康軍

（大慶油田三維工程檢測(cè)有限責(zé)任公司，黑龍江大慶，163416）

1 引言

無(wú)損檢測(cè)是焊接質(zhì)量的重要監(jiān)測(cè)手段，通過(guò)無(wú)損檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)焊縫內(nèi)部的缺欠，能夠分析缺欠引起的原因，從而采取有效措施，提高焊接合格率。隨著數(shù)字化射線檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)超聲檢測(cè)AUT技術(shù)、相控陣超聲檢測(cè)PAUT技術(shù)等數(shù)字化無(wú)損檢測(cè)在工程檢測(cè)中的應(yīng)用，檢測(cè)工作量大，數(shù)字化底片、圖譜依然是現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定[1],[2]，需要配備很多現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定人員，質(zhì)量控制點(diǎn)分散，評(píng)片的質(zhì)量不易把握，評(píng)定質(zhì)量嚴(yán)重依賴評(píng)片人員個(gè)人的水平、自覺(jué)性與公司的質(zhì)量?jī)?nèi)控程度[3]。目前有經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字檢測(cè)人員缺乏，尤其是評(píng)審人員，培養(yǎng)周期長(zhǎng)，各項(xiàng)目評(píng)審人員缺乏的矛盾非常突出，評(píng)審人員不到位及審核水平普遍不高是目前制約數(shù)字檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要因素。

本文提出了一種數(shù)字遠(yuǎn)程評(píng)審系統(tǒng)為主、底片智能評(píng)審系統(tǒng)為輔的評(píng)審方法，祥述了數(shù)字遠(yuǎn)程評(píng)審系統(tǒng)系統(tǒng)軟件基本架構(gòu)和開(kāi)發(fā)原理，客戶端、服務(wù)器端權(quán)限分配，以及底片智能評(píng)審系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)原理，實(shí)現(xiàn)了專家組集中評(píng)審和項(xiàng)目間的交互式評(píng)審，以及外部專家的技術(shù)支持，提高評(píng)審技術(shù)水平和評(píng)審準(zhǔn)確性。

2 數(shù)字遠(yuǎn)程評(píng)審系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

2.1 數(shù)字遠(yuǎn)程評(píng)審系統(tǒng)基本架構(gòu)

本文提出擬定兩種軟件構(gòu)架方案，第一種采用C/S構(gòu)架，第二種采用B/S構(gòu)架。

C/S構(gòu)架優(yōu)界面和操作很豐富，安全性能很容易保證，實(shí)現(xiàn)多層認(rèn)證簡(jiǎn)單。由于只有一層交互，響應(yīng)速度較快。C/S構(gòu)架適用面窄，通常用于局域網(wǎng)，用戶群固定，程序需要安裝才可使用。C/S構(gòu)架不適合面向一些不可知的用戶，維護(hù)成本高，發(fā)生一次升級(jí)，所有客戶端的程序都需要改變。

B/S構(gòu)架客戶端無(wú)需安裝，有Web瀏覽器即可，B/S架構(gòu)可以直接放在廣域網(wǎng)上，通過(guò)一定的權(quán)限控制實(shí)現(xiàn)多客戶訪問(wèn)的目的，交互性較強(qiáng)，B/S架構(gòu)無(wú)需升級(jí)多個(gè)客戶端，升級(jí)服務(wù)器即可。但是在跨瀏覽器上，B/S架構(gòu)存在不足，要達(dá)到C/S程序的程度需要花費(fèi)很多精力，在速度和安全性上投入較大的設(shè)計(jì)成本，B和S交互是請(qǐng)求-響應(yīng)模式，通常需要刷新頁(yè)面，操作比較繁瑣。

基于經(jīng)濟(jì)適用的原則，數(shù)字遠(yuǎn)程評(píng)審系統(tǒng)選擇B/S構(gòu)架，采用較少開(kāi)發(fā)費(fèi)用和后期維護(hù)成本，如下圖1所示。

圖1 數(shù)字遠(yuǎn)程評(píng)審系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 檢測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸及加密

本文數(shù)據(jù)傳輸形式為串行數(shù)據(jù)傳輸，采用AES加密方式對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，通過(guò)上傳、下載的方式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分別在公司所在地項(xiàng)目部和外埠項(xiàng)目部進(jìn)行，上傳采用的數(shù)據(jù)大小為300M壓縮包，分別進(jìn)行了100次傳輸實(shí)驗(yàn)。公司所在地項(xiàng)目部測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為上傳平均速度5.1M/S；外埠項(xiàng)目部測(cè)得的上傳平均速度2.1M/S，外埠項(xiàng)目部的帶寬為200Mbps，基本符合理論最大傳輸速度。在公司同時(shí)進(jìn)行3個(gè)數(shù)據(jù)的下載，測(cè)得每個(gè)任務(wù)的下載平均速度均大于550Kb/S，如下圖2所示。公司所在地項(xiàng)目部和外埠項(xiàng)目部的100次傳輸實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸試驗(yàn)驗(yàn)證

2.3 客戶端軟件權(quán)限分配

由于軟件構(gòu)架為B/S構(gòu)架，無(wú)法設(shè)置客戶端軟件的權(quán)限。但是需要增加評(píng)、審以及管理人員的權(quán)限區(qū)分。管理員具有工程管理、檢測(cè)方式管理以及數(shù)據(jù)讀取調(diào)用的權(quán)利，并且定期將檢測(cè)數(shù)據(jù)備份至無(wú)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的存儲(chǔ)介質(zhì)。評(píng)定人員只擁有檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器權(quán)限。審核人員同時(shí)擁有檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳及下載的權(quán)限。

3 底片智能評(píng)審系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

3.1 建立相對(duì)應(yīng)的底片缺欠樣本庫(kù)

將現(xiàn)有評(píng)定過(guò)的大量射線底片進(jìn)行數(shù)字化，并對(duì)數(shù)字化后的圖像進(jìn)行缺陷分析，確定缺陷特征參數(shù)，對(duì)缺陷進(jìn)行分類(lèi)，了解焊縫缺陷的種類(lèi)及各自的特點(diǎn)。根據(jù)影像的幾何形狀、影像的黑度及其分布、缺陷影像在底片上的位置等3個(gè)重要方面進(jìn)行分析，進(jìn)行缺陷的識(shí)別。在圖像識(shí)別中，常用的特征包括圖像幅度特征、圖像統(tǒng)計(jì)特征、圖像幾何特征、圖像變換系數(shù)特征、圖像的紋理特性和圖像的代數(shù)特性。

通過(guò)主根據(jù)NB/T 47013-2015承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)以及SY/T 4109-2020石油天然氣鋼質(zhì)管道無(wú)損檢測(cè)，采用長(zhǎng)寬比、圓形度、等效面積、缺陷與母材的灰度差、缺陷自身灰度偏差、缺陷的相對(duì)位置等6個(gè)特征參數(shù)來(lái)做缺陷識(shí)別，建立相對(duì)應(yīng)的底片缺欠樣本庫(kù)，如下圖3所示，搭建數(shù)字化片底片數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖3 數(shù)字化片底片數(shù)據(jù)庫(kù)

3.2 數(shù)字化底片中缺欠的智能評(píng)判

在針對(duì)數(shù)字化底片中的缺欠，利用計(jì)算機(jī)智能化圖像分析算法進(jìn)行圖像識(shí)別，并且與底片缺欠樣本庫(kù)中缺欠的圖像進(jìn)行對(duì)比，能夠半自動(dòng)或全自動(dòng)識(shí)別缺陷和評(píng)定，根據(jù)預(yù)設(shè)程序的參數(shù)進(jìn)行圖像分析，自動(dòng)標(biāo)注出氣孔、夾雜、裂紋等缺陷，并自動(dòng)計(jì)算缺陷尺寸，與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作比對(duì)，按照分析結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行分級(jí)判斷，并且判定是否影響產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際檢測(cè)圖像的缺陷偏移預(yù)設(shè)程序參數(shù)時(shí)，或出現(xiàn)無(wú)法判定的新缺陷時(shí)，系統(tǒng)將缺陷部位的圖像顯示在屏幕上并儲(chǔ)存相應(yīng)的數(shù)據(jù)[4]。對(duì)一些疑似缺陷或新出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行列出，通過(guò)檢測(cè)人員對(duì)缺陷圖像放大、增強(qiáng)對(duì)比度或者增加灰度值等一系列的功能性操作來(lái)輔助檢測(cè)人員對(duì)該缺陷進(jìn)行判斷，防止檢測(cè)疏漏。對(duì)不合格缺陷進(jìn)行標(biāo)記，判定缺陷部位，對(duì)產(chǎn)生的缺陷數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以供隨時(shí)調(diào)取查閱，為質(zhì)量統(tǒng)計(jì)和分析提供依據(jù)，并產(chǎn)生缺陷報(bào)告從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)技術(shù)智能化[5]。

3.3 底片智能輔助評(píng)審系統(tǒng)

底片智能輔助評(píng)審系統(tǒng)軟件具有如下功能:

1）圖像的顯示功能，包括圖像的縮放、反色、直方圖;

2）圖像處理功能，包括各種幾何變換、算術(shù)運(yùn)算、平滑、銳化、邊緣、檢測(cè)、閾值分割等;

3）缺陷特征提取功能;

4）缺陷的識(shí)別與解釋，包括對(duì)缺陷六種類(lèi)型的識(shí)別以及對(duì)識(shí)別的結(jié)果做出推理解釋。

系統(tǒng)軟件應(yīng)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，依據(jù)系統(tǒng)功能將軟件分成圖像顯示、圖像處理、數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)用戶四個(gè)模塊。其中圖像顯示包括縮放、反色、直方圖等部分，圖像處理包括幾何變換、算術(shù)運(yùn)算、平滑、銳化、邊緣檢測(cè)、閾值分割、缺陷特征提取、缺陷識(shí)別、缺陷識(shí)別推理與解釋等部分，數(shù)據(jù)庫(kù)包括顯示底片信息、查詢底片信息、修改底片信息、刪除底片信息等部分，系統(tǒng)用戶包括添加用戶、查詢用戶、評(píng)審用戶、刪除用戶、修改密碼等部分，如下圖4所示。

圖4 底片智能輔助評(píng)審系統(tǒng)

4 工程應(yīng)用

數(shù)字遠(yuǎn)程評(píng)審系統(tǒng)開(kāi)發(fā)后，在長(zhǎng)輸管道、油氣田地面產(chǎn)能建設(shè)等眾多工程中應(yīng)用，檢測(cè)項(xiàng)目部將現(xiàn)場(chǎng)掃描的CR數(shù)字圖像、AUT或者PAUT圖譜由前線通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至云服務(wù)器，公司評(píng)審中心通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)下載數(shù)據(jù)，由評(píng)審人員集中對(duì)掃描數(shù)字圖像、圖譜進(jìn)行評(píng)定和審核，從而提高評(píng)判效率和準(zhǔn)確性，如下圖5所示。并且對(duì)各項(xiàng)目部的疑難圖像、圖譜進(jìn)行“會(huì)診”，高效利用公司現(xiàn)有資源，實(shí)現(xiàn)共享。

圖5 數(shù)字遠(yuǎn)程評(píng)審系統(tǒng)應(yīng)用

5 結(jié)論

通過(guò)大量工程實(shí)例驗(yàn)證了數(shù)字化無(wú)損檢測(cè)評(píng)審系統(tǒng)的可行性，采用數(shù)字遠(yuǎn)程評(píng)審系統(tǒng)的評(píng)審方法，評(píng)審人員遠(yuǎn)程集中評(píng)審，降低了評(píng)審人員勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行“遠(yuǎn)程會(huì)診”，提高了評(píng)審效率和評(píng)審準(zhǔn)確性，解決了評(píng)審人員不足的難題，實(shí)現(xiàn)了高效快捷的檢測(cè)數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)和查詢，推動(dòng)了無(wú)損檢測(cè)評(píng)審技術(shù)的進(jìn)步，具有廣闊的應(yīng)用前景。