基于多波束测深声纳的海底管道泄漏检测模块

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于多波束测深声纳的海底管道泄漏检测模块硕士研究生：杨嘉斌指导教师：卞红雨教授企业导师：才振华高级工程师工程领域：电子与通信工程论文主审人：曹忠义副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于多波束测深声纳的海底管道泄漏检测模块硕士研究生：杨嘉斌指导教师：卞红雨教授学位级别：工程硕士工程领域：电子与通信工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年2月25日论文答辩日期：2018年3月11日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADiss

2、ertationfortheDegreeofM.EngSubmarinePipelineLeakageDetectionModuleBasedonMultibeamSonarCandidate:YangJiabinSupervisor:Prof.BianHongyuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:ElectronicandCommunicationEngineeringDateofSubmission:February.25,2018DateofOralExamination:March.

3、11,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识

4、产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于多波束测深声纳的海底管道泄漏检测模块摘要海底管线铺设于海洋环境之中，海底环

5、境相比于陆地环境更加恶劣。管线内部腐蚀、管外波流作用、海床运动、外界撞击等均会使其损坏。历史上曾发生多起海底管线泄漏事故，其对生态环境造成了严重破坏并造成了巨大的经济损失。在海底天然气管道泄漏的问题上，最早使用单波束回波测深仪对海底泄漏气体进行检测，之后由于声纳技术的快速发展，声纳硬件、软件设计能力以及计算机处理能力的提高，使利用多波束测深声纳对管道进行泄漏检测成为可能。多波束测深声纳具有更宽的覆盖，其水体成像数据具有从发射换能器到海底的完整波束信息，并且可以提供3D的空间关系，因此可以利用多波束水体成像数据判断水体中的目标物的形状大小和位置。本文利用多波束测深声纳的水体成像数

6、据对天然气管道泄漏检测进行相关研究。设计并实现了针对海底天然气泄漏的管道泄漏检测模块。该模块的软件部分主要是泄漏检测算法，硬件部分为搭载VxWorks嵌入式操作系统的PC104主板。本文首先对多波束测深声纳的水体成像数据的数据结构进行分析，之后对泄漏检测算法进行研究，主要内容包括利用图像滤波算法、形态学处理算法、底部检测算法对水体成像数据进行预处理，通过利用最大熵分割算法得到泄漏气体的疑似区域，利用Hough变换的方法分析泄漏气体的上升形态，以此来确定是否存在管道泄漏情况。最后，介绍了将检测算法移植到搭载VxWorks嵌入式操作系统的PC104主板上的过程。模块采用多任务编程方

7、法，设计了数据接收模块、数据处理模块以及检测结果传输模块，实现了从接收数据到完成检测的过程，进而为实现AUV对天然气管道进行巡检奠定基础。关键词：多波束测深声纳；水体成像数据；泄漏检测；嵌入式VxWorks操作系统哈尔滨工程大学硕士学位论文基于多波束测深声纳的海底管道泄漏检测模块ABSTRACTSubmarinepipelinesarelaidinthemarineenvironment,andtheseabedenvironmentisworsethantheterrestrialenvi