供水管道表面损伤特征提取及其评价技术研究

论文摘要

供水管道系统是城市生命线工程的重要组成部分,在国民经济中发挥着越来越重要的作用。随着管道长时间的运营损耗、设备的自然老化、地理和气候环境的变化以及人为损坏等原因,爆管泄露故障时有发生,给人民的生命、财产和生存环境带来了巨大的潜在威胁,同时也会造成严重的资源浪费。为了保证管道的安全运行,需要及时准确地掌握管道运营状况,因此,开展对供水管道损伤状况评价与损伤特征提取技术的研究具有重要意义。根据对管道内表面损伤特征类型的分析,本文采用数字图像处理的方法来提取管道内表面损伤特征（如腐蚀、腐蚀瘤、裂纹等）,并通过对损伤管道图像的研究分析,确定在HSV颜色模型下利用颜色信息来提取管道内表面的损伤特征。采用快速模糊C-均值聚类算法实现管道内表面损伤特征的分割提取,并提出了一种改进的对管道内表面损伤特征提取的实验算法,取得了很好的实验效果。在详细分析供水管道损伤状况影响因素的基础上,建立基于Vague集理论的多源信息多级融合模型,综合评价供水管道的损伤状况。通过合理选取影响供水管道损伤的典型因素,依据一定的分级评价标准确定评价集及单因素评价矩阵,利用层次分析法确定属性层各属性及因素层各因素的权重大小。在综合考虑各影响因素权重的基础上,利用基于Vague集理论的多源信息多级融合算法实现供水管道损伤状况的综合评价。本文编制了供水管道损伤状况评价及管道内表面损伤特征提取的综合评价软件系统。该软件系统可以较高精度提取管道内表面损伤特征,实现对管道内检测数据的分析计算和评价,得到准确度高,可靠性强的管道损伤状况评价结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 管道内检测技术研究现状及发展趋势
• 1.2.1 漏磁通检测技术
• 1.2.2 超声检测技术
• 1.2.3 基于光学原理的检测技术
• 1.3 管道状况检测评价技术综述
• 1.3.1 基于CCTV的管道检测评价体系
• 1.3.2 国外管道状况评价指标体系
• 1.3.3 基于内检测技术的管道状况检测评价技术
• 1.4 课题来源及主要研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 论文主要研究内容
• 第2章 基于图像处理技术的管道内表面损伤特征提取技术研究
• 2.1 管道内表面损伤类型及其提取方法
• 2.2 图像处理颜色模型的确定
• 2.2.1 颜色模型
• 2.2.2 颜色模型的确定及其实验分析
• 2.2.3 分割特征的确定及其实验分析
• 2.3 基于快速模糊C-均值聚类的图像分割技术及其实验分析
• 2.3.1 图像分割
• 2.3.2 模糊C-均值聚类分割技术及其实现
• 2.3.3 实验分析
• 2.4 管道内表面损伤特征提取方法及实验分析
• 2.4.1 管道内表面损伤特征提取方法及其实现步骤
• 2.4.2 改进的管道损伤特征提取方法及其实现
• 2.4.3 管道内表面典型损伤的特征值计算
• 2.5 本章小结
• 第3章 供水管道损伤状况评价技术研究
• 3.1 基于Vague集的多源信息多级融合方法
• 3.1.1 多源信息多级融合评价模型
• 3.1.2 基于Vague集的多源信息多级融合算法
• 3.2 基于Vague集多信息融合的供水管道损伤评价技术
• 3.2.1 供水管道损伤缺陷的类型及特点
• 3.2.2 供水管道损伤评价模型的建立
• 3.2.3 评价集及分级评价标准的确定
• 3.2.4 因素权重系数的确定
• 3.2.5 单因素评价矩阵的确定
• 3.3 应用算例分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 供水管道表面损伤特征提取及评价系统的软件实现
• 4.1 软件开发平台的选择与建立
• 4.2 软件的设计与实现
• 4.2.1 软件总体结构及功能
• 4.2.2 软件操作流程
• 4.3 应用算例实现与分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢