Improvement of technology of in-tube diagnostics of pipelines using algorithm of automated processing of diagnostic data
Authors: Жучков Константин Николаевич , Завьялов Алексей Петрович 
Published: February 2023

Статья посвящена разработке алгоритма автоматизированной обработки и анализа данных, получаемых при проведении внутритрубной диагностики трубопроводов. Описано решение задачи обнаружения дефектов для роботизированного внутритрубного дефектоскопа в реальном времени. Показано, что экспресс-анализ магнитограмм можно производить в автоматическом режиме на основе схемы многоканального детектора с адаптивным пороговым устройством. Актуальность задачи определяется возрастанием роли диагностических обследований в условиях риск-ориентированного подхода, получающего все большее распространение в деятельности отечественных энергетических корпораций, необходимости точного описания технического состояния трубопроводов на разных этапах жизненного цикла. Представлен алгоритм оценки порога обнаружения дефекта с использованием критерия (леммы) Неймана - Пирсона, который вычисляется независимо для канала обнаружения и используется далее в решении бинарной задачи. При этом принимается допущение, что количество сэмплов с дефектами на магнитограмме существенно меньше, чем количество сэмлов в полной выборке. В случае многочисленности дефектов в выборке значение порога обнаружения будет завышенным. Представленная схема реализуется на цифровых сигнальных процессорах семейства TMS320C6000, под архитектуру которых разработан алгоритм обнаружения дефектов в условиях реального времени. Показана имплементация алгоритма и реализация конвейера процессорных команд. Удалось уложить вычисление одного сэмпла выходной статистики детектора в шесть тактов процессора при среднем заполнении конвейера пять инструкций за такт. Проведен анализ отечественных «систем на кристалле» с архитектурой, приближенной к процессору TMS320C6701, представлены практические рекомендации по импортозамещению. Дана оценка помехоустойчивости разработанного алгоритма в сравнении с оптимальным энергетическим обнаружителем.

The article is devoted to the development of an algorithm for automated processing and analysis of diagnostic data obtained during in-tube diagnostics of pipelines. The solution of the problem of detecting defects for a robotic in-tube flaw detector in real time is described. It is shown that express analysis of magnetograms can be performed automatically based on the scheme of a multichannel detector with an adaptive threshold device. The urgency of the task is determined by the increasing role of diagnostic inspections of pipelines during the transition of domestic energy corporations to risk-oriented technologies in planning repairs and the need for an accurate description of the technical condition of pipelines at different phases of their life cycle. The paper presents an algorithm for estimating the threshold using the Neyman - Pearson lemma, which is calculated independently for each detection channel and used later in solving the binary hypothesis. The presented scheme is implemented on digital signal processors, for the architecture of which an algorithm for detecting defects in real-time conditions has been developed. The implementation of the algorithm and the implementation of the pipeline of processor commands are shown. The analysis of existing domestic «systems on a crystal» with an architecture close to the selected digital signal processor is carried out. Practical recommendations on import substitution are presented, taking into account the results of the analysis. The noise immunity of the presented algorithm is evaluated in comparison with the optimal energy detector.