Исследование возможности использования многоспектрального тепловизора "Терма-2" для мониторинга нефтепроводов и обнаружения несанкционированного доступа к ним

• Автор: Чуйкин, Валентин Михайлович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 91 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ МЕТОДЫ И АППАРАТУРА ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА

1.1 Методы дистанционного мониторинга

1.2. Аппаратура для дистанционного мониторинга

1.3 Тепловизоры

ГЛАВА II. ИЗЛУЧЕНИЕ В БЛИЖНЕЙ И ТЕПЛОВОЙ ИК-ОБЛАСТЯХ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КОНТРАСТЫ

2.1 .Излучение в ближней ИК-области

2.2. Излучение в тепловой ИК-области

2.3.Энергетические контрасты в тепловой области (тепловые

контрасты)
2.4. Энергетические контрасты в ближней ИК-области (яркостные контрасты)
ГЛАВА III. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ИСПОЛЬ ЗОВАНИЯ ТЕПЛОВИЗОРА «ТЕРМА-2» ДЛЯ МОНИТОРИНГА НЕФТЕПРОВОДОВ И ОБНАРУЖЕНИЯ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ДОСТУПА К НИМ
3.1 .Физические основы мониторинга нефтепроводов по тепловому контрасту
3.1 .Обоснование выбора спектральных областей при построении тепловизора «Терма-2»
3.3.Совмещение и обработка разноспектральных изображений
ГЛАВА IV. ОПИСАНИЕ МНОГОСПЕКТРАЛЬНОГО ТЕПЛОВИЗОРА “ТЕРМА-2” И ЕГО МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ГЛАВА V. ОБЪЕКТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ, МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРЕМЕНТОВ, ИХ РЕЗУЛЬТАТЫ
5.1 .Описание объектов исследований и методики их проведения.
5.2.Результаты натурных экспериментов и их анализ
5.3 Исходные данные для разработки и проектирования малогабаритного многоспектрального тепловизора для диагностики нефтепроводов и обнаружения несанкционированного ДОСТУПА К НИМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.. 88 ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время большую опасность для экологии представляют подземные и наземные нефтепроводы и газопроводы в случаях нарушения их нормального режима работы. Так например, в России имеется 230 тыс. км нефтяных и газовых труб, причем 735"магистральных трубопроводов эксплуатируются более 20 лет, 4(^^эксплуатируется более 30 лет при нормальном сроке службы 33 года. Из труб вытекает^З. Применение тепловизоров в интересах экологической безопасности окружающей среды является актуальной задачей всех развитых стран. К ней относится и контроль (мониторинг) за состоянием нефтепроводов и газопроводов. Имеется множество задач, решаемых тепловизорами, установленными на воздушные носители с целью мониторинга магистральных нефтепроводов. Как следует из многочисленных отечественных и зарубежных публикаций, применение тепловизоров, установленных на воздушных носителях для определения мест утечек и разливов нефти в зонах магистральных трубопроводов, является одним из примеров прорыва новых технологий в охрану окружающей среды. Кроме того, на практике имеются абсолютно не исследованные ситуации, которые могут вызвать экологические катастрофы, особенно в условиях Северного Кавказа. Дело

в том, что в последнее время участились несанкционированные врезки в нефтепроводы, целью которых является хищение нефти из магистральных нефтепроводов.
По оценкам ведущих специалистов количество похищенной нефти из нефтепроводов не является определяющим, т.к. опасность заключается в другом. При врезке в нефтепровод злоумышленники пользуются любыми имеющимися подручными средствами, чтобы раскопать почву и «вварить» отводную трубу с учетом имеющихся у них возможностей. Потом к этой трубе подключается небольшая магистраль, отводимая, как правило, в сторону на расстояние до 500м. При повышении давления в магистральном нефтепроводе, например, при проверках на давление, резко вырастает давление и происходит разрыв магистрали в местах врезки, выполненной не профессионально. При этом может произойти резкий выброс нефтепродуктов, неизмеримый с количеством похищенной нефти. Поэтому главной целью контроля должно быть обнаружение несанкционированных врезок, которые после раскопки маскируются. Процесс маскировки происходит следующим образом, Раскопав почву над трубопроводом, залегающим на глубине 0,8... 1,0 м, производят вваривание отводной трубы. Диаметр раскопа составляет приблизительно 1м. Затем производится раскоп почвы в сторону глубиной и шириной около 25 30см, куда укладывается
труба диаметром 50 60мм. После этого места раскопов засыпаются поч-
вой и маскируются снятым дерном. Таким образом, места несанкциониро-

расчетах, введем понятие кажущейся разности температур АТк, определяемой как фактической разностью термодинамических температур ДТ, так и величиной Ав. Для этого выражение (2.1) запишем в следующем виде:
АЛ 8Я!дГ Я. Аеч дЯ! дТ, „
Я - Я '^Т+Ж/дг' е Я (А к)
Откуда для кажущейся разности температур получаем:
Я. Ае
АТК = АГ + ——— •— (2.2)
Л дЛ/ дГ е к ’
Чтобы можно от значения АТК вернуться к реальной разности термодинамических температур АТ вводится понятие эквивалентной разности температур ДТЭ, показывающей дополнительный вклад в разность температур ДТК за счет разности коэффициентов излучения Дв. Тогда можно записать:
ДТК = АТ + ДТЭ.
Откуда согласно (2.2) получаем:
Я. Ае
ЛТэ== сИ/сТ' £ '
Значения величины ДТЭ для поверхностей с различными значениями температуры Т и коэффициентами излучения в приведены в табл.2.2.