18 декабря 2016г.
Контроль герметичности один из востребованных методов неразрушающего контроля, который проводится в как процессе изготовления изделия, так и при его эксплуатации. Данный вид контроля основан на регистрации пробного вещества, проходящего через возможные дефекты в изделии.
Зачастую, при контроле наиболее ответственных объектов используются аппаратурные методы контроля герметичности [7], которые предполагают управление комплексом сложного оборудования и операции с большим количеством, как правило, слабоструктурированных данных. Достичь необходимой чувствительности помогает полная или частичная автоматизация процесса контроля герметичности. Также для некоторых изделий автоматизация и удалённость процесса контроля являются необходимым условием соблюдения техники безопасности – например, при работе с радиоактивными изотопами.
Автоматизация дистанционного контроля герметичности включает в себя точное следование циклическому алгоритму работы, управление манипуляторами, отслеживание параметров системы и оповещение оператора при возникновении сбоев и ошибок. Благодаря этому обеспечивается безопасность персонала, сокращается время проведения контроля, почти исключается влияние человеческого фактора, и, соответственно, увеличивается достоверность контроля. Но не только процесс контроля герметичности подлежит автоматизации, а также накопление и обработка получаемой во время него информации.
В процессе контроля герметичности необходимо считывать, сохранять и анализировать большие объемы данных, особенно это характерно для поточных линий производства. В обрабатываемых данных обычно присутствуют темпоральные таблицы, которые со временем неравнозначно увеличиваются по сравнению с другими. Обычно они представлены зависимостью получаемого потока пробного вещества от времени. При дальнейшей обработке и оценке годности изделия необходимо, во-первых, найти и удалить «артефакты» – искаженные значения, появляющиеся в результате сбоев в работе системы и возможных ошибок при передаче данных. Во-вторых, очистить получаемый сигнал от шума и фоновой составляющей. И в-третьих, сравнить его с допустимым потоком пробного вещества, который соответствует норме герметичности контролируемого изделия. Если достоверный сигнал превышает допустимый поток, изделие считается негерметичным.
При автоматизации дистанционного контроля герметичности оценка годности изделия проводится в автоматическом или ручном режиме, но подтверждается аттестованным оператором. Это позволяет разгрузить оператора от необходимости анализировать все поступающие в систему данные, то есть принимать решение только в самые ответственные моменты.
Благодаря сохранению данных возможно моделирование процесса дистанционного контроля герметичности в режиме «off-line». Данный режим включает в себя построение графика зависимости потока пробного вещества от времени, повторную фильтрацию данных и оценку годности изделия.
Предлагаемый способ сбора, фильтрации, хранения и анализа данных, получаемых в процессе контроля герметичности основан на использовании реляционной СУБД (системы управления базами данных) [4]. Такие данные обычно приводятся к форме таблиц – основной информационной конструкции реляционных СУБД, которые отличаются простотой организации запросов, доступностью для понимания пользователя и гибкостью изменения как клиентской части программного обеспечения, так и структуры самой базы данных.
Одним из возможных направлений развития автоматизированной дистанционной системы контроля герметичности является построение фильтрации данных на основе генетических алгоритмов [3] и нейронных сетей [5]. При использовании упомянутых технологий система анализа данных становится самообучающейся, может распознавать и удалять недостоверные значения. Список критериев, по которым распознаются эти значения, в процессе работы системы постоянно пополняется. Соответственно, оценка изделия становится все более достоверной и может быть выдана без подтверждения оператора.
На базе представленного подхода разработана автоматизированная система дистанционного контроля герметичности масс-спектрометрическим методом замыкающего сварного шва пеналов после загрузки в них радиоактивных отходов.
Следует отметить, что в качестве системы управления базами данных используется MySQL, которая представляет собой объектно-реляционную систему управления базами данных (СУБД) с открытым программным кодом.
Таблица гиперкуба базы данных информационной системы организуется по радиальной схеме снежинка [6]. Фактологическая таблица представлена датой проведения контроля, номером партии и изделия и оценкой годности. Справочная таблица, описывающая контролируемое изделие, включает в себя основные параметры сварки, ФИО сварщика и нормативно-техническую документацию. Справочная таблица, относящаяся к оценке годности изделия, состоит из показаний датчиков в процессе контроля, результатов настройки приборов (пороговой чувствительности течеискателя), ФИО оператора и полученного потока пробного вещества, по которому производится оценка. В свою очередь, зависимость потока пробного вещества от времени представлена в виде массива в консольной таблице. Достоинствами данной схемы являются: компактность представления данных, четкая иерархия уровней, определяющих степень детализации данных, и малая вероятность появления ошибок и несоответствия данных.
Выгрузка и обмен данными организован в формате CSV [1]. Это позволяет осуществлять анализ и фильтрацию данных в программе Microsoft Excel или других средствах Microsoft Office, при использовании технологии OLE (Object Linking and Embedding) [2].
Поскольку контролируемое изделие является ответственным и радиоактивно опасным, предусмотрено сохранение журнала отработки параметров и технологических команд системы в отдельную базу данных аудита системы. Анализ этой базы данных помогает выявить причины возникновения аварийных и нештатных ситуаций при работе системы.
Автоматизированная система дистанционного контроля герметичности построена на основе распределенной системы управления в открытой среде программирования Lazarus на языке Object Pascal для компилятора Free Pascal. Для обмена информацией между частями системы используется технология OPC [2], основанная на универсальном интерфейсе обмена данными. Это позволяет внедрять в систему любое оборудование, вне зависимости от фирмы изготовителя и способа подключения. А уникальный пользовательский интерфейс поддерживает работу в автоматическом и полуавтоматическом режиме.
По результатам эксплуатации следует отметить то, что благодаря автоматизированному хранению и обработке данных контроля увеличилась достоверность дистанционного контроля герметичности, и сократилось время, затрачиваемое как на оценку годности изделия, так и на разработку протоколов испытаний и иной технической документации.
Список литературы
1. CSV Files [Электронный ресурс], 2014. URL: http://www.csvreader.com (дата обращения: 28.11.2016).
2. Каратаев А.А. Технология OPC как средство интеграции автоматизированных систем / А.А. Каратаев, В.П. Пальшин, З.М. Ярмухамедова // Вестник КазНТУ. – 2014. – № 3. – С. 138-145.
3. Ковшов Е.Е. Применение генетического алгоритма при оценке рисков инновационных проектов. / Е.Е. Ковшов, О.В. Горяева // Российское предпринимательство. – 2010. – №11-3 – С. 85-91.
4. Коннолли Т. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика = Database Systems: A Practical Approach to Design, Implementation, and Management. / Т. Коннолли, К. Брегг — 3-е изд. — М.: Вильямс, 2003. — 1436 с.
5. Маткова А.Е. Классификатор интегрированной системы биомедицинского назначения на базе нейросетевых модулей. / Е.А. Маткова, Е.Е. Ковшов // Информационные технологии. – 2008. –№12. – С. 42-45.
6. Панченко Б.Е. Хранилища данных на реляционном каркасе. Информационные и коммуникационные среды. / Б.Е. Панченко // УСиМ – 2013. – №1. – С. 71-84.
7. ПНАЭГ-7-019-89. Унифицированная методика контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов АЭУ. Контроль герметичности. Газовые и жидкостные методы. – Введ. 1990-07-01. – М.: Госатомэнергонадзор СССР, 1990. – 37 стр.
