Совершенствование способов и разработка алгоритмов цифровой обработки сигналов в системах контроля состояния трубопроводов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат наук Комаров Владимир Александрович

• Комаров Владимир Александрович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Комаров Владимир Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

1.1 Современное состояние безопасности объектов трубопроводного транспорта

1.2 Обзор существующих систем обнаружения несанкционированных воздействий на магистральные трубопроводы

1.3 Использование систем виброакустического контроля для оценки состояния трубопроводов

1.4 Выводы по главе

2 ТЕХНОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ПОМЕХ

2.1 Моделирование случайных флуктуаций на основе рандомизации частотного спектра акустической помехи

2.2 Аналитико-имитационный метод оценки влияния внешних факторов на обнаружение дефектов

2.2.1 Математическая модель формирования случайных флуктуаций с использованием метода спектрального разложения

2.2.2 Алгоритм автоматического поиска параметров модели

2.3 Выводы по главе

3 СПОСОБЫ И АЛГОРИТМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ТРУБОПРОВОДА

3.1 Разработка способа и алгоритма выявления дефектов трубопровода на основе оценок моментов распределения тестового сигнала

3.2 Исследование способа и разработка алгоритма обнаружения дефектов трубопровода с использованием идентификационного 5 - тестера

3.3 Совершенствование способа и разработка алгоритма выявления дефектов трубопровода на основе корреляционного анализатора

3.4 Выводы по главе

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Проведение натурного эксперимента для сбора исходных данных о сигналах дефектов на действующем трубопроводе

4.2 Программный комплекс для моделирования процесса обнаружения дефектов трубопровода

4.3 Модельные исследования влияния внешних факторов на процесс обнаружения дефектов трубопроводов

4.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Патенты на изобретения

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Свидетельства о регистрации программ для ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акты внедрения

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Амплитудно-частотные характеристики акустических помех . 134 ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Амплитудно-частотные характеристики виброакустических

сигналов при различных состояниях трубопровода

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Оценки ^-параметра для сигналов при различных состояниях

трубопровода

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Расчет метрологической достоверности вычисляемых

характеристик случайных процессов

ПРИЛОЖЕНИЕ И. Результаты вычисления статистической ошибки оценки плотности распределения и автокорреляционной функции

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование способов и разработка алгоритмов цифровой обработки сигналов в системах контроля состояния трубопроводов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Одной из актуальных задач развития транспортной инфраструктуры является повышение эффективности систем обеспечения безопасности трубопроводов за счет применения современных аппаратных и программных средств обработки сигналов при контроле их состояний. Важной проблемой эксплуатации трубопроводов является обнаружение несанкционированных врезок и предотвращение хищений нефти. Основная причина аварий на нефтепроводах России - несанкционированные врезки и диверсии (69%), в результате которых возникает разлив нефти, нарушается герметичность трубопроводов, что приводит к сокращению их срока службы. За последние 10 лет на территории России выявлено почти 4 тыс. несанкционированных врезок, что составляет 70% всех преступлений, связанных с хищением нефти и продуктов ее переработки.

При разработке систем обеспечения безопасности трубопроводов необходимо предусмотреть возможность их эффективной работы в условиях воздействия помех техногенного и естественного происхождения. Эксплуатация систем безопасности, неспособных учитывать влияние возмущающих воздействий, может привести к значительному экономическому и экологическому ущербу.

Таким образом, теоретическое и практическое решение проблемы обеспечения безопасности трубопроводов является актуальным и может быть достигнуто путем создания малочувствительных к помехам систем контроля с адаптацией к существующим условиям эксплуатации.

Степень разработанности темы исследования. В связи с тем, что организациями, использующими трубопроводный транспорт, предъявляются высокие требования к эксплуатационным характеристикам систем безопасности, для контроля состояния трубопроводов выбран активный виброакустический метод. Метод виброакустического контроля экономически эффективен, обладает высокой чувствительностью и точностью, низкой вероятностью ложных тревог, а поэтому

представляется более предпочтительным по сравнению с электромагнитными, лазерными и оптоволоконными методами диагностики. Особенностью систем безопасности, основанных на виброакустическом методе контроля, является то, что виброакустические сигналы являются быстро затухающими, вследствие чего тестовый сигнал поступает от генератора на приемник с низким отношением сигнал/помеха, что затрудняет определение дефекта. Для обнаружения сигналов на фоне акустических помех в системах контроля используются спектральные и статистические методы анализа, направленные на решение проблем контроля в части повышения их достоверности и оперативности. Значительный вклад в науку, связанную с проблемами контроля и диагностики, внесли отечественные и зарубежные ученые: С.А. Буденков, В.П. Вавилов, Ю.М. Вешкурцев, О.Н. Винклер, А.К. Гурвич, И.Н. Ермолов, В.В. Клюев, В.Н. Костюков, А.А. Кузнецов, Ю.В. Ланге, А.П. Науменко, П.П. Пархоменко, В.Н. Челомей, D. Cooper, A. Starr и др. Технологии обработки цифровых сигналов, в том числе с применением моделирования, рассматривали В.А. Бархатов, Б.Н. Епифанцев, Ю.Н. Кликушин, А.М. Макаров, С.М. Пригарин, В.И. Тихонов, B. Gold, L. Goldenberg, A. Oppenheim, L. Rabiner, R. Shafer и др.

Оценка состояния и диагностирование дефектов трубопроводов обычно реализуются на основе вероятностно-статистических критериев принятия решений. Вопросы выбора критериев технической диагностики рассматривали И.А. Биргер, М. Липов, Б.Р. Левин, D.K. Lloyd, A.A. Wald и др. При обнаружении дефектов необходимо по возможности исключить как ложное определение дефекта (отнесение сигнала нормального состояния к классу дефектных - ошибка 1-го рода), так и пропуск дефекта (отнесение сигнала дефекта к сигналам нормального состояния -ошибка 2-го рода). К нерешенным практическим задачам систем виброакустического контроля можно отнести задачу помехоустойчивости. Подсистемы адаптации к изменениям акустического фона сложны для реализации либо отсутствуют. Кроме того, в эффективных методах шумоподавления нуждаются и другие типы систем контроля, использующие в качестве среды передачи информации грунт либо

оптические кабели. Одним из способов шумоподавления является синхронное накопление тестового сигнала, использование которого позволяет адаптировать систему контроля к акустическим помехам. На основе проведенного анализа сделан вывод о целесообразности разработки способов и алгоритмов контроля, пригодных для мониторинга трубопровода в условиях помех.

Основная идея работы заключается в использовании синхронного накопления периодически возбуждаемого тестового виброакустического сигнала и контроле изменения его параметров, изменяющихся при появлении дефекта трубопровода.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности обнаружения дефектов трубопровода путем усовершенствования способов и разработки алгоритмов обработки виброакустического сигнала в условиях акустических помех. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка аналитико-имитационного метода оценки влияния внешних помех на обнаружение дефектов трубопровода системами виброакустического контроля на основе их математических моделей.

2. Совершенствование способа обнаружения дефекта на основе согласованной фильтрации путем настройки фильтра на форму сигнала (из базы сигналов эталонных состояний), имеющую максимальный коэффициент корреляции с накопленным сигналом.

3. Разработка способа и алгоритма определения дефектов трубопровода на основе диагностического параметра, позволяющего классифицировать сигналы дефекта.

4. Совершенствование способа цифровой обработки сигналов при виброакустическом контроле и разработка алгоритма, позволяющего обнаруживать и классифицировать изменения параметров оболочки трубопровода за счет предлагаемого использования оценок моментов накопленного тестового сигнала.

5. Создание комплекса программ для оценки эффективности систем контроля, реализующих предложенные в диссертации способы.

Научная новизна. В процессе исследований получены следующие новые научные результаты.

1. Разработан аналитико-имитационный метод исследования систем виброакустического контроля, предусматривающий автоматический поиск параметров моделирующего алгоритма на основе минимизации ошибки аппроксимации эмпирической автокорреляционной функции помехи. Аналитическая обработка экспериментальных данных о стохастических виброакустических возмущениях в совокупности с модельными исследованиями позволяют оценить влияние акустических помех на работу системы контроля состояния объекта.

2. Предложено развитие способа цифровой обработки сигналов при виброакустическом контроле (патент на изобретение РФ №2 2016135127) и разработан алгоритм, позволяющий обнаруживать и классифицировать изменения параметров стенки трубопровода. Обнаружение дефекта осуществляется при низком отношении сигнал/помеха (менее единицы) за счет синхронного накопления сигнала и использования оценок моментов накопленного тестового сигнала (принимаемого за плотность распределения вероятностей отсчетов) в совокупности с динамическим определением длительности тестового сигнала, обеспечивающим его некоррелированность с помехой.

3. Разработан способ обнаружения дефекта трубопровода (патент на изобретение РФ № 2018126439) и реализован алгоритм, основанный на определении формы информативного сигнала с помощью идентификационного тестера (5- тестера). Введен новый диагностический параметр, позволяющий определить форму тестового сигнала по функции его сортированных по возрастанию амплитуд. Установлена закономерность увеличения параметра крутизны функции сортированных амплитуд для дефектного состояния в сравнении с соответствующей величиной параметра при штатном состоянии объекта. Способ отличается возможностью классификации состояния трубопровода по идентификационной шкале состояний (норма, дефект «шурф», дефект «врезка»).

4. Предложено усовершенствование способа и разработан алгоритм обнаружения дефекта на основе согласованной фильтрации. Автоматическая настройка импульсной характеристики согласованного фильтра основана на определении максимального коэффициента корреляции текущего накопленного сигнала с эталонным сигналом. Показано, что синхронное накопление дает эффект увеличения отношения сигнал/помеха и уменьшения вероятности пропуска сигнала: при низком исходном отношении сигнал/ помеха (менее 0,5) увеличение этого отношения на 0,1 приводит к уменьшению вероятности пропуска тестового сигнала на 0,07. Показано снижение вероятности пропуска сигнала с 0,2 до 0,05 при соответствии импульсной характеристики согласованного фильтра форме входного тестового сигнала и отношении сигнал/помеха, равным единице.

Практическая значимость работы.

- разработан аналитико-имитационный метод и программный комплекс, позволяющие проводить тестирование и верификацию программного обеспечения систем активного виброакустического контроля в условиях помех на этапе их проектирования и эксплуатации;

- разработаны структурные схемы систем активного виброакустического контроля: реализованной на основе оценок моментов распределения накопленного тестового сигнала; основанного на определении формы тестового сигнала с использованием идентификационного ^-тестера; реализующего обнаружение дефекта на основе согласованной фильтрации. Предлагаемые схемы предназначены для аппаратной реализации способов и пригодны для построения систем активного виброакустического контроля, работающих в условиях низкого отношения сигнал/помеха.

Внедрение результатов исследований. Созданный программный комплекс и программы диагностики оборудования внедрены на технологических установках Омского НПЗ, что позволило повысить стабильность и безаварийность технологических объектов, а также в учебный процесс ОмГУПС. Экспериментальные исследования выполнены при поддержке гранта РФФИ № 17-08-01560.

Объектом диссертационного исследования являются способы синхронного приема сигналов в условиях помех и изменения параметров акустического тракта. Предметом исследования являются системы активного виброакустического контроля трубопроводов.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теории вероятности, математической статистики, корреляционного анализа, методы цифровой обработки сигналов и моделирования на ЭВМ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Способ и алгоритм определения состояния трубопровода на основе обработки сигнала с использованием согласованного фильтра. В отличие от известных, способ позволяет настраивать импульсную характеристику фильтра в условиях помех по максимальному коэффициенту корреляции текущего накопленного сигнала с эталонным сигналом состояния трубопровода. Такая настройка позволяет снизить вероятность пропуска сигнала дефекта.

2. Способ и алгоритм контроля состояния трубопровода на основе оценок моментов распределения. Отличием способа от аналогов является использование накопленного тестового сигнала в качестве плотности вероятности отсчетов и настройка длительности тестового сигнала с целью обеспечения его некоррелированности с помехой, что позволяет обнаруживать значимые изменения параметров стенки трубопровода и окружающей его среды при низком отношении сигнал/помеха.

3. Способ и алгоритм для обнаружения и классификации дефектов (шурфов, врезок) на основе определения формы информативного сигнала с помощью идентификационного 5-тестера. Способ отличается прямым методом определения формы сигнала при классификации состояния трубопровода.

4. Метод аналитико-имитационного исследования функционирования систем активного виброакустического контроля состояния трубопроводов в условиях акустических помех техногенного или естественного происхождения. Полученные зависимости погрешностей измерения диагностических параметров от отношений

сигнал/помеха рекомендованы для оценивания качества работы систем виброакустического контроля.

Соответствие паспорту специальности. Диссертация соответствует областям исследований: п.1 «Научное обоснование новых и усовершенствование существующих методов аналитического и неразрушающего контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», п.6 «Разработка алгоритмического и программно-технического обеспечения процессов обработки информативных сигналов и представление результатов в приборах и средствах контроля, автоматизация приборов контроля», научной специальности 05.11.13 - «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий».

Достоверность полученных результатов работы подтверждена экспериментальными исследованиями и основана на апробированных научных положениях и методах исследования, корректном применении математического аппарата, согласованности новых результатов с известными теоретическими положениями. Обоснованность и достоверность результатов диссертации подтверждается результатами математического моделирования и экспериментальной проверкой разработанных способов.

Апробация результатов исследования. Результаты работы отражались в научных докладах, которые представлялись на Международной научно -практической конференции «Фундаментальные и прикладные научные исследования» (Екатеринбург, 2015); Международных научно-практических конференциях: «Новая наука: стратегии и векторы развития», «Новая наука: современное состояние и пути развития», «Новая наука: теоретический и практический взгляд» (Стерлитамак, 2016); XII Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2017» (Уфа, 2017); Межвузовской научно-практической конференции «Информационная безопасность: современная теория и практика» (Омск, 2018); IV Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы машиноведения, безопасности и экологии в природопользовании» (Тверь, 2018); X, XII Международных научно-технических конференциях «Динамика систем, механизмов и

машин» (Омск, 2016, 2018); Межвузовской научно-практической конференции «Информационная безопасность: современная теория и практика» (Омск, 2018); X Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии и автоматизация управления» (Омск, 2019); III Международной научно -практической конференции «Механика и машиностроение. Наука и практика» (Санкт-Петербург, 2020).

Публикации по теме исследования. По результатам исследований опубликовано 28 научных работ, в том числе 3 научных статьи в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, 3 статьи в изданиях, индексируемых в международной реферативной базе данных Scopus, 2 патента на изобретения, 6 свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников (145 наименований) и восьми приложений. Общий объем работы 145 страниц, в том числе 121 страница основного текста, включая 44 рисунка и 14 таблиц.

Личный вклад диссертанта в работы, выполненные в соавторстве, состоит в разработке моделей, способов и алгоритмов виброакустического контроля, а также в представлении результатов исследований для опубликования.

Автор благодарен и признателен своим научным руководителям, ушедшим из жизни: д.т.н., профессору Епифанцеву Б.Н. и д.т.н., профессору Кликушину Ю.Н. за помощь в формировании основ диссертационной работы. Автор благодарит научного руководителя, д.т.н., доцента Денисову Л.А. за помощь в завершении работы и подготовке ее к защите. Автор выражает благодарность заведующему кафедрой АиСУ, к.т.н., доценту Малютину А.Г. за поддержку и к.т.н. Федотову А.А. за помощь в проведении натурного эксперимента.

1 ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ

МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

1.1 Современное состояние безопасности объектов трубопроводного транспорта

Статус трубопроводной транспортной отрасли, как одной из пяти транспортных отраслей национальной экономики [101], становится все более весомым благодаря экономическим, скоростным и другим показателям. С привлечением иностранных ресурсов, ускорением разработок отечественных нефтяных и газовых месторождений и стремительным развитием регионального рынка делается упор на строительство, проектирование и эффективность трубопроводов. Расширение трубопроводной сети в совокупности с устареванием существующих трубопроводов приводит к увеличению вероятности возникновения утечек. Своевременное и точное определение положения утечки важно для защиты окружающей среды, уменьшения экономических потерь и поддержания безопасной эксплуатации трубопровода.

Трубопроводный транспорт считается одним из самых безопасных, надежных, эффективных и экономичных способов непрерывной транспортировки неограниченного потока перекачиваемых продуктов на большие расстояния независимо от погоды. Общая протяженность трубопроводов России на 2019 год составляет около 233 тыс. км [16]. Статистика чрезвычайных ситуаций на объектах трубопроводного транспорта свидетельствует о наличии проблем при транспортировке нефти, нефтепродуктов и газа. По мере старения трубопроводы выходят из строя, появляются утечки. Наряду с традиционными причинами аварийных ситуаций (коррозия, природные воздействия, ошибки персонала) существенную роль в последние годы стали играть внешние воздействия (таблица 1.1) [120]. Существуют причины, приводящие к появлению утечек -террористические акты, диверсии, несанкционированные врезки с целью хищения продукта, коррозионное повреждение трубопровода и т.д.

Таблица 1.1 - Данные о причинах аварий на магистральных продукто проводах различных регионов мира (2012 - 2017 гг.)

Страна Причины аварий на магистральных нефтепроводах (газопроводах)

Внешние воздействия Дефекты оборудования Коррозия Природные воздействия Ошибки персонала Другие

Россия 63% (17%) 19% (30%) 6% (50%) -(-) 12% (3%) -(-)

США 23% (25%) 20% (19%) 23%(23%) 4% (10%) 7% (2%) 23% (21%)

Западная Европа 37% (50%) 25%(16%) 28% (15%) 3% (7%) 7% (5%) - (7%)

По статистике примерно 63% всех случаев составляет утечка, возникающая из подземных газопроводов, 27% - повреждения наземной части магистрального трубопровода, 10% - случаи разрывов подводных труб [40].

Одной из актуальных и сложных проблем эксплуатации трубопроводов является обнаружение несанкционированных врезок и предотвращение хищений нефти из трубопроводов [109]. Одна из основных причин аварий на нефтепроводах России - несанкционированные врезки и диверсии (69%), в результате которых возникает разлив нефти, нарушается герметичность трубопроводов, что приводит к сокращению их срока службы, наносится значительный экономический ущерб, создаются предпосылки возникновения экологических катастроф [130]. Значительная часть нефти, поступающая в Северный Ледовитый океан с территории России (более 500 тыс. т. в год), выносится реками [43].

За последние 10 лет на территории России выявлено почти 4 тыс. несанкционированных врезок, что составляет 70% всех преступлений, связанных с хищением нефти и продуктов ее переработки. За период с января по март 2018 года злоумышленниками похищено более 18,5 тыс. тонн нефти на сумму свыше 400 млн. рублей.

График количества совершенных незаконных врезок в трубопроводы: на территории России (2012 - 2017 гг.) показан на рисунке 1.1 [40, 50].

400 350

* 300 о

1250 ш

§ 200

0 ф

1 150 с; о

* 100

50 0

2012 2013 2014 2015 2016 2017

Год

Рисунок 1.1 - Динамика незаконных врезок в магистральные трубопроводы России за

период с 2012 по 2017 годы

Криминальные вмешательства в работу трубопроводов представляют опасность для здоровья и жизни населения, угрозу окружающей среде, так как являются причиной аварий, разливов нефти и нефтепродуктов, загрязнения почвы, рек и водоемов [38]. Самыми опасными по последствиям являются разрывы магистральных газопроводов, поскольку они могут стать причиной отключения газового снабжения целых регионов. При этом даже после полного отключения объекта газоснабжения существует риск возникновения опасных последствий в виде взрыва или утечки газа, которая может стать причиной загрязнения окружающей среды. Динамика экологического ущерба от аварий на магистральных трубопроводах России за период с 2012 по 2016 гг. представлена на рисунке 1.2 [17, 86].

В последние годы показатель интенсивности аварий на магистральных трубопроводах как России, так и США, стабилизировался на отметке 0,1 аварий в год на 1000 км для газопроводов и около 0,1-0,4 аварий в год на 1000 км для нефтяных трубопроводов. Ежегодно в России разливается более 10 миллионов баррелей нефти. Это в два раза больше, чем при катастрофе в Мексиканском заливе [108].

Рисунок 1.2 - Динамика экологического ущерба от аварий на магистральном трубопроводном транспорте России с 2012 по 2016 годы

На начало 2000-го года изношенность трубопроводного транспорта России составляла 50-70%. По оценкам специалистов МЧС России более 20% магистральных трубопроводов и более 40% промысловых нефтепроводов имеют возраст более 30 лет, хотя безаварийный период использования составляет 10 -20 лет [11, 51]. Все это приводит к тому, что Россия ежегодно теряет миллиарды долларов.

Для магистральных газопроводов России характерны аварии, вызванные коррозией труб - 49%, дефектами оборудования - 32%, для нефтепроводов последнее десятилетие основной причиной аварий является внешнее воздействие (врезки, диверсии) - 60% случаев, в то время как в США оно составляет лишь 20% [90].

По имеющимся прогнозам, в ближайшей перспективе интенсивность террористических актов на трубопроводах будет возрастать из-за относительной безопасности их осуществления для исполнителей, наличия рынка сбыта похищенных ресурсов, проблем с нравственным здоровьем общества и уровнем жизни населения, высокой их эффективности с точки зрения экономических потерь и политических последствий [21, 27].

На основе проведенного анализа определена актуальность направления исследований. Важным является разработка и усовершенствование систем контроля и диагностики состояния трубопроводов.

1.2 Обзор существующих систем обнаружения несанкционированных воздействий на магистральные трубопроводы

Появление человека (группы лиц) в полосе ±25 м от проложенного трубопровода считается предвестником возможного несанкционированного воздействия. Помимо человека возмущение физических полей на контролируемой территории вызывается животными, машинами, ветровым фактором (через растительность, опоры электропередачи), турбулентным движением перекачиваемого нефтепродукта и т.д.

В связи с этим необходимо проводить предотвращение и обнаружение несанкционированных воздействий с использованием автоматизированных систем контроля и диагностики. В научной литературе описаны различные способы и системы контроля, основанные на методах [105]: акустических, измерения давления, частотного анализа и спектроскопии, электромагнитных, оптоволоконных, анализа движения потоков жидкости, лазерных, рентгеновских.

Диаграмма на рисунке 1.3 отражает процентное соотношение методов контроля состояния трубопровода. За период с 2005 по 2019 г. более 35% научных статей в базах индексирования посвящены акустической диагностике.

Анализ патентных источников показывает, что наибольшее число патентов по направлению исследований зарегистрировано в Европе и в России. За период с 2005 по 2019 год велись активные научные исследования и разработки в области контроля и диагностики трубопроводов, что подтверждает актуальность исследования.

При анализе научных статей [5, 9, 13, 21, 23, 24, 26, 29, 48, 85, 87, 97, 99, 104, 105, 111-114, 116-119, 121-129, 131-145] и патентных источников [56-67, 69, 70, 7283] отмечена заинтересованность научного сообщества по улучшению следующих показателей систем контроля и диагностики:

- точность (определения воздействия);

- чувствительность (определения незначительных воздействий);

- процент ложных тревог;

- помехоустойчивость;

- протяженность участка трубы;

- влияние климатических условий;

- стоимость.

■ Акустические

■ Измерение давления

■ Частотный анализ и спектроскопия

■ Э л ектрома гн итн ыс

■ Оптоволоконные сенсоры

И Движение потокоо жидкости

Лазерные

Рисунок 1.3 - Процентное соотношение научных публикаций по методам контроля

состояния трубопровода

Оценка, приведенная авторами предлагаемых методов контроля по отмеченным показателям приведена в таблице 1.2.

Большинство систем контроля не способны обнаружить подготовительные работы до совершения врезки. Данные действия возможно обнаружить при использовании вибрационного активного, вибрационного пассивного, оптического и оптоволоконного методов [107]. Проведем их сравнительный анализ.

Таблица 1.2 - Оценка методов контроля состояния трубопровода по основным показателям

Показатель

Метод контроля Точность Чувствительность Процент ложных тревог Помехоустойчивость Протяженность участка Влияние климата Стоимость

Акустический Высокая Высокая Низкий (4%) Низкая Средняя Высокое Низкая

Измерение давления Низкая Низкая Высокий (10%) Низкая Высокая Низкое Низкая

Частотный анализ Высокая Высокая Низкий (4%) Низкая Низкая Высокое Средняя

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Комаров Владимир Александрович, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авдеев, Б.Я. Основы метрологии и электрические измерения / Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, Е.М. Душин [и др.]. - Энергоатомиздат, 1987 - 480 с.

2. Ахмеджанов, Р.А. Идентификация несанкционированных воздействий на трубопровод / Р.А. Ахмеджанов, А.А. Федотов, В.А. Комаров [и др.] // Энергосбережение и водоподготовка. - 2018. - №26. - С. 60-65.

3. Баранов, В.М. Акустическая диагностика и контроль на предприятиях топливно-энергетического комплекса: монография / В.М. Баранов, А.И. Гриценко,

A.М. Карасевич [и др.]; отв. ред. В.М. Баранов. - Москва: Наука, 1998. - 303 с.

4. Бараш, Л. Алгоритм AKS проверки чисел на простоту и поиск констант генераторов псевдослучайных чисел / Л. Бараш // Безопасность информационных технологий. - 2005. - №№ 2. - С. 27-38.

5. Безопасность эксплуатации трубопроводов в 2010 г. - Текст: электронный // Научно - производственная фирма «Тори»: [сайт]. - 2018. - URL: http://www.torinsk.ru/publication/29-bt. 2010.html (дата обращения: 15.05.2018).

6. Бендат, Д. Прикладной анализ случайных данных / Д. Бендат, А Пирсол. -Москва: Мир, 1989. - 540 с.

7. Биргер, И.А. Техническая диагностика / И.А. Биргер. - Москва: Машиностроение, 1978. - 240 с.

8. Бронников, Д.А. Обеспечение безопасности магистральных продуктопроводов от террористических угроз: взгляд на решение проблемы / Д.А. Бронников, А.А. Нигрей, В.А. Комаров // Сборник статей по итогам Международной научно -практической конференции «Новая наука: стратегии и векторы развития» в 3 ч. Ч.2. - Стерлитамак: АМИ, 2016. - С. 155-159.

9. Буденков, Г.А. Оценка возможностей метода акустической эмиссии при контроле магистральных трубопроводов / Г.А. Буденков, О.В. Недзвецкая,

B.Н. Сергеев [и др.] // Дефектоскопия. - 2000. - №№ 2. - С. 29-36.

10. Быков, В.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике / В.В. Быков. - Москва: Советское радио, 1971. - 328 с.

11. В решении проблемы разливов нефти наметился прогресс. - Текст: электронный // Независимая международная природоохранная некоммерческая организация «Greenpeace»: [сайт]. - 2018. - URL: http://www.greenpeace.org/ russia/ru/news/2018/oil-0323/ (дата обращения: 15.03.2018).

12. Вальд, А Последовательный анализ / А Вальд. - Москва: Физматгиз, 1960. - 256 с.

13. Введенский, Б. Системы охраны периметров - новинки сезона 2006 г. / Б. Введенский // Системы безопасности. - 2006. - №2 4. - С. 110-118.

14. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей. - Москва: Наука, 1969. - 576 с.

15. Генкин, Д.М. Вибрации в технике. Справочник. В 6 томах. Том 5. Измерения и испытания / Д.М. Генкин. - Москва: Машиностроение, 1981. - 496с.

16. Гамзаев, Б.А. Состояние и особенности развития трубопроводного транспорта России на современном этапе / Б.А. Гамзаев // Молодой ученый. - 2019. -№ 3. - С. 155-159.

17. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2016 году. - Москва, 2017. - 397 с.

18. Гольденберг, Л.М. Цифровая обработка сигналов. Справочник / Л.М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк. - Москва: Радио и связь, 1985. - 312 с.

19. Гоноровский, И.С. Радиотехнические цепи и сигналы / И.С. Гоноровский. -Москва: Советское радио, 1977. - 608 с.

20. Горяинов, В.Т. Статистическая радиотехника. Примеры и задачи /

B.Т. Горяинов, А.Г. Журавлев, В.И. Тихонов. - Москва: Советское радио, 1980. - 544 с.

21. Епифанцев, Б.Н. О вероятности обнаружения террористических угроз системами физической защиты магистральных трубопроводов / Б.Н. Епифанцев,

C.А. Копейкин. - Текст: электронный // Электронная библиотека «Киберленинка» : [сайт]. - 2016. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/o-veroyatnosti-obnaruzheniya-terroristicheskih-ugroz-sistemami-fiziches-koy-zaschity-magistralnyh-truboprovodov (дата обращения: 14.09.2019).

22. Епифанцев, Б.Н. Случайные процессы в задачах обработки и защиты информации. В 2 частях. Часть 2. Теория случайных процессов для решения

прикладных задач: учебное пособие / Б.Н. Епифанцев, М.Я. Епифанцева, Р.А. Ахмеджанов. - Омск: СибАДИ, 2011. - 118 с.

23. Епифанцев, Б.Н. К оценке чувствительности виброакустической системы обнаружения локальных возмущений параметров среды в окружении магистрального трубопровода / Б.Н. Епифанцев, А.А. Пятков, А.А. Федотов // Дефектоскопия. - 2015. - № 2. - С. 17-26.

24. Епифанцев, Б.Н. Мультисенсорные системы мониторинга территорий ограниченного доступа: возможность видеоаналитического канала обнаружения вторжений / Б.Н. Епифанцев, А.А. Пятков, С.А. Копейкин // Компьютерная оптика. -2016. - № 1. - С. 121-129.

25. Епифанцев, Б.Н. Об адаптации системы активного контроля к изменениям формы обнаруживаемых сигналов / Б.Н. Епифанцев, В.А. Комаров // Динамика систем, механизмов и машин. - 2016. - .№1. - С. 256 - 261.

26. Епифанцев, Б.Н. Трубопроводный транспорт: нейтрализация новых угроз безопасности / Б.Н. Епифанцев, К.С. Патронов, И.И. Семенова. - Омск: СибАДИ, 2006. - 281 с.

27. Епифанцев, Б.Н. Предупреждение чрезвычайных ситуаций на магистральных продуктопроводах: в 2-х частях. Часть 1. Обнаружение несанкционированных вторжений в охранную зону продуктопровода: монография / Б.Н. Епифанцев, А.А. Пятков. - Омск: СибАДИ, 2013. - 122 с.

28. Жуков, А.В. Распространение акустических волн в нефтепроводах / А.В. Жуков, А.Н. Кузьмин // В мире неразрушающего контроля. - 2011 - №3(53). -С. 64-66.

29. Звежинский, С.С. Проблема выбора периметровых средств обнаружения / С.С. Звежинский // Специальная техника. - 2002. - №2 4. - С. 36-41.

30. Кликушин, Ю.Н. Библиотеки идентификационных алгоритмов цифровой обработки сигналов / Ю.Н. Кликушин. - Текст: электронный // National Instruments LabView: [сайт]. - 2016. - http://www.labview.ru/labview/algorithm/KlikushinU /info 7.pdf (дата обращения: 14.09.2019).

31. Кликушин, Ю.Н. Модель виртуального фильтра / Ю.Н. Кликушин,

B.А. Комаров, А.А. Федотов, А.В. Шилер // Омский научный вестник. -2018. -№5. -

C. 139-142.

32. Клюев, В.В. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / В.В. Клюев, И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. // Ультразвуковой контроль. - Москва: Машиностроение, 2006. - 864 с.

33. Клюев, В.В. Приборы и системы для измерения вибрации шума и удара. Справочник. в 2 кн. / под ред. В.В. Клюева. - Москва: Машиностроение, 1978 - 844 с.

34. Комаров, В.А. Модельные исследования влияния внешних факторов на процесс обнаружения дефектов магистральных трубопроводов / В.А. Комаров, Л.А. Денисова // Автоматизация в промышленности. -2019. - №211. - С. 38-43.

35. Комаров, В.А. Обнаружение дефектов магистральных трубопроводов системами виброакустического контроля / В.А. Комаров, А.А. Федотов, Л.А. Денисова // Омский научный вестник. -2019. - №24. - С. 89-96.

36. Комаров, В.А. Определение погрешностей при оценивании характеристик сигналов в системах контроля / В.А. Комаров // Мехатроника, автоматика и робототехника. - 2020. -№6. - С. 15-18.

37. Комаров, В.А. Использование оптических извещателей для мониторинга состояния охранных зон протяженных объектов / В.А. Комаров, А.А. Нигрей // Тезисы докладов XII Международной учебно -научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2017», 2017. - С. 113-115.

38. Комаров, В.А. Безопасность магистральных трубопроводов в условиях террористических угроз: прогнозные оценки / В.А. Комаров, З.В. Семенова, Е.М. Михайлов [и др.] // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. - 2018. -Т. 17, №21. - С. 88-100.

39. Комаров, В.А. Виброакустический контроль состояния магистральных продуктопроводов: адаптация к изменениям параметров окружающей среды / В.А. Комаров, Б.Н. Епифанцев // Аннотированный сборник выпускных квалификационных работ обучающихся по специальности «Комплексное обеспечение

информационной безопасности автоматизированных систем». - Омск.: СибАДИ, 2016. - С. 38-45.

40. Комаров, В.А. О структуре системы физической защиты магистральных трубопроводов от преднамеренных угроз / В.А. Комаров, З.В. Семенова, Д.А. Бронников и др. // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. - 2019. -Т.19. - №°1. - С.87-100.

41. Комаров, В.А. Структура системы виброакустического контроля состояния магистральных трубопроводов на основе оценки моментов распределения / В.А Комаров // Материалы X Всероссийской научно -практической конференции студентов, аспирантов, работников образования и промышленности «Информационные технологии и автоматизация управления». - Омск: ОмГТУ, 2019. - С. 160-167.

42. Костюков, В.Н Практические основы виброакустической диагностики машинного оборудования / В.Н. Костюков, АП Науменко. - Омск: ОмГТУ, 2002. - 108 с.

43. Краткий обзор о прорывах нефтепроводов и объемах разливов нефти в России. - Текст: электронный // Независимая международная природоохранная некоммерческая организация «Greenpeace»: [сайт]. - 2018. - URL: http://www.greenpeace.org/russia/global/russia/report/Aretic-oil/Oil spills.pdf. (дата обращения: 15.05.2018).

44. Кудрявцева, И.С. Вероятностно-статистический критерий оценки состояния по параметрам виброакустического сигнала / И.С. Кудрявцева, АП. Науменко, AM Демин [и др.] // Динамика систем, механизмов и машин. - 2019. - .№2. - С. 113-122.

45. Левин, Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Изд. 3-е, перераб. и доп./ Б.Р. Левин. - Москва: Радио и связь, 1989. - 656 с.

46. Левин, Б.Р. Теория надёжности радиотехнических систем (математические основы): учеб. пособие / Б.Р. Левин. - Москва: Советское радио, 1978. - 264 с.

47. Ллойд, Д. Надёжность / Д. Ллойд, М. Липов. - Москва: Советское радио, 1964. - 687 с.

48. Макаров, А.М. Оптимальный согласованный фильтр для обнаружения сигнала на фоне шума с неизвестной корреляционной функцией / А.М. Макаров,

А.С. Ермаков // Известия Южного федерального университета. Технические науки. -2015. -№11. - C. 42-54.

49. Науменко, А.П. Вероятностно-статистические методы принятия решений / А.П. Науменко, И.С. Кудрявцева, А.И. Одинец. - Омск: ОмГТУ, 2018. - 108 с.

50. Нелегальные врезки в нефтепроводы остаются не решаемой проблемой для правоохранителей и законодателей - Текст: электронный // Электронная газета «Версия»: [сайт].- 2018. - URL: http s ://vers ia. ru/nelegalny e-vrezki-v-nefteprovo dy-ostavutsva-ne-reshaemoj-proble-moj-dlva-pravooxranitelej- i-zakonodatelej/ (дата обращения: 15.03.2018).

51. Нигрей, А.А. Способ дистанционной диагностики магистральных теплопроводов в целях уменьшения теплопотерь / А.А. Нигрей, В.А. Комаров // Сборник статей по итогам Международной научно -практической конференции «Новая наука: современное состояние и пути развития» в 3 ч. Ч.2. - Стерлитамак: АМИ, 2016. - С. 180-186.

52. Никонов, А.В. Анализ и применение S-метода оценки закона распределения данных многократных измерений / А.В. Никонов, О.Г. Бородина, Ю.Г. Лагунова // Материалы X Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, работников образования и промышленности «Информационные технологии и автоматизация управления». - Омск: ОмГТУ, 2019 - С. 224-236.

53. Описание типа средств измерений для вибродатчиков серии AP20-XX -Текст: электронный // Измерительное оборудование: [сайт]. - 2014. - URL: https://all-pribors. ru/do c s/59379-14. pdf (дата обращения: 25.09.2020).

54. Оппенгейм, А.В. Цифровая обработка сигналов / А.В. Оппенгейм, Р.В. Шафер. - Москва: Связь, 1979. - 416 с.

55. Пархоменко, П.П. О технической диагностике / П.П. Пархоменко. - Москва: Знание, 1969. - 90 с.

56. Патент № 2303779 Российская Федерация, МПК G01N 27/83. Магистральный проходной магнитный дефектоскоп: № 2005141195/28: заявл. 27.03.2006: опубл. 27.07.2007 / А.Н. Коваленко, А.А. Седых; патентообладатель ОАО «Автогаз».

57. Патент № 2284518 Российская Федерация, МПК G01N 29/04, G01M 7/00. Вибрационный способ диагностики начала процесса разрушения в элементах конструкции объекта: № 2005108875/28: заявл. 29.03.2005: опубл. 27.09.2006. / Т.В. Нариманов, М.В. Нариманов; патентообладатель Нариманов М.В.

58. Патент № 2347974 Российская Федерация, МПК F17D 5/00, F16L 55/26. Внутритрубное транспортное средство: № 2007128482/06: заявл. 24.07.2007: опубл. 27.02.2009 / P.M. Амиров, В.Е. Скворцов; патентообладатели Амиров Р.М., Скворцов В.Е.

59. Патент № 2334563 Российская Федерация, МПК В08В 9/049. Внутритрубное транспортное устройство и способ перемещения его в магистральном трубопроводе с заданной равномерной скоростью: № 2007100811/12: заявл. 09.01.2007: опубл. 27.09.2008 / В.Ю. Шолом, И.Ф. Хасанов, С.А. Струговец, [и др.]; патентообладатель ООО Хозрасчетный творческий центр уфимского авиационного института.

60. Патент № 2280810 Российская Федерация, МПК F17D 5/00, G01N 27/83. Внутритрубный детектор врезок (варианты): № 2005103113/06: заявл. 08.02.2005: опубл. 27.07.2006 / А.Ф. Гаврюшин, С.В. Иващенко, В.Н. Гусев [и др.]; патентообладатель ООО «Нефтегазспецпроект».

61. Патент № 2334980 Российская Федерация, МПК G01N 27/83, F17D 5/02, G01B 7/14. Внутритрубный снаряд-дефектоскоп с колесными одометрами: № 2007115250/28: заявл. 23.04.2007: опубл. 27.09.2008 / А.П. Синев, В.Б. Никишин, П.Г. Чигирев [и др.]; патентообладатель ЗАО «Газприборавтоматикасервис».

62. Патент № 2306479 Российская Федерация, МПК F17D 5/02. Внутритрубный снаряд-дефектоскоп с одометрами: № 2005125880/06: заявл. 15.08.2005: опубл. 20.09.2007 / А.Л. Синев, П.К. Плотников, В.Б. Никишин; патентообладатель ЗАО «Газприборавтоматикасервис».

63. Патент № 2309323 Российская Федерация, МПК F17D 5/02. Система для диагностики технического состояния магистрального газопровода с запорно-регулирующей арматурой: № 2006121903/06: заявл. 21.06.2006: опубл. 27.10.2007 /

С.В. Власов, И.И. Губанок, А.Н. Дудов [и др.]; патентообладатель ООО «Газпромэнергодиагностика».

64. Патент № 2490153 Российская Федерация, МПК B61K 9/08. Способ дистанционного обнаружения изменения состояния рельсового пути перед движущимся поездом: № 2011151206/11: заявл. 14.12.2011: опубл. 20.08.2013 / Б.Н. Епифанцев, Р.А. Ахмеджанов, А.А. Федотов; заявитель и патентообладатель ООО «НПЦ Энергосервис».

65. Патент № 2312334 Российская Федерация, МПК 01N 29/40. Способ и устройство для контроля трубопроводов: № 2003121265/28: заявл. 09.07.2003: опубл. 10.12.2007 / В. Крит, А. Хуггер; патентообладатель Пайптрошгкс ГМБХ.

66. Патент № 2350833 Российская Федерация, МПК F17D 5/00. Способ контроля и диагностики состояния трубопровода: № 2008101598/06: заявл. 15.01.2008: опубл. 27.03.2009 / С.А. Толстунов, С.Л. Мозер, А.С. Толстунов; патентообладатель Санкт-Петербургский горный институт.

67. Патент № 2286509 Российская Федерация, МПК F17D 5/02, 008С 25/00. Способ контроля протяженного объекта и устройство для его реализации: № 2005114712/09: заявл. 16.05.2005: опубл. 27.10.2006 / В.И. Хоменко, С.А. Винниченко, В.В. Молчанов; патентообладатели В.И. Хоменко, С.А. Винниченко, В.В. Молчанов.

68. Патент № 2687177 Российская Федерация, МПК G01N 29/44. Способ обнаружения и классификации сигнала в системах контроля: № 2018126439: заявл. 17.07.18: опубл. 07.05.19 / В.А Комаров, Ю.Н. Кликушин, А А Федотов [и др.]; патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения".

69. Патент № 2439551 Российская Федерация, МПК G01N 29/04. Способ обнаружения дефектов в трубопроводах: № 2010137064/28: заявл. 03.09.2010: опубл. 10.01.2012 / С.П. Алексеев, А.С. Амирагов, В.С. Аносов [и др.]; заявитель и патентообладатель ОАО «Газпром».

70. Патент № 2301941 Российская Федерация, МПК F17D 5/02. Способ обнаружения дефектов внутрипромысловых трубопроводов: №2 2006101137/06: заявл.

12.01.2006: опубл. 27.06.2007 / М.Х. Валеев, А.А. Лаптев, И.И. Галлямов [и др.]; патентообладатель ОАО «Татнефть».

71. Патент № 2626853 Российская Федерация, МПК G01N 29/04. Способ обнаружения и классификации изменений параметров оболочки трубопровода и окружающей его среды: № 2016135127: заявл. 29.08.2016: опубл. 28.07.2017 / Б.Н. Епифанцев, В.А. Комаров, Н.Н. Нигрей [и др.]; патентообладатель СибАДИ.

72. Патент № 2463590 Российская Федерация, МПК G01N 29/04. Способ обнаружения изменений параметров среды в окружении заглубленного магистрального продуктопровода: № 2011121858/28: заявл. 30.05.2011: опубл. 10.10.2012 / Б.Н. Епифанцев, А.А. Федотов; заявитель и патентообладатель СибАДИ.

73. Патент № 2308640 Российская Федерация, МПК F17D 5/02, G0m 3/04. Способ определения мест утечек углеводородных компонент из подземного магистрального трубопровода: №2 2006109182/06: заявл. 23.03.2006: опубл. 20.10.2007 / Е.А. Шиканов, А.В. Ильинский, Т.А. Титкина [и др.]; патентообладатель Е.А. Шиканов.

74. Патент № 2319932 Российская Федерация, МПК G01F 1/34. Устройство для измерения расхода газа: № 2005140496/28: заявл. 23.12.2005: опубл. 20.03.2008 / П.А. Семенов, П.Р. Григорьев, Л.В. Тимофеев; патентообладатель ООО «Октан-Инжиниринг».

75. Патент № 2339004 Российская Федерация, МПК G01F 1/46. Устройство для измерения расхода транспортируемой среды в трубопроводах: № 2006145797/28: заявл. 21.12.2006: опубл. 20.11.2008 / Ю.В. Стрижко; патентообладатель ЗАО СибКОТЭС.

76. Патент № 2343336 Российская Федерация, МПК F16L 55/40, F17D 5/00. Устройство для обследования трубопроводов, содержащее центрированную головку: № 2006101223/06: заявл. 14.06.2004: опубл. 10.01.2009 / И. Сулябай., Ж. Брэн; патентообладатель Коммисариат а л'Энержи Атомик (FR).

77. Патент № 2326379 Российская Федерация, МПК F17D 5/06. Устройство корреляционного анализа: № 2006141209/28: заявл. 21.11.2006: опубл. 10.06.2008 / А.Н. Балабаев, Г.Е. Беляев, Ю.П. Быков [и др.]; патентообладатель Федеральное

государственное унитарное предприятие «Государственный научный центр Российской Федерации Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова»

78. Патент № 2325634 Российская Федерация, МПК G01N 29/04. Устройство системы датчиков внутритрубного дефектоскопа: № 2006123377/28: заявл. 23.06.2006: опубл. 27.05.2008 / А.М. Попович, М.Д. Косткин, С.Е. Лисин; патентообладатели А.М. Попович, М.Д. Косткин, С.Е. Лисин.

79. Патент № 9671307 США, МПК G01M 3/22. Leak location detection system: № 14/388,581: заявл. 12.03.2015: опубл. 06.06.2017 / M. Gaudet, M. Clough, K. Jones.

80. Патент № 9500554 США, МПК G01M 3/002 Method and system for detecting a leak in a pipeline: № 14/226,978: заявл. 02.10.2014: опубл. 22.11.2016 / M. Kulkarni, Y. Zhang.

81. Патент № 0251343 США, МПК G01V 1/0. System and method for detecting, locating and discerning an approach towards a linear installation: № 11/107,647: заявл. 14.04.2005: опубл. 10.11.2005 / Y Ron Zehavi.

82. Патент № 0245026 США, МПК H04B 1/10. System and method for generation a threat alert: № 12/054,510: заявл. 25.3.2008: опубл. 01.10.2009 / N. Corey.

83. Патент № 0096896 США, МПК G08B 19/00. System and method for securing an infrastructure: № 11/260,897: заявл. 28.20.2005: опубл. 03.05.2007 / A.Z. Virginia, H Goldfarb.

84. Пригарин, С.М. Методы численного моделирования случайных процессов и полей / С.М. Пригарин. - Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН, 2005. - 259 с.

85. Присосавшиеся - Текст: электронный // Электронный журнал «Русский репортер»: [сайт]. - 2010. - URL: http://rusrep.ru/2010/26/truba/ (дата обращения: 15.05.2018).

86. Проект доклада о правоприменительной практике контрольно - надзорной деятельности в Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору при осуществлении федерального государственного надзора в области промышленной безопасности за 2017 год, -Москва, 2018. - 66 с.

87. Пятков, А.А. Программно- аппаратный комплекс предотвращения несанкционированной деятельности на магистральных продуктопроводах / А.А. Пятков // Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании. - Одесса: Черноморье, 2011. - С. 88-92.

88. Рабинер, Л. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Л. Рабинер, Б. Гоулд. - Москва: Мир, 1978. - 848 с.

89. Рогожников, Е.В. Повышение дальности действия пассивных радиолокационных систем, использующих сигналы телекоммуникационных источников / Е.В. Рогожников, Е.П. Великанова, А.А. Шибельгут // Известия МГТУ. - 2014. - №3 (21). - C. 80 - 84.

90. Савина, А.В. Анализ риска аварий при обосновании безопасных расстояний от магистральных трубопроводов сжиженного углекислого газа до объектов с присутствием людей: 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс)»: диссертация на соиск. учен. степ. кандидата технических наук / Савина, Анна Вячеславовна; ЗАО НТЦ ПБ. - Москва, 2013. - 121 с.

91. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016662151 Российская Федерация. LOCK KEY MONITORING SOLUTION (LKMS): № 2016619585; заявл. 08.09.2016; зарегистр. 31.10.2016 / А.Н. Афанасьев, В.А. Комаров; заявитель и патентообладатель ООО «Автоматика-сервис».

92. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016662152 Российская Федерация. CONTROL MONITORING AND DIAGNOSTIC SOLUTION (CMDS): № 2016619582; заявл. 08.09.2016; зарегистр. 31.10.2016 / А.Н. Афанасьев, В.А. Комаров; заявитель и патентообладатель ООО «Автоматика-сервис».

93. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017660246 Российская Федерация. Hazardous States Monitoring and Prediction Solution: № 2017617239; заявл. 21.07.2017; зарегистр. 20.09.2017 / Д.М. Алексейцев, О.Е. Фролов, В.А. Комаров [и др.]; заявитель и патентообладатель ООО «Автоматика-сервис».

94. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017660247 Российская Федерация. Advanced Process Control Monitoring and Diagnostic Solution: № 2017617240; заявл. 21.07.2017; зарегистр. 20.09.2017 / А.Н. Афанасьев, В.А. Комаров; заявитель и патентообладатель ООО «Автоматика-сервис».

95. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018662873 Российская Федерация. Process Range Monitor: № 2018660069; заявл. 21.09.2018; зарегистр. 17.10.2018 / Д.М. Алексейцев, А.Н. Афанасьев, В.А. Комаров; заявитель и патентообладатель ООО «Автоматика-сервис».

96. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019662457 Российская Федерация. Программа обнаружения формы акустического сигнала с использованием идентификационного S-тестера: № 2019661405; заявл. 17.09.2019; зарегистр. 25.09.2019 / В.А. Комаров, А.А. Лаврухин, Л.А. Денисова; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения".

97. Сидоркина, Ю.А. Обнаружение сигнала с неизвестными временным положением и частотой / Ю.А. Сидоркина, В.В. Антипов // Научный вестник МГТУ ГА. - 2015. - №222. - C. 67-71.

98. Солодовников, В.В. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования. Книга 2. / под ред. В. В. Солодовникова. - Москва: Машиностроение, 1967. - 682 с.

99. Суворова, Е. Вне зоны доступа / Е. Суворова // Трубопроводный транспорт нефти. -2012. - №№ 6. - С. 34-35.

100. Тихонов, В.И. Оптимальный приём сигналов / В.И. Тихонов. - Москва: Радио и связь, 1983. - 320с.

101. Транспортная система России - Текст: электронный // Электронная энциклопедия «Википедия»: [сайт]. - URL: httpsУ/qiwikipediaorg/wiki/Транспортная система России (дата обращения: 06.01.2021).

102. Федотов, А.А. Алгоритм обнаружения несанкционированных воздействий на трубопровод / А.А. Федотов, Р.А. Ахмеджанов, В.А. Комаров [и др.]// Энергетик. - 2019. - №4. - С.7-11.

103. Федотов, А.А. О помехоустойчивости активного виброакустического способа контроля состояния магистрального трубопровода / А.А. Федотов, Р.А. Ахмеджанов // Омский научный вестник. -2018. - .№2. - С. 116-120.

104. Федотов, А.А. Автоматизированная система предотвращения террористической деятельности на магистральных трубопроводах / А.А. Федотов // Россия молодая: передовые технологии - в промышленность. - Омск: ОмГТУ, 2011. - С. 128- 131.

105. Федотов, АА Аналитическое исследование проблемы обнаружения и предотвращения хищении продуктов из магистральных продуктопроводов / А.А. Федотов // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2013. - №2 9 - С.43-48.

106. Федотов, А.А. Оценка эффективности активного виброакустического способа контроля состояния линейной части магистральных продуктопроводов / А.А. Федотов // Сборник научных трудов: Материалы III Международной научно-практической конференции «Современная наука: теоретический и практический взгляд». - Таганрог, 2015. - С. 82-85.

107. Федотов, А.А. Активный помехоустойчивый виброакустический способ контроля состояния магистрального трубопровода: 05.11.13. - «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» диссертация на соиск. учен. степ. кандидата технических наук / Федотов, Александр Анатольевич; Омский государственный технический университет. - Омск, 2017. - 156 с.

108. Фомин, К. Сколько нефтеразливов - слишком много для Британского музея? / К.Фомин - Текст: электронный // Независимая международная природоохранная некоммерческая организация « Greenpeace»: [сайт].- 2018. - URL: http://www. greenpeace.org/russia/ru/news/blogs/green-lanet/blog/61117/ (дата обращения: 15.03.2018).

109. Цвяк, А.В. Экологические последствия несанкционированных врезок в нефтепроводы и методы борьбы с ними // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2015. - .№ 10. - С. 445-447.

110. Шмаков, А.К. Оценка возможности использования моментов распределения в качестве показателя формы определяемого сигнала / А.К Шмаков, В.А. Комаров // Информационная безопасность: современная теория и практика. -Омск: СибАДИ, 2018. - C. 118-121.

111. Adnan, N.F. Leak detection in gas pipeline by acoustic and signal processing-A review / N.F. Adnan et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -IOP Publishing, 2015. - Т. 100. - №. 1. - P. 012013.

112. Cataldo, A. Recent advances in the TDR-based leak detection system for pipeline inspection / A. Cataldo et al. // Measurement. - 2017. - Vol. 98. - P. 347-354.

113. Datta, S.A. Review on different pipeline fault detection methods / S.A. Datta, S. Sarkar // Journal ofLoss Prevention in the Process Industries. - 2016. - Vol. 41. - P. 97-106.

114. Delgado-Aguinaga, J.A. Multi-leak diagnosis in pipelines based on Extended Kalman Filter / J.A. Delgado-Aguinaga et al. // Control Engineering Practice. - 2016. -Vol. 49. - P. 139-148.

115. Denisova, L.A. Control Systems Design: the Technology of Stochastic Perturbations Simulation / L.A. Denisova, V.A. Meshcheryakov // Journal of Physics Conference Series. - 2018. -P. 012020.

116. Epifansev, B.N. An Acoustic Method for Diagnostics of the State of Underground Pipelines: New Possibilities / B.N. Epifansev // Russian Journal of Nondestructive Testing. - 2014. - Vol.50. - P. 254 - 257.

117. Gao, J. Leakage Detection of Submarine Pipeline Based on Infrasonic Wave Method Based on SCADA System / J. Gao et al. // DEStech Transactions on Computer Science and Engineering. - 2017.

118. Guo, C. Adaptive noise cancellation based on EMD in water-supply pipeline leak detection / C. Guo et al. // Measurement. - 2016. - Vol. 79. - P. 188-197.

119. Image Analysis for Personnel Intent [Электронный ресурс ] // Zyn Systems -Sequim Washington. - URL: http://zun.com./sbir/sbes/sbir/dod/army/army092-034 (дата обращения: 15.03.2018).

120. Komarov, V.A. Mortise terrorism on the main pipelines / V.A. Komarov, N.N. Nigrey, D.A. Bronnikov et al. // Journal of Physics Conference Series, 2018. - Vol.1.

- P. 012054.

121. Layouni, M. Detection and sizing of metal-loss defects in oil and gas pipelines using pattern-adapted wavelets and machine learning / M. Layouni, M.S. Hamdi, S. Tahar // Applied Soft Computing. - 2017. - Vol. 52. - P. 247-261.

122. Leakage detection using fiber optics distributed temperature monitoring. // 11th SPIE Annual International Symposium on Smart Structures and Materials, 2004. - Vol. 5384. -P. 18-25.

123. Liu, C. A new leak location method based on leakage acoustic waves for oil and gas pipelines / C. Liu // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - 2015. -Vol. 35. - P. 236-246.

124. Luo, G. Human action detection via boosted local motion histograms. / G. Luo et al. // Machine Vision and Applications. - 2010. - Vol. 21. - №№. 3. - P. 377-389.

125. Martinsanz, G. Sensors for fluid leak detection / G. Martinsanz // Sensors. -2015. - № 15(2). - P. 3830-3833.

126. Ong, K.S. Acoustic vibration sensor based on macro -bend coated fiber for pipeline leakage detection / K.S. Ong et al. // 2017 17th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS). - IEEE, 2017. - P. 167-171.

127. Pan, S. Research on Detection and Location of Fluid -Filled Pipeline Leakage Based on Acoustic Emission Technology / S. Pan et al. // Sensors. - 2018. - Vol. 18. -№. 11. - P. 3628.

128. Shama, A. Experimental study for leakage detection in subsea pipeline by applying acoustic emission technique / A. Shama et al. // Proceedings of the International Congress of the International Maritime Association of the Mediterranean.- Portugal, 2017.

- P. 9-11.

129. Tian, S. A study on a real-time leak detection method for pressurized liquid refrigerant pipeline based on pressure and flow rate / S. Tian et al. // Applied Thermal Engineering. - 2016. - Vol. 95. - P. 462-470.

130. Vtorushina, A. Risk Assessment of Oil Pipeline Accidents in Special Climatic Conditions / A. Vtorushina, Y. Anishchenko, E. Nikonova // Earth and Environmental Science. - 2017. - Vol.66. - P. 012006.

131. Wang, J. FBG Intrusion Recognition Algorithm Based on SVM. / J. Wang //Advanced Materials Research. - 2012. - Vol.591-593. -P. 1422-1427.

132. Wang, J. Novel negative pressure wave-based pipeline leak detection system using fiber Bragg grating-based pressure sensors / J. Wang et al. // Journal of Lightwave Technology. - 2017. - Vol. 35. - №№. 16. - P. 3366-3373.

133. Wong, L. Leak detection and quantification of leak size along water pipe using optical fibre sensors package / L. Wong et al. // Electron. J. Struct. Eng. - 2018. - Vol. 18.

- P. 47-53.

134. Wu, D. Composite magnetic flux leakage detection method for pipelines using alternating magnetic field excitation / D. Wu et al. // NDT & E International. - 2017. -Vol. 91. - P. 148-155.

135. Yang, X. Application of distributed optical fiber sensing technologies to the monitoring of leakage and abnormal disturbance of oil pipeline / X. Yang et al. // AOPC 2017: Fiber Optic Sensing and Optical Communications. - International Society for Optics and Photonics, 2017. - Vol. 10464. - P. 104642.

136. Yazdekhasti, S. Experimental evaluation of a vibration-based leak detection technique for water pipelines / S. Yazdekhasti et al. // Structure and Infrastructure Engineering. - 2018. - Vol. 14. - №№. 1. - P. 46-55.

137. Yazdekhasti, S. Novel vibration-based technique for detecting water pipeline leakage / S. Yazdekhasti et al. // Structure and Infrastructure Engineering. - 2017. - Vol. 13.

- №№. 6. - P. 731-742.

138. Yu, L. Acoustic emission (AE) based small leak detection of galvanized steel pipe due to loosening of screw thread connection / L. Yu, S.Z. Li // Applied Acoustics. -2017. - Vol. 120. - P. 85-89.

139. Zadkarami, M. Pipeline leak diagnosis based on wavelet and statistical features using Dempster-Shafer classifier fusion technique / M. Zadkarami, M. Shahbazian,

K. Salahshoor // Process safety and environmental protection. - 2017. - Vol. 105. -P. 156- 163.

140. Zadkarami, M. Pipeline leakage detection and isolation: An integrated approach of statistical and wavelet feature extraction with multi-layer perceptron neural network (MLPNN) / M. Zadkarami, M. Shahbazian, K. Salahshoor // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - 2016. - Vol. 43. - P. 479-487.

141. Zhang, Q.C. Method of detecting pipeline leakage location based on multiresolution analysis / Q.C. Zhang et al. // The Journal of Engineering. - 2019. -Vol 2019. - №№. 15. - P. 552-554.

142. Zhang, T. A novel hybrid technique for leak detection and location in straight pipelines / T. Zhang // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - 2015. -Vol. 35. - P. 157-168.

143. Zhang, W. Underwater pipeline leakage detection via multibeam sonar imagery / W. Zhang et al. // The Journal of the Acoustical Society of America. - 2017. - Vol. 141. -№. 5. - P. 3917-3917.

144. Zheng, J. Pipeline Leak Detection Swimming Robot Design and Deployment / J. Zheng et al. // 2018 Annual American Control Conference (ACC). - IEEE, 2018. -P. 1166-1171.

145. Zuo, C. Crack detection in pipelines using multiple electromechanical impedance sensors / C.A. Zuo et al. //Smart Materials and Structures. - 2017. - Vol. 26. -№. 10. - P. 104004.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Патенты на изобретения

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

О

со 00 V) (О

см <о

см =>

о:

(.9, ки (П)

(Я) мпк

вот 29/04 (2006.01)

2 626 583 ^ С1

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

<12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(21X22) Заявка: 2016135127, 29 08.2016

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 29082016

Дата регистрации: 28.07.2017

Приоритет(ы):

<22) Дата подачи заявки: 29 08 2016

(45) Опубликовано: 28 07.2017 Б юл. № 22

Адрес для переписки:

644080. г. Омск, пр кт Мира. 5. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования 'Сибирская государственная автомобильно дорожная академия (СибАДИ)', патентно информационный отдел

(72) Автор(ы):

Нигрей Надежда Никитична (ЯЦ). Епифатщев Борис Николаевич (умерХ Комаров Владимир Александрович (ЯЦ). Ишак Екатерина Романовна (1Ш)

(73) Патентообдадателыи): Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования 'Сибирский государственный автомобилыю дорожный университет (СибАДИ)" (ЯЦ)

<56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1Ш2439551С1, 10.012012. Яи 2463590С1. 1010 2012 Яи 2445594С1, 20.03:2012. Я и 2229708С2, 27.05.2004 1Р 2000146921А. 26.05.2000 CN 204719003и. 21.ЮЛ) 15.

<54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ОБОЛОЧКИ ТРУБОПРОВОДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ ЕГО СРЕДЫ

(57) Реферат:

Использование: для обнаружения изменений параметров заглубленного трубопровода и окружающей его среды. Сущность изобретения заключаегся в том. что в оболочке грубы возбуждают последовательность

виброакустических импульсов через интервалы, превышающие интервал корреляции существующих в ней шумов, последовательность отсчетов регистрируемых реакций на каждое воздействие на другом конце контролируемого участка трубопровода суммируют с ранее полученными аналогичными отсчетами, модуль результирующего сигнала нормируют и принимают за плотность распределения временных интервалов отсчетов от начала до конца сформированного в сумматоре сигнала, по этому распределению вычисляют его оценки

математического ожидания, среднеквадратичного отклонения, асимметрии и эксцесса, по совокупности каждого из этих моментов определяют линии регрессии их средних и отклонений от них, сравнивают эти линии с вычисленными на предыдущем шаге и при достижении результатами сравнения установленных значений прогнозируют их поведение с ростом количества суммирования для обеспечения допустимых доверительных границ вычисляемых моментов, по достижению которых судят как о наличии, так и виде изменений в трубопроводной системе в текущий момент времени. Технический результат: повышение надежности обнаружения изменений параметров в трубопроводной системе и распознавание их вида. 1 з.п. ф-лы. 8 ил.

Я с

К) от N5 О» (Л 00 ы

О

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Свидетельства о регистрации программ для ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акты внедрения

«УТВЕРЖДАЮ»

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

от « 2-1» Oi 2020 г., Омская обл., г. Омск, ООО «Автоматика-сервис» Об использовании научных исследований и разработок в производственном процессе

В 2017-2018 гг. ООО «Автоматика-сервис» выполнила проекты по разработке, поставке и вводу в эксплуатацию программных модулей мониторинга параметров технологических установок АО «Омский нефтеперерабатывающий завод».

В рамках вышеуказанных проектов, с целью максимизации времени нормальной, эффективной работы оборудования, повышения качества управления ТП, повышения стабильности и безаварийности технологических объектов были реализованы и введены в эксплуатацию программные модули для централизованного и непрерывного мониторинга состояния оборудования:

1. «Hazardous States Monitoring and Prediction Solution (HSMPS)» («Модуль прогнозирования опасных состояний»), свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017660246 от 20.09.2017 г., (исполнитель1 Комаров В.А.). Программный модуль «Hazardous states monitoring and prediction Solution» используется для мониторинга состояния критически важных узлов установки КТ-1/1 с целью повышения безопасности технологического процесса; прогнозирования развития аварийной ситуации на технологическом объекте; снижения количества незапланированных остановов технологического объекта.

2. «Control Monitoring and Diagnostic Solution (CMDS)» («Модуль мониторинга и диагностики ПИД-контуров»), свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «CONTROL MONITORING AND DIAGNOSTIC SOLUTION (CMDS)» № 2016662152 от 08.09.2016 (исполнитель2 Комаров В.А.). Программный модуль «Control Monitoring and Diagnostic Solution» предназначен для мониторинга работы и диагностики неисправностей контуров ПИД регулирования, анализа их статистических данных. Программа используется для целей: максимизации времени нормальной, эффективной работы контуров регулирования технологического процесса.

Начальник управления интеллектуальных АСУТП

1

Соисполнители: Алексейцев Д.М., Фролов O.E., Беляев A.A. Соисполнитель Афанасьев А.Н.

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Омский государственный университет путей сообщения» (ОмГУПС (ОмИИТ))

,

f,»4

«V

уСНя,

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе Омского госуларсУйснного университета рутей сообщения, к.т.н.

Т.В. Комякова

\\(

ОмП«С

«■^ »

V

2020 г.

о внедрении результатов диссертационной работы на тему «Совершенствование способов и разработка алгоритмов цифровой обработки сигналов в системах контроля состояния трубопроводов» Комарова Владимира Александровича в учебный процесс ОмГУПС

Комиссия в составе:

председатель комиссии - и.о. директора ИАТИТа Шилер A.B.. к.т.н., зав. кафедрой

«Информационная безопасность»; члены комиссии - Фадеев К.С., к.т.н., и.о. зав. кафедрой «Телекоммуникаци-

онные, радиотехнические системы и сети»;

- Малютин А.Г., к.т.н., зав. кафедрой «Автоматика и системы управления»; составили настоящий акт о следующем:

Результаты диссертационной работы В.А. Комарова используются при изучении дисциплины «Технические средства автоматизации и управления» студентами Института автоматики, телекоммуникаций и информационных технологий направления подготовки 27.03.04 Управление в технических системах. Разработанные в диссертационной работе upoipa-ммные модули в среде Visual Studio на языке программирования С# применяются при проведении лабораторных работ но указанной дисциплине для исследования работы систем виброакустичсского контроля состояния протяженных конструкций в условиях акустических помех.

Председатель комиссии и.о. директора ИАТИТа к.т.н., зав. кафедрой «Информационная безопасность»

Члены комиссии:

к.т.н., и.о. зав. кафедрой «Телекоммуникационные, радиотехнические системы и сети»

к.т.н., зав. кафедрой «Автоматика и системы управления»

Г

A.B. Шилер

К.С. Фадеев А.Г. Малютин

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Амплитудно-частотные характеристики

акустических помех

Амплитуда о о о о ^ ,„, пАд». -л- А...

оюаэ-^сооосос^г^-^со-^юо-^аэ-^сооо СОС^ОЮС^ООЮт-СО-^т-Г^-^ОСОСОСПСО ^-^-^«ПЧЮЮЮККЮСВСВООт- Частота, Гц Г^С^Г^-^СООЮО^ОООСОО С^ОЮС^ООЮт-ОО-^ОГ^СОО с^с^оо-^-^юсосог^сосоаэо а)

8 5 6 ^ 4 1 2 1 о С с -----клкМм^Ж^^Аь-лл^Ь^Л- Л эюсп^аэсооос^г^-^со-^юо-^сп-^оосог^с^г^-^сооюо-^спсоооо (пготюготют-т'^т-к^-огпготгпгмтт^тьпт-т'^окгоо

Частота, Гц с^с^оо-^-^юсосог^сосооо б)

15 <п

Амплитуда о 5 о оюсп^оосооос^г^-^со-^юо-^сп-^оосог^с^г^-^сооюо-^спсоооо гпг\1гп1п(\1тют-т^т-1ч^пгпгптгпл1т1пл1т1пт-тт1-пктп

Т-Т-С^СОСО-^ЮЮСОГ^Г^ООСПСПООТ- Частота, Гц с^с^оо-^-^юсосог^сосооо в)

8 с ! 4 ЕЁ 2 * \ А

эюаэ-^сооосос^г^-^со-^юо-^аэ-^сооо СОС^ОЮС^ООЮт-СО-^т-Г^-^ОСОСОСПСО т-Т-С^СОСО-^ЮЮСОГ^Г^ООСПСПООТ- Частота, Гц Г^С^Г^-^СООЮО^ОООСОО С^ОЮС^ООЮт-ОО-^ОГ^СОО с^с^оо-^-^юсосог^сосооо г)

Рисунок Г.1 - Амплитудно-частотная характеристика акустических помех (число

усреднения реализаций - 1000), полученных в результате натурного эксперимента для шума: а) - ветра; б) - автодороги; в) - перекачиваемой жидкости; г) - дождя

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Амплитудно-частотные характеристики виброакустических сигналов при различных состояниях

трубопровода

со

2,5 2,0

р 1,5

I 1,0

* 1,5 0,0

О^ЮС^О^-^С^СПСО-^-^СПСОСОт-ООЮСООООЮС^ОГ^-^С^СПГ^-^т-СПСО (Ю^СОЮСОС^^СПСЮ^СО-^СОС^-^СПООГ^СО-^СОС^-^СПООГ^Ю-^СОС^ОСП т-сОЮ^СПт-сО^СООООС^-^СОООСПт-сОЮГ^СПт-сО-^СООООС^-^СОООСП т-т-т-т-т-ММММММППОПОЧ^ЧЧЧЮЮЮЮЮЮ

Частота, Гц

а)

1,4

1,2

а 1,0

т 0,8

с 0,6

1 0,4

0,2

0,0

О^ЮС^ОГ^-^С^СПСО-^-^СПСОСОт-ООЮСООООЮС^ОГ^-^С^СПГ^-^т-СПСО (Ю^СОЮСОС^^СПСЮ^СО-^СОС^-^СПООГ^СО-^СОС^-^СПООГ^Ю-^СОС^ОСП т-сОЮ^СПт-сО^СООООС^-^СОООСПт-сОЮГ^СПт-сО-^СООООС^-^СОООСП

Частота, Гц

б)

3,0

2,5

а 2,0

> т

^ 1,5

1 1,0

0,5

0,0

О^ЮС^О^-^С^СПСО-^-^СПСОСОт-ООЮСООООЮС^ОГ^-^С^СПГ^-^т-СПСО га^СОЮСОС^^СОга^СО^СОС^^СОга^СО^СОС^^СОСОГ^Ю-^ООС^ОСП Т-СОЮ^О^Т-СО-^СООООС'^'^СООООТТ-СОЮГ^ОТТ-СО-^СООООС'^'^СОООО^ т-т-т-т-т-СММММММООПППЧ^ЧЧЧЮЮЮЮЮЮ

Частота, Гц

л

Рисунок Д.1 - Амплитудно-частотная характеристика сигналов состояния трубопровода (число усреднения реализаций - 1000), полученных в результате натурного эксперимента: а) - нормального; б) - дефекта «шурф»; в) - дефекта «врезка»

3,0

2,5

2,0

------Норма

...........Дефект "врезка"

----Дефект "шурф"

а

аду

1 ,5

1,0

0,5

0,0

и

а

.Мо

II

-ч

и

II

ш

! <11

•Г ■( 1-1

С^ ^ Ю (О N О) О

oJ'í(Dюo(N^■^o)т-t<)ю^cй^-'í(Dtoo(NЧ(DcO'-colí)^Oт-(Oююo(N^■^DtoooJЮ^cй^-(Oю^o)tNЧ -----------------------------------«■^ЮСОГ^СПОт-С^СОЮСОГ^ОООт-С^СО-^СОГ^ООСПОС^СО-^ЮСОООСП

N VI/ »_> V N N и/ ^ Ч У ЧУ и/ ^ N Ш

Частота, Гц

Рисунок Д.2 - Амплитудно-частотная характеристика сигналов состояний трубопровода (число усреднения реализаций - 1000)

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Оценки 5-параметра для сигналов при различных состояниях трубопровода

Таблица Е. 1 - Оценки ^-параметра для сигналов при состояниях трубопровода:

£>пг (состояние «норма») с °8кг (дефект «шурф») (дефект «врезка»)

53,31997 54,83653 54,91508

55,70934 51,87049 54,99164

53,38876 53,71429 56,48285

53,47759 54,11371 56,89286

51,92161 54,61171 56,72383

52,72537 52,02838 54,92942

52,02922 55,17558 55,21502

52,17742 55,27538 56,76756

53,00344 55,07179 55,19812

52,50944 53,78924 55,22535

52,07212 51,37135 56,32654

52,15218 53,57474 55,27509

51,88422 54,04006 55,9832

52,63018 54,21606 55,04052

51,85384 55,30802 57,12657

52,06255 53,73925 57,01669

56,14316 51,50589 56,57032

53,19856 54,35216 56,67461

54,40969 52,93742 56,22782

54,49136 55,31264 54,22288

52,18077 53,55342 56,27716

53,86756 54,82609 55,4484

51,76823 55,72296 55,11487

51,91656 55,50165 56,32714

52,11662 55,55811 55,04246

50,84388 53,03336 56,44621

52,79486 56,44559 56,10339

52,33189 55,62276 54,61966

50,86932 51,68142 57,69364

53,55102 54,54148 58,88749

53,32217 54,81132 56,05517

53,67358 51,47526 56,53808

51,05305 53,46512 56,22847

52,33315 53,2316 57,98828

55,12927 55,36278 57,43404

52,70601 53,92068 55,38437

52,48013 53,09931 56,15395

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Расчет метрологической достоверности вычисляемых характеристик случайных процессов

В работе используется вычисление следующих характеристик случайных процессов: математическое ожидание т (раздел 3.1, раздел 4.3), среднеквадратическое отклонение < (раздел 3.1, раздел 4.3), коэффициент асимметрии у (раздел 3.1, раздел 4.3), коэффициент эксцесса у2 (раздел 3.1,

раздел 4.3), плотность вероятности / (раздел 3.1, раздел 3.3), автокорреляционная функция Я (раздел 2.2). Погрешности вычисления указанных характеристик определяются с использованием программного комплекса в сравнении с эталонными значениями, полученными теоретически, либо по аналитическим формулам.

Ж.1 Определение погрешности вычисления моментов распределения

1. В качестве эталонных значений используем характеристики случайного процесса со стандартным нормальным распределением, теоретическими моментами которого являются те = 0, < = 1, у1е = 0, у2е= 0.

2. Сформируем нормальную центрированную реализацию случайной величины X длиной #=10000 по аналитической формуле [14]:

12

X = Е п - 6, (Ж.1)

к=1

где п - равномерно распределенная случайная величина на отрезке [ 0;1].

3. Вычислим программно моменты распределения X по формулам:

1 Ы

тх = - Е X > (Ж.2)

N 1=0

N

<х = Х2/N - тХ, (Ж.3)

1=0

мЕх^тхЛ, (Ж. 4)

<х

У2

М[(X - тх)4] - 3, (Ж.5)

<х

где X - значение случайной величины; N - количество элементов случайной выборки

X ; М - оператор математического ожидания.

4. Определим абсолютную погрешность вычисления моментов случайной величины по формуле:

ИРе - р|, (Ж.6)

где ре - эталонное значение момента распределения; р - вычисленное значение момента распределения.

Представим результаты вычисления погрешностей при расчете моментов распределения величины Xi (таблица Ж.1).

Таблица Ж.1 - Погрешности вычисления моментов распределения

Вид момента распределения Эталонное значение Ре Вычисленное значение р Абсолютная погрешность е

Математическое ожидание т 0 -0,0056 0,0056

Среднеквадратическое отклонение < 1 1,0089 0,0089

Коэффициент асимметрии у1 0 0,01 0,01

Коэффициент эксцесса у2 0 -0,0371 0,0371

Ж.2 Определение погрешности вычисления плотности распределения 1. Определим эталонную плотность нормальной центрированной случайной величины по формуле:

1 -(х-т)2

1е (X) = —1— в 2<2 , (Ж.7)

< 2ж

где т - математическое ожидание; < - среднеквадратическое отклонение; х -случайная величина. При расчете положим т = 0, < = 1.

2. Определим программно плотность распределения /х случайной величины

X , сформированной на шаге Ж.1.1, при этом положим количество интервалов по амплитуде К = 30.

3. Определим ошибку аппроксимации эталонной плотности по формуле:

* = / (0 - /X (О]'/ К , (Ж.8)

где £ - ошибка аппроксимации; / - теоретическая плотность распределения; /х -

расчетная плотность распределения величины X; К - количество интервалов по амплитуде.