以对缓解措施作出快速决策。
新的挑战:
新的调查技术给行业带来了新的挑战。使用快速ROV,可以以前所未有的速度和数量获取数据,但对数据的处理和报告尚未完全赶上。事实证明,在一个经济高效的时间框架内处理和报告数据的新的可交付成果具有挑战性。即便如此,运营商也必须找到一种方法,以有意义的方式利用其管道完整性管理系统中的数据。
新的数据需要新的处理和报告程序,而这些程序又需要试验,不可避免地需要出错——但随着这些最新的可交付成果成为运营商的标准要求,服务提供商和软件开发人员越来越擅长生成它们。很快,测量处理软件应该能够以1:1的处理速度生成摄影测量可交付成果,这将在服务提供商依赖于定制软件之前实现。通过通用软件生成新的可交付成果也将解决标准化问题,这对于服务提供商来说是一个经常出现的问题,因为运营商难以定义他们的需求。
虽然处理和报告数据的速度最终将赶上采集速度和数据量的增加,但决定数据量是否太大仍然很重要。例如,运营商是否真的需要整个200km管道的细节层次(LOD)网格、正射马赛克和高密度三维点云模型,或者是否足够为重大缺陷和关键异常提供这些数据?数据可访问性是另一个挑战。随着可交付生产的提高,以匹配采集速度,如果海上连接不足以在陆上传输所需数据,最终将失去收益。然而,减少在岸处理和报告将始终受到服务提供商和运营商的欢迎。

创新技术带来了新的期望。行业面临的第一个也是最关键的任务之一是调整这种新技术的预期和现实。巧妙营销的示例数据可以使诚实正直的工程师的想象力变得疯狂,尽管高密度三维点云模型和LOD网格比以往任何时候都能更详细地了解管道的状态,但目前的功能仍然有限。然而,虚拟现实和增强现实技术的进步可能很快就会让数据的全部潜力得以实现。
77026b31073bba0d50f7cc6b1b94535451724dc1.png
图4:图像衍生高密度三维点云和缝合图像马赛克
数字化之路:
快速ROV技术和相关传感器的发展为ROV技术及其携带传感器的创新提供了平台。这导致了高速的水下数据采集机器人,以及一个适用于传统传感器(MBE、SSS、高清摄像机、管道跟踪器)和新传感器(超高清静止摄像机、激光、超高清视频摄像机)的适应性平台。
更快的数据采集将减少船只日数,从而降低成本。从历史上看,采集速度和处理时间是相互关联的;减少的采集时间加上高质量的数据和新类型的数据,在满足数据交付需求方面带来了真正的挑战。此外,新的可交付成果(正射马赛克、LOD网格和高密度3D点云模型)的引入和市场兴趣,意味着承包商和客户必须找到新的合作方式,并协调生产工作流和客户前端工作流。这个问题是双重的,包括数据量和数据格式的标准化。
这使得业界越来越需要找到新的方法来重新发明如何构建交付和报告工作流——我们需要一种基层的数据交付方法。这需要行业利益相关者之间的协作。重点领域包括:
(1)通过标准格式控制数据可交付结果
(2)发展承包商和客户之间标准工作流程规则
(3)控制数据大小和质量–创建一个“适合用途”的框架
(4)创建面向整个行业、基于云处理和交付的平台,这些平台是未来的,并为下一阶段的自动化和人工智能(AI)做好准备。
(5)传感器集成-随着我们向USV和ASV海上模式迈进,传感器集成和能效将变得越来越重要。
快速ROV帮助我们进步,提供创新平台。在所有行业处理数据、互联网、碳足迹和人工智能的方式上,都有一个全球性的演变,这些发展正在创造一个巨大的范式转变。这与离岸行业尤其相关,因为成本模型被颠倒了;技术和成本压力遵循的是六个月周期而不是五年周期。这意味着我们不仅需要自动化和标准化,还需要创建允许快速更改的动态解决方案。云计算、人工智能和远程/在线服务机会是这些变化的核心。
总结:

    快速的技术发展正在推动调查行业的新一轮创新浪潮,使其无法与几年前的情况相鉴别,但激进的技术需要激进的新思维才能充分发挥其潜力。该行业仍处于新旧之间的过渡时期,快速ROV填补了这一空白,最终将由自动船只、自动处理和报告程序在数字化道路上进行扩充。随着行业的发展,将会有越来越大的痛苦,我们都需要愿意接受变化。

回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则



联系我们

©2015-2016 haiyangquan.com, all rights reserved   苏ICP备16007702号  Powered by Discuz!