前言
本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC 56)提出并归口。
本文件起草单位:中国特种设备检测研究院、上海材料研究所有限公司、武汉中科创新技术股份有限公司、天津市特种设备监督检验技术研究院、中石化工程质量监测有限公司、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司、机械工业上海蓝亚石化设备检测所有限公司、中国特种设备检验协会
本文件主要起草人:原可义、蒋建生、王泽军、侯金刚、邢云松、王飞、费学智、孟涛、丁杰、刘怿欢、吕庆贵、韩志雄、郑晖、东蕊。
引言
化工装置数字孪生智能监测系统(以下简称“监测系统”)指采用压电超声、电磁超声、相控阵超声超声导波、声发射、红外热成像及应力检测等无损检测(NDT)方法,将传感器长期安装到化工装置的风险点位,对局部区域的损伤状态进行周期性监测,并采用智能分析给出评价和预警的数字孪生系统。该监测系统适用于长期服役、风险点突出的化工装置,通过与化工装置本体数字孪生平台的数据互联,使用壁厚、缺欠扩展、应力集中等 NDT 数据校正化工装置完整性模型,同时基于化工装置工况优化NDT 监测参数,避免监测与装置脱节导致误判。
对于不同类型的化工装置,监测需求不同,监测系统采用1种或多种无损检测方法,建立监测系统的通用要求标准,有利于不同监测系统的规范化建设、应用和管理,发挥基础支撑作用,促进监测系统的推广应用。
1 范围
本文件确立了采用无损检测方法的化工装置智能监测系统的数字孪生系统组成,规定了系统整体安全要求和各组成部分的技术要求、功能要求、性能要求,并描述了相应的验证方法本文件适用于化工装置数字孪生智能监测系统的开发、应用和管理。
本文件不适用于以化工装置动部件为监测对象的数字孪生智能监测系统
注:化工装置包括石油化工装置、煤化工装置、天然气净化装置等。化工装置主要监测对象为常压储罐、锅炉、压力容器和压力管道等。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 13992 金属粘贴式电阻应变计
GB/T 18182 金属压力容器声发射检测及结果评价方法
GB/T 25000.51 系统与软件工程 系统与软件质量要求和评价(SQuaRE) 第51部分:就绪可用软件产品(RUSP)的质量要求和测试细则
GB/T 32563 无损检测 超声检测 相控阵超声检测方法
GB/T 40332 无损检测 超声检测 超声测厚仪性能特征和测试方法
GB/T 40730 无损检测 电磁超声脉冲回波式测厚方法
GB/T 43441.1 信息技术 数字孪生 第1部分:通用要求
GB/T 45166 无损检测 红外热成像检测 总则
3 术语和定义
GB/T43441.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 数字孪生 digital twin
依托稳定的数据连接,保障目标实体与数字实体之间以预设速率和精度实现动态同步,且支持虚实双向映射、交互与协同优化的特定目标实体的数字化表达。
注:以反应釜多点厚度监测系统数字孪生为例,数据采集单元实时获取测量信号、信号强度、仪器状态等数据,经网络传输至数字实体,数字实体按预设精度更新模型,对数据采集单元的健康度和数据可信度给出评价,并根据相关标准给出运维建议。此外,监测系统的数字实体还与监测对象的数字实体存在数据交互,如厚度测量值厚度修正值、数据可信度、釜体温度、釜体压力数据、数据采集周期等
[来源:GB/T 43441.1—2023,3.4,有修改]
3.2 数字孪生系统 digital twin system
基于数据驱动来实现目标实体与数字实体间各要素动态映射的系统。
注:数字孪生系统由目标实体、数字实体、两者之间的数据连接以及数据连接过程中涉及的模型、数据和接口等要素组成,反应釜多点厚度监测数字孪生系统案例见附录 A。
[来源:GB/T 43441.1—2023,3.5,有修改]
3.3 监测参量 monitoring parameter
通过声、光、电、热、磁等无损检测方法获取的外形、位姿、壁厚、缺欠、温度场和应力等参量数据。
注:化工装置常用监测参量及监测方法见附录 B。
3.4 数据采集单元 data acquisition unit
由数据采集模块、系统模块和电源模块等组成,实现信号采集与前处理的功能单元。
3.5 智能监测系统 intelligent monitoring system
采用声、光、电、热、磁等无损检测方法对目标化工装置进行监测,在“对象建模—信号采集—数据处理—分析决策—数据管理”等环节具备一定程度的自动化和智能化,自动(或辅助)完成缺欠识别、量化分析与异常预警,并输出处置建议的监测系统
注:根据自动化程度及数据处理能力,智能监测系统分为Ⅰ~Ⅲ级,见附录 C。
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件
HTTP:超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol)
HTTPS:超文本传输安全协议(Hyper Text Transfer Protocol Secure)
IEEE 1588:精确时间同步协议(IEEE 1588 Precision Clock Synchronization Protocol)
MQTT:消息队列遥测传输协议(Message Queuing Telemetry Transport)
MTBF:平均无故障运行时间(Mean Time Between Failures)
NTP:网络时间同步协议(Network Time Protocol)
OPCUA:开放式产品通信统一架构(Open Platform Communications Unified Architecture)
PPS:秒脉冲同步信号(Pulse Per Second)
RBI:基于风险的检验(Risk Based Inspection)
SNTP:简单网络时间同步协议(Simple Network Time Protocol)
5 原理
5.1 化工装置数字孪生智能监测系统(以下简称“监测系统”)的示意图见图1,除监测系统本体的数字孪生系统外,还包括与监测对象的双向数据接口。其运行原理为结合在线 NDT 监测数据与周期性检测结果动态更新设备完整性模型参数,如壁厚、缺欠扩展、应力集中等,并结合化工装置运行工况,如温度、压力、介质等动态修正测量结果及自适应优化 NDT 监测参数,避免“监测与装置脱节”导致的误判。
5.2 监测系统使用无损检测方法对化工装置关键部位实施长期在线监测。传感器固定安装于监测点位,监测系统侧重于对同一对象的长期重复测量以追踪损伤演化趋势,需重点解决增益漂移、提离波动传感器位置偏移等长期稳定性问题,并建立相应的误差补偿和在役校准机制
5.3 监测系统主要应用于化工装置中关键静置设备及管道的智能监测,数据服务包括缺欠演化监测腐蚀与壁厚监测、状态感知与预警、缺欠扩展预测与运维决策等。
6 安全要求
6.1 总体要求
化工装置数字孪生智能监测系统的安全要求应以保障化工装置运营安全为核心目的,遵循安全生产、网络安全、数据安全、特种设备、危险化学品及工业自动化等领域的法律法规与强制性标准。系统安全体系应围绕“人、机、料、法、环、测”6个维度构建,有效防范设备失效、数据安全、模型误判、网络攻击及人为操作等风险,确保系统安全、稳定和可靠运行,为化工装置的本质安全与长周期安全生产提供支撑。
6.2 人员安全
系统设计、建设、运维、操作、管理及第三方服务人员,应具备与岗位要求相匹配的专业资质及安全培训合格证明,应遵守化工装置安全管理制度及岗位安全职责。应建立分级授权、岗位责任制与责任追溯机制,明确各级人员的安全权限与审批流程;关键操作应实行复核确认,避免违规与越权操作。同时,应定期组织安全生产、风险辨识及应急处置培训演练,持续提升人员的安全意识与风险防控能力
6.3 设备安全
系统物理设备(含传感器、数据采集单元、服务器等)应符合防爆、特种设备、工业自动化设备安全的相关规定,满足化工装置现场防火、防爆、防腐和防静电等要求,不应使用不合格或存在安全隐患的设备。设备的选型、安装、调试、维护及报废环节应坚持安全优先原则,不应破坏化工装置本体结构安全承压完整性及安全附件功能。关键设备与链路应具备安全冗余与故障隔离能力,并建立全生命周期安全台账,确保设备运行状态安全可控
6.4 数据与网络安全
系统的监测数据、工况数据、模型数据等均属于化工装置安全生产重要数据,应遵循数据安全与个人信息保护等法律法规,实施分类分级管理。在数据全生命周期中应落实安全防护措施,防止数据篡改、泄露与非法访问;对重要数据实行备份保护与规范销毁,保障数据真实、完整、保密和可用。系统网络建设与运行应落实网络安全等级保护制度,应隔离生产网、控制网与管理网,实施网络边界防护与访问控制,防范网络安全事件对化工装置运营安全造成影响
6.5 制度与应急安全
针对系统全生命周期,应建立健全安全管理制度、操作规程与应急预案。应落实网络安全等级保护、安全生产标准化等要求,建立安全责任与隐患整改的闭环管理机制。同时,应制定覆盖设备故障、数据泄露、网络攻击、模型失效及自然灾害等场景的应急预案并纳入化工装置整体应急管理体系,定期开展应急演练,确保安全事件发生时能快速响应、有效处置并按规定上报。
6.6 环境与模型安全
系统部署与运行环境应适配化工现场高温、高压、易燃易爆等复杂工况,满足防火、防爆、防雷及防自然灾害等安全防护要求,设备布置与线缆敷设不应影响化工装置本体安全与人员作业安全。监测方法、数字孪生模型及智能分析算法的应用应符合相关规定;不应依赖单一模型或算法自动判定关键安全风险,重大风险结论应经人工复核确认。应建立模型运行与算法应用的安全监控机制,确保监测与分析结果安全可信、可追溯,避免因模型偏差或环境干扰导致安全误判与处置延误
7 系统组成
7.1 监测系统包括目标实体、数据交互、数字空间以及数据服务4个主要部分,主要由监测系统的物理设备和数字实体构成,还包括被监测化工装置数字实体与本系统的双向数据接口,见图2。监测系统具备以下2项主要功能。
a) 系统健康管理及参数优化
传感器采集的原始数据和其他目标实体的运行数据经数据交互层标准化处理后上传至数字空间;结合工况数据,经诊断模型处理,输出仪器健康状态、监测参数优化方案、数据可信度等参数,输出至数据服务层,优化调整监测参数,根据需要提出监测仪器的运维建议。
b) 化工装置智能监测
传感器采集的原始数据,输入到机理模型,结合工况数据修正误差,实现缺欠识别和测量,输出监测结果数据,与数据可信度打包输出到数据服务层,给出缺欠预警和运维建议,输出到化工装置数字实体
7.2 目标实体是监测系统的物理执行单元,作用是将化工装置的物理状态转化为可量化、可传输的原始数据,为后续数字映射提供基础。目标实体主要包括,压电超声、电磁超声、相控阵超声、红外、应变片等不同类型的传感器,与传感器匹配的数据采集单元,以及试块、工装等辅助装置。
7.3 数据交互是连接目标实体与数字空间的桥梁,通过标准化数据格式与冗余通信链路,实现数据的双向流转与标准化处理,具体为以下2项:
a) 上行数据流,目标实体→数字空间,为监测系统自身数据,包括仪器运行数据、监测原始数据和监测结果数据等;
b) 下行数据流,数字空间→目标实体,为监测系统下发的参数调整指令,包括采集周期、精度要求、增益要求、滤波参数和聚焦法则等。
7.4 数字空间是监测系统的核心决策支撑单元,将原始数据转化为数字知识,通过多种模型实现目标实体的数字化映射与智能分析,数字模型包括以下4类:
a) 几何模型,表达传感器、监测对象的三维结构与相对位置;
b) 机理模型,包括监测机理和温度、应力等因素影响机理,实现对原始数据的解算,输出不同监测参量的结果;
c) 诊断模型,根据监测数据和运行数据分析仪器的健康状态,结合化工装置工况数据,形成监测参数优化方案;
d) 预警模型,结合历史数据,采用智能模型分析缺欠的类型、扩展趋势并适时预警。
7.5 数据服务通过三维模型与缺欠数据叠加,实现监测过程回放、可视化展示、预警提示、标准化报告输出等功能,将数字空间的分析结果转化为可执行的运维决策,实现 “以虚控实”,提供以下应用服务
a) 仪器健康管理,实时监测传感器、数据采集单元状态,记录故障信息并推送维保建议,协同调整监测计划;
b) 参数自适应优化,结合化工装置工况数据,动态调整监测系统的采集周期、探头频率等参数;
c) 缺欠预警与运维决策,将缺欠坐标映射至化工装置三维模型,根据预警模型分析结果,输出风险预警和运维建议。
7.6 监测系统与监测对象数字实体的双向数据接口,主要传输以下2类数据:
a) 输入到监测系统的工况数据,包括监测部位的几何参数、材料牌号、运行温度、运行压力、介质情况、防护条件和安装基座等;
b) 输出到监测对象数字实体的监测结果,包括监测结果数据、数据可信度、缺欠预警和运维建议等。
8 目标实体
8.1 实体本体
8.1.1 传感器
传感器根据监测需求选型,按设计方指定的预设监测点布置,按一定周期采集监测参量对应的原始信号。
8.1.2 数据采集单元
数据采集单元具备监测参数设置、信号预处理、数据缓存、现场显示等基础功能。
8.1.3 辅助装置
辅助装置包括但不限于试块、工装等。
8.2 技术要求
8.2.1 监测系统宜采用分层分布式结构,至少包括传感器、数据采集单元和数据服务器等部分。
8.2.2 各组成部分的设备应根据需求配置。各组成部分间的接口和安装结构应符合现场作业条件和环境保护的要求。
8.2.3 监测系统设计前应明确系统建设、运行与维护的环境条件及技术要求,包括但不限于以下内容:布放基本环境条件;
电力供应与网络接入条件;
与已有设备/系统的兼容适配要求;
系统运行要求,包括运行时间、数据质量、响应速度等;
系统维护要求,包括维护周期、安装调试、更换升级、回收环保等;
验收要求,包括验收指标、测试方法、合格标准等;
其他补充要求,包括安全合规、可扩展性等。
8.2.4 监测系统各组成部分的设备工作时间应具有同一时间基准,目标实体应具备与数字实体时间同步的功能,支持串行通信传输时间同步数据包、NTP、SNTP、IEEE 1588、PPS等1种或多种时间同步方式。
8.2.5 监测系统应具备稳定安全的网络通信,可通过网络实现远程在线监测分析,远程分析时应为检测人员提供有效、充足的现场信息。
8.2.6 传感器的安装应满足以下要求:
a) 传感器的安装和布置不影响装置的安全可靠运行;
b) 对于非接触式传感器的安装,根据化工装置被测部位结构和传感器结构特点,设计相应的传感器支架,支架采用焊接、螺接或粘贴方式固定在安装部位;
c) 对于接触式传感器,刚性连接在被测部件上,根据传感器的结构和尺寸设计安装底座,安装底座采用焊接方式永久固定在安装部位,对于不适合焊接的部位采用粘贴或螺接方式固定;
d) 压电式超声传感器采用长期稳定的耦合方式。
8.2.7 传感器的校准应满足以下要求。
a) 离线校准。各类传感器的离线校准符合相关标准要求。
b) 在线自校准。支持定期自动触发校准,通过内置标准源或参考传感器验证监测数据准确性。对不同的传感器制定专门的校准方案。
c) 将自校准数据与离线校准结果比对,偏差超过约定值采取调整措施。
注:智能监测系统的传感器校准还包括以下形式:
a) 数据融合校准:多传感器协同监测时,通过算法融合数据,修正单一传感器误差;
b) 远程校准:设置远程校准接口,通过网络接收标准校准信号,对无人值守传感器进行校准。
8.2.8 数据采集单元应满足以下技术要求:
a) I/O 接口标准化、模块化,易于扩展和替换;
b) 各数据采集模块具有通道和模块 OK 指示灯;
c) 数据采集模块具备合理的采样周期设定范围及设定方式,以便对信号进行整周期采样;
d) 单个模块故障不影响系统整体运行,各数据采集模块之间相互独立、互不影响;
e) 为保证数据采集的同步性和可靠性,可行范围内同类传感器共用同一数据采集单元;
f) 采用容错、自诊断和抗干扰等措施达到高可靠性;
g) 每个数据采集单元提供多路独立的报警继电器输出,报警逻辑和报警定值能通过软件组态设置,数据采集单元具有串口和以太网络接口。
8.2.9 数据服务器应采用标准化、开放式的硬件结构,采用符合开放系统标准的实时多任务多用户成熟安全的操作系统;支持掉电保护,承受电压扰动和电源恢复后的自动重新启动。应配置至少1台数据服务器,其配置满足监测系统性能要求。
8.2.10 监测系统通信设备应满足以下要求:
a) 根据需要配置相应的网络设备,保证通信要求;
b) 局域网符合工业通用标准,数据传输速率满足系统需求;
c) 选用的网络安全隔离装置和防火墙通过相关检测机构的认证;
d) 系统内所有设备采用标准时钟,或与系统合用时钟同步接收装置。
8.2.11 环境适应性。应有屏蔽、防尘、通风和防潮设施,以便适应现场环境。电磁屏蔽特性应保证本系统正常工作和不影响其他设备的正常工作。
8.2.12 系统重要组成设备或部件宜根据系统实际应用需求,考虑冗余配置和故障隔离措施,包括但不限于电源、存储设备和数据采集单元,且单个数据采集单元发生故障时,不应影响系统其他部分运行。
8.3 功能要求
8.3.1 传感器应按监测点布置,采用无损检测方法对化工装置的监测参量应进行实时或定期采集。
8.3.2 数据采集单元应具有现地监测、分析、试验和原始数据管理功能。一般与传感器直接相连,可对传感器进行参数设置、调试;对传感器采集的数据进行数字化、缓存、图像化显示和人工辅助判读;管理传感器设置参数和监测数据,并上传到数据服务器。数据采集单元通常包含数据采集模块、传感器供电电源和显示器等设备。
8.3.3 数据服务器应具备监测数据管理与存储功能,配置满足数据量和运算能力要求;配套运行专用分析软件或人工辅助智能分析软件,应对监测数据进行智能化、逻辑化处理,实现多源数据融合、智能分析及趋势预警等功能,并向数字实体发送更新数据
8.3.4 通信设备应具备互联网或业务专网接入功能,具备与数字实体信息交换功能;选型时宜选取具有快速以太网接口或光纤接口的设备,当系统具备与外网交换信息功能时,宜配备符合要求的防火墙、入侵检测系统等安全防护设备
8.3.5 应按系统载流、耐压、导体电阻、绝缘和通信带宽的需求,选择相应规格的电缆。根据应用环境,线缆宜具备合适的抗拉强度、弯曲半径、耐水压和防腐等性能,并配备防鼠咬、蚁噬,以及防磨等措施。
8.3.6 系统监测点应根据化工装置的结构特点和特性参数进行合理有效配置。如有该装置的 RBI数据,监测点的选择见 GB/T 26610.2,参考前序经验选择。
8.4 性能要求
8.4.1 传感器及数据采集单元应满足监测对象的温度要求和应用环境的安全防爆要求。
8.4.2 压电超声测厚传感器,应根据被测对象标称厚度选择探头频率及探头形式(双晶或单晶),探头性能应符合 GB/T 40332的要求。
8.4.3 电磁超声测厚传感器及采集单元应符合 GB/T 40730的要求。
8.4.4 声发射传感器及采集单元应符合 GB/T 18182的要求。
8.4.5 相控阵超声传感器应符合 GB/T 32563的要求。
8.4.6 红外传感器应符合 GB/T 45166的要求。
8.4.7 应力传感器及其数据采集单元应符合 GB/T 13992的要求。
9 数据交互
9.1 数据类型
9.1.1 监测系统数据,包括以下4类:
a) 运行数据,如增益、频率、校准状态、电池电量、故障码、数据可信度等;
b) 监测原始数据,如超声信号、图像、声发射波形、应力信号等;
c) 监测结果数据,如壁厚、缺欠类型、缺欠大小、缺欠位置、温度场、应力等。
d) 预警信息和运维建议。
9.1.2 监测对象数据,即化工装置的工况数据,包括以下内容:
a) 监测部位的几何参数、材料牌号;
b) 运行温度、运行压力、介质情况;
c) 防护条件,监测区域的温湿度、防爆等级、振动值等;
d) 传感器安装基座情况等。
9.2 交互内容
9.2.1 监测系统内部的双向数据流,具体为以下2类:
a) 上行数据流,目标实体→数字空间,包括仪器运行数据、监测原始数据、监测结果数据等。
b) 下行数据流,数字空间→目标实体,包括采集周期、精度要求、增益要求、滤波参数、聚焦法则等设置参数。
9.2.2 监测系统与监测对象的双向数据流,具体为以下2类:
监测系统→监测对象,监测结果,包括监测结果数据、数据可信度、缺欠预警和运维建议等。
b) 监测对象→监测系统,被监测化工装置的工况数据,见8.1.2。
9.3 功能要求
9.3.1 监测参量宜包括但不限于壁厚、缺欠尺寸、温度场分布、应力。
9.3.2 监测系统应具备连续、实时在线监测的能力,且采集周期符合反应监测参量变化的要求。采集周期应根据化工装置运行质量状态调整。
9.3.3 监测参量的显示和存储形式见表1,其他符合要求的形式也可使用。
9.3.4 数据应按记录完整、有效、易存储、易传输和易批量处理的原则进行存储。
9.3.5 数据管理的建设和功能应满足以下要求:
a) 按密级界定要求进行分类存储、转发和管理;
b) 建立监测实时数据库,用于实时存储更新接收到的监测数据;
c) 建立监测历史数据库,用于长期存储所有接收到的监测数据,存储时长满足技术需求,监测数据存储量满足对装置状态进行完整分析的要求;
d) 建立设备配置及运行状态数据库,用于存储更新系统、仪器设备的配置参数和运行状态数据;
e) 建立数据管理软件,用于查询、绘制、分析和导出监测数据和系统配置及运行状态数据;
f) 建立运行监控软件,用于系统仪器设备状态的在线监控及报警。
| 序号 | 检测参量 | 监测方法 | 显示形式 | 存储形式 |
| 1 | 壁厚 | 压电超声法、电磁超声法 | 测量值和A型显示 | 测量值和A型显示 |
| 2 | 缺欠 | 在线声发射 | 缺欠定位 | 声发射数据 |
| 相控阵超声法 | 相控阵超声图谱 | 相控阵超声图谱 | ||
| 3 | 温度场分布 | 红外热成像 | 红外图像 | 红外图像 |
| 4 | 应力 | 应变片监测法 | 测量值和测量波形 | 测量值和测量波形 |
| 注:超声类方法的监测数据格式见附录D。 | ||||
9.4 性能要求
9.4.1 时序对齐。所有数据应带时间戳,并精确到毫秒级。
9.4.2 传输延迟。应满足装置实时安全监控要求,支持紧急任务插队,指令下发响应时间和传输延迟应在技术文件中明确。
9.4.3 传输协议适应场景需求。实时检测数据宜选用 OPC-UA,控制指令宜选用 MQTT,如批量数据包等大体量文件宜选用 HTTP/HTTPS。
9.4.4 采样频率应满足数据完整性要求,采样频率应至少为被测信号特征频率的 5 倍。
9.4.5 预处理适度。为减少冗余,可对原始数据进行去噪、特征提取等预处理。预处理不应影响NDT 信号信噪比和缺欠特征提取误差。
9.4.6 存储可靠。配置冗余备份架构,核心数据应无丢失,高优先级数据的备份恢复时间应符合化工装置安全生产对业务连续性的实际需求。
9.4.7 通信可靠。具备网络冗余能力,在网络节点或链路发生故障时,链路切换时间应满足系统对中断的宽容时间要求;在连续满载通信测试中,数据丢包率应满足通信长期稳定性要求。
10 数字空间
10.1 数字模型
10.1.1 几何模型,包括传感器三维结构、安装表面状态、数据采集单元尺寸、被检测部件的三维坐标及监测装备相对位置。
10.1.2 机理模型,从监测数据到监测参量的传递模型,包括不同方法的检测机理模型和环境影响机理模型,环境影响因素包括温度、应力、介质等。
10.1.3 诊断模型,根据监测数据和运行数据分析仪器的健康状态,确定数据可信度和运维需求;结合工况数据,形成监测参数优化方案。
10.1.4 预警模型,包括损伤模型、缺欠评价标准、基于历史数据的 AI分析模型、输出缺欠类型、扩展趋势及预警等级。
10.2 功能要求
10.2.1 数字模型应具备以下基础功能:
a) 模型全生命周期管理,支持模型版本控制、更新与校准;
b) 基于监测数据与化工装置工况数据迭代优化模型精度;
c) 扩展能力,模型宜具备模块化扩展特性,根据应用需要新增算法和适配场景。
10.2.2 几何模型应具备以下功能:
a) 构建传感器、数据采集单元、辅助工装(若有)、监测对象及监测点的三维几何模型,与物理设备尺寸、装配关系的映射误差符合相关标准;
b) 支持检测场景建模,包括与监测对象化工装置的相对位置关联建模。
10.2.3 机理模型应具备以下功能:
a) 多源数据适配处理,支持多种 NDT 原始数据的接入与预处理,自动执行预处理策略,完成数据清洗和特征提取;
b) 结合化工装置工况数据修正监测误差,实时映射 NDT 物理系统的监测全流程,还原操作步骤。
10.2.4 诊断模型应具备以下功能:
a) 实时分析仪器健康状态,确定数据可信度;
b) 记录设备故障,自动报警并按提示修复方案;
c) 根据化工装置数字实体下发的工况数据,智能生成/调整监测方案。
10.2.5 预警模型应具备以下功能:
a) 基于历史数据与 AI算法实现缺欠分类、定位及扩展趋势分析,支持分析规则自定义配置;
b) 结合化工装置运行工况,输出缺欠处置优先级与运维建议。
10.3 性能要求
10.3.1 几何模型尺寸误差、缺欠定位映射相对误差、缺欠尺寸量化误差应符合监测对象要求,确保与物理设备监测结果的一致性。
10.3.2 机理模型的分析逻辑与流程应符合相关方法标准,监测结果可追溯。
10.3.3 诊断模型中设备设置参数、校准等数据记录应满足相应化工装置的规范要求。
10.3.4 预警模型的缺欠识别准确率、趋势预测误差、分析结果重复性应满足装置安全要求,不应因分析偏差导致化工装置安全误判。
10.3.5 与监测仪器数据同步速率应匹配监测需求,确保模型状态与目标实体实时一致。
10.3.6 与监测对象数字实体的通信延迟应满足运行要求,保障协同控制的及时性。
10.3.7 在化工装置复杂环境内,连续稳定运行多个监测周期,应无数据丢失或模型崩溃。
11 数据服务
11.1 应用场景
11.1.1 仪器健康管理。根据诊断模型输出结果,分析监测系统健康情况,适时维保,并协同调整监测计划。
11.1.2 参数自适应优化。结合化工装置数字实体的工况数据和诊断模型输出结果,智能调整监测参数。
11.1.3 缺欠预警与运维决策。将机理模型输出的监测参量数据映射到化工装置三维模型中,结合诊断模型输出的数据可信度和预警模型输出的缺欠信息,基于化工装置损伤模式给出评估和预警。
11.2 功能要求
11.2.1 仪器健康管理,应具备仪器运行状态监控和故障报警等功能,包括但不限于以下功能:
a) 实时监测安装仪器的运行状态,控制监测仪器的启动、停止与复位等;
b) 实时监测通信设备工作状态、软硬件的运行状态等;
c) 具备自诊断功能,发生异常时实时报警。
11.2.2 参数自适应优化,应包括但不限于以下功能:
a) 根据监测对象的工况数据,自动调整补偿算法,动态调整数据采集周期;
b) 根据监测原始数据,动态调整信号处理策略;
c) 针对传感器随时间推移产生的性能漂移,具备自动纠偏能力;
d) 自动记录每次参数调整的时间、调整前后的数值及触发原因,形成完整的运行日志。
11.2.3 缺欠预警与运维决策,包括但不限于以下功能。
a) 针对不同的传感器数据,应实时显示采集结果;对于测厚数据和应力数据应显示测量值;对于相控阵超声和红外传感监测结果,应显示监测图像。支持化工装置三维模型与缺欠数据叠加显示,支持多视角动态切换监测过程回放及虚实联动交互。
b) 系统宜提供专业的智能分析工具,可实现多参量的数据融合,根据监测参量的综合变化,预测缺欠状态及发展趋势。
c) 系统应具备对化工装置常见的异常现象进行人工辅助诊断的能力,可结合趋势分析进行预警,预警阈值可根据装置特性和运行工况设定。出现报警时,系统应在数据采集单元和数据服务器予以醒目提示,并及时输入到监测对象数字实体。
d) 系统可提供规范的监测状态报告,报告内容应包括化工装置各监测参量的数值和变化趋势,对监测对象的质量状态提出初步评价,并附相关的图形和图表。
11.3 性能要求
11.3.1 多系统适配。应兼容主流 NDT 设备协议及化工装置系统接口。
11.3.2 功能扩展能力。支持模块化新增功能,扩展功能接入后应保持核心架构不变。
11.3.3 合规性。服务流程与分析逻辑符合相关标准法规要求,报告格式应满足审核与认证要求
11.3.4 操作便捷性。支持基础手动操作,提供拖拽式流程配置、应一键生成检测报告等功能。
11.3.5 容错能力。支持操作错误提示与回滚,应具备异常操作校正功能;单模块故障时,其他功能正常运行,保障服务连续性。
12 系统核查和验证
12.1 核查和验证的内容,包括但不限于以下项目:
a) 目标实体核查;
b) 数据交互验证;
c) 数字空间验证;
d) 数据服务验证;
e) 系统综合验证。
12.2 目标实体核查,包括但不限于以下项目:
a) 系统所使用的主要设备元件应具备有效的型式试验证书;
b) 传感器及数据采集单元按相应 NDT 标准测试。
12.3 数据交互验证,包括但不限于以下项目:
a) 数据接口:验证监测系统与化工装置的接口协议兼容性,通过“协议模拟发送-接收校验”;发送一定数量 NDT 检测指令,计算接收成功率;
b) 数据同步速率:在目标实体与数字实体间建立实时通信,通过“信号触发-时间戳对比”,物理设备采集多次,分别记录虚拟模型接收并更新的延迟,取最大值;
c) 时序对齐验证:对比监测原始数据与化工工况数据的时间戳。
12.4 数字空间验证,包括但不限于以下项目。
a) 几何模型:对比虚拟模型与实体的尺寸偏差和位置偏差。
b) 机理模型:采用“仿真-实测对比”法,用模拟信号与物理实验数据对比。在数字实体中模拟监测全流程,记录关键技术节点或异常,再在物理场景中复现,验证映射覆盖率。
c) 诊断模型:人为断开传感器信号,验证模型是否在一定时间内检测故障并响应。
d) 预警模型:测试对象制作人工缺欠,进行系统监测试验,验证虚拟模型中缺欠类型识别准确率;模拟化工装置指定类型异常,验证监测系统是否触发预警,并推送运维建议,记录从异常发生到预警输出的延迟。
12.5 数据服务验证,包括但不限于以下项目:
a) 仪器健康管理:注入模拟的传感器漂移信号或硬件报错指令,系统能输出故障类型;
b) 参数自适应优化:模拟极端工况,同时输入标准测试信号,系统能自动切换或调整补偿算法;
c) 缺欠预警与运维决策:在测试对象上预设已知缺欠,监测系统数据更新后,对比虚拟模型中标注的缺欠位置与实际位置
12.6 系统综合验证,包括但不限于以下项目。
a) 按照 GB/T 25000.51确定软件测试流程。验证包括但不限于功能性、合规性、性能效率、兼容性、易用性、可靠性、信息安全性、维护性和可移植性等内容。
b) 环境适应性,根据实际需求和条件完成必要的环境试验。试验项目包括但不限于防水、低温、高温、温湿度、雷击、沙尘、防爆等。
c) 连续性验证,连续采集数据,统计数据丢失率;模拟通信链路中断,断开主链路,验证备用链路切换时间;模拟存储故障,测试数据恢复能力。
d) 在模拟化工工况下,系统连续运行,记录映射准确性、数据同步速率的变化。
e) 周期性调整化工装置工况,验证系统是否相应调整检测参数。
f) 模拟季节性环境变化,验证传感器数据采集精度,误差变化。
g) 运行期间定期进行数据比对。比对方法可采取同时刻,近似点位的取样分析比对方法,也可采取原位比对方法。采用原位比对方法时,用于比对的监测仪器的技术指标应不低于被比对的监测仪器。采用解剖验证等实际检测结果比对的方式,按一定周期校正机理模型。
13 文件与资料
13.1 系统开发
13.1.1 需求与架构定义资料,如系统业务需求规格说明书、系统总体架构设计文档等。
13.1.2 数字孪生模型构建资料,如化工装置三维模型资产清单、机理模型与智能算法设计说明书、模型-数据关系映射表等。
13.1.3 数据字典与接口规范,如系统数据字典、软硬件接口协议与控制指令格式规范等。
13.1.4 研发与测试过程资料,如系统概要设计与详细设计文档、单元测试与集成测试报告、算法模型训练与验证数据集等。
13.2 运行维护
13.2.1 数据采集与接入资料,如现场传感器与数据采集单元点位表、数据采集与传输链路架构图、实时数据质量评估报告等。
13.2.2 系统运维与监控记录,如系统运行状态监控日志、人工辅助诊断与复核记录、系统告警与运维工单闭环记录、业务人员操作审计日志等。
13.2.3 动态优化与资产管理资料,如参数自适应优化调整记录表、模型漂移与算法更新记录、系统软硬件资产台账、配置基线与版本控制记录、第三方组件与开源软件许可清单等。
13.2.4 性能评估与知识沉淀资料,如系统长周期运行性能评估报告、模型精度定期校验报告、系统持续改进与升级规划书、培训记录、知识库与故障案例库等
13.3 交付
13.3.1 验收验证类文档,如系统交付验收方案、系统验收测试报告、长周期试验报告、模型验证报告和软件测试报告等。
13.3.2 安全与合规类文档,如安全管理体系文档、安全管理手册、安全测试与评估报告、应急预案与演练记录、设备合规证书、软件与模型合规材料和标准符合性汇总报告等。
13.3.3 运维与操作类文档,如系统运维手册、用户操作手册和运维记录模板等。
13.3.4 交付类文档,如交付物清单及说明、系统技术资料汇编和项目总结报告等。
附录 A (资料性)
A.1 项目背景与目标
为提升反应釜设备的本质安全性和运行效率,应对高温、高压、腐蚀等严苛工况下的设备老化风险,构建“反应釜多点厚度监测数字孪生系统”。系统通过耦合智能测厚系统和反应釜本体的数字孪生体,实现设备状态实时感知、智能诊断与预测性维护,确保设备全生命周期的安全可靠运行
A.2 系统架构
A.2.1 整体架构设计
系统包含以下2个紧密关联的数字孪生实体,这2个孪生体通过数据交互在数字空间内协同分析
a) 测厚系统数字孪生 (Twin A):关注测量系统自身状态(传感器精度、仪器状态、信号强度)。
b) 反应釜数字孪生 (Twin B):关注反应釜本体状态(壁厚、腐蚀速率、寿命)。
A.2.2 测厚系统数字孪生
A.2.2.1 测厚系统的数字模型,包括以下3项模型:
a) 几何模型,建立超声探头、保护罩、数据采集单元的3D 模型,精确反映探头在反应釜上的安装位置和朝向;
b) 机理模型,主要为温压补偿模型,利用反应釜温度、压力数据修正壁厚参量测量值;
c) 诊断模型,根据交互数据判断传感器衰减、仪器故障、校准需求等情况,并提出运维建议;根据反应釜监测需求修改测厚系统的工作参数。
A.2.2.2 测厚系统的孪生数据,包括以下两类数据:
a) 本体数据,如数据采集单元的初始数据和健康度数据等;
b) 监测数据,如监测信号、修正厚度值、数据可信度等,其中数据可信度是基于系统健康度,给当前测量的壁厚数据打上 “可信度”标签。
A.2.3 反应釜数字孪生
A.2.3.1 数字模型包括几何模型、物理模型、行为模型和规则模型等。
A.2.3.2 孪生数据包括本体数据、规则数据和衍生数据等。
A.3 数据交互与数字服务
A.3.1 数据交互包括以下内容。
a) 数据采集。数据采集单元按设定频率采集厚度数据,测厚系统数字孪生(Twin A)实时评估自身健康状态,并将“数据可信度”标签随厚度数据一同发送给反应釜数字孪生(Twin B)。
b) 数据清洗。剔除因气泡或干扰产生的异常跳变数据。
c) 同步机制。物理反应釜的壁厚变化通过数据流实时驱动数字模型更新。
A.3.2 数据分析和处理包括以下内容。
a) Twin B结合当前的温度、压力工况,利用物理模型推演未来3个月的壁厚变化趋势。
b) 将实测壁厚与理论腐蚀模型计算值进行对比。如果偏差过大,说明腐蚀机理发生变化(如出现了点蚀),待修正模型参数
c) 交叉验证。假设反应釜上某点的厚度读数突然急剧下降,判断为发生严重腐蚀,待安排停机检查。Twin B查询测 Twin A 中对应数据采集单元的状态。Twin A 反馈 “该传感器昨日受到剧烈撞击,耦合剂可能失效,当前数据可信度为‘低’”。系统判断可能是传感器故障而非反应釜腐蚀,仅生成 “检查 XX点位传感器”的工单,避免了不必要的停机,节约了成本。
A.3.3 数据服务包括以下内容:
a) 寿命预测,基于当前腐蚀速率,预测下一次检修时间或报废时间;
b) 辅助决策,如系统生成 “建议在下个月停机检修时重点检查反应釜底部弯头处,预测该处壁厚将低于安全限值”;
c) 预测性维护,如 测厚系统数字孪生(Twin A)预测出3号传感器的电池将在15 d后耗尽,自动生成预测性维护工单:“计划于下月5日更换3号反应釜的3号测厚传感器电池”,并通知运维人员提前准备备件。
附 录 B (资料性)
化工装置常用监测参量及监测方法
B.1 GB/T 30579 给出了化工装置承压设备的损伤模式、易发生损伤管道及装置部位和表现形式等,根据损伤模式表现形式,本文件明确了宜采取何种无损检测方法进行状态监测。
B.2 本文件涉及的监测对象主要包括常压储罐、锅炉、压力容器和压力管道,包括以下监测参量:
a) 常压储罐,主要监测参量为壳体腐蚀厚度、缺欠萌生、缺欠扩展、应力。
b) 锅炉、压力容器,主要监测参量为腐蚀、壁温、缺欠萌生、缺欠扩展、应力。
c) 管道,主要监测参量为壁厚(腐蚀监测)、壁温、缺欠萌生、缺欠扩展、应力
B.3 从长周期运行安全考虑,化工装置的关键位置宜增加在线监测措施,根据设备的失效模式,监测内容包括壁厚监测、缺欠监测、温度监测以及应力监测等,化工装置常用监测参量及监测方法见表 B.1。
| 监测参量 | 监测方法 | 应用范围 | 监测能力 |
| 壁厚 | 压电超声法 | 静置设备、管道壁厚单点式壁厚监测 | 接触式超声,无法适用于高温和低温设备,设备表面要求打磨和添加耦合剂,支持多通道探头同时监测多个点,监测点范围更广。结合无线传输,实现数据实时无线传输 |
| 电磁超声法 | 静置设备、管道壁厚单点式壁厚监测 | 非接触式超声,无探头接触失效风险,监测壁厚变化。支持在线安装,表面的防腐漆、锈蚀等,不要求打磨或焊接、不用动火。支持多通道探头支持同时监测多个点,监测点范围更广 | |
| 缺欠 | 在线声发射 | 静置设备、管道活性缺欠的监测 | 接触式探头,高温状态通过延长杆接入传感器,发现使用过程中萌生的裂纹等缺欠,并定位 |
| 相控阵超声法 | 静置设备、管道已知缺欠或关键位置的监测 | 接触式超声,无法适用于高温和低温设备,设备表面要求打磨和添加耦合剂,针对已知的缺欠进行监测,对缺欠成像,能够较为精确地测定缺欠尺寸 | |
| 温度 | 红外热成像监测 | 监测环境及设备表面温度场变化 | 不与设备接触,操作安全,诊断效率高,通过表面及环境温度场变化识别高温、低温介质泄漏或能量损耗等 |
| 应力 | 应变片监测法 | 结构、管道应变 | 应变片主要用于监测载荷作用下的表面应变变化,适用于设备的应力状态分析,用于监测管道轴向、环向和45°三个方向的应变 |
B.4 对于化工装置常见的损伤形态,不同监测方法及有效性见表 B.2。
| 监测方法a | 损伤形态 | |||||||
| 局部减薄 | 均匀减薄 | 点蚀/孔蚀 | 表面裂纹 | 近表面裂纹 | 埋藏裂纹 | 隔热衬里脱落 | 氢鼓泡或者高温氢腐蚀造成的鼓泡 | |
| 壁厚监测(超声法) | 2,3 | 1,2,3 | 3,X | X | X | X | X | X |
| 红外热成像 | 3,X | X | 3,X | X | X | X | 1,2 | X |
| 在线声发射 | 3,X | X | X | 2,3b | 2,3b | 2,3b | X | 3,X |
| 相控阵超声 | 2 | 2 | 2 | X | X | 1 | 1 | 1 |
| 注:"1"为高度有效,"2"为中高度有效,"3"为中度有效,"X"为低度有效或无效。 | ||||||||
| a本表所列监测方法能直接发现对应的损伤形态;其他通过监测相关数据推断潜在损伤的方法(例如设备的状态监测,包括pH值、压力、温度、振动等参数的监测方法)与本表中的方法相互结合判定设备是否存在相关损伤,其检验有效性参考该方法的有效性。b针对活性裂纹。 | ||||||||
附 录 C (资料性)
智能监测系统的分级
C.1 根据自动化程度、数据处理能力等指标,按以下级别对智能监测系统分级。
a) Ⅰ级。人工辅助完成操作或计算。
b) Ⅱ级。固定流程自动完成操作或计算,运行参数多种配置。
c) Ⅲ级。多种配置流程自动完成操作或计算,运行参数自适应。
C.2 智能监测系统的分级见表 C.1。
| 层级 | 功能 | Ⅰ级 | Ⅱ级 | Ⅲ级 |
| 感知和处理 | 对象建模 | 人工辅助建模,布置监测点,设置参数 | 常规对象自动建模,规划监测,推荐参数 | 对象自适应建模,根据监测数据的计算分析结果规划监测点,设定参数 |
| 数据采集 | 人工指令交互完成数据采集,基本计算与存储功能 | 自动数据采集,具有存储与计算功能,支持粗差剔除、数据过滤、数据压缩、统计计算等处理操作 | 自适应数据采集,根据监测数据的计算分析结果,自动调整运行参数,具有故障诊断和修复功能 | |
| 数据传输 | 单通信链路传输,无传输故障报警功能,人工辅助故障修复 | 双通信链路实时传输,支持无线组网、传输故障报警,按预设参数进行故障修复 | 多通信链路自适应传输,支持无线组网、通信链路自动切换、数据自动续传 | |
| 应用 | 数据融合 | 人工辅助数据融合 | 工作流程固定,参数多种配置 | 工作流程多种配置,参数自适应调整 |
| 智能分析 | 计算规则固定,单一方法分析 | 多类型数据关联融合计算,计算规则固定,多方法组合分析 | 多类型数据关联融合计算,计算规则多种配置,大数据、人工智能分析 | |
| 趋势分析 | 单参数预警 | 多参数预警 | 组合预警,预测评估 | |
| 数据存储 | 人工辅助数据存储 | 分级分类、分布式自动存储 | 存储策略自适应调整,支持数据自动备份与故障恢复功能 | |
| 数据管理 | 数据质量 | 人工辅助质量评价 | 固定流程的数据自动质量评价 | 多种配置流程与规则的数据质量评价 |
| 数据安全 | 人工辅助数据安全管理 | 固定流程的数据安全管理 | 多种配置流程的数据安全管理,支持安全风险评估与应急处置 |
附录 D (资料性)通用数字超声检测数据通信格式
D.1 基本要求
D.1.1 通信格式用于超声检测设备与分析评定的计算机/工作站之间的数据传输以及不同检测设备之间的数据传输等。
D.1.2 通信格式为数字超声检测数据记录通信的最低的内容要求。其他非必要的信息通过附加的标签定义通信和释义。
D.1.3 数据信息以数据包为单位通信。
D.1.4 数据包包括起始符、标签编号、内容数据和结束符。
D.1.5 起始符是特别定义的字节0AAH,表示数据包的开始;结束符也是特别定义的字节055H,表示数据包的结束。
D.1.6 在数据中出现重复 N(N≥2)个数值等于同一特殊字符的字节时,表示出现 N -1次数值等于特殊字符的数据字节。标签号保留特殊字节不用。
D.1.7 标签编号是非零字节,0、85和170保留不用,紧跟在起始符之后,数值在字典表范围内,如果不在字典表范围内,则当前数据不是数据包,有效数据包将在下个起始符开始。根据标签编号在字典表中翻译注释和得到数据格式长度。
D.2 数据包标签字典表
在字典表中表述了各个标签的信息编号对应的数据包名称,含义描述、数据格式及物理单位。字典表见表 D.1,标签编号取值范围为1~255,其中85、170保留不用,本附录规定到35号,以备扩充,自定义的非必要信息包编号在128~255定义,避免影响今后扩展其他必要信息的编号。
| 编号 | 名称 | 描述 | 内容数据格式 | 单位 |
| 1 | 超声检测数据 | 超声自动检测参数和记录 | 数据包 | - |
| 2 | 扫描数 | 声束扫描的数量 | 整数 | - |
| 3 | 扫描数据包组 | 顺序多个扫描数据包 | 数据包组 | - |
| 4 | 扫描数据包 | 单个扫描的数据包 | 数据包 | - |
| 5 | 技术类型 | 扫描的一定角度、技术等类别 | 短整数 | - |
| 6 | 折射角度 | 扫描的折射角度(相对Z轴) | 浮点数 | (°) |
| 7 | 方向角 | 扫描的方向角(水平投影相对X轴) | 浮点数 | (°) |
| 8 | 探头中心距 | 扫描的衍射时差技术探头中心距 | 浮点数 | m |
| 9 | 记录类型 | 扫描数据记录的类型 | 短整数 | - |
| 10 | 声程起点 | 扫描声程起点(相对入射点) | 浮点数 | m |
| 11 | 声程终点 | 扫描声程终点(相对入射点) | 浮点数 | m |
| 12 | 声程点数 | 扫描声程记录点数 | 整数 | - |
| 13 | 扫查点数 | 声束扫查记录的入射点数 | 整数 | - |
| 编号 | 名称 | 描述 | 内容数据格式 | 单位 |
| 14 | 扫查数据包组 | 顺序扫查记录数据包组 | 数据包组 | - |
| 15 | 扫查数据包 | 扫查记录数据包 | 数据包 | - |
| 16 | X方向位置 | 入射点在扫查平面X坐标 | 浮点数 | m |
| 17 | Y方向位置 | 入射点在扫查平面Y坐标 | 浮点数 | m |
| 18 | 数据记录 | 数据记录 | 数据包 | - |
| 19 | 幅度数据(百分比) | 回波幅度 | 浮点数 | - |
| 20 | 声程数据 | 回波声程 | 浮点数 | m |
| 21 | 波形数据(百分比) | 顺序幅度数值形成的波形 | 浮点数数组 | - |
| 22 | 水平起点 | Y轴方向 | 浮点数 | m |
| 23 | 水平终点 | Y轴方向 | 浮点数 | m |
| 24 | 水平线数 | Y轴方向 | 整数 | - |
| 25 | 垂直线数据包组 | - | 数据包组 | - |
| 26 | 垂直线数据包 | - | 数据包 | - |
| 27 | 垂直起点 | Z轴方向 | 浮点数 | m |
| 28 | 垂直终点 | Z轴方向 | 浮点数 | m |
| 29 | 垂直点数 | Z轴方向 | 整数 | - |
| 30 | 幅度数据组(百分比) | 各点的幅度 | 浮点数组 | - |
| 31 | X向起点 | X向起点 | 浮点数 | m |
| 32 | X向终点 | X向终点 | 浮点数 | m |
| 33 | X向线数 | X向线数 | 整数 | - |
| 34 | 二维图像数据包组 | 二维图像数据包组 | 数据包数组 | - |
| 35 | 二维图像数据包 | 二维图像数据包 | 数据包数 | - |
D.3 数据格式
标签字段规定的数据格式规定了最底层数据的格式和子数据包的约定,见表 D.2。
| 序号 | 格式 | 长度 | 描述 |
| 1 | 字符串 | 不定 | 国际标准字符串,以连续两个00字节结尾,长度自计数 |
| 2 | 整数 | 2字节 | 先低后高,表示计数值,分类值,逻辑值等 |
| 3 | 短整数 | 1字节 | 带符号整数,-128~127 |
| 4 | 浮点数 | 4字节 | 前3字节带符号小数,最后1字节带符号整数 |
| 5 | 浮点数组 | 不定 | 规定了个数参量的一组浮点数 |
| 6 | 数据包 | 不定 | 数据内容是一个子数据包 |
| 7 | 数据包组 | 不定 | 数据内容是规定了个数参量的一组数据包 |
D.4 类型数据
D.4.1 类型数据表述参数对象某一特性的分类选择,将影响具体参数的结构变化,用字符短整数表示,根据参数对象有不同的意义。
D.4.2 检测技术类,标签编号是3的标签符表示该检测技术的类型,共有3种类型,检测技术类型见表D.3
D.4.3 检测记录数据类型,标签编号是9的标签符表示检测记录数据的类型,检测记录数据类型见表D.4。
| 技术类型值 | 扫描类别名称及描述 |
| 1 | 脉冲回波技术 |
| 2 | 传输损失技术 |
| 3 | 衍射时差技术 |
| 记录类型值 | 名称 |
| 1 | 回波幅度(用于耦合或探伤报警) |
| 2 | 回波声程(用于测厚或测声速) |
| 3 | 幅度和声程(用于探伤报警或声程测量) |
| 4 | 声束波形记录 |
| 5 | 二维图像 |
| 6 | 三维图像 |
D.5 数据内容
D.5.1 数据内容包括对单个工件的单次超声检测的数据记录,也包括多个检测技术和多个声束对工件的扫查回波信息。
D.5.2 结构以标签标号1开始表示超声检测数据包。标签作为文件识别或作为嵌入其他文件的数据包标识。超声检测数据包格式见表 D.5。
| 序号 | 起始符 | 标签编号 | 名称及描述 | 内容格式 | 结束符 |
| 1 | 0AAH | 1 | 自动记录超声检测数据包 | 数据包 | 055H |
D.5.3 超声检测数据包包含1个或多个超声检测技术子数据包,超声检测数据包序列见表 D.6。
| 序号 | 起始符 | 标签编号 | 名称及描述 | 内容格式 | 结束符 |
| 1 | 0AAH | 2 | 检测技术数量 | 短整数 | 055H |
| 2 | 0AAH | 3 | 1个或顺序多个扫查技术数据包组 | 数据包组 | 055H |
D.5.4 超声扫查技术数据包,单个或单对超声发射和接收孔径,采用超声回波技术,超声传输损失技术或衍射时差技术对工件分别纵向平行扫查。各个技术具有相同的角度、声程起点、声程终点、记录长度、记录类型和扫查点数,超声扫查技术数据包见表 D.7。
| 序号 | 起始符 | 标签编号 | 名称及描述 | 内容格式 | 结束符 |
| 1 | 0AAH | 5 | 技术类型(回波、衰减、衍射时差) | 短整数 | 055H |
| 2 | 0AAH | 6 | 折射角度(相对Z轴) | 浮点数 | 055H |
| 3 | 0AAH | 7 | 方向角(相对X轴) | 浮点数 | 055H |
| 4 | 0AAH | 8 | 探头中心距 | 浮点数 | 055H |
| 5 | 0AAH | 9 | 记录类型 | 短整数 | 055H |
| 6 | 0AAH | 10 | 声程起点(相对入射点) | 浮点数 | 055H |
| 7 | 0AAH | 11 | 声程终点(相对入射点) | 浮点数 | 055H |
| 8 | 0AAH | 12 | 声程点数 | 整数 | 055H |
| 9 | 0AAH | 13 | 扫查点数 | 短整数 | 055H |
| 10 | 0AAH | 14 | 顺序扫查记录数据包组 | 数据包组 | 055H |
| 序号 | 起始符 | 标签编号 | 名称及描述 | 内容格式 | 结束符 |
| 1 | 0AAH | 16 | X方向位置 | 浮点数 | 055H |
| 2 | 0AAH | 17 | Y方向位置 | 浮点数 | 055H |
| 3 | 0AAH | 18 | 数据记录 | 数据包 | 055H |
D.5.6 记录数据包,标签编号18,根据记录数据类型(标签符8)参数不同,包括以下数据格式类型:
a) 幅度类型(类型1)格式见表 D.9;
b) 声程类型(类型2)格式见表 D.10;
c) 幅度及声程类型(类型3)格式见表 D.11;
d) 回波类型(类型4)格式见表 D.12;
e) 二维截面图像类型(类型5)格式见表 D.13;
f) 图像垂直线数据包(26)格式见表 D.14;
g) 三维图像类型(类型6)格式见表 D.15。
| 序号 | 起始符 | 标签 | 名称 | 格式 | 结束符 |
| 1 | 0AAH | 19 | 回波幅度 | 浮点数(百分比) | 055H |
| 序号 | 起始符 | 标签 | 名称 | 格式 | 结束符 |
| 1 | 0AAH | 20 | 回波声程 | 浮点数(m) | 055H |
| 序号 | 起始符 | 标签 | 名称 | 格式 | 结束符 |
| 1 | 0AAH | 19 | 回波幅度 | 浮点数(百分比) | 055H |
| 2 | 0AAH | 20 | 回波声程 | 浮点数(m) | 055H |
| 序号 | 起始符 | 标签 | 名称 | 格式 | 结束符 |
| 1 | 0AAH | 21 | 波形数组 | 浮点数数组(百分比) | 055H |
| 序号 | 起始符 | 标签 | 名称 | 格式 | 结束符 |
| 1 | 0AAH | 22 | Y方向起点 | 浮点数(m) | 055H |
| 2 | 0AAH | 23 | Y方向终点 | 浮点数(m) | 055H |
| 3 | 0AAH | 24 | Y方向线数 | 整数 | 055H |
| 4 | 0AAH | 25 | 图像垂直线数据包组 | 数据包数组 | 055H |
| 序号 | 起始符 | 标签 | 名称 | 格式 | 结束符 |
| 1 | 0AAH | 26 | Z方向起点 | 浮点数(m) | 055H |
| 2 | 0AAH | 27 | Z方向终点 | 浮点数(m) | 055H |
| 3 | 0AAH | 28 | Z方向点数 | 整数 | 055H |
| 4 | 0AAH | 29 | Z方向幅度数组 | 浮点数数组(百分比) | 055H |
| 序号 | 起始符 | 标签 | 名称 | 格式 | 结束符 |
| 1 | 0AAH | 30 | X向起点 | 浮点数(m) | 055H |
| 2 | 0AAH | 31 | X向终点 | 浮点数(m) | 055H |
| 3 | 0AAH | 32 | X向线数 | 整数 | 055H |
| 4 | 0AAH | 33 | 截面图像数据包组 | 数据包数组 | 055H |
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