管道内检测管长自动对齐研究

何卫平

中煤航测遥感集团有限公司，陕西 西安 710199

摘  要：力求内检测数据的准确性，解决管道安全运营，依据现场采集的隐患点，快速找到实际位置及时修复，让隐患消灭于未萌时。各类管道数据整合，充分利用管长对齐，补全相关数据，高效快速匹配。研究设计管长自动对齐是提高数据作业效率的捷径，采用相连数据大概率事件，自动匹配相似管长，找出能匹配的相关数据，补全管线相关属性，其对齐方法灵活，速度快而准确度高，便于程序化作业，是管道公司必备良方，同时为管道完整性、管道生命周期数据建设提供基础数据链支撑。

关键词：内检测；管长；概率；匹配；隐患

引言

油气资源是我国重要的能源之一,对于人类的生产与生活,社会经济的稳定和发展都发挥着极其重要的作用。油气输送到全国各处，安全运输是重中之重，管理和监控管线及附属设施相关属性，准确掌控管道隐患情况，确保管道安全运营，其中离不开内检测修复数据[1]。内检测数据量较大且存在属性不完整等特点，需要结合施工数据等修复差异性，特别是管长的应用，以保证缺陷定位的准确性和缺陷管理的整体工作效率，从而降低管道运营成本，为管道安全、经济、高效的运营保驾护航。

1  管长对齐分析

管长对齐的主要目的是确定管线属性正确及完整性，以确保内检测数据的准确性。管线中存在不同的管长，一般长度为12米，如遇到偏向、特殊路段、进出阀室或站场等会出现短管。在实际的对齐中，需要完全匹配管长，误差要求小于0.2米才算匹配[2]。对齐可以是内检测不同批次数据对齐、内检测同批次不同版本数据对齐、内检测与施工数据对齐、内检测与竣工数据对齐等。人工对齐需要结合特征点（焊缝、阀门、三通、弯头、封堵口等）以及短管节进行修复[3]，比对失误率高、速度慢等问题，从而研究自动对齐方案，不需要人工干预调整弯头等重要特征要素，设计原理是找出相连数据相似度极高的记录，结合大概率事件统计规律，利用短管节的特殊性比对及相似率统计，自动匹配对应的焊缝记录，实现自动化管长对齐的目的。

人工匹配过程中存在的问题，如施工焊缝缺失的情况，将此记录标记为黑口，整理到疑似黑口表中；施工记录中有但在内检测中找不到对应的记录[4]，根据上下游数据匹配情况判断该条记录多余；对于匹配过程中遇到的误差较大，下游对应关系较差，但此处特征值对应，施工记录或内检测连续两条均为特征值且一方两条特征值相加与另一方相差不大，此处可判断疑似改管[5]。调整对应关系重新匹配，发现下游匹配良好，即可判断此处改管。为了解决上述问题，不需要人工不断确定起点及管长之间的匹配，使用大概率预测事件，自动预测出管长之间的完美匹配。

2  管长自动对齐方案

基于管道内检测管长自动对齐[6]就是一个基于大概率统计的预测模型，导入数据格式为Excel或Access或Oracle等的内检测数据记录、施工记录，通过相连数据概率统计分析，预测分析出结果，输出匹配结果及比对信息表，程序管长对齐设计界面（如图1）。

图1 管长对齐设计界面

管长自动对齐基本原理是利用管长的相关性，依据内检测管长数据与施工管长数据在连续多段管长中存在绝大多数管长相互匹配，从而确定施工记录与内检测数据之间的自动匹配。首先确定施工数据一条记录与内检测数据匹配，也就是找第一条可以匹配的管长，满足条件是：管长的容差小于规定值，而且满足连续区间内存在大于要求的成功匹配数。为了节省算法时间，找到第一条后，可以依次比对，直到不满足要求的容差，需要再次搜寻下一个匹配点，然后反复步骤进行到数据结束。

具体步骤举例说明：利用连续多行数据中存在大部分数据在容差范围内，充分说明第一条记录得到匹配，然后可以逐条查找匹配信息，遇到大于容差的记录，需要重新自动匹配第一条记录再逐条查找，如果给定范围内没有查找到第一条记录，系统自动判定该条内检查记录为不能匹配记录。例如给定内检测管长与施工管长容差为0.2米，设置程序阈值为管长比对容差为0.2米，给定连续多行数据与成功匹配条数，设置程序阈值为连续匹配区间数：50行，区间成功匹配数：40行，给定未查找范围分段数，设置程序阈值为未匹配区间分段：100段。解析为从内检测记录第一条开始连续给定50条与施工记录中第一条开始连续给定50条，比对每一条管长容差，如果第一条大于容差，直接进行施工记录中第二条开始连续给定50条，直到第一条小于容差，开始记录50条区间内小于等于0.2米容差的记录数，即为区间成功匹配条数，如果统计值大于等于40，那么内检测第一条记录说明跟施工记录第一条匹配上（之后可以逐条进行内检测记录第二条与施工记录中第二条比对管长容差，符合记录匹配，否则重新自动查找第一条的匹配工作），否则需要查找施工记录中第二条开始连续给定50条，直到100段区间判定，如果中间有满足统计值大于等于40的，说明内检测第一条记录跟施工记录该条匹配上，然后进行逐条匹配，否则为100段区间内都没有合适第一条的匹配，记录为未匹配，然后开始找内检测第二条记录，重复上面的步骤，直到最后，一旦剩余记录数小于50条，需要平差分配区间成功匹配值。通过多方数据对齐实验，探测一个合理的容差默认值，可以快速设置适合的参数，也可以微调参数达到更好的预测效果，准确率能达到95%以上。

3  结语

随着国家天然气发展规划，天然气市场供不应求，大力推动管道建设，新建天然气主干及配套管道，需要数字化管道数据，其中焊缝数据对齐尤为重要，更需要程序化，提高对齐质量及效率，从而管长自动化对齐在天然气管道内检测项目中能起到更好的示范推广作用。

参考文献

[1]蔡永军,马涛,庄楠,梁周平,李增彬,田胜杰,陈朋超. 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.

[2]孙浩,帅健. 长输管道内检测数据比对方法[J].油气储运,2017,36(07):775-780,794.

[3]王波,韩昌柴,刘翼,孙鹏,杨勇. 管道内检测数据与施工资料对齐及应用[J].油气田地面工程.2018,(12):87-90.

[4]刘翼,王波,郭磊,孙鹏,明连勋. 基于在役管道中线与内检测数据空间拟合的缺陷定位方法[J].当代化工研究,2017,(11):67-69.

[5]佀媛辉. 管道内检测数据与施工资料数据对齐及应用研究[J].石油石化物资采购,2020,(19):43-43.

[6]杨贺;刘新凌;李强;梁菁嬿;于航. 油气管道多轮内检测数据对齐算法研究及应用[J]. 管道技术与设备,2020,(1): 21-24,28.

作者简介：何卫平（1977—），女，陕西泾阳，工学学士，工程师，主要从事地理信息数据编制、建库等工作，联系电话：[phone]。