對(duì)長(zhǎng)距離輸油管線實(shí)施檢測(cè)，準(zhǔn)確把握管道狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏以及管道上的缺陷并進(jìn)行維修維護(hù)，是延長(zhǎng)管道壽命、避免事故發(fā)生的重要手段。東北大學(xué)電氣所管網(wǎng)智能檢測(cè)課題組從事管道檢測(cè)研究已經(jīng)20余年。課題組在“流體輸送管網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集分析方法和高精度泄漏檢測(cè)定位技術(shù)”取得了發(fā)明技術(shù)成果之后，又將目光鎖定在了亟待解決的管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)難題上。

乘勝追擊 油道檢測(cè)升級(jí)換代

2006年，管網(wǎng)智能檢測(cè)課題組的“流體輸送管網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集分析方法和高精度泄漏檢測(cè)定位技術(shù)”進(jìn)入了推廣應(yīng)用檢測(cè)的關(guān)鍵時(shí)刻。為了確保項(xiàng)目的成功，張化光教授選擇青年教師劉金海負(fù)責(zé)最后的安裝調(diào)試與升級(jí)工作。帶著導(dǎo)師的信任和同事的期待，劉金海與5名研究生一起前往濟(jì)南，開(kāi)始中石化魯皖成品油管道的調(diào)試工作。大家三班倒，24小時(shí)值守，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。經(jīng)過(guò)3個(gè)月的努力，調(diào)試工作順利完成。

長(zhǎng)距離成品油輸送管線檢測(cè)取得成功后，課題組立即著手研發(fā)石油管道檢測(cè)的升級(jí)換代產(chǎn)品，希望將成果應(yīng)用在更廣泛的管網(wǎng)上。

2007年，課題組接到了中石油武漢原油長(zhǎng)輸管網(wǎng)項(xiàng)目。劉金海帶領(lǐng)課題組成員一起到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備的布線、安裝、調(diào)試，并有針對(duì)性地對(duì)軟件進(jìn)行完善升級(jí)。他們一起克服各種困難，夜以繼日地跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行。在3個(gè)月的時(shí)間里劉金海和他的課題組在長(zhǎng)江沿線5個(gè)省1000多公里的管線上來(lái)來(lái)回回跑了5趟。他們針對(duì)各種工況進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，增加定位的及時(shí)性和準(zhǔn)確率，最終順利完成了各項(xiàng)安裝調(diào)試工作，使檢測(cè)系統(tǒng)適應(yīng)了長(zhǎng)輸原油輸油管網(wǎng)。

2009年，課題組又接到了湖北襄陽(yáng)的一個(gè)高粘油長(zhǎng)輸管道檢測(cè)項(xiàng)目。劉金海帶領(lǐng)成員在沒(méi)有暖氣的濕冷冬天，在出租屋里又生活了兩個(gè)月，最終完成了高粘油長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目的改造升級(jí)與推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)系統(tǒng)在成品油、原油和高粘油等各類長(zhǎng)輸管線的推廣應(yīng)用。

在完成管網(wǎng)泄漏檢測(cè)各種工況適應(yīng)與系統(tǒng)升級(jí)過(guò)程中，課題組劉金海等年輕人經(jīng)歷各種歷練后迅速成長(zhǎng)起來(lái)，順利完成了新老交替。經(jīng)過(guò)對(duì)管網(wǎng)各種問(wèn)題總結(jié)提煉，劉金海領(lǐng)導(dǎo)課題組將人工智能引入管道泄漏檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，2012年課題組劉金海、馮健、張化光、馬大中、吳振寧等人發(fā)明的“基于小波和模式識(shí)別的流體輸送管道泄漏檢測(cè)方法及裝置”取得了專利權(quán)。

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接下來(lái)幾年，東北大學(xué)泄漏檢測(cè)系統(tǒng)由于其高性能與易用性，迅速普及。東北大學(xué)的泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的市場(chǎng)份額也由最初的5%升至目前的30%以上，已經(jīng)在全國(guó)20余省份的1.1萬(wàn)公里管道上應(yīng)用，得到用戶的一致好評(píng)。

轉(zhuǎn)換思路 定期“體檢”防患未然

成績(jī)屬于過(guò)去，科研工作者永遠(yuǎn)面向未來(lái)。檢測(cè)漏油是亡羊補(bǔ)牢的被動(dòng)應(yīng)對(duì)，只有研發(fā)管道內(nèi)檢測(cè)系統(tǒng)，定期對(duì)管線進(jìn)行“體檢”，才能防患未然，最大限度地保證輸油管線的安全。

課題組的想法與中海油一拍即合，雙方立即簽署了聯(lián)合研發(fā)管道內(nèi)檢測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)協(xié)議。2012年起，管網(wǎng)智能檢測(cè)課題組承擔(dān)了“海底管道漏磁內(nèi)檢測(cè)器研制—內(nèi)檢測(cè)器總體設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”重大科技攻關(guān)課題的研發(fā)。

“那段日子真是很辛苦，除了正常研發(fā)工作，我還每周跑一次北京或天津，經(jīng)常是頭天坐K54進(jìn)京，第二天匯報(bào)工作交流進(jìn)展，晚上坐K53返回，第三天繼續(xù)正常工作。三年多的時(shí)間里，跑了無(wú)數(shù)次京城，卻一次同學(xué)和朋友都沒(méi)有見(jiàn)。”劉金海表示。

項(xiàng)目研發(fā)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)獲取需要在海上采油平臺(tái)上進(jìn)行。劉金海就和同事一起，生活在海上平臺(tái)沒(méi)有窗戶的小屋里。每天通過(guò)吊籠從平臺(tái)吊放到拖船，再通過(guò)拖船吊穿梭在海上平臺(tái)之間開(kāi)展工作。有一次，海上忽然起大風(fēng)，拖船無(wú)法靠近平臺(tái)，劉金海就穿著一件沖鋒衣在無(wú)人值守的小平臺(tái)上艱難地熬過(guò)那個(gè)又黑又冷的夜晚。但天一亮，他就又投入到緊張的工作之中。幾個(gè)月下來(lái)，他們終于完成了數(shù)據(jù)采集工作，得到了第一手的數(shù)據(jù)。

有了試驗(yàn)數(shù)據(jù)，還必須建立最優(yōu)的原理模型并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，才能解決問(wèn)題。為了解決實(shí)際難題，張化光教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員積極參與，與課題組成員共同商討解決方案，研究所還從校外邀請(qǐng)?jiān)菏亢蛧?guó)際知名專家共同商討對(duì)策，拓展思路。在眾多專家的幫助下，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)個(gè)夜晚的苦思冥想與反復(fù)測(cè)試，劉金海帶領(lǐng)課題組終于攻克了一個(gè)個(gè)難題。

回憶起最后、最難的一個(gè)問(wèn)題成功解決那個(gè)夜晚，劉金海仍舊十分興奮，“幾年的努力終于有了收獲，一下子有了腳踏實(shí)地的感覺(jué)。想到團(tuán)隊(duì)將為企業(yè)解決大問(wèn)題，科研工作者的成就感油然而生。”

攻克難關(guān) 國(guó)產(chǎn)“醫(yī)生”引領(lǐng)世界

突破了理論方法的瓶頸，系統(tǒng)的研發(fā)順風(fēng)順?biāo)Ｎ覈?guó)第一套海底管道漏磁內(nèi)檢測(cè)器很快研發(fā)出來(lái)。檢測(cè)器利用油氣壓力在海底管道內(nèi)部穿行，并通過(guò)高精度漏磁檢測(cè)技術(shù)捕獲并存儲(chǔ)管道內(nèi)外壁的腐蝕、缺陷信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷點(diǎn)的準(zhǔn)確識(shí)別和精確定位。

經(jīng)過(guò)牽拉試驗(yàn)、環(huán)路場(chǎng)地試驗(yàn)、海管現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等100余次各種環(huán)境和條件下的試驗(yàn)測(cè)試，研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷升級(jí)完善內(nèi)檢測(cè)系統(tǒng)。

2015年10月，東北大學(xué)作為主要研發(fā)方之一的海底管道漏磁內(nèi)檢測(cè)器在中海油的兩個(gè)海上油氣開(kāi)采平臺(tái)分別進(jìn)行了實(shí)用測(cè)試，并且與國(guó)際領(lǐng)先的同類系統(tǒng)進(jìn)行了背靠背的驗(yàn)證。試驗(yàn)取得了巨大成功，利用課題組研發(fā)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)順利完成數(shù)據(jù)讀取，并準(zhǔn)確判斷出管道內(nèi)缺陷的情況，精確度超過(guò)了預(yù)期，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

中海油負(fù)責(zé)人王建豐表示：“內(nèi)檢測(cè)器系統(tǒng)在缺陷的檢出率，缺陷長(zhǎng)、寬、深的標(biāo)定以及內(nèi)外缺陷辨識(shí)等方面都與國(guó)外先進(jìn)內(nèi)檢測(cè)器主要指標(biāo)基本一致，表明我們的系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。”

海底管道漏磁內(nèi)檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)成功，標(biāo)志著我國(guó)海底管道結(jié)束了依賴國(guó)外產(chǎn)品的“洋檢測(cè)”時(shí)代，迎來(lái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“體檢醫(yī)生”。在海底管道試驗(yàn)與應(yīng)用成功后，劉金海又帶領(lǐng)課題組研發(fā)出了適應(yīng)陸地環(huán)境的管道內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。2016年，該系統(tǒng)在內(nèi)蒙古的中石油陸地管線上成功應(yīng)用，客戶根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果進(jìn)行維護(hù)操作，成功阻止了即將泄漏的嚴(yán)重缺陷。事后驗(yàn)證，系統(tǒng)的實(shí)際精度比國(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)精度提高一倍，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先的水平。2017年該系統(tǒng)又在中海油、中石油大慶油田等管道開(kāi)始推廣應(yīng)用，多次驗(yàn)證，結(jié)果精確，有效保障了管道的運(yùn)行安全。

攻克了陸地和海底管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的難關(guān)，課題組又將目光投向深海管道檢測(cè)這一更具挑戰(zhàn)性的國(guó)際難題。課題組聯(lián)合中海油和航天三院等單位，制定了詳細(xì)的攻關(guān)研究計(jì)劃，并開(kāi)始實(shí)施。

劉金海自信地表示，“不久的將來(lái)，利用大數(shù)據(jù)和人工智能等新技術(shù)，對(duì)漏磁檢測(cè)后期數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)漏磁三軸信號(hào)與電磁內(nèi)外缺陷檢測(cè)信號(hào)的本質(zhì)融合，然后，利用缺陷反演機(jī)理模型、深海管道狀態(tài)評(píng)估模型等，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道缺陷的檢測(cè)、量化以及安全周期評(píng)估，這些最新的技術(shù)將攻克所有深海管道檢測(cè)關(guān)鍵難題，助推中國(guó)成為國(guó)際管道檢測(cè)技術(shù)的引領(lǐng)者。”（通訊員 張廣宏）