본 논문에서는 생체 모방 로봇을 이용한 관로 모니터링 시스템에 대하여 제안한다. 생체 모방 로봇은 관로를 이동하며 온도, 습도, 진동 등 다양한 정보를 획득한다. 관로를 이동하기 위하여 기본적으로 갖추어야 할 기능은 로봇이 이동하여야 할 관로의 형태를 인식하는 것이다. 관로의 형태 인식을 위한 센서로 적외선 거리 측정 센서를 사용하며, 모터에 연결된 센서는 회전 운동을 하며 측정된 각도 및 거리 정보 데이터를 이용하여 관로의 형태, 각도 등을 인식한다. 관로의 형태 인식은 모터에 의해 회전 운동하는 적외선 거리 측정 센서에 의해 감지되는 관로의 개수와 위치에 의한다. 한번 스캔된 데이터에서 감지되는 관로의 수에 따라 별도의 퍼지 분류기를 이용하여 형태 및 관로의 휘어진 각도 등을 추정하며, 다양한 형태의 관로에 대해 실제 측정된 데이터를 통하여 제안된 시스템이 효율적임을 확인한다.
Kosterina, M.;Artemeva, S.;Komarov, M.;Vjunitsky, I.;Pritula, V.
Corrosion Science and Technology
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제7권4호
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pp.208-211
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2008
Safety operation of main pipelines is primarily provided by anticorrosive monitoring. Anticorrosive monitoring of oil pipeline transportation objects is based on results of complex corrosion inspections, analysis of basic data including design data, definition of a corrosion residual rate and diagnostic of general equipment's technical condition. All the abovementioned arrangements are regulated by normative documents. For diagnostics of corrosion-technical condition of oil pipeline transportation objects one presently uses different methods such as in-line inspection using devices with ultrasonic, magnetic or another detector, acoustic-emission diagnostics, electrometric survey, general external corrosion diagnostics and cameral processing of obtained data. Results of a complex of diagnostics give a possibility: $\cdot$ to arrange a pipeline's sectors according to a degree of corrosion danger; $\cdot$ to check up true condition of pipeline's metal; $\cdot$ to estimate technical condition and working ability of a system of anticorrosive protection. However such a control of corrosion technical condition of a main pipeline creates the appearance of estimation of a true degree of protection of an object if values of protective potential with resistive component are taken into consideration only. So in addition to corrosive technical diagnostics one must define a true residual corrosion rate taking into account protective action of electrochemical protection and true protection of a pipeline one must at times. Realized anticorrosive monitoring enables to take a reasonable decision about further operation of objects according to objects' residual life, variation of operation parameters, repair and dismantlement of objects.
The objective of this work is to investigate the possibility of using the longitudinal strain on the surface of a pipe to determine the inception of dangerous free spanning. The long term objective is to develop an online monitoring technique to detect the development of dangerous free spanning in subsea pipelines. This work involves experimental study as well as finite element modeling. In the experiments, the strains at four points on a cross section of a pipeline inside the free span zone are measured. Pipes with different boundary conditions and different diameter to length ratios were tested. The pipe is treated as a simple beam with fixed-fixed or simply supported boundary conditions. The variation of the strains as a function of the diameter to length ratio gives a pointer to the inception of dangerous free spanning. The finite element results agree qualitatively with the experiments. The quantitative discrepancy is a result of the difficulty to replicate the exact boundary conditions that is used by the finite element program.
In order to achieve effective corrosion monitoring of buried metal pipelines, a Novel nondestructive Testing (NDT) methodology using ultra-long (250 mm) Polymer Optical Fiber (POF) sensors coated with the Fe-C alloy film is proposed in this study. The theoretical principle is investigated to clarify the monitoring mechanism of this method, and the detailed fabrication process of this novel POF sensor is presented. To validate the feasibility of this novel POF sensor, exploratory research of the proposed method was performed using simulated corrosion tests. For simplicity, the geometric shape of the buried pipeline was simulated as a round hot-rolled plain steel bar. A thin nickel layer was applied as the inner plated layer, and the Fe-C alloy film was coated using an electroless plating technique to precisely control the thickness of the alloy film. In the end, systematic sensitivity analysis on corrosion severity was further performed with experimental studies on three sensors fabricated with different metal layer thicknesses of 25 ㎛, 30 ㎛ and 35 ㎛. The experimental observation demonstrated that the sensor coated with 25 ㎛ Fe-C alloy film presented the highest effectiveness with the corrosion sensitivity of 0.3364 mV/g at Δm = 9.32 × 10-4 g in Stage I and 0.0121 mV/g in Stage III. The research findings indicate that the detection accuracy of the novel POF sensor proposed in this study is satisfying. Moreover, the simple fabrication of the high-sensitivity sensor makes it cost-effective and suitable for the on-site corrosion monitoring of buried metal pipelines.
Regular high-strength carbon steel is currently the most commonly used pipe material for onshore and offshore pipelines. The corrosion of offshore pipelines is a major problem as they age. The collapse of these structures as a result of corrosion may have a heavy cost is lives and assets. Therefore, their monitoring and screening is a high priority for maintenance, which may ensure the integrity and safety of a structure. Monitoring risers and subsea pipelines effectively can be accomplished using eddy current inspection to detect the average remaining wall thickness of corroded low-alloy carbon steel pipelines through corrosion scaling, paint, coating, and concrete. A test specimen for simulating the offshore pipeline is prepared as a standard specimen for an analysis and experiment with differential bobbin eddy current sensors. Using encircling coils, the signals for the defect in the simulated specimen are analyzed and evaluated in experiments. Differential bobbin eddy current sensors can diagnose the defects in a specimen, and experiments have been carried out using the developed bobbin eddy current sensor. As a result, the most optimum coil parameters were selected for designing differential bobbin eddy current sensors.
Parametric density concept is proposed for a long-range pipeline health monitoring. This concept is designed to obtain the attenuation of ultrasonic guided waves propagating in underwater pipelines without complicated calculation of attenuation dispersion curves. For the study, three different pipe materials such as aluminum, cast iron, and steel are considered, ten different transporting fluids are assumed, and four different geometric pipe dimensions are adopted. It is shown that the attenuation values based on the parametric density concept reasonably match with the attenuation values obtained from dispersion curves; hence, its efficiency is proved. With this concept, field engineers or inspectors associated with long-range pipeline health monitoring would take the advantage of easier capturing wave attenuation value, which is a critical variable to decide sensor location or sensors interval.
The advancement of electronics and telecommunication technologies has forced the risk management system for underground metallic structures to evolve into the remote monitoring and control system. Especially, facilities such as gas pipelines, oil pipelines and water distribution lines might make hazardous effect on human safety without continuous monitoring and control. As a result, pipeline engineers have applied cathodic protection system to prevent the degradation of their facilities by corrosion and carried out a periodic monitoring of the pipe-to-soil (P/S) potentials at numberous test boxes along their pipelines. The latter action on a road in downtowns, however, is so much dangerous that the inspectors should be ready to suffer the threatening of their lives and maintenance. In order to minimize these social costs and hazards, a stand-alone type corrosion monitoring equipment which can be installed in test box, store the P/S data for given Belied and send the data by wired/wireless telecommunications is under development. In order to obtain the exact P/S data, however, a reference electrode should be located as close to the pipeline as possible. Actually, the measured potential by a conventional portable reference electrode contain inevitably an IR drop portion caused by the current flow from the cathodic protection rectifier or the subway railroad. To minimize this error, it is recommended that the reference electrode should be buried within 10 cm from the pipeline. In this paper, we describe the design parameters for fabricating the permanent type reference electrode and the characteristics of the developed reference electrode.
Monitoring and managing the condition of underground utilities is crucial for ground stability. This study aims to determine whether images obtained using ground penetrating radar (GPR) accurately reflect the characteristics of buried pipelines through image analysis. The investigation focuses on pipelines made from different materials, namely concrete and steel, with concrete pipes tested under various diameters to assess detectability under differing conditions. A total of 400 images are acquired at locations with pipelines, and for comparison, an additional 100 data points are collected from areas without pipelines. The study employs GPR at frequencies of 200 MHz and 600 MHz, and image analysis is performed using machine learning-based convolutional neural network (CNN) techniques. The analysis results demonstrate high classification reliability based on the training data, especially in distinguishing between pipes of the same material but of different diameters. The findings suggest that the integration of GPR and CNN algorithms can offer satisfactory performance in exploring the ground's interior characteristics.
A methodology based on distributed fiber optic sensors is proposed to detect the lateral buckling for subsea pipelines in this study. Uncontrolled buckling may lead to serious consequences for the structural integrity of a pipeline. A simple solution to this problem is to control the formation of lateral buckles among the pipeline. This firms the importance of monitoring the occurrence and evolution of pipeline buckling during the installation stage and long-term service cycle. This study reports the experimental investigations on a method for distributed detection of lateral buckling in subsea pipelines with Brillouin fiber optic sensor. The sensing scheme possesses the capability for monitoring the pipeline over the entire structure. The longitudinal strains are monitored by mounting the Brillouin optical time domain analysis (BOTDA) distributed sensors on the outer surface of the pipeline. Then the bending-induced strain is extracted to detect the occurrence and evolution of lateral buckling. Feasibility of the method was validated by using an experimental program on a small scale model pipe. The results demonstrate that the proposed approach is able to detect, in a distributed manner, the onset and progress of lateral buckling in pipelines. The methodology developed in this study provides a promising tool for assessing the structural integrity of subsea pipelines.
지하 매설 배관의 장기적 사용은 배관의 안전성과 건전성이 확보되어야 한다. 이를 위하여 진단, 평가, 보수에 대한 기술을 확보하고 지속적인 모니터링이 필요한 상태이다. 본 연구는 이러한 배관에 대한 건전성 평가를 활용하여 보수우선순위에 따라 배관을 관리할 수 있게 하는 기술을 개발하는 것이다. 이를 위하여 평가를 할 수 있는 모델에 대한 연구 그리고 모델을 실제 도시가스회사의 시스템과 연계하기 위한 기술 개발에 대한 연구가 진행되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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