基础研究撬动仪器设备市场大蛋糕

“以前国外公司来检测油气管道，每公里费用约1万美金，而我们的检测费与国外同类设备相比很低。虽然因为种种原因，我们的检测技术没有得到很好的推广，但已经大大平抑了国外公司管道检测的价格。”沈阳工业大学信息科学与工程学院教授杨理践说，“前年有一项工程，国外公司已经采取和国内一样的标价来竞争，他们想方设法要挤垮我们，因为他们不希望我们存在。” 
    管道是能源（天然气、石油）输送的主要手段，其安全运行尤为重要。因为输油、输气管道一旦泄漏，将造成巨大的经济损失和严重的环境污染，严重泄漏造成的后果更是灾难性的。目前我国在役的长距离油气输送管道总长约2万公里，在西气东输工程中，出疆管道、出川管道等铺设里程都很长，管道建设发展很快，在建和拟建的管线长达近万公里。近年来，国内管道故障时有发生，造成巨大的经济损失和环境污染，加强管线检测受到有关部门的高度重视。 
    杨理践介绍，管道安全运行的一个首要条件就是管道的探伤检测，确定管道的腐蚀、缺陷程度，为管道运行、维护、安全评价提供科学依据。但管道检测也是一个公认的难题，国际上通行的方法是采用管道在线检测设备（因为它在管道里行走时哼哼作响，出来时全身是油，国际上又称智能管道猪）来解决。在线检测设备就像医学上的内窥镜，让仪器钻到管道里面探伤。国际上这方面的研究已有40多年的历史，但检测技术被美、英、德、俄等几家跨国公司掌握，他们对所有与检测相关的东西，包括仪器、相关技术内容都严格保密。“为实现技术垄断，它们通常只提供服务，不卖产品”。 
    在国家自然科学基金的持续支持下，杨理践带领的团队和新疆三叶管道技术有限公司完成了高精度管道漏磁在线检测系统的研制。在鉴定会上，专家们一致认为，此项技术在主要指标方面达到了国际先进水平，填补了国内油气管道在线检测方面的空白，使我国拥有了独立知识产权的“智能管道猪”，并成为国际上少数能进行这方面研究、制造和服务的国家之一。 
    在长春到吉林有一条“250管道”。这条输油管道在进吉林市前有段沿坝的路线，如果这段管道破损，松花江下游的水就会受到严重污染，下游几个城市的饮水就成了大问题。“我们进行管道检测之后，采取了修补的措施，把几处危险的地方挖开，对管道的缺陷进行了补强，保证了管道的安全运行。” 
    目前，管道检测系统已完成了新疆油田、大庆油田、吉林油田等近3000多公里的输油输气管道检测，效果十分显著。 
    科学基金起到重要作用 
    在国家自然科学基金的支持下，杨理践的团队完全从低层的原理出发，进行从仪器原理到技术、工程问题的研究。在2000年国家自然科学基金信息学部主任基金、2002年国家自然科学基金面上项目、2003年国家自然科学基金仪表专项基金的资助下，完成了系列高精度管道漏磁在线检测装置的研制。他们进行了高清晰度漏磁检测传感器的设计研究，海量存储器数据处理技术的研究；建立了管道漏磁检测装置的有限元模型，确定了各种因素对漏磁检测信号的影响；建立了检测器速度变化效应的信号补偿的新方法；建立了缺陷信号处理分析的方法，能对不同的缺陷信号进行识别。进行了漏磁机理研究，传感器设计，检测速度影响研究等。
    因为这项研究面对的是管道实地检测的问题，研究人员还进行了大量的工程技术研究。为解决长距离、高速管道探伤中的磨损问题，进行了高速运行耐磨技术，高导磁耐磨材料，弱磁激励检测理论的研究。为解决仪器在管道检测中被卡住和数据贮存的问题，又进行了低限制通过能力的研究，探头小型化、数字化，缺陷描述模型，小波特征提取、神经网络识别等基础研究。 
    “跨国公司对此项技术进行严密的技术垄断，我们只能从基础理论做起，在这项研究上，国家自然科学基金起到了至关重要的作用。”杨理践说，“我们研制的高精度管道漏磁在线检测系统，能完成管道缺陷、管壁变化、管壁材质变化、缺陷内外分辨、管道特征（管箍、补疤、弯头、焊缝、三通等）识别的检测。我们最后提供给检测方的缺陷面积、程度、方位、位置等全面信息。” 
    2001年11月，该项目通过了国家自然科学基金委员会组织的鉴定，认为在主要指标上达到国际先进水平；2002年，获新疆维吾尔自治区科技进步二等奖；2003年获辽宁省科技进步一等奖；2004年获国家科技进步奖二等奖；今年4月，杨理践主持的这项研究通过国家自然科学基金委的评审，被评为特优。 
    希望能继续得到支持 
    目前国内市场每年有几千万元的检测需求，在全世界百余万公里的油气管道检测市场上，由于我国的检测和设备费用较低，也会具有较强的国际竞争力。该项目的推广应用，将产生巨大的经济和社会效益。 
    杨理践说：“高精度输气管道漏磁在线检测系统是一个涉及电子、计算机、信息处理、模式识别、机械、探伤、管道等多学科、多领域的研究项目。在国际上几家大公司也在不断完善、不断发展这项技术，大约3至5年就会出现更新的产品。我们将继续努力达到国际领先技术水平，并希望继续得到国家自然科学基金和国家相关部门的支持，使我们的研究水平能够得到继续提高。”