管道漏磁检测数据压缩技术的研究-检测技术与自动化装置专业论文.docxVIP

沈刚工业火学硕士学位论文摘 沈刚工业火学硕士学位论文 摘 要 为了提高现有输油管道漏磁检测系统的检测精度以及扩展系统的适用范围使其适用 于天然气输送管道的检测，需要通过减小采样时间间隔和空间间隔的方法以获得更加完 备的漏磁场信息。由此产生的海量数据会超出现有系统的处理能力，数据压缩是解决此 问题的有效手段。由于新型管道漏磁检测器将以现场可编程门阵列器件(FPGA：Field Programmable Gates Array)作为系统核心，数据压缩算法必须适合于硬件实现。本文结 合课题，在对数据压缩的原理和方法进行深入分析的基础上，分别利用霍夫曼编码和小 波编码等方法实现了管道漏磁检测数据的压缩。压缩算法中不使用乘除法运算，非常适 合于硬件实现并具有很好的实时性；通过对重要数据和非重要数据分别进行无损压缩和 有损压缩，算法在保留所有检测相关数据的基础上可以达到10：1以上的压缩比。 本文在绪论部分介绍了课题的来源和意义以及国内外在管道漏磁检测数据压缩方向 上的研究情况。第二章通过对管道漏磁检测原理和检测器结构的介绍，说明漏磁检测数 据的特征并结合检测结果的分析方法提出对管道漏磁检测数据的检测无损压缩要求。第 三章简介数据压缩的有关理论和方法。第四章讨论了课题中采用的霍夫曼编码、预测编 码和小波变换编码的理论和方法。在第五章通过数据变化阈值和数据动态范围阈值判断 数据重要性，分别采用行差分数据的霍夫曼编码方法以及提升小波变换和层次树集分割 (SPIHT)编码方法实现了数据的检测无损压缩。第六章首先介绍了FPGA的结构和设计 流程，然后介绍了压缩算法硬件实现的有关内容。总结部分对整个论文工作进行了总 结。 关键词：数据压缩漏磁检测小波变换SPIHT算法FPGA 沈刚工业大学硕十学位论文RESEARCH 沈刚工业大学硕十学位论文 RESEARCH oN PIPELINE MAGNETIC FLUX LEAKAGE INSPECTIoN DATA CoMPRESSION TECHNOLOGY Abstract In order to enhance the measure precision and expand the using area of the existing oil pipeline MFL(Magnetic Flux Leakage)detecting system to natural gas pipeline testing，detailed information of flux obtained by decreasing sampling time and space interval is needed．The huge amount ofdata produced by this will exceed the processing ability．Data compression is an effective way of solving this problem．The data compression algorithm must be fit to hardware implementation for the new pipeline magnetic flux detecting system will adopt FPGA(Field Programmable Gates Army)船the system kernel．This paper．combined with the task and based on the thomugh analyses of the theories and methods of data compression，realize the data compression ofthe MFL inspection data using Huffrnan coding and wavelet Iransform coding． Those compressions algorithms are suited to implementation by hardware and have good real— time quality because they don’t have multiplication and division operation．Those algorithms Can achieve compression ration over 10 to 1 at the same time of keeping all the important detecting correlative data by using lossless meth