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1、主要功能和應(yīng)用領(lǐng)域： 本設(shè)備由多通道圖像采集模塊、復(fù)雜光學(xué)模塊、復(fù)雜照明模塊、精密機(jī)械運(yùn)動(dòng)模塊、分布式大數(shù)據(jù)分析處理模塊等多個(gè)模塊組成。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)第4.5代以上的液晶顯示器件ITO、銀漿線路的快速檢測(cè)并輸出報(bào)表。利用高分辨率線陣相機(jī)陣列和光源對(duì)PET基材的觸摸屏進(jìn)行成像，并利用計(jì)算機(jī)圖像處理、模式識(shí)別及人工智能的理論與技術(shù)，拍攝到的觸摸屏圖像進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)各種線路和特征進(jìn)行特征匹配與邊緣分析，分別檢測(cè)上述線路缺陷并自動(dòng)報(bào)告，從而達(dá)到在線自動(dòng)檢測(cè)觸摸屏線路缺陷的目的，作為生產(chǎn)線上品質(zhì)保證的重要方法。 2、特色及先進(jìn)性： 1）針對(duì)ITO材料的高透光率：采用特殊設(shè)計(jì)的高功率光源和精密光學(xué)成像系統(tǒng)，確保能夠采集到圖像清晰、缺陷顯著、ITO線路對(duì)比度高的圖片，為算法處理達(dá)到不漏檢和低誤檢打下良好基礎(chǔ)。 2）針對(duì)ITO線路不規(guī)則：由于ITO線路的形式多樣且比較復(fù)雜，需要采用樣品和模板配準(zhǔn)、像素值直接對(duì)比、線路邊緣對(duì)比、周期性判斷及DRC方法等算法方案同時(shí)進(jìn)行處理。 3）針對(duì)軟材質(zhì)基板（PET）：由于基板為軟材質(zhì)，并且基板為600*600 mm的大規(guī)格尺寸，采用高精度的光學(xué)平臺(tái)和自動(dòng)快速對(duì)焦系統(tǒng)，保證大尺寸范圍內(nèi)圖像采集的清晰度。 4）針對(duì)缺陷類型繁多：采取提取局部特征并結(jié)合周期性和對(duì)比性完成缺陷檢測(cè)，針對(duì)不同類型的缺陷進(jìn)行建標(biāo)以達(dá)到較高的檢測(cè)效率，通過(guò)框選候選(潛在)缺陷位置，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行自主機(jī)器學(xué)習(xí)，不斷匹配各種可能存在的缺陷類型，并結(jié)合不同的算法模塊進(jìn)行檢測(cè)，寬進(jìn)嚴(yán)出保證檢測(cè)效果。 3、技術(shù)指標(biāo)： ？ 檢測(cè)對(duì)象： PET和電子玻璃為基板的ITO。 ？ 檢測(cè)項(xiàng)目：線路過(guò)寬、過(guò)窄、多線、線斷、線裂、連線、毛刺、爆點(diǎn)；膜刮痕、導(dǎo)電薄膜異物、氣泡、針孔、凸出、凹陷。 ？ 臺(tái)面要求：臺(tái)面能滿足檢測(cè)600mm×600mm以下尺寸產(chǎn)品。 ？ 檢測(cè)精度：能檢測(cè)最小線寬間距為20um。 ？ 最大檢測(cè)面積：檢測(cè)精度為20um時(shí)，最大檢測(cè)面積是600mm*600mm。 ？ 檢測(cè)效率：?jiǎn)螐垺未螜z測(cè)時(shí)間小于等于30秒。 ？ 檢測(cè)效果：錯(cuò)報(bào)率控制在1%以下,檢出率99%以上。 ？ 設(shè)備穩(wěn)定性：設(shè)備至少可5*24小時(shí)連續(xù)無(wú)故障工作。 4、關(guān)鍵問(wèn)題和實(shí)施效果 該設(shè)備可廣泛應(yīng)用于觸摸屏行業(yè)、LCD行業(yè)、太陽(yáng)能行業(yè)和LED行業(yè)等領(lǐng)域，可滿足觸摸屏行業(yè)需求。以電子玻璃、PET為基板的ITO線路對(duì)于最終產(chǎn)品性能的影響是非常顯著的，如線路發(fā)生缺陷，則會(huì)直接造成產(chǎn)品功能缺陷，而越靠近出貨端檢出缺陷，對(duì)于廠家來(lái)說(shuō)修復(fù)的成本越高，同時(shí)廢品的損失越高。該設(shè)備可以在最早的工藝流程上對(duì)線路進(jìn)行檢測(cè)，從而整體提高生產(chǎn)廠家的制程控制能力。 該設(shè)備采用復(fù)雜高分辨率多通道線陣相機(jī)陣列進(jìn)行光學(xué)成像，同時(shí)配合精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)2.5微米分辨率的圖像采集，其三維組裝圖如下圖所示。

本設(shè)備由多通道圖像采集模塊、復(fù)雜光學(xué)模塊、復(fù)雜照明模塊、精密機(jī)械運(yùn)動(dòng)模塊、分布式大數(shù)據(jù)分析處理模塊等多個(gè)模塊組成。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)第4.5代以上的液晶顯示器件ITO、銀漿線路的快速檢測(cè)并輸出報(bào)表。利用高分辨率線陣相機(jī)陣列和光源對(duì)PET基材的觸摸屏進(jìn)行成像，并利用計(jì)算機(jī)圖像處理、模式識(shí)別及人工智能的理論與技術(shù)，拍攝到的觸摸屏圖像進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)各種線路和特征進(jìn)行特征匹配與邊緣分析，分別檢測(cè)上述線路缺陷并自動(dòng)報(bào)告，從而達(dá)到在線自動(dòng)檢測(cè)觸摸屏線路缺陷的目的，作為生產(chǎn)線上品質(zhì)保證的重要方法。

電磁超聲導(dǎo)波檢測(cè)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼板和鋼管缺陷的快速掃描，既滿足電磁超聲導(dǎo)波實(shí)驗(yàn)室需求又可滿足工程應(yīng)用，特別是針對(duì)高校用戶提供開(kāi)放式數(shù)據(jù)接口和檢測(cè)數(shù)據(jù)源文件，可方便高校教師和學(xué)生科研使用。 

（1）自主研制了適用于高速、高溫、惡劣環(huán)境下的鑄坯、異形坯、型鋼、棒材、中厚板、帶鋼等多個(gè)系列金屬板帶表面缺陷在線檢測(cè)系統(tǒng)，主要指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)了國(guó)外同類產(chǎn)品；（2）提出多光路照明成像技術(shù)，提高高精密板帶產(chǎn)品低對(duì)比度和微小缺陷的檢出率，提高缺陷的檢測(cè)精度與檢出率；（3）開(kāi)發(fā)出了表面質(zhì)量在線檢測(cè)軟件、表面缺陷樣本庫(kù)管理軟件、缺陷識(shí)別算法軟件等個(gè)軟件模塊，建立了智能在線檢測(cè)平臺(tái)。本項(xiàng)目系統(tǒng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)是：檢測(cè)速度 22 米/秒（可按用戶要求提高）；檢測(cè)精度為 0.2mm（可按用戶要求提高）；對(duì)生產(chǎn)線上常見(jiàn)缺陷的檢出率≥95%，常見(jiàn)缺陷的識(shí)別率≥90%。

成果簡(jiǎn)介： 1、主要功能和應(yīng)用領(lǐng)域： 本設(shè)備由多通道圖像采集模塊、復(fù)雜光學(xué)模塊、復(fù)雜照明模塊、精密機(jī)械運(yùn)動(dòng)模塊、分布式大數(shù)據(jù)分析處理模塊等多個(gè)模塊組成。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)第4.5代以上的液晶顯示器件ITO、銀漿線路的快速檢測(cè)并輸出報(bào)表。利用高分辨率線陣相機(jī)陣列和光源對(duì)PET基材的觸摸屏進(jìn)行成像，并利用計(jì)算機(jī)圖像處理、模式識(shí)別及人工智能的理論與技術(shù)，拍攝到的觸摸屏圖像進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)各種線路和特征進(jìn)行特征匹配與邊緣分析，分別檢測(cè)上述線路缺陷并自動(dòng)報(bào)告，從而達(dá)到在線自動(dòng)檢測(cè)觸摸屏線路缺陷的目的，作為生產(chǎn)線上品質(zhì)保證的重要方法。 2、特色及先進(jìn)性： ● 針對(duì)ITO材料的高透光率：采用特殊設(shè)計(jì)的高功率光源和精密光學(xué)成像系統(tǒng)，確保能夠采集到圖像清晰、缺陷顯著、ITO線路對(duì)比度高的圖片，為算法處理達(dá)到不漏檢和低誤檢打下良好基礎(chǔ)。 ● 針對(duì)ITO線路不規(guī)則：由于ITO線路的形式多樣且比較復(fù)雜，需要采用樣品和模板配準(zhǔn)、像素值直接對(duì)比、線路邊緣對(duì)比、周期性判斷及DRC方法等算法方案同時(shí)進(jìn)行處理。 ● 針對(duì)軟材質(zhì)基板（PET）：由于基板為軟材質(zhì)，并且基板為600*600 mm的大規(guī)格尺寸，采用高精度的光學(xué)平臺(tái)和自動(dòng)快速對(duì)焦系統(tǒng)，保證大尺寸范圍內(nèi)圖像采集的清晰度。 ● 針對(duì)缺陷類型繁多：采取提取局部特征并結(jié)合周期性和對(duì)比性完成缺陷檢測(cè)，針對(duì)不同類型的缺陷進(jìn)行建標(biāo)以達(dá)到較高的檢測(cè)效率，通過(guò)框選候選(潛在)缺陷位置，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行自主機(jī)器學(xué)習(xí)，不斷匹配各種可能存在的缺陷類型，并結(jié)合不同的算法模塊進(jìn)行檢測(cè)，寬進(jìn)嚴(yán)出保證檢測(cè)效果。 3、技術(shù)指標(biāo)： ● 檢測(cè)對(duì)象： PET和電子玻璃為基板的ITO。 ● 檢測(cè)項(xiàng)目：線路過(guò)寬、過(guò)窄、多線、線斷、線裂、連線、毛刺、爆點(diǎn)；膜刮痕、導(dǎo)電薄膜異物、氣泡、針孔、凸出、凹陷。 ● 臺(tái)面要求：臺(tái)面能滿足檢測(cè)600mm×600mm以下尺寸產(chǎn)品。 ● 檢測(cè)精度：能檢測(cè)最小線寬間距為20um。 ● 最大檢測(cè)面積：檢測(cè)精度為20um時(shí)，最大檢測(cè)面積是600mm*600mm。 ● 檢測(cè)效率：?jiǎn)螐垺未螜z測(cè)時(shí)間小于等于30秒。 ● 檢測(cè)效果：錯(cuò)報(bào)率控制在1%以下,檢出率99%以上。 ● 設(shè)備穩(wěn)定性：設(shè)備至少可5*24小時(shí)連續(xù)無(wú)故障工作。 4、關(guān)鍵問(wèn)題和實(shí)施效果 該設(shè)備可廣泛應(yīng)用于觸摸屏行業(yè)、LCD行業(yè)、太陽(yáng)能行業(yè)和LED行業(yè)等領(lǐng)域，可滿足觸摸屏行業(yè)需求。以電子玻璃、PET為基板的ITO線路對(duì)于最終產(chǎn)品性能的影響是非常顯著的，如線路發(fā)生缺陷，則會(huì)直接造成產(chǎn)品功能缺陷，而越靠近出貨端檢出缺陷，對(duì)于廠家來(lái)說(shuō)修復(fù)的成本越高，同時(shí)廢品的損失越高。該設(shè)備可以在最早的工藝流程上對(duì)線路進(jìn)行檢測(cè)，從而整體提高生產(chǎn)廠家的制程控制能力。 該設(shè)備采用復(fù)雜高分辨率多通道線陣相機(jī)陣列進(jìn)行光學(xué)成像，同時(shí)配合精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)2.5微米分辨率的圖像采集，其三維組裝圖如下圖所示。

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于阻抗比同桿并架輸電線路橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 的故障檢測(cè)方法，包括當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時(shí)，選出發(fā)生故障的故障 相別；根據(jù)選相結(jié)果對(duì)故障相進(jìn)行電氣量的數(shù)據(jù)測(cè)量，當(dāng)故障相發(fā)生故障，測(cè)量的數(shù)據(jù)包括所有故障相的母線電壓和所有故障相的第一回 線路和第二回線路的電流；根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)獲得故障相別中每根導(dǎo)線 的測(cè)量阻抗；根據(jù)測(cè)量阻抗獲取各故障相測(cè)量阻抗的阻抗比橫差值； 當(dāng)阻抗比橫差值大于阻抗比橫差判據(jù)整定值時(shí)判出發(fā)生同桿并架線路 內(nèi)部故障；當(dāng)?shù)谝换鼐€的測(cè)量阻抗值大于第二回線的測(cè)量阻抗值時(shí)， 判

工業(yè)缺陷檢測(cè)平臺(tái)以工業(yè)智能制造中的表面缺陷檢測(cè)為場(chǎng)景，融合人工智能、FPGA、機(jī)械臂控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)傳送帶上的鋁片缺陷情況，配合機(jī)械臂將有缺陷的鋁板取出，從而模擬FPGA及人工智能在工業(yè)制造過(guò)程中的應(yīng)用。This industrial defect detection platform, which takes the surface defect detection in industrial intelligent manufacturing as the scene, integrates Artificial Intelligence, FPGA, mechanical-arm control and other technologies to detect the defects of aluminum sheets on the conveyor belt and then takes out the defective aluminum sheets with mechanical arm, so as to simulate the application of FPGA and Artificial Intelligence in the industrial manufacturing process. 

工業(yè)缺陷檢測(cè)平臺(tái)以工業(yè)智能制造中的表面缺陷檢測(cè)為場(chǎng)景，融合人工智能、FPGA、機(jī)械臂控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)傳送帶上的鋁片缺陷情況，配合機(jī)械臂將有缺陷的鋁板取出，從而模擬FPGA及人工智能在工業(yè)制造過(guò)程中的應(yīng)用。This industrial defect detection platform, which takes the surface defect detection in industrial intelligent manufacturing as the scene, integrates Artificial Intelligence, FPGA, mechanical-arm control and other technologies to detect the defects of aluminum sheets on the conveyor belt and then takes out the defective aluminum sheets with mechanical arm, so as to simulate the application of FPGA and Artificial Intelligence in the industrial manufacturing process. 

1 研究背景 1.1 高壓力、大直徑和高可靠性的非金屬壓力管道需求迫切 管道作為五大運(yùn)輸方式之一，是輸送石油、天然氣、飲用水等重要能源和資源的主要手段，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和穩(wěn)定至關(guān)重要，被稱為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“生命線”。我國(guó)壓力管道發(fā)展迅猛，應(yīng)用規(guī)模不斷增大，在石油、天然氣和飲用水輸送等重大工程建設(shè)中發(fā)揮了不可替代的作用。在油氣領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)油氣管道已形成縱橫東西、貫通南北、連接海外的管道輸送網(wǎng)絡(luò)。目前我國(guó)的原油管道1.9×104km，成品油管道2×104km，天然氣干線管道4.8×104km，油氣管道的總長(zhǎng)度穩(wěn)居全球前五名。以西氣東輸三線為例，其西起新疆霍爾果斯，東至福建省福州市，全長(zhǎng)5220km，設(shè)計(jì)年輸量3×1010m3。此外，油田集輸管網(wǎng)和城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的管道長(zhǎng)度已達(dá)到數(shù)十萬(wàn)公里，且仍在不斷增長(zhǎng)，成為油氣管道重要組成部分。在水資源輸送領(lǐng)域，為解決我國(guó)的水資源時(shí)空分布不均問(wèn)題，我國(guó)已經(jīng)實(shí)施了多項(xiàng)跨流域、跨地區(qū)的長(zhǎng)距離管道輸水工程，如南水北調(diào)工程、廣東省的“東深引水工程”和“西江引水工程”、天津的“引灤入津工程”和山東的“引黃濟(jì)青工程”。以南水北調(diào)中線工程為例，年均輸送生活、工業(yè)用水6.4×1010m3，農(nóng)業(yè)用水3×1010m3，供水范圍內(nèi)總面積15.5萬(wàn)平方千米，惠及沿線6000萬(wàn)人口。 以聚乙烯及其增強(qiáng)復(fù)合管為代表的非金壓力屬管道具有耐腐蝕、抗震、柔性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，在越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域替代金屬管道，成為世界各國(guó)競(jìng)先研發(fā)的未來(lái)管道發(fā)展方向。全球非金屬管道的年均增速約5.9%，我國(guó)聚乙烯管道年平均增速更是達(dá)15%。 隨著聚乙烯及其增強(qiáng)復(fù)合管的不斷發(fā)展，其在燃?xì)夂洼斔阮I(lǐng)域應(yīng)用不斷擴(kuò)展。在燃?xì)忸I(lǐng)域，在燃?xì)忸I(lǐng)域，美國(guó)、英國(guó)、丹麥等的城市燃?xì)夤艿乐芯垡蚁┕軕?yīng)用比例均接近100%，而我國(guó)新鋪設(shè)的中低壓城市燃?xì)夤?0%以上采用聚乙烯管材。在輸水領(lǐng)域，我國(guó)城市建筑排水管道85%采用塑料管，城市排水管道的塑料管使用量達(dá)到50%，城市供水管道（DN400mm以下）80%采用塑料管，村鎮(zhèn)供水管道90%采用塑料管，逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。目前，多數(shù)國(guó)家已經(jīng)在燃?xì)夂徒o水領(lǐng)域選擇聚乙烯管逐漸替代金屬管道，實(shí)現(xiàn)以塑代鋼。 近年來(lái)，非金屬壓力管道逐漸在更高壓力、更大直徑和更高安全性要求的油氣集輸、核電冷卻水輸送等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。如在油田的油氣集輸及開(kāi)采領(lǐng)域，用于油氣田注水的非金屬壓力管道（直徑50-75mm），工作壓力已經(jīng)達(dá)到32MPa；用于油田站內(nèi)給水的非金屬壓力管道（直徑315mm），工作壓力已經(jīng)達(dá)到2MPa；用于油田集輸管的非金屬壓力管道（直徑50-75mm），工作壓力已經(jīng)達(dá)到4MPa，平均工作溫度高達(dá)60℃。在核電站冷卻水輸送領(lǐng)域，美國(guó)的Callaway核電站率先鋪設(shè)聚乙烯管道的外圍冷卻水系統(tǒng)，我國(guó)新建的AP1000核電站（浙江三門核電、山東海陽(yáng)核電）外圍冷卻水輸送均采用聚乙烯管道（直徑752mm，徑厚比DR9）。由于聚乙烯管道具有耐海水及微生物腐蝕、抗震等優(yōu)勢(shì)，許多現(xiàn)有核電站冷卻水管道系統(tǒng)也逐漸更換為聚乙烯管道，如2017年大亞灣核電站成功將其核安全相關(guān)的反沖洗系統(tǒng)管道更換為200mm，DR9的聚乙烯管道。 1.2 管道系統(tǒng)安全性的要求日益迫切 隨著聚乙烯管道系統(tǒng)在燃?xì)狻⒐┧阮I(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，其安全問(wèn)題受到越來(lái)越多的關(guān)注。根據(jù)中國(guó)城市規(guī)劃協(xié)會(huì)地下管線專業(yè)委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，2009年至2013年中國(guó)城市管線典型事故共計(jì)75起，而其中導(dǎo)致人員死傷的27起。南京“7.28”管道泄漏爆炸事故共造成22人死亡，120人住院治療，爆燃點(diǎn)周邊部分建筑物受損，直接經(jīng)濟(jì)損失4784萬(wàn)元。臺(tái)灣“8.1”燃?xì)庑孤┍ㄊ鹿手卸鄺l街道陸續(xù)發(fā)生可燃?xì)怏w外泄，并引發(fā)多次大爆炸，造成32人死亡，321人受傷，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)1.4億元。類似的管道泄漏導(dǎo)致爆燃的事故給全社會(huì)帶來(lái)了重大的公共環(huán)境和人身安全的威脅。 隨著聚乙烯管道系統(tǒng)在燃?xì)狻⒐┧阮I(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，全社會(huì)對(duì)管道系統(tǒng)安全性的要求也日益迫切。 1.3 焊接過(guò)程的溫度控制是提升管道系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵 當(dāng)我們追溯這些事故的源頭，會(huì)發(fā)現(xiàn)有53%的聚乙烯管道系統(tǒng)故障發(fā)生在管道的接頭處——即管材與管材焊接的部位（來(lái)自塑料管道數(shù)據(jù)庫(kù)委員會(huì)PPDC）。接頭作為管道系統(tǒng)中質(zhì)量最薄弱的環(huán)節(jié)，其焊接質(zhì)量影響到整個(gè)管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 電熔焊接是目前聚乙烯管道最常用的連接方式之一。它通過(guò)預(yù)埋在電熔套筒內(nèi)部的電阻絲加熱電熔套筒的內(nèi)表面及管材的外表面，使二者吸收熱量并熔融，而后固定、冷卻。 在電熔焊接過(guò)程中，溫度是最重要的參數(shù)，也是造成接頭失效最本質(zhì)的原因。不合理的焊接工藝導(dǎo)致的焊接過(guò)程的溫度控制不當(dāng)，引發(fā)冷焊和過(guò)焊等缺陷。內(nèi)部溫度過(guò)高會(huì)使得金屬絲周圍的聚乙烯材料因溫度過(guò)高而裂解，從而導(dǎo)致接頭強(qiáng)度不足，產(chǎn)生過(guò)焊現(xiàn)象；內(nèi)部溫度不足則會(huì)導(dǎo)致熔合區(qū)深度和界面強(qiáng)度不足，產(chǎn)生冷焊現(xiàn)象。冷焊缺陷很難從外觀上或通過(guò)常規(guī)液壓試驗(yàn)分辨，但其可能導(dǎo)致焊接接頭在服役過(guò)程中沿熔合面發(fā)生貫穿裂紋擴(kuò)展失效，具有很大的安全隱患。 1.4 應(yīng)用過(guò)程的安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)是保障管道系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵 接頭是管道系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。美國(guó)塑料管研究所（PPI）技術(shù)總監(jiān)Sarah Patterson在2016年美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ASME）壓力容器與管道（PVP）50周年會(huì)的大會(huì)報(bào)告上指出，非金屬管道的無(wú)損檢測(cè)與安全監(jiān)測(cè)研究是今后塑料管道技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的重要課題。 在接頭安全監(jiān)測(cè)方面，管道的服役過(guò)程安全監(jiān)測(cè)研究主要有以下四種：（1）基于應(yīng)變的監(jiān)測(cè)技術(shù)：主要采用應(yīng)變片等傳感器測(cè)量管道應(yīng)變。該方法技術(shù)成熟，但測(cè)點(diǎn)多、電路復(fù)雜，且僅能獲得材料表層局部的應(yīng)變信息。（2）連續(xù)碳纖維復(fù)合材料自監(jiān)測(cè)技術(shù)：如內(nèi)嵌連續(xù)碳纖維的復(fù)合材料，可以實(shí)時(shí)提供結(jié)構(gòu)應(yīng)變信息。采用連續(xù)碳纖維自監(jiān)測(cè)的應(yīng)變靈敏度系數(shù)小于傳統(tǒng)應(yīng)變片，且應(yīng)變檢測(cè)范圍很小。（3）基于埋入傳感器的監(jiān)測(cè)技術(shù)：如利用嵌入式光纖光柵的管道應(yīng)變場(chǎng)監(jiān)測(cè)。光纖檢測(cè)集成度高、精度高，已經(jīng)在管道、橋梁等結(jié)構(gòu)的智能監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。（4）基于導(dǎo)電填充材料的監(jiān)測(cè)技術(shù)：在不導(dǎo)電的聚乙烯或其他非金屬基體樹脂中摻入少量導(dǎo)電纖維或顆粒，從而在材料中建立導(dǎo)電傳感網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)材料產(chǎn)生變形或局部損傷時(shí)，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)地產(chǎn)生導(dǎo)通節(jié)點(diǎn)數(shù)變化或局部斷開(kāi)，通過(guò)測(cè)量材料宏觀電阻變化可以獲得材料應(yīng)變或局部損傷等信息。 基于導(dǎo)電填充材料的智能監(jiān)測(cè)技術(shù)一直是混凝土結(jié)構(gòu)與生物傳感器領(lǐng)域的前沿與熱點(diǎn)。其關(guān)鍵問(wèn)題是如何通過(guò)合理的傳感器設(shè)計(jì)，在不影響監(jiān)測(cè)對(duì)象本身工作特性的同時(shí)，有效地提取監(jiān)測(cè)對(duì)象的服役狀態(tài)和結(jié)構(gòu)損傷信息。開(kāi)展結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，智能監(jiān)測(cè)感知壓力容器與管道結(jié)構(gòu)失效特征參量，實(shí)現(xiàn)損傷失效的預(yù)警和運(yùn)行的自主優(yōu)化，是未來(lái)壓力容器行業(yè)重要的研究方向。 2 智慧管件系統(tǒng)解決方案 非金屬管道的智慧管件系統(tǒng)包含管件焊接過(guò)程的溫度場(chǎng)智能調(diào)控和管件使用過(guò)程的損傷自監(jiān)測(cè)兩個(gè)功能，如圖1所示。 2.1 焊接過(guò)程溫度場(chǎng)調(diào)控 電熔焊接過(guò)程從本質(zhì)上是電阻絲通電生熱、聚乙烯材料相變?nèi)酆系倪^(guò)程，熔區(qū)溫度在時(shí)間和空間上的變化很大程度上體現(xiàn)出焊接過(guò)程的發(fā)展。如圖2所示，智能焊機(jī)的“智能”正是來(lái)源于我們所提出的熔區(qū)復(fù)合溫度場(chǎng)理論模型。該模型能夠根據(jù)采集到的實(shí)際電壓電流數(shù)據(jù)，小成本、高精度地實(shí)時(shí)推演焊接過(guò)程的發(fā)展。不同于傳統(tǒng)焊機(jī)對(duì)被控對(duì)象內(nèi)部情況的“一無(wú)所知”，智能焊機(jī)首次采用基于熔區(qū)溫度場(chǎng)的方式在線監(jiān)測(cè)焊接過(guò)程，使得參數(shù)的調(diào)節(jié)和設(shè)計(jì)有堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。 在溫度場(chǎng)模型的基礎(chǔ)上，本作品能實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程的質(zhì)量控制。在焊接接頭性能與加工條件的研究上，團(tuán)隊(duì)通過(guò)熱重分析和凝膠滲透色譜分析研究PE100在不同溫度焊接后的熱降解行為，得出典型工業(yè)級(jí)PE100材料的允許焊接最高溫度在270℃的結(jié)論。同時(shí)，通過(guò)超聲檢測(cè)和梯度試驗(yàn)的方法證實(shí)了管材熔區(qū)深度與焊接界面強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)。 基于上述理論研究和多次實(shí)踐，對(duì)聚乙烯最高溫度和熔區(qū)拓展深度進(jìn)行控制是應(yīng)對(duì)過(guò)焊和冷焊缺陷的重要方式。智能焊機(jī)對(duì)質(zhì)量進(jìn)行控制的思路即通過(guò)實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)計(jì)算聚乙烯最高溫度和熔區(qū)邊界，讓最高溫度在不超過(guò)270℃，熔區(qū)深度控制在2～3mm。為使焊接效率最高，通過(guò)由調(diào)整次數(shù)、焊接時(shí)長(zhǎng)、最高溫度等指標(biāo)組成的代價(jià)函數(shù)對(duì)不同調(diào)整策略進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而獲得最優(yōu)的電壓調(diào)整策略。通過(guò)這種溫度主動(dòng)控制的方式，管道焊接缺陷產(chǎn)生的概率下降超80%。 1.1 服役過(guò)程安全狀態(tài)自監(jiān)測(cè) 為了實(shí)現(xiàn)管道系統(tǒng)服役過(guò)程的安全狀態(tài)自監(jiān)測(cè)，采用短切碳纖維（SCF）增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合材料（PE-SCF）制備電熔管件。由于碳纖維SCF具有良好的導(dǎo)電性，隨著纖維含量的不斷增加，填充在聚合物基體內(nèi)部的短碳纖維能夠形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。PE-SCF復(fù)合材料內(nèi)部SCF導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的破壞與重組賦予了該材料壓阻效應(yīng)，能夠用于監(jiān)測(cè)PE-SCF復(fù)合材料承受的載荷。圖4為循環(huán)拉伸載荷下PE-SCF的應(yīng)變和電阻響應(yīng)與時(shí)間的關(guān)系。可以看出，PE-SCF復(fù)合材料的監(jiān)測(cè)電阻能夠及時(shí)反映材料承受的應(yīng)變。隨著應(yīng)變?cè)黾樱牧系碾娮柚翟黾樱粦?yīng)變降低，材料的電阻值也降低；并且監(jiān)測(cè)電阻對(duì)應(yīng)變變化的響應(yīng)具有很好的穩(wěn)定性。PE-SCF復(fù)合材料在拉伸力作用下發(fā)生變形，部分短碳纖維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)，導(dǎo)致材料的電阻率增加。隨著應(yīng)變的降低，短碳纖維之間的接觸恢復(fù)到初始狀態(tài)，電阻值也隨之恢復(fù)。結(jié)果表明PE-SCF應(yīng)變與電阻變化之間存在確定的關(guān)聯(lián)機(jī)制，初步論證采用PE-SCF復(fù)合材料制備具有自監(jiān)測(cè)功能的電熔接頭具有可行性。 圖5顯示了爆破試驗(yàn)過(guò)程中所監(jiān)測(cè)到的PE-SCF電熔接頭的電阻和壓力變化曲線。結(jié)果表明，隨著內(nèi)部壓力的升高，兩個(gè)電極之間的電阻會(huì)不斷增加，電阻變化率曲線的斜率也迅速增加。這是因?yàn)樵诩訅撼跏茧A段，電阻變化主要由基體的彈性變形引起，在這種情況下，材料內(nèi)部的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)仍然完整，因此電阻不會(huì)產(chǎn)生很大變化。當(dāng)壓力繼續(xù)增加時(shí)，材料內(nèi)部形成微裂紋，導(dǎo)致局部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的破壞，電阻變化率顯著增加。初步實(shí)驗(yàn)表明，利用電阻變化率監(jiān)測(cè)PE-SCF電熔接頭的內(nèi)壓載荷及結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)具有可行性。 圖6顯示了峰值內(nèi)壓為5MPa時(shí)的循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)期間，電熔接頭上監(jiān)測(cè)到的電阻變化曲線。可見(jiàn)電熔接頭表面電極之間的電阻變化趨勢(shì)與接頭內(nèi)部的壓力變化趨勢(shì)一致，且每個(gè)周期的峰值電阻十分穩(wěn)定。基于電阻測(cè)量的內(nèi)壓監(jiān)測(cè)靈敏度系數(shù)約為29.56%/MPa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，載荷和監(jiān)測(cè)到的電阻信號(hào)存在較為穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，因而用電阻變化監(jiān)測(cè)電熔接頭內(nèi)部壓力的變化是可行的。 上述測(cè)試結(jié)果表明，采用PE-SCF復(fù)合材料制備電熔管件，利用PE-SCF材料的壓阻效應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)基于電阻測(cè)量的管道系統(tǒng)在服役過(guò)程中的內(nèi)壓及安全狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提升了管道系統(tǒng)的服役安全性。  

本發(fā)明公開(kāi)了一種管道氣墊運(yùn)輸機(jī)，其可在弧形工作面上移動(dòng) 以輸送物件，該裝置包括：氣墊組件（1），其底部設(shè)置有用于支撐的 支撐墊，支撐墊輪廓可與所述弧形工作面配合；柔性升降組件（2）， 設(shè)置在所述氣墊組件（1）上，并可相對(duì)該氣墊組件（1）伸縮，該柔 性升降組件（2）一端設(shè)置有托板（3），待輸送的物件置于該托板（3） 上并可通過(guò)柔性升降組件（2）調(diào)節(jié)其相對(duì)于氣墊組件（1）的輸送高 度；所述氣墊組件（1）充氣時(shí)產(chǎn)生氣膜層，運(yùn)輸機(jī)通過(guò)該氣膜層與所 述弧形工作面相對(duì)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)物件的輸送。本發(fā)明輸送裝置采用 圓弧狀橢圓形氣墊，適用于管狀運(yùn)輸，同時(shí)，采用雙氣囊升降結(jié)構(gòu)， 增大了裝置的運(yùn)動(dòng)行程。