现在很多品牌的汽车都可以实现自动驾驶,未来的汽车一定是无人驾驶的。特斯拉、宝马、奔驰等品牌的汽车已经能够实现无人驾驶,这主要依靠摄像头、传感器、gps定位系统和电子控制系统。许多汽车带着l2级自动驾驶离开工厂。在一些特殊情况下,汽车可以自动行驶,而无需车主控制汽车。还有很多车有自动泊车功能,类似于无人驾驶功能。停车时,车主只需换挡。现在也有很多公司涉足无人驾驶技术领域。随着工程师们突破一个又一个难关,无人驾驶的时代总有一天会到来。无人驾驶可以避免人为的不正确操作,响应速度和准确率都比人高,因此无人驾驶技术可以避免交通事故的发生概率。虽然目前的无人驾驶技术偶尔会引发事故,但随着科技的发展,无人驾驶技术也在不断进步。未来,无人驾驶技术肯定可以避免事故,甚至在关键时刻挽救车内成员的生命。
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。下面是我为大家精心推荐的无人机应用技术论文,希望能够对您有所帮助。
无人机航测技术的应用分析
【摘 要】以生产项目为例,以无人机航测的技术流程为主线,介绍了无人机航测技术方面的应用分析。
【关键词】无人机、航测技术
【Abstract】Production project as an example, the unmanned aerial technology process, introduced the UAV aerial application analysis.
【Key woerds】UAV、aerial surveying technology
中图分类号:V279+.2文献标识码:A 文章编号:
0 引言
无人机航测遥感技术是继卫星遥感、飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术,在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。它是一种机动灵活、可以实现快速响应的一种航测技术。但也存在影像重叠度不规则、像幅小、影像倾角大、旋偏角大,影像有明显畸变等问题,这些情况都对现有无人机航测技术提出了挑战。
本文从生产案例出发,以无人机航测技术为主线,对生产过程中无人机航测出现的一些问题进行了分析探讨。
1 生产实践
主要技术依据
《无人机航摄系统技术要求》(CH/Z3002-2010);
《低空数字航空摄影规范》(CH/Z3005-2010);
《低空数字航空摄影测量内业规范》(CH/Z 3003-2010);
《低空数字航空摄影外业规范》(CH/Z 3004-2010) ... ...
数据源及预处理
数据源
本测区选用无人机航空摄影获取的真彩色影像,航摄面积为10平方公里。航摄仪采用Canon EOS 5DMarkⅡ,焦距为:35mm,相幅大小为:5616×3744,像元分辨率为。影像地面分辨率为米。
遥感影像预处理
无人机航空摄影采用的相机为非量测型相机,因此,在进行空中三角测量恢复影像空中姿态时,需要对相机进行像片畸变差改正。(相机畸变改正在四维公司检校完成)
无人机航测总体作业流程
无人机航空摄影
本次无人机航摄分两个架次进行,由GPS领航数据计算相对飞行高度。飞行质量和影像良好,影像清晰度高、色彩均匀、饱和度良好,能够表达真实的地物信息,可以满足1:2000成图要求。
像片航向重叠度为75%,旁向重叠一般为35%-45%,旋偏角一般控制在12度以下。
像片控制测量
像控点精度要求
像控点对最近基础控制点的平面位置中误差不大于米,高程中误差不大于米。
像控点布点方案
项目布点方案确定为双模型布点,全部布设为平高点。
像控点测量
在像控测量之前,首先对测区内收集到的已知控制点进行联测,检核控制点情况;为满足后续像控测量,联测已知点的同时加密了2个控制点。联测采用GPS静态相对定位方式施测,采用边连式的布网形式。全网共联测已有已知点4个,新设控制点2个,观测时具体技术参数依据规范,像控点采用GPS实时动态定位(RTK)的方法进行测量,满足要求。
空中三角测量
本项目采用Virtuozo工作站进行空三加密,根据航飞及影像分布情况,将空三区域分为两个加密区域网采用自动与手动相结合的方式进行空三加密,即采用自动匹配进行像点量测,剔除粗差。人工调整直至连接点符合规范要求,检查点平面中误差为米,高程中误差为米,最终加密成果符合1:2000数据采集要求。
数据采集
在空三完成后,利用空三成果进行单模型定向时我们发现有模型无法定向的情况,第一架次无法建立的模型有29个,占总模型数的4%。第二架次有67个无法建立的模型占总模型数的9%。主要原因为无人机航摄姿态不稳定导致的飞行倾角、旋偏角过大,航线弯曲、像片比例不一致等现象都是导致单模型定向精度差的原因。考虑到1:2000地形图精度要求,我们提出了如下解决方案:在测图定向超限点的周围进行野外实测用来检核分析数据并进行必要的修正。
项目精度报告
根据1:2000精度要求对测绘产品检进行了精度的统计,统计了3幅地形图,其中高程精度中误差最大为米,最小为米,从统计的结果看,粗差率比较高,有的达到了5%,平面精度中误差为米。
2 结 论
(1)无人机航空摄影测量技术应用于地形图的生产存在不确定性,比如,区域网整体加密精度评定良好,但单模型定向精度存在超限情况,在测图过程中表现为测图定向点和立体模型套合差大、接边误差大等,可以通过外业实测进行补充测量、验证。
(2)利用无人机航测进行航空摄影测量时,应采用试验区的作业方法,即在确定布点方案前选取一定面积的试验区进行布点方案试验,分析精度指标后确定作业方案。
(3)目前,无人机航测技术主要应用于载人飞机航测技术的补充方面,如多块小面积、危险场所、远离机场或没有可供其起降场地的区域,在载人机不便或无法完成的情况下,由无人机来完成。
参考文献:
[1] 范承啸,韩俊,熊志军,赵毅。 无人机遥感技术现状与应用[J] 测绘科学 2009,34(5):214-215;
[2] 崔红霞,李杰,林宗坚,储美华。非量测数码相机的畸变差检测研究[J] 测绘科学2005,30(1):105-107;
[3] 连镇华。无人机航摄相片倾角对立体高程扭曲的影响分析[J] 地理空间信息2010,8(1):20-22;
作者简介:徐锦前(1982-),男,辽宁铁岭人,工程师,主要从事摄影测量和地理信息系统建库等测绘工作。
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全球投资额和市场规模不断扩大
根据专做无人机市场调研的机构Drone Industry Insights发布的无人机市场环境统计数据显示,从2008年开始,截止到2019年,全球无人机行业已接受累计44330亿美元的投资金额。
2019年无人机行业投资超过12亿美元,年度总投资不仅创下了最新记录,还突破了10亿美元的大关。其中风险投资(VC)占投资的大部分,2019年风险投资额超过亿美元,高于2018年亿美元,创下有史以来最新记录。
无人机在以色列贝卡谷地一战成名,随着世界电子、通讯技术的迅速发展,无人机技术的发展也进入了快车道,涌现出了一批诸如“全球鹰”、“哈比”、“死神”等世界知名的优秀军用无人机。同时,全球民用无人机的销量高速增长,1990年为万架,2000年已经超过4万架,2010年达到10万架以上。
根据专注于新能源产业的互联网服务平台起点研究院(SPIR)的调研数据,截止到2019年,全球无人机销量约为680万架,比上年增长;市场规模约为950亿元,比上年增长。
军用:占比约70% 未来十年仍是市场重心
根据Drone Industry Insights机构发布的数据,2018年全球军用无人机市场规模为141亿美元,占比,民用无人机市场规模为73亿美元,占比;根据测算,2019年全球无人机市场规模为259亿美元,其中民用无人机市场规模为90亿美元,占比为,军用无人机市场规模为169亿美元,占比为。
目前,全球每年无人机军贸合同规模约50架,美国市占率接近一半。无人机军贸市场上美国份额最大,市占率接近一半,以色列市场份额约四分之一,中国市场份额约五分之一,其他国家无人机军贸规模合计占比约10%。
根据美国全球市场洞察组织发布的报告,今后十年世界无人机市场中军用无人机仍是市场重心,2014年,军用型在无人机市场的占比为89%,到2024年,将降为86%,仅给民用型让出3%的份额。而北美和亚太市场将最为火爆。
另据市场研究机构MarketsandMarkets报告显示,军用无人机市场将从2018年的121亿美元以每年12%的速度增长,到2025年将达到268亿美元。到2029年亚太地区将成为军用无人机最大市场,占全球市场的份额。
民用:中国消费级无人机占据较大优势
根据产品或商业模式的创新能力、企业品牌的透明度、独立的公司治理能力、市场影响力,高工产研机器人研究所推出了《GGR:全球无人机企业TOP10企业名单》,其中中国企业占7家、美国2家、法国1家。
在民用无人机领域上,中国占据较大优势,特别是消费级无人机,中国的大疆占据着全球约70%的消费级无人机市场份额,在全球民用无人机制造企业TOP10榜单中排名第一。
—— 更多数据及分析请参考前瞻产业研究院《中国工业无人机行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。
AI 科技 评论按: 日前,哈工大朱晓蕊教授等人在中国工程院院刊《信息与电子工程前沿》(英文)(Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering,FITEE)上发表了一篇题为《针对无人机系统安全的新型层级式软件架构》(A new hierarchical software architecture towards safety-critical aspects of a drone system)的论文,提出一种覆盖底层源代码到上层用户任务代码的新型层级式软件架构,能够有效地提高无人机系统安全性与可靠性。
目前,对于基础技术日趋成熟的无人机领域来说,无人机系统的安全性还是一个欠缺关注的研究方向,然而,这一研究方向对于无人机未来发展而言至关重要。因而,朱晓蕊教授等人在这一方向上的研究颇具前瞻性,其工作成果也独具开创性意义。雷锋网 AI 科技 评论借此机会拜访了朱晓蕊教授,深入探讨了其开启这项工作的背景、研究历程以及对于无人机领域的一些思考。
实际上,在无人机系统安全这个项目之前,朱晓蕊教授的研究方向主要是无人机控制和导航,而之所以转到无人机系统安全的研究则源自于她与耶鲁大学邵中教授一次对话中受到的启发:系统安全会成为无人机等小型智能系统未来的一个重要问题。
2014 年底,朱晓蕊教授在与来自耶鲁大学的邵中教授进行学术交流的过程中,了解到邵中教授一直在进行安全操作系统方面的研究,并在这个领域处于国际最前沿。而当时还在专注于无人机控制、导航研究的朱晓蕊教授,意识到她此前所做的这些研究工作实际上都已经趋向成熟,正在思考无人机未来的研究方向,邵中教授的这一研究方向则带给了她一个新的研究思路。朱晓蕊教授在采访中「他正在做这项工作就提醒了我,无人机这类小型智能系统的安全问题,会成为未来一个比较重要的问题 」。
然而,当时甚至是现在,无人机领域对于安全性问题的关注度都比较少。对此,朱晓蕊教授指出:「需要注意的一点是我们研究的基本上是小型飞行器,而小型飞行器和大型飞行器的区别是非常大的。光就安全性而言,大型飞行器很早就按照 Safety Critical System 启用了标准度很高的 系统安全验证,虽然在安全验证方面的人力、物力的耗费量都非常巨大,但是它们的一个小小的安全问题就可能带来非常严重的后果,因而即便投入巨大,大家也不得不关注这一问题。然而对于小型飞行器的安全验证问题,目前领域内国际上只有极少数研究者开始尝试去做这些事情,因为这是一个全新的东西,一切都从新开始。」
正是基于上面的两点考量,朱晓蕊教授决心要成为「第一批吃螃蟹的人」,与邵中教授开启了无人机系统安全的研究项目。
「当无人机这类智能系统进入到民用领域后,就不可避免地走向小型化,就会在片上资源方面牺牲掉很多的性能,因此直接将大型飞行器的安全验证系统移植到小型飞行器上是不可行的,所以我们就需要设计一个新的软件架构,既保证小型飞行器理论验证消耗不会那么高,又能够保障系统的安全性。传统而言,新系统研发是通过反复地模拟和实际测试来确保系统可靠性和安全性的。但是这种方式从严格意义上是无法完全保证安全性的,会出现看似随机的一些故障,甚至引起飞机坠毁现象。」
同时,为了促成双方正式将无人机系统安全项目提上重要日程,朱晓蕊教授和邵中教授也特地正式申请了国际合作项目。
按照朱晓蕊教授的说法,研究上层系统的人通常并不关注底层系统的细节,只在需要的时候直接使用底层系统,而反过来,研究操作系统的人往往也很少考虑上层系统的情况。因此,无人机等智能系统的上层系统和底层操作系统之间相当于存在一块「隔板」,二者间往往只存在最基本的互动。
「这样的话,这两个方向的研究者在进行安全测试时,往往只测试各自系统内的交互情况,然而这样仅仅只能确保系统内的安全性,而不能保证上层系统在跟底层操作系统做交互的时候不会出现问题。因此,我们合作这个项目的思路就是要将这两个系统中间的这块隔板打开,将二者作为一个整体来设计软件架构,从而完全保证无人机系统的安全性。」
对于这项工作成果在保障无人机整体安全性上的具体工作原理,朱晓蕊教授介绍道:「我们将所有算法形成的代码设计成分层结构,同时设计好层与层之间的交互架构,然后使用形式化验证的方法去检测层与层之间交互的正确性。」
形式化验证是采用逻辑来验证程序可靠性的一种方法,即用逻辑的方法将一段程序证明一遍,证明它能得到预期的结果并且没有出现错误,例如,欧美国家就将这种验证方法广泛地应用于一些大型飞行器中,由于这些设备的系统一旦出现出现错误,导致的后果会非常严重,同时研究者又无法对其进行一遍一遍的测试,因而形式化验证是可以选择的非常不错的方法。
因此,朱晓蕊教授项目组的这项研究成果不仅以实现上层系统和底层操作系统的层级式互动的方式来保障系统整体的安全性,更从逻辑层面避免了人为测试中所存在的偶然性,保障了安全性和可靠性。而同时从这两个方面着手展开(小型)无人机系统安全测试工作的,朱晓蕊教授等人是首创者。
实际上,无人机系统安全这个合作项目在 2014 年底就启动了,然而一直到现在才出成果,朱晓蕊教授表示背后的原因主要有两点:
此外,朱晓蕊教授还提到了她这边存在的一个比较严峻的问题,就是在现行的培养体制下,一方面是由于研究生培养年限比较短,另一方面则是因为学生对于新事物的热情和好奇心也不够,畏难心理比较明显,因此她这边参与项目的学生更替很快,这样的话,轮到下一批加入的学生,他们又要去学习操作系统方面的知识,这就又需要耗费一个周期的时间了。
谈及至此,朱晓蕊教授也就目前国内高校学生存在的一些问题提出了两点自己的期望:
也正是基于这种期望,朱晓蕊教授在日常教学中也始终坚持引导学生树立正确的研究思路:「所以我也一再地跟我的学生强调,我要教给他们的是一套系统的做科学研究的方法论,是怎样从零或一个 idea 开始做出一套有说服力的成果的方法,让他们最终在毕业答辩的时候能够自信地将自己做出来的这些成果讲给别人听,而不是说一定局限在课题所涉及的特定研究领域。」
对于无人机系统安全研究的这一版研究成果,朱晓蕊教授表示,目前还没有达到最理想的状态,因此下一步的规划还是希望参与研究的学生能够再花半年到一年左右的时间,实现该方案的最佳效果。
「下一步,我们会利用虚拟化技术来完善无人机系统安全方案,具体来说就是用虚拟化技术来将智能系统中对安全重要和对安全没那么重要的部分隔开来,从而减少不必要的安全验证消耗 。以无人机为例,它其中的某些模块对于安全来说至关重要,一旦出现问题,可能会直接导致无人机停止运行(从空中掉下来);而其中也有部分模块对安全性而言不那么重要的,例如一些第三方程序,对于飞机整体的安全性不会造成太大影响,就不需要付出代价去证明这部分模块的安全性。因此,大概再花一年左右的时间,整个安全方案就比较完整了。」
同时,朱晓蕊教授希望,这一系统安全性验证方案不要被局限于无人机。「它同样可以给其他小型智能系统包括无人驾驶带来很大的价值。实际上,这个方案如果应用到无人驾驶这些场景中,实现原理其实还是一样的,只不过需要针对这一套系统进行修改和调整,因此说,我们实际上提出的是一套可以广泛应用的方法论。」
而对于目前每年只能各自投入 1 到 2 名学生的耶鲁合作项目来说,人手同样是一个亟需解决的问题,因此扩充科研队伍同样也是下一步规划中的重要内容。
「本次之所以希望通过媒体来报道这项成果,主要也是有两个诉求:第一个就是希望更多对这项研究感兴趣的人能够加入到我们的研究队伍中来,从而更快地推进项目进度;第二个就是希望我们在无人机系统安全方面的这项研究成果能给相关领域研究者带来一些启发,启发他们去挖掘领域内目前还未受到较大关注但对未来而言至关重要的研究方向。」
学界和业界应该怎么分工?
朱晓蕊教授认为,学界和业界由于各自的性质以及承担的 社会 责任不同,分工也不尽相同,如果二者能够各司其职,形成一个非常良性、平衡的合作状态,对于无人机以及整个人工智能领域的发展会大有裨益。
「对于学界而言,首先一定要做一些超前的事情,在一些业界乃至整个研究领域还没有关注到的问题上,先要尝试着去开展研究工作,所有的研究工作往往在获得成功之前都要经历一个漫长的过程,所以,学界应该充当这个引路者的角色;其次,我认为学界的价值是提出一些能够对业界具有启发性意义的新的 idea,正如我之前所提到的,我们的研究实际上更像是提出了某一套具有普遍适应性的新方法,业界可以借鉴,并在我们的新思路和新方法上进行完善,从而最终与真正的应用场景实现对接。
而对于业界来说,他们需要做的便是将学界提出的新方法、新成果落地到各个细分应用场景中,并利用其丰富的人力、物力资源来推进某项成果不断完善和升华,最终对整个 社会 的实际发展负责。」
无人机领域的最终目标为何?
对于目前无人机领域的整个发展情况,朱晓蕊教授还是比较有信心的,她认为在技术层面,无人机的通用性已经做得相对来说比较成熟的,接下来要着重解决的就是产业化落地的问题。
「目前就我看来,无人机领域在基础技术方面都不错,就差在细分行业中有针对性地应用了。因为不同的细分行业对于这些基础技术都有特殊且具体的要求,因此我认为这其中还有很多可以挖掘的东西。当技术和市场、成本达到一个平衡的状态时,无人机领域差不多就是一个比较理想的状态了。」
论文: 《针对无人机系统安全的新型层级式软件架构》
作者: 朱晓蕊,梁辰,殷振国,邵中,刘孟启,陈昊
中文摘要: 本文提出了一种覆盖从底层源代码到上层用户任务代码的新型层级式软件架构,用于提高无人机系统的安全性与可靠性。在这种软件架构下,每一个软件模块采用形式化验证的方法验证其源代码符合设计规范,而且这些软件模块基于经过形式化验证的操作系统内核CertiKOS,因而从理论上保证无人机系统不存在软件漏洞。考虑到无人机的机载传感器会对系统可靠性产生显著影响,本文对驱动传感器的SPI总线与I2C总线进行形式化验证,并针对总线异常的情况设计完成相关实验。实验结果表明此类软件架构能有效提高无人机系统安全性与可靠性。
关键词: 安全关键系统;无人机;软件架构;形式化验证;
本文引用格式:
Xiao-rui Zhu, Chen Liang, Zhen-guo Yin, Zhong Shao, Meng-qi Liu, Hao Chen, 2019. A new hierarchical software architecture towards safety-critical aspects of a drone system. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(3): 353-362.
2019 全球人工智能与机器人峰会
由中国计算机学会主办、雷锋网和香港中文大学(深圳)联合承办的 2019 全球人工智能与机器人峰会( CCF-GAIR 2019),将于 2019 年 7 月 12 日至 14 日 在深圳举行。
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无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。下面是我为大家精心推荐的无人机应用技术论文,希望能够对您有所帮助。
无人机航测技术的应用分析
【摘 要】以生产项目为例,以无人机航测的技术流程为主线,介绍了无人机航测技术方面的应用分析。
【关键词】无人机、航测技术
【Abstract】Production project as an example, the unmanned aerial technology process, introduced the UAV aerial application analysis.
【Key woerds】UAV、aerial surveying technology
中图分类号:V279+.2文献标识码:A 文章编号:
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无人机航测遥感技术是继卫星遥感、飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术,在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。它是一种机动灵活、可以实现快速响应的一种航测技术。但也存在影像重叠度不规则、像幅小、影像倾角大、旋偏角大,影像有明显畸变等问题,这些情况都对现有无人机航测技术提出了挑战。
本文从生产案例出发,以无人机航测技术为主线,对生产过程中无人机航测出现的一些问题进行了分析探讨。
1 生产实践
主要技术依据
《无人机航摄系统技术要求》(CH/Z3002-2010);
《低空数字航空摄影规范》(CH/Z3005-2010);
《低空数字航空摄影测量内业规范》(CH/Z 3003-2010);
《低空数字航空摄影外业规范》(CH/Z 3004-2010) ... ...
数据源及预处理
数据源
本测区选用无人机航空摄影获取的真彩色影像,航摄面积为10平方公里。航摄仪采用Canon EOS 5DMarkⅡ,焦距为:35mm,相幅大小为:5616×3744,像元分辨率为。影像地面分辨率为米。
遥感影像预处理
无人机航空摄影采用的相机为非量测型相机,因此,在进行空中三角测量恢复影像空中姿态时,需要对相机进行像片畸变差改正。(相机畸变改正在四维公司检校完成)
无人机航测总体作业流程
无人机航空摄影
本次无人机航摄分两个架次进行,由GPS领航数据计算相对飞行高度。飞行质量和影像良好,影像清晰度高、色彩均匀、饱和度良好,能够表达真实的地物信息,可以满足1:2000成图要求。
像片航向重叠度为75%,旁向重叠一般为35%-45%,旋偏角一般控制在12度以下。
像片控制测量
像控点精度要求
像控点对最近基础控制点的平面位置中误差不大于米,高程中误差不大于米。
像控点布点方案
项目布点方案确定为双模型布点,全部布设为平高点。
像控点测量
在像控测量之前,首先对测区内收集到的已知控制点进行联测,检核控制点情况;为满足后续像控测量,联测已知点的同时加密了2个控制点。联测采用GPS静态相对定位方式施测,采用边连式的布网形式。全网共联测已有已知点4个,新设控制点2个,观测时具体技术参数依据规范,像控点采用GPS实时动态定位(RTK)的方法进行测量,满足要求。
空中三角测量
本项目采用Virtuozo工作站进行空三加密,根据航飞及影像分布情况,将空三区域分为两个加密区域网采用自动与手动相结合的方式进行空三加密,即采用自动匹配进行像点量测,剔除粗差。人工调整直至连接点符合规范要求,检查点平面中误差为米,高程中误差为米,最终加密成果符合1:2000数据采集要求。
数据采集
在空三完成后,利用空三成果进行单模型定向时我们发现有模型无法定向的情况,第一架次无法建立的模型有29个,占总模型数的4%。第二架次有67个无法建立的模型占总模型数的9%。主要原因为无人机航摄姿态不稳定导致的飞行倾角、旋偏角过大,航线弯曲、像片比例不一致等现象都是导致单模型定向精度差的原因。考虑到1:2000地形图精度要求,我们提出了如下解决方案:在测图定向超限点的周围进行野外实测用来检核分析数据并进行必要的修正。
项目精度报告
根据1:2000精度要求对测绘产品检进行了精度的统计,统计了3幅地形图,其中高程精度中误差最大为米,最小为米,从统计的结果看,粗差率比较高,有的达到了5%,平面精度中误差为米。
2 结 论
(1)无人机航空摄影测量技术应用于地形图的生产存在不确定性,比如,区域网整体加密精度评定良好,但单模型定向精度存在超限情况,在测图过程中表现为测图定向点和立体模型套合差大、接边误差大等,可以通过外业实测进行补充测量、验证。
(2)利用无人机航测进行航空摄影测量时,应采用试验区的作业方法,即在确定布点方案前选取一定面积的试验区进行布点方案试验,分析精度指标后确定作业方案。
(3)目前,无人机航测技术主要应用于载人飞机航测技术的补充方面,如多块小面积、危险场所、远离机场或没有可供其起降场地的区域,在载人机不便或无法完成的情况下,由无人机来完成。
参考文献:
[1] 范承啸,韩俊,熊志军,赵毅。 无人机遥感技术现状与应用[J] 测绘科学 2009,34(5):214-215;
[2] 崔红霞,李杰,林宗坚,储美华。非量测数码相机的畸变差检测研究[J] 测绘科学2005,30(1):105-107;
[3] 连镇华。无人机航摄相片倾角对立体高程扭曲的影响分析[J] 地理空间信息2010,8(1):20-22;
作者简介:徐锦前(1982-),男,辽宁铁岭人,工程师,主要从事摄影测量和地理信息系统建库等测绘工作。
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来这找找吧:
工业无人机主要上市公司:纵横股份(688070)、中农立华(603970)、中国卫星(600118)、中航电子(600372)、亿嘉和(603666)、航天彩虹(002389)等。
本文核心数据: 工业无人机市场规模、工业无人机应用市场结构
行业概况
1、定义:主要用于商业领域任务
工业无人机属于民用无人机的一种,是一种精准、高效、便捷的可远程控制的航空器,工业无人机主要用于协同或代替人工完成多种商业领域的任务,其通常搭载为完成作业飞行活动的装置或设备。根据国家统计局制定的《国民经济行业分类与代码(GB/T4754-2017)》,“工业无人机”归入计算机、通信和其他电子设备制造业(国统局代码39)中的智能消费设备制造(396),四级代码为3963(智能无人飞行器制造)。
工业无人机按机身结构可分为固定翼、旋翼、直升机等类型。由于各类型无人机的机身结构(动力原理)不同,不同种类的无人机可以依据其特点,开展不同的工业应用。
2、产业链剖析:技术领域广、产业链较长
工业无人机产业链上游为无人机零部件制造、系统开发,代表企业有索尼、北科天绘、英特尔、高通、新能源等;工业无人机产业链中游为无人机研发、整机组装、专业飞行服务及其他相关服务,代表企业有大疆、零度科技、亿航、易瓦特等;工业无人机产业链下游主要为相关的应用场景,如农林植保、地理测绘等。
行业发展历程:行业处在高速发展阶段
较之传统人工作业,工业无人机可以大幅提高效率。我国工业无人机行业起步于2000年,我国开始研制工业型无人遥感系统,并在2005年启动农用无人机研发。2006-2014年间,无人机在农林植保、安防监控、电力巡检等领域得到初步应用,进入到稳步发展阶段。2015年以来,5G网络的超大带宽数据传输、海量连接和超低延时的远程控制能力,将促进空域的合理利用,进而极大延展工业无人机的应用领域。在电力巡检、高层消防、森林防火、遥感测绘、农林牧渔、城市管理、环保监测、应急通信、医疗救援等多种场景中实现创新应用,产生巨大的经济价值和社会效益。
截止目前,我国工业无人机行业的发展大致可分为三个阶段,目前正处在高速发展阶段。
行业政策背景:政策推动工业无人机发展
近年来我国工业无人机行业发展迅猛,在世界范围内取得一定先发优势,但对工业无人机领域的行业规范以及行业标准仍待完善,近年来,我国发布多项政策,鼓励、支持、规范无人机行业发展。
行业发展现状
1、工业无人机市场规模增速较快,市场潜力巨大
2015-2019年,中国工业无人机行业高速发展,五年年均复合增长率约为50%。根据弗若斯特沙利文数据,2019年,我国工业无人机市场规模约达152亿元,2020年,我国工业无人机市场规模约达273亿元。
2、下游应用领域广泛、主要应用于地理测绘领域
工业无人机的主要应用领域包括:电力巡检、应急救援、航空摄影、水利应用、农药喷洒、航空测绘、国土资源、旅游业、管线巡查、医疗业、海事监察、农业林业、物流运输、交通管制、气象监测、反恐防暴等。且随着工业无人机技术水平的不断提升,各行各业对无人机应用需求的提升,工业无人机应用领域将更加深化、细化,应用领域将不断扩大。
从结构上看,2020年中国工业无人机主要应用领域里,地理测绘占比最大,约,其次为农林植保、巡检、安防监控及消防救灾,占比分别为、、及。
3、投资规模趋于稳定
工业无人机的投资热潮伴随着消费级无人机投资浪潮的平静而不断高涨,目前,工业无人机行业投资仍以风险投资为主。2015-2017年,工业无人机投资规模相对较大,其中2017年,工业无人机投资规模达亿元,为近年来最高。2018-2021年,投资规模逐步趋于稳定,在到4亿元之间波动变化。截至2021年9月,工业无人机行业投资金额为4亿元。
注:统计时间截至2021年9月18日。
行业竞争格局
1、区域竞争:广东地区区域优势显著
从企业数量分布来看,工业级无人机企业主要聚集在珠三角地区以及长三角地区,其中,广东、江苏地区企业数量远远超过其他省市,集聚效应初步显现,逐渐成为国内主要的工业无人机生产基地。
从工业无人机技术专利申请区域分布来看,广东地区工业无人机相关专利申请数量最多,为57个,其次是上海,专利申请数量为48个,位居第二。
注 :数据统计时间截至2021年9月18日。
按技术类型看,工业无人机实用新型专利申请量排名前三的地区分别是广东省、上海市、四川省。发明专利排在前三位的分别是上海市、广东省、四川省。
注 :数据统计时间截至2021年9月18日。
2、企业竞争: 大疆创新业务布局较全面
从国内工业无人机代表性企业发展布局看,大疆创新、零度智控、亿航布局整个产业链,在无人机的研发、整机组装、相关运维服务等领域均有部署。从工业无人机销售渠道来看,多数工业无人机企业的销售渠道主要为京东、淘宝等第三方平台。
行业发展前景及趋势预测
1、工业无人机行业市场规模进一步扩大
未来,工业无人机行业增长速度仍将保持在高位,根据弗若斯特沙利文预测,2026年,我国工业无人机市场规模约达2658亿元。
2、5G、云计算等助力工业无人机发展
根据弗若斯特沙利文研究报告显示,5G具有超低延时、超大带宽、超高可靠性的特点,相比4G拥有广覆盖、海量连接等优势。目前,已有部分无人机应用在4G网络通信的支持下运行,但受带宽、时延、干扰的影响较大。随着5G商业化进程的发展,新一代移动通信网络将解决无人机行业应用里遇到的通信问题,赋予无人机超高清图传、超低时延数据传输、超视距飞行、异地控制等能力。而云计算平台可以为工业无人机行业提供安全的数据存储、计算服务,是无人机实现智能化的重要因素。
更多数据可参考前瞻产业研究院《中国工业无人机行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
无人机根据用途可分为军用和民用两类,在民用无人机领域,据Gartner统计数据显示,2020年,全球物联网企业的无人机出货量将达53万台,其中,工程监控领域的无人机出货量最多。在全球各国都十分重视无人机技术发展的趋势下,我国政府也频频发布政策促进国内无人机行业的发展。目前,在军用无人机领域,军方或高校相关单位垄断高端作战无人机研发和制造市场;在民用无人机领域,无人机注册量稳步提升,但有关企业、事业、机关法人单位的应用需求还有待进一步挖掘。
1、无人机定义及分类
无人机(unmanned aerial vehicle,简称UAV),是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机根据用途可分为军用和民用两类,军用无人机进一步细分为:侦察无人机、攻击无人机、诱饵无人机、货运无人机;民用无人机可进一步细分为:工业级无人机和消费级无人机。
按应用领域来看,军用无人机的应用领域基本在国防军事领域,而民用无人机的应用范围广泛,具体如下图所示:
2、2020年全球物联网公司无人机出货量将达53万台
无人机具有用途广泛,成本低,效费比好;无人员伤亡风险;生存能力强,机动性能好,使用方便等优势。随着无人机导航飞行控制和发动机技术的快速提升,无人机性能越来越优越,全球无人机行业快速发展。在民用无人机领域,据Gartner统计数据显示,2020年,全球物联网企业的无人机出货量将增长50%,达53万台。
无人机出货量按应用领域来看,2020年,用于工程监控领域的无人机出货量最多,将达万台,占比约40%;其次是应用于火灾监控和保险业和公告安全领域。
3、政策驱动我国无人机行业有序发展
在全球各国都十分重视无人机技术发展的趋势下,我国政府也频频发布政策促进国内无人机行业的发展。2019年5月,民航局发布《促进民用无人驾驶航空发展的指导意见(征求意见稿)》,以提升促进无人驾驶航空健康发展,提升民用无人驾驶航空管理与服务质量;2019年11月,民航局再发政策以加强轻小型民用无人机飞行动态数据管理。总体来看,我国无人机行业的相关政策主要以引导、鼓励民用无人机发展为主。
4、无人机行业发展现状分析
——军用无人机领域:部队、军工企业和高校为总装单位
无人机的作战优势使得军用无人机的应用迅速发展,2018年,我国军用无人机采购支出占军费支出的比重为。目前,军方或高校等相关单位垄断高端作战无人机研发和制造市场,以下为国内主要的军用无人机总装单位:
——民用无人机领域:单位用户市场有待挖掘
在民用无人机领域,截至2019年末,我国注册的民用无人机数量达万架,较2018年末增长了万架。
从民航业无人机拥有者注册用户规模来看,截至2019年末,我国民航业无人机拥有者注册用户达万个,较2018年末增长了10万个。其中,个人用户万个,企业、事业、机关法人单位用户万个。可见,在企业、事业、机关法人单位的应用方面,我国民用无人机市场潜力还有待挖掘。
—— 以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国无人机行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》。
行业主要上市公司:北方导航(600435)、洪都航空(600316)
本文核心数据:中国无人机市场结构、民用无人机市场规模
我国军用的无人机发展起步较早,早在1964年Ⅰ型无人机靶机就已经诞生,Ⅱ型无人机靶机也在70年代研制完成。随后,又研制出了S-100型靶机,使无人机的飞行速度达到100米/秒,这也为我军训练的现代化做出了重要贡献。
而相对于发展起步较早的军用无人机,我国民用无人机市场在早期并未引起足够重视,有归口管理单位,没有长远规划,处于无序发展状态。但近些年由于技术的发展和需求的牵引推动,特别是一些自然灾害频发,急需有一种灾情监视评估和搜救手段,从而引起有关方面对民用无人机的关注,且迅速升温,逐步深入大众生活。截至2020年末,我国民用无人机的市场份额由2014年的不足10%增长到左右。
军用无人机市场依旧活跃
我国军用无人机起步于1964年,1980年代开始批量使用无人机,最初主要作为防空系统的靶机和干扰诱饵等。到2000年后,我国相关科研院所、高等院校积极合作,开发出了多型的无人机设备,除了2002年在珠海航展上亮相的WZ-2000型无人侦察机引起世界轰动外,近几年也开发出了中国版的“捕食者”——“彩虹-4号”、 “彩虹-5号”无人机和“翼龙型”无人机,还有酷似全球鹰的“翔龙型”无,而“利剑”隐身无人攻击机在2019年国庆阅兵时正式亮相,并更名为“攻击11”。
我国研制无人机已有五十多年的历史,国内无人机的研究发展在总体设计、飞行控制、组合导航、中继数据链路系统、传感器技术、图像传输、信息对抗与反对抗、发射回收、生产制造和部队使用等诸多技术领域积累了一定的经验,具备一定的技术基础。
但在军用无人机领域,我军无人机装备同发达国家相比仍有一定差距,还不能完全适应高技术战争的要求。国内己有的无人机任务系统载重都不大,尚难满足电子对抗、预警、侦察等大型任务系统的要求,平台技术难以满足无人作战飞机的高隐身、高机动能力的要求,在气动力、发动机、轻质结构和高精度导航等方面基础技术薄弱。
2020年民用无人机市场规模有望超过250亿元
从总体上看,在早期阶段,国内民用无人机领域的开发长期以来没有引起足够重视,没有归口管理单位,没有长远规划,处于无序发展状态。但近些年由于技术的发展和需求的牵引推动,特别是一些自然灾害频发,急需有一种灾情监视评估和搜救手段,从而引起有关方面对民用无人机的关注,且迅速升温,逐步深入大众生活。据统计,截至2020年底,无人机实名登记数量已增至万架,较2010年涨幅超过500%。
中国民用无人机自2008年汶川地震之后开始在国内兴起,经过几年的发展,当前无人机的应用范围已涉及国土资源调查、环境监测、水情监测、救灾等多个领域。据不完全统计,目前国内无人机仅民用市场大概有几亿元的量级。面对这一正在兴起的市场,相关企业和科研机构也纷纷进驻民用无人机领域。
民用无人机的迅速发展使得我国民用无人机市场规模持续扩大,根据航空运输协会的数据显示,2019年我国民用无人机市场规模为210亿元。根据Drone Industry Insights披露的民用无人机增长率预测,2020年中国民用无人机市场规模有望超过250亿元。
综合来看,我国无人机市场近年来处于相对活跃状态,投资与研发并举,军用与民用共同发展。
以上数据来源于前瞻产业研究院《中国无人机行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》
煤矿机械轴类超声检测技术应用论文
1超声检测(UT)
超声检测是无损检测技术的一种,是通过超声波进入物体遇到缺陷时,一部分声波会产生反射,接收器接收反射波,并对反射波进行分析,精确地测出缺陷,并能确定缺陷位置和大小的一种检测技术。超声检测适用于探测被检物内部的面积型缺陷。超声检测的优点是穿透力强、设备轻便、检测成本低、检测效率高,能即时得到检测结果,又能实现自动化检测,在缺陷检测中对危害性较大的裂纹类缺陷特别敏感等。
2煤矿机械运行现况
煤矿采用的大部分机械设备都在粉尘、潮湿、有害气体等恶劣的环境中运行,时常会受到巨大冲击载荷,且长期处于高强度运转状态。高速运行、重载的工作环境所产生的交变载荷,非常容易使材料的内部缺陷或主轴加工过程中因加工工艺产生的缺陷扩大,形成危险性裂纹。还有司机操作不当、设计安装、主轴锻造等带来的缺陷,主轴本身在运行过程中材质强度和刚度发生变化等产生疲劳裂纹,如果这些危险性裂纹不能及时被发现,就有可能导致机械主轴突然断裂,引发重大安全事故,将给矿方带来不必要的损失。
3煤矿需要检测机械主轴
需要检测的主要主轴有:主通风机主轴、提升机滚筒主轴、天轮主轴、输送带机滚筒主轴、罐笼或箕斗提升主轴、架空乘人装置驱动轮与迂回轮主轴等。上述主轴由于受到组装在轴上的结构件约束或覆盖,这些部件所在轴上的部位正是应力集中、易产生表面或内部裂纹的区域,如采用其他无损检测方法检测,需把这些组装部件全部从主轴上分解拆卸下来,这样做不但浪费大量的人力物力财力,而且直接影响煤矿正常生产。为解决这一难题,更好地为煤矿机械设备运行提供条件,采用超声检测对主轴进行不解体检测,效果会更好些。
4机械主轴超声检测技术
准备工作
掌握被检机械主轴现实状况检测人员到达检测现场后,首先与矿方沟通,索要有关机械主轴的基本资料,根据提供的资料掌握主轴采用的材质、热处理状态、几何形状、尺寸、组装件结构及数量、受力状态,现场检测条件及环境等现实状况,为超声检测提供条件。其次,根据掌握的资料情况,与矿方制定检测计划。
超声检测部位的选择根据主轴的传动结构,受力状况,应力集中的程度选择主轴的联轴器变径部位、滚筒与主轴连接部位,主轴与电机固定端的变径部位、键槽的根部等作为重点超声检测部位。
超声检测面清理在选定的检测部位用棉纱清理污染物、用砂纸打磨锈蚀处等。
探头和标准试块选择超声检测时,根据被检主轴的材质晶粒度状态选择探头,一般超声波检测选用的探头即可。标准试块根据被检主轴的形状、长度选用CS-I、CS-2C、CSK-ⅢA、CSK-ⅡA、RB-2等型号标准试块作为超声检测灵敏度校验。
仪器灵敏度调节检测仪器灵敏度通过调节超声波探伤仪上的[增益]、[衰减器]、[发射强度]等旋钮来实现。径向检测时采用直探头检测方法,直探头灵敏度调节有工件底波调节法和对比试块法。当径向主轴长度S≤3N(近场区)时采用试块对比法,S>3N(近场区)的主轴采用大平底底波调整法调整检测灵敏度。斜探头检测灵敏度调整是利用CSK-IIA或者RB-2试块将检测系统灵敏度调整为2或3水平。
耦合剂的选择超声波检测中常采用机油、变压器油、甘油、水、水玻璃作为耦合剂。
主轴超声检测方法
主轴超声检测采用直探头和斜探头两种探头,直探头主要检测主轴的裸露部位,斜探头主要检测主轴的联轴器变径部位、滚筒与主轴连接部位,主轴与电机固定端的变径部位、主轴与风机扇叶连接部位、键槽的根部等。
直探头扫查
1)径向扫查:让矿方用扳手打开主轴端盖,在主轴端部涂上耦合剂,将纵波直探头放置主轴端面以压力为~1kg、20~50mm/s速度做100%扫查,扫查过程中要用探头呈“W”型重叠扫查。探头扫查的同时,应随时观察仪器屏幕的波形变化并对有关显示的信息逐一判断。
2)周向扫查:在主轴裸露部位涂上耦合剂,用直探头以同样的压力和速度做100%扫查周向的全方位扫查。直探头扫查的同时,并随时观察仪器屏幕的波形变化,对有关显示的信息逐一判断。
斜探头扫查主轴的联轴器变径部位、滚筒与主轴连接部位,主轴与电机固定端的变径部位、键槽的根部等未裸露部位采用横波斜探头检测技术,以~1kg的压力、20~50mm/s的速度沿主轴径向100%扫查。
5缺陷定位、定量、评定
缺陷定位
缺陷定位就是根据探伤仪器示波屏上缺陷回波的水平刻度值与扫描速度来对缺陷进行定位。直探头纵波检测时,仪器时基线扫描线按照1︰n的比例调整好以后,从仪器水平刻度上缺陷波的位置,可以直接得到缺陷离探测面的距离。例如:时基线按声程的1︰2比例调节,主轴底波应在10格出现,当在6格处出现缺陷波时,那么该缺陷离开探测面距离为:2×60=120mm。横波斜探头检测主轴时,缺陷位置可由折射角(β)和声程x来确定(极坐标系),也可由缺陷的水平距离L和深度来确定(直角坐标系)。
缺陷的'定量
缺陷的定量是指在检测中测定的缺陷大小、数量、长短、面积等。缺陷定量的准确与否,直接关系到测试成败。只有准确确定缺陷大小才能让矿方及时采取更换或维修等措施,避免出现重大事故及时消除潜在隐患。目前主轴缺陷的定量法当量法和测长法。主轴横向疲劳裂纹深度的测定采用当量法,对裂纹长度的测定采用测长法。当量法在主轴探伤中常用当量试块比较法和底波高度(dB)相对对比法。
缺陷的评定
检测完成后,根据缺陷波长短、数量、波形特征,按照GB/T6402-2008《钢锻件超声检测方法》、JB/T1581-2014《汽轮机、汽轮发电机转子和主轴锻件超声波探伤方法》等标准要求给出缺陷准确的评定,矿方才能依据缺陷性质,决定是否需要采取措施来解决存在的缺陷,也可以决定在使用过程中密切关注的缺陷发展程度。总之,超声检测技术可以在不破坏构件的条件下,检测机械主轴结构件的内部缺陷,不但可以进行定性评价,还可以对缺陷的大小和位置等进行定量,并给出评价结果,为煤矿机械设备的正常运行提供可靠的保证,也为煤矿企业的安全生产提供了可靠的保障。
超声波检测技术是现代科学技术发展的产物,其检测的过程会很好的保护试件的质量和性能,这是我为大家整理的超声波检测技术论文,仅供参考!
关于超声波无损检测技术的应用研究
摘要:超声波无损检测技术是现代科学技术发展的产物,其检测的过程会很好的保护试件的质量和性能,从而获取物品的性质和特征对其进行检测。超声波无损检测技术通过结合高科技的技术来完成检测的过程,检测的结果真实可靠,可以体现出超声波无损检测技术的应用性,同时超声波无损检测技术在检测时,也存在一些缺点。
关键词:超声波无损检测;脉冲反射式技术;检测技术
中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)05-0029-02
超声波无损检测技术在检测的过程中,会使用到很多的技术,这些技术既满足了检测的需要,又能有效的解决检测中出现的问题。经过技术人员的不断探索,通过人工神经网络的技术来减少检测的缺陷,并实现了降低噪音的效果,满足了超声波无损检测的更高要求。在检测的过程中,要合理科学的利用技术手法,来提高检测结果的准确性。
1 超声波无损检测技术的发展趋势和主要功能
超声波无损检测技术的发展趋势
在超声波无损检测技术应用的过程中,需要很多理论知识的支持,检测时也对检测的方法和工艺流程有严格的要求,这些规范的检测方式使超声波无损检测的结果可以更准确。发现检测缺陷时,技术人员应用非接触方式的检测技术,运用激光超声来提高检测的效果,所以未来超声波无损检测技术一定会向着自动化操作的水平去发展。自动化的检测方法可以简化检测工作,实现专业检测的目标,扩大超声波无损检测技术应用的范围,同时随着超声技术的应用,在检测的过程中,也会实现数字化检测的目标,利用超声信号来处理技术的应用,使检测技术可以实现统一使用的要求,同时数字化操作的检测过程也会提高检测的准确性,有利于检测技术的发展。所以超声波无损检测技术将会实现全面的现代化操作要求,利用现代化科学技术的发展,来规范超声波无损检测的检测行为,也具备了处理缺陷的功能,提高了检测的效率。
超声波无损检测技术系统的主要功能
目前,我国超声波无损检测主要应用的技术是脉冲反射式的检测方法,这种技术的应用可以准确的定位缺陷出现的位置和形式,具有非常高的灵敏度,简化了技术人员检查缺陷的工作,完善了技术标准。脉冲反射式的检测技术还具有非常高的灵活性和适用性,可以适应超声波无损检测的要求,并实现一台仪器检测多种波形的检测工作。根据脉冲反射式的检测技术要求,可以实现缺陷检查的功能、操作界面切换显示的功能、显示日历时钟的功能,在实际的检测过程中功能键的使用也非常方便,简化了技术人员的操作过程,并且脉冲反射式技术具有灵敏度高的功能,使其可以及时的发现检测过程中出现的缺陷,有利于技术人员进行检修的工作,提高了检测工作的工作效率。
系统主要功能的技术指标
脉冲反射式技术在使用的过程中有很多的要求,其中要满足功能使用的技术指标,从而实现规范化的操作标准。反射电压的电量要控制在400伏,实现半波或者射频的检波方式,检测的范围要在4000-5000毫米之间,只有满足了这些技术标准才能合理的设置出技术应用的框架。同时在超声波无损检测技术应用的过程中有严格要求的电路设计,如果不能满足技术的指标要求,那么在实际检测的过程中,会存在很大的风险,会对技术人员造成严重的生命安全威胁。所以在检测工作实施之前,必须要按照相关的技术指标来合理的构建检测的环境,提高检测工作的安全性,保障检测工作可以顺利的进行。
2 超声波无损检测技术检测的方法和缺陷的显示
超声波无损检测技术检测的主要应用方法
超声波无损检测技术的检测方法按照具体的分类可以分为很多种,从检测的原理进行分析,超声波无损检测技术应用的主要方法是穿透法、脉冲反射法、共振法,按照检测探头来分类,检测的主要方法有单探头法、双探头法、多探头法,按照检测试件的耦合类型来分类,检测的主要方法有液浸法、直接接触法。这些具体的方法可以满足很多情况下的检测工作,并且提高了检测结果的准确性,完善了超声波无损检测技术的检测要求,所以技术人员要根据具体的检测环境和试件的类型来选择正确的检测方法,通过方法的应用要提高检测工作的效率,降低缺陷出现的可能。随着我国现代化科学技术的不断发展,人们对检测技术的应用也提出了更高的要求,检测工作的检测范围也越来越广,同时要求在对试件检测的过程中,不可以损坏试件的质量和性能,同时还要保准检测结果的准确性,所以技术人员要严格的按照检测标准,完成检测的工作,要对检测的方法进行改善,使其可以满足时代发展的要求。
缺陷的显示
在超声波无损检测技术检测的过程中,会出现不同类型的缺陷,主要分为A、B、C三种类型的显示,在工业检测的过程中,A类显示是应用最广泛的一种类型,在显示器上以脉冲的形式显示出来,对显示器上的长度和宽度进行标记,从而当超声波返回缺陷信号时,可以在屏幕上明确的显示出缺陷出现的位置。B类显示是通过回波信号来完成显示的过程,回波信号发出时会点亮提示灯,通过显示器的显示可以观察到缺陷出现的水平位置,这种类型的显示比较直观,有利于技术人员的观察和分析。C类显示是通过反射的回波信号来调制显示的内容,通过亮灯和暗灯来显示接收的结果,检测到缺陷时会出现亮灯,因此技术人员只需要观察灯的变化,就可以判断缺陷出现的情况。所以在实际检测的过程中,技术人员一定要认真观察缺陷出现的位置和内容,从而制定出科学合理的改善方案,来降低缺陷出现的可能,提高超声波无损检测技术检测的效果。
缺陷的定位
对于脉冲反射式超声检测技术来说,显示器的水平数值变化就是缺陷出现的位置,这时技术人员要对缺陷出现的位置进行定位,从而可以分析在检测过程中出现缺陷的环节。根据反映出的缺陷声波,经过计算,得出准确的缺陷产生的位置。
3 结语
科学技术的发展会带动我国的生产力水平的提高,同时也会促进技术的研发,超声波无损检测技术就是因为科学技术的不断发展,才实现了检测的目标,在检测的过程中,可以结合现代化的技术来提高检测的效率和结果的准确性。超声波无损检测技术实现了无损试件的检测要求,提高了检测的质量和水平,应该得到社会各界的关注,扩大检测的范围。
参考文献
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作者简介:李新明(1992―),男,湖北人,大连理工大学学生。
长输管道超声波内检测技术现状
【摘要】超声波内检测技术是长输管道的主要检测技术。本文介绍了长输管道超声波内检测的技术优势、国内外的发展现状,以供参考。
【关键词】长输管道 超声波 内检测 优势 现状
一、前言
长输管道是石油、天然气重要的运输手段,要保证管道的稳定运行,就要加强日常的检测和维护,及时发现问题,防止重大事故发生。
二、管道内检测主要技术及优势
管道内检测是涵盖检测方案决策、管道检测、检测数据解释分析和管道安全评价等过程的系统工程。利用智能检测器进行管线内检测是目前较为普遍的方式,该方法是通过运行在管道内的智能检测器收集、处理、存储管道检测数据,包括管道壁厚、管道腐蚀区域位置、管道腐蚀程度、管道裂纹和焊接缺陷,再将处理数据与显示技术结合描绘管道真实状况的三维图像,为管道维护方案的制定提供决策依据。超声波内检测技术和漏磁检测技术是现在最常用的海管内检测技术。
超声波内检测技术是在检测器中心安放一个水平放置的超声波传感器,传感器沿着平行于管壁的方向发射声波,声波沿着平行于管壁的方向行进直至被一个旋转镜面反射后,垂直穿透管道壁,声波触碰管道外壁后按照原路径反射回传感器,计算机计算声波发射及反射回传感器的时间,该时间就被转换为距离及管道壁厚的测量值。声波反射镜面每秒旋转2周,检测器每米可以采集3万个左右的测量值。超声波内检测技术可以原理简单,数据准确可靠,该方法可以精确测量管道的壁厚,不仅可以测量金属管线,对于非金属管线,如高密度聚乙烯管也能够有效测量,并且可测管道管径的尺寸范围较大,甚至能够测量壁厚等级80以上的大壁厚管道,对于变径管道同样适用。
管道漏磁检测技术利用磁铁在管壁上产生的纵向回路磁场来探测管道内外壁的金属损失以及裂纹等缺陷,确定上述缺陷的准确位置,检测器所带磁铁将检测器经过的管壁饱磁化,使管壁周圈形成磁回路。若管道的内壁或外壁有缺陷,围绕着管道缺陷,管道壁的磁力线将会重新进行分布,部分磁力线会在这个过程中泄露从而进入到周围的介质中去,这就是所谓的漏磁场。磁极之间紧贴管壁的探头检测到泄漏的磁场,检测到的信号经过滤波、放大、转换等处理过程后会被记录到存储器中,通过数据分析系统的处理对信号进行判断和识别。管道的漏磁检测技术具有准确性高的优点,通过在气管线中低阻力和低磨损的设计取得较高质量的数据,可以在没有收球和发球装置的情况下完成检测,对于路径超过200公里的长输管道能够以每分钟200米左右的速度进行检测。
三、长输管道建设工艺技术发展现状
1、管道焊接
管道焊接是管道建设的最重要的一个方面,现场焊接的效率高,安全性和可靠性在每个管道的建设是重要的角色。从国内长途管道工程在1950年的第一条运输管道建设以来,管道现场焊接施工在我国发展的半个世纪里主要经历了有四个发展过程,分别是:手工电弧焊上向焊、手工电弧焊下向焊、半自动焊和自动焊。
(1)手工电弧焊上向焊和手工电弧焊下向焊。90年代初手工电弧焊下向焊和手工电弧焊下向焊作为当时国内传输管道的一种焊接方法,得到了广泛的应用,突出的优点是高电流、焊接速度高,根焊接速度可达20到50厘米/分钟,焊接效率高。目前在进行焊接位置相对困难的位置和焊接设备难进入的位置时采用手工电弧焊焊接。
(2)半自动焊。电焊工通过半自动焊枪进行焊接,由连续送丝装置送丝焊接的一种方式叫做半自动焊。半自动焊是长输管道焊接的主要方式,因为在焊接送丝比较连续,就省了换焊条和其他辅助工作时间,同时熔敷率高、减少焊接接头,减少焊接电弧,电弧焊接缺陷、焊接合格率提高,
(3)自动焊。自动焊方法使整个焊接过程自动化,人工主要从事监控操作。国内开始从西到东的天然气管道项目,就是大面积的自动焊接的应用程序。自动焊接技术在新疆,戈壁等地区比较适合。
2、非开挖穿越施工技术
遇到埋管道的建设,跨越河流,道路,铁路等障碍时,有许多问题如果使用传统开挖方法则会比较难实施,而“非开挖”铺设地下管道是当前国际管道项目进行了先进的施工方法,已广泛应用于这个国家。我国近年来建设大量的长输管道采用了盾穿越技术,有许多大河流使用了盾构穿越。顶管穿越通过短距离管道穿越技术在1970年代后期开始得到使用。传统意义上的顶管施工是以人工开采为主。后来当使用螺旋钻开采和输送管顶土,后来又派生出了土压力平衡方法,泥水平衡方法,通过顶管技术,可以达到超过1千米以上的距离。通过液压以控制管切割前方的覆土,以保证顶管的方向正确,和顶采用继电器,激光测距,头部方位校正方法顶推的施工工作,长距离顶管的问题和方向问题得到了解决。
3、定向穿越技术
我国从美国引进的定向钻是在1985年首次应用于黄河的长输管道建设。在过去的20年里,非开挖定向穿越管道技术在我国得到了迅速的发展。定向钻井在非开挖管道穿越技术已广泛应用于管道业。定向钻用于铺设管道取得了巨大的成就。我国在2002年2月以2308米和273米直径的长度穿越了钱塘江,是世界上最长的穿越长度,被载入吉尼斯世界纪录。定向穿越管道施工技术是一个多学科,多技术,根据于一体的系统工程,任何部分在施工过程中存在的问题的设备集成,并可能导致整个项目的失败,造成了巨大的损失。而被广泛使用,由于定向钻井,通过建设,使技术已经取得了长足的进步和发展的方向。硬石国际各种施工方法,如泥浆马达,震荡的顶部,双管钻进的建设。广泛采用PLC控制,电液比例控制技术,负荷传感系统,具有特殊的结构设计软件的使用。
四、管道超声内检测技术现状
1、相控阵超声波检测器
美国GE公司研制的超声波相控阵管道内检测器于2005年开始应用于油气管道内检测,目前已检测管道长度4700km,该检测器包括两种不同的检测模式:超声波壁厚测量模式和超声腐蚀检测模式,适用于管径610~660mm的成品油管道。该检测器有别于传统检测器的单探头入射管道表面检测的方法,采用探头组的形式来布置探头环,几个相邻并非常靠近(间距左右)的探头组成一个探头组,一个探头组内的探头按照一定的时间顺序来激发并产生超声波脉冲,而该激发顺序决定了产生的超声波脉冲的方向和角度,因此控制一个探头组内不同探头的激发顺序就可以产生聚焦的超声波脉冲。检测器包括3个探头环、44个探头组,每个探头环提供一种检测模式,可根据不同的管道检测需求来确定探头环。
该检测器与其他内检测器相同,包括清管器、电源、相控阵传感器、数据处理和储存模块4部分。清管器位于整个检测器的头部并装有聚氨酯皮碗,一方面负责清管以确保检测精度,另一方面起密封作用,使得检测器可以在前后压力差的作用下驱动前进。探头仓由3个独立的探头环组成,每个探头环的探头布置都能实现超声波信号周向全覆盖。检测器能够实现长25mm、深1mm的裂纹检测,检测准确率超过90%;最小检测腐蚀面积10×10mm ,检测精度大于90%。
2、弹性波管道检测器
安桥管道公司管理着世界上最长和最复杂的石油管道网络。其研发的内检测器已经在超过15000km的管道中开展检测。其中基于声波原理的检测器主要有弹性波检测器和超声波管道腐蚀检测器。弹性波检测器的弹性波信号可以在气体管道中传播,主要用于检测管道的焊缝特征,尤其是对长焊缝和应力腐蚀裂纹有较好的检测效果。最新的MKIII弹性波检测器最多可以装备96个超声波传感器,用于在液体祸合条件下发射接收超声波信号,进行管道检测。MKIII弹性波检测器的最大运行距离为150km,相对于二代产品的45km有了很大程度的提高。
五、结束语
综上所述,随着科技水平的快速发展和进步,超声波内检测技术也将更加完善,对于长输管道的检测也将更加准确,为管道的正常使用和安全运行发挥更大的作用。
参考文献
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无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。下面是我为大家精心推荐的无人机应用技术论文,希望能够对您有所帮助。
无人机航测技术的应用分析
【摘 要】以生产项目为例,以无人机航测的技术流程为主线,介绍了无人机航测技术方面的应用分析。
【关键词】无人机、航测技术
【Abstract】Production project as an example, the unmanned aerial technology process, introduced the UAV aerial application analysis.
【Key woerds】UAV、aerial surveying technology
中图分类号:V279+.2文献标识码:A 文章编号:
0 引言
无人机航测遥感技术是继卫星遥感、飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术,在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。它是一种机动灵活、可以实现快速响应的一种航测技术。但也存在影像重叠度不规则、像幅小、影像倾角大、旋偏角大,影像有明显畸变等问题,这些情况都对现有无人机航测技术提出了挑战。
本文从生产案例出发,以无人机航测技术为主线,对生产过程中无人机航测出现的一些问题进行了分析探讨。
1 生产实践
主要技术依据
《无人机航摄系统技术要求》(CH/Z3002-2010);
《低空数字航空摄影规范》(CH/Z3005-2010);
《低空数字航空摄影测量内业规范》(CH/Z 3003-2010);
《低空数字航空摄影外业规范》(CH/Z 3004-2010) ... ...
数据源及预处理
数据源
本测区选用无人机航空摄影获取的真彩色影像,航摄面积为10平方公里。航摄仪采用Canon EOS 5DMarkⅡ,焦距为:35mm,相幅大小为:5616×3744,像元分辨率为。影像地面分辨率为米。
遥感影像预处理
无人机航空摄影采用的相机为非量测型相机,因此,在进行空中三角测量恢复影像空中姿态时,需要对相机进行像片畸变差改正。(相机畸变改正在四维公司检校完成)
无人机航测总体作业流程
无人机航空摄影
本次无人机航摄分两个架次进行,由GPS领航数据计算相对飞行高度。飞行质量和影像良好,影像清晰度高、色彩均匀、饱和度良好,能够表达真实的地物信息,可以满足1:2000成图要求。
像片航向重叠度为75%,旁向重叠一般为35%-45%,旋偏角一般控制在12度以下。
像片控制测量
像控点精度要求
像控点对最近基础控制点的平面位置中误差不大于米,高程中误差不大于米。
像控点布点方案
项目布点方案确定为双模型布点,全部布设为平高点。
像控点测量
在像控测量之前,首先对测区内收集到的已知控制点进行联测,检核控制点情况;为满足后续像控测量,联测已知点的同时加密了2个控制点。联测采用GPS静态相对定位方式施测,采用边连式的布网形式。全网共联测已有已知点4个,新设控制点2个,观测时具体技术参数依据规范,像控点采用GPS实时动态定位(RTK)的方法进行测量,满足要求。
空中三角测量
本项目采用Virtuozo工作站进行空三加密,根据航飞及影像分布情况,将空三区域分为两个加密区域网采用自动与手动相结合的方式进行空三加密,即采用自动匹配进行像点量测,剔除粗差。人工调整直至连接点符合规范要求,检查点平面中误差为米,高程中误差为米,最终加密成果符合1:2000数据采集要求。
数据采集
在空三完成后,利用空三成果进行单模型定向时我们发现有模型无法定向的情况,第一架次无法建立的模型有29个,占总模型数的4%。第二架次有67个无法建立的模型占总模型数的9%。主要原因为无人机航摄姿态不稳定导致的飞行倾角、旋偏角过大,航线弯曲、像片比例不一致等现象都是导致单模型定向精度差的原因。考虑到1:2000地形图精度要求,我们提出了如下解决方案:在测图定向超限点的周围进行野外实测用来检核分析数据并进行必要的修正。
项目精度报告
根据1:2000精度要求对测绘产品检进行了精度的统计,统计了3幅地形图,其中高程精度中误差最大为米,最小为米,从统计的结果看,粗差率比较高,有的达到了5%,平面精度中误差为米。
2 结 论
(1)无人机航空摄影测量技术应用于地形图的生产存在不确定性,比如,区域网整体加密精度评定良好,但单模型定向精度存在超限情况,在测图过程中表现为测图定向点和立体模型套合差大、接边误差大等,可以通过外业实测进行补充测量、验证。
(2)利用无人机航测进行航空摄影测量时,应采用试验区的作业方法,即在确定布点方案前选取一定面积的试验区进行布点方案试验,分析精度指标后确定作业方案。
(3)目前,无人机航测技术主要应用于载人飞机航测技术的补充方面,如多块小面积、危险场所、远离机场或没有可供其起降场地的区域,在载人机不便或无法完成的情况下,由无人机来完成。
参考文献:
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作者简介:徐锦前(1982-),男,辽宁铁岭人,工程师,主要从事摄影测量和地理信息系统建库等测绘工作。
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