一种实时声波探伤侦测系统及方法与流程

1.本发明涉及声波探伤侦测技术领域，尤其涉及一种实时声波探伤侦测系统及方法。


背景技术：

2.实时声波探伤侦测系统主要用在化工领域的大型设备检修。
3.当前国家对化工行业的安全要求越来越高，而因液体泄漏导致的爆炸事故层出不穷，进而导致严重的人力物力损耗。
4.现有技术是利用设备检修时间对设备进行一次常规检查，使用探测管伸到设备内部监查，或者使用大压力的水检查是否有滴水。这种检查只能在设备定期检修时才能做检查，无法实时检查设备的风险情况，更无法提前预判什么时候会出现泄露的问题。
5.为此，本领域迫切需要设计一种能够克服上述技术问题的实时声波探伤侦测系统及方法。


技术实现要素：

6.本发明之目的是提供一种实时声波探伤侦测系统，能够解决现有有经验的无损检测人员对信号进行分析才能得出相应结论，对检测人员和分析人员的水平要求较高，由此人为因素对检测结果有较大的影响，波形也不易保存和记录的技术问题。
7.本发明之目的是提供一种实时声波探伤侦测方法，能够解决现有侦测方式需要依赖人工经验进行分析判断，对检测人员和分析人员的水平要求较高，由此人为因素对检测结果有较大的影响，波形也不易保存和记录的技术问题。
8.本发明提供一种实时声波探伤侦测系统，包括声波探伤模块、数据处理模块、数据分析模块与显示屏；
9.所述声波探伤模块用于在被探测设备上进行扫描，得到被探测设备的原始声波数据；
10.所述数据处理模块用于将原始声波数据进行无损压缩并传输至所述数据分析模块上；
11.所述数据分析模块用于对无损压缩后的数据进行大数据分析与图像处理，得出安全状态分析数据；
12.所述显示屏用于接收并显示所述安全状态分析数据。
13.进一步地，所述原始声波数据包括被探测设备位置坐标、被探测设备的内部空间的厚度信息、缺陷位置坐标、缺陷大小、被探测设备的超声波反应时间与强度。
14.进一步地，所述数据处理模块包括a/d转换器、无损压缩算法模块与通讯模块，
15.所述a/d转换器用于将采集的原始声波数据转化为数字信号；
16.所述无损压缩算法模块用于将数字信号进行无损压缩；
17.所述通讯模块用于将无损压缩后的数字信号传输至后台服务器。
18.进一步地，所述数据分析模块包括无损解压模块、图像处理模块与数据比较模块，
19.所述无损解压模块对所述后台服务器传输的数字信号进行解压；
20.所述图像处理模块用于根据解压后的数字信号进行可视化图形处理，形成被探测设备的3d模型；
21.所述数据比较模块用于将所述图像处理模块形成的3d模型与原始被探测设备的3d模型、之前探测到的3d模型进行对比分析，获取安全状态分析数据。
22.进一步地，所述系统还包括数据修正模块，用于对所述声波探伤模块获取的原始声波数据进行大数据分析，去除误差数据，筛选出有效原始声波数据。
23.进一步地，还包括后台数据管理模块，所述后台数据管理模块与所述声波探伤模块、数据处理模块、数据分析模块、数据修正模块均连接，用于存储解压后的数字信号，同时用于接收有效原始声波数据与安全状态分析数据，便于进行数据调取与使用。
24.本发明还提供了一种实时声波探伤侦测方法，包括如下步骤：
25.通过声波探伤模块在被探测设备上进行360度环绕侦测，得到被探测设备的原始声波数据；
26.将原始声波数据进行无损压缩并传输至数据分析模块上；
27.所述数据分析模块对无损压缩后的数据进行大数据分析与图像处理，得出安全状态分析数据；
28.将所述安全状态分析数据发送至显示屏进行显示。
29.进一步地，所述将原始声波数据进行无损压缩并传输至数据分析模块上包括如下步骤：
30.通过a/d转换器将采集的原始声波数据转化为数字信号；
31.将数字信号通过无损压缩算法模块进行无损压缩；
32.将无损压缩后的数字信号通过通讯模块传输至后台服务器。
33.进一步地，所述数据分析模块对无损压缩后的数据进行大数据分析并图像处理，得出安全状态分析数据包括如下步骤：
34.通过无损解压模块对后台服务器传输的数字信号进行解压；
35.将解压后的数字信号通过图像处理模块进行可视化图形处理，形成被探测设备的3d模型；
36.将所述图像处理模块形成的3d模型与原始被探测设备的3d模型、之前探测到的3d模型进行对比分析，获取安全状态分析数据。
37.进一步地，还包括如下步骤：
38.对所述声波探伤模块获取的原始声波数据进行大数据分析，去除误差数据，筛选出有效原始声波数据。
39.本发明的实时声波探伤侦测系统及方法相比现有技术具有如下有益效果：
40.1、本发明具有数据采集、存储、分析处理等功能，可进行探伤过程中的自动判伤、显示缺陷位置和当量值、存储并输出打印探伤报告等操作，不仅顺利解决了超声检测可记录的问题，并减少了人为误差，提高了探伤结果的可靠性。
41.2、本发明可以计算出被探测设备的使用寿命，判断设备是否存在泄露的风险。如果存在泄漏风险，可对设备产生泄漏的时间进行预估。
42.3、本发明的实时声波探伤侦测系统可以做到实时侦测，结合了远程数据实时传输及后台大数据分析技术，可以在被探测设备运行时处理数据，不需要等到工厂检修时才做，可有效规避突发事情发生。
43.4、本发明通过后台服务器进行远程传输及大数据分析，可得出被探测设备出现泄露故障的位置及可能时间，提前做出针对性预防，延长被探测设备的使用寿命。
44.5、本发明利用声波探伤模块接触被探测设备表面，根据超声波的反射原理来计算设备各个位置的金属层厚度，利用ai大数据来分析所得数据，来判断设备是否泄露。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1为本发明的实时声波探伤侦测系统的框架结构示意图；
47.图2为无缺陷时接触式单探头脉冲反射法的基本原理；
48.图3为有缺陷时接触式单探头脉冲反射法的基本原理；
49.图4为本发明的实时声波探伤侦测方法的流程结构示意图。
具体实施方式
50.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
51.如图1所示，本发明提供一种实时声波探伤侦测系统，包括声波探伤模块、数据处理模块、数据分析模块与显示屏。所述声波探伤模块用于在被探测设备上进行扫描，得到被探测设备的原始声波数据，所述数据处理模块用于将原始声波数据进行无损压缩并传输至所述数据分析模块上，所述数据分析模块用于对无损压缩后的数据进行大数据分析与图像处理，得出安全状态分析数据，所述显示屏用于接收并显示所述安全状态分析数据。
52.进一步地，所述原始声波数据包括被探测设备位置坐标、被探测设备的内部空间的厚度信息、缺陷位置坐标、缺陷大小、被探测设备的超声波反应时间与强度。由于不同介质的声阻抗决定了反射能量与透射能量的不同比例，从而可以判断不同物质的存在以及位置。结合超声波的传输特性，可以通过被探测设备的超声波反应时间与强度计算得到当前被探测设备的金属层数及金属与金属之间的距离。由于超声波的传输原理为现有技术，在此不再对具体计算过程进行阐述。
53.所述声波探伤模块包括声波发射器与声波接收器，所述声波发射器用于发射声波，所述声波接收器用于收集反射回来的声波。
54.所述声波探伤模块可以选用数字式超声波探伤仪。数字式超声波探伤仪具有数据采集、存储、分析处理等功能，可进行探伤过程中的自动判伤、显示缺陷位置和当量值、存储并输出打印探伤报告等操作，不仅顺利解决了超声检测可记录的问题，并减少了人为误差，
提高了探伤结果的可靠性。
55.声波探伤模块可以设置为进行360度的环绕侦测，从而得到被探测设备的内部空间的厚度信息以及缺陷的位置和大小(如果缺陷存在)。如果各个角度得到的信息可以相互印证，则可判断数据真实准确。如果不同角度得到的数据有所冲突，则与以前探测的同类设备同类缺陷的数据进行对比。相同或者类似的数据判断为真实准确，与以前探测的数据存在冲突的则判断为有误差的数据，舍弃不用。如果存在缺陷，则与同类设备同类缺陷的数据进行对比。根据以前设备的缺陷位置，缺陷大小以及使用寿命，结合被测设备的使用工况和运行参数，来推测被测设备的使用寿命，达到预警的目的。
56.进一步地，所述数据处理模块包括a/d转换器、无损压缩算法模块与通讯模块，所述a/d转换器用于将采集的原始声波数据转化为数字信号，所述无损压缩算法模块用于将数字信号进行无损压缩，所述通讯模块用于将无损压缩后的数字信号通过无线网络传输至后台服务器。通讯模块无线传输方式有wifi、4g与nb-lte等方式。
57.进一步地，所述数据分析模块包括无损解压模块、图像处理模块与数据比较模块，所述无损解压模块对所述后台服务器传输的数字信号进行解压；所述图像处理模块用于根据解压后的数字信号进行可视化图形处理，形成被探测设备的3d模型；所述数据比较模块用于将所述图像处理模块形成的3d模型与原始被探测设备的3d模型、之前探测到的3d模型进行对比分析，获取安全状态分析数据。3d模型建模是通过利用3d max软件建成被探测设备内部的3d模型。
58.本发明通过3d建模后进行分析比对，这样可以便于技术人员看清楚金属细节，以及帮助工作人员直观、准确地判断缺陷是否存在以及存在的大小。解压后的数字信号数据本身无法直接分析，经过图像处理模块合成图形后与原始图纸或者原始模型进行对比，进而获取分析出结果，得出安全状态分析数据。
59.进一步地，所述系统还包括数据修正模块，用于对所述声波探伤模块获取的原始声波数据进行大数据分析，去除误差数据，筛选出有效原始声波数据。这样设置是为了可以从实时的大量原始声波数据中筛选出有效数据，后续对有效原始声波数据进行处理可以提高数据处理准确率。
60.声波探伤模块可以进行360度的环绕侦测，根据采集得到的被探测设备的内部空间的厚度信息可以推导出被探测设备的3d结构。通过声波探伤模块的360度实时扫描，可以得到被探测设备的原始声波数据，该原始声波数据为实时数据信息，通过利用大数据分析处理可以排除掉误差数据，筛选出真实有效的原始声波数据。经过数据处理模块可以将采集的原始声波数据由模拟信号转换为数字信号，为了便于传输进行无损压缩传输至后台服务器。然后再通过数据分析模块从后台服务器中获取无损压缩后的原始数字信号，通过无损解压模块进行解压，然后进行图形数据处理，形成真实情况下的被探测设备的3d模型。通过大数据进行分析比对获取安全状态分析数据。其中，安全状态分析数据包括被探测设备的使用寿命、被探测设备是否发生泄漏或缺陷、缺陷位置、哪些位置金属壁已经变薄等数据。通过计算出减少了多少金属壁厚，同时除以使用时间，可以计算出单位时间减少的金属壁厚，由此可以计算出被探测设备的使用寿命，预估金属壁何时会有泄露的风险。
61.其中，上述数据比较模块用于将根据数据修正模块筛选出的有效原始声波数据进行分析处理获取的3d模型与被探测设备的最初模型(被探测设备的原始设计图纸/3d模型
或前一次扫描得到的3d模型)进行分析对比，从而可以准确地判断出被探测设备的安全情况。如果侦测到被探测设备壁厚产生了很大的变化或破损，侦测系统会预警设备出现了故障，并在显示屏上进行显示预警。同时还可以通过设置语音预警来提醒前方工作人员被探测设备出现故障，提醒维修人员及时进行维修与保养。
62.由于通过声波探伤模块获取的原始声波数据会有一定误差，通过不停的扫描，得到上千次以上的扫描数据。经过大数据分析修正，去除掉有误差的数据，保留真实准确的原始声波数据，从而最终可以得到被探测设备的精度更高的3d模型，达到评估设备风险的要求。
63.声波探伤模块将接收到的原始声波数据通过通讯模块传送到服务器上，在服务器上经过图像处理及大数据分析对比后，得出被探测设备是否符合安全要求，然后服务器把设备情况通过通讯模块反馈给前方工作人员。
64.超声波在液体和金属中的传输速率有很大不同，根据已知金属壁的金属型号及金属壁之间的液体种类，可知超声波在这些设备中的不同介质的传输速率。超声波从一种介质到另一种介质时会有反射，同时进到另一种介质时信号强度会衰减。超声波设备根据接收到的信号强度及时间，可知是第几次反射。结合超声波在不同介质中的传播速率，从而得到各种介质的厚度。脉冲反射法是用超声波探头向被探测设备内部发射脉冲波，通过观察来自被探测设备底面或内部缺陷处的反射波情况来检测被探测设备的方法。图2和3为接触式单探头脉冲反射法的基本原理。
65.如图2所示，当被探测设备中没有缺陷存在时，图形中仅显示有发射脉冲t和底面回波b。而当被探测设备中有缺陷存在时，会在发射脉冲和底面回波信号之间出现来自于缺陷的回波信号f，如图3所示。通过观察缺陷回波f的高度可以对缺陷大小来进行评估，还可以通过观察回波信号f距发射脉冲的距离来判断缺陷到声波探伤模块中探头的埋藏深度。
66.进一步地，还包括后台数据管理模块，所述后台数据管理模块与所述声波探伤模块、数据处理模块、数据分析模块、数据修正模块均连接，用于存储解压后的数字信号，同时用于接收有效原始声波数据与安全状态分析数据，便于进行数据调取与使用。
67.如图4所示，本发明还提供了一种实时声波探伤侦测方法，包括如下步骤：
68.110、通过声波探伤模块在被探测设备上进行360度环绕侦测，得到被探测设备的原始声波数据；
69.120、将原始声波数据进行无损压缩并传输至数据分析模块上；
70.130、所述数据分析模块对无损压缩后的数据进行大数据分析与图像处理，得出安全状态分析数据；
71.140、将所述安全状态分析数据发送至显示屏进行显示。
72.进一步地，所述将原始声波数据进行无损压缩并传输至数据分析模块上包括如下步骤：
73.通过a/d转换器将采集的原始声波数据转化为数字信号；
74.将数字信号通过无损压缩算法模块进行无损压缩；
75.将无损压缩后的数字信号通过通讯模块传输至后台服务器。
76.进一步地，所述数据分析模块对无损压缩后的数据进行大数据分析并图像处理，得出安全状态分析数据包括如下步骤：
77.通过无损解压模块对后台服务器传输的数字信号进行解压；
78.将解压后的数字信号通过图像处理模块进行可视化图形处理，形成被探测设备的3d模型；
79.将所述图像处理模块形成的3d模型与原始被探测设备的3d模型、之前探测到的3d模型进行对比分析，获取安全状态分析数据。
80.进一步地，还包括如下步骤：
81.对所述声波探伤模块获取的原始声波数据进行大数据分析，去除误差数据，筛选出有效原始声波数据。
82.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。