底片數字化管理及在線培訓研究

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摘要:通過建立對焊縫底片的數字化管理，將焊縫底片與數據庫技術結合，一方面便于管理繁雜、多變的底片數據，為復檢、評片提供了技術支撐；另一方面，基于數字化底片建立的在線培訓及技術服務功能，為相關行業員工培訓及考核創造了一個線上平臺，有效地節省了培訓成本。同時有利于減少實際評片過程失誤，提高員工專業素質。

關鍵詞:焊縫底片;數字化管理;在線培訓

1引言

特種設備射線底片管理一直是一個熱門課題，同時也是一個難題。傳統的底片管理是基于人工在觀片室中通過觀片燈獲取到底片信息，記錄到紙質文件上，底片和紙質文件一起存檔保留，這種方式對于底片保存條件要求很高，當保存環境條件不當時，底片可能會發生霉變或蛀蟲等，造成底片報廢；其次，在大量的底片中去查找需要的底片是一項比較困難的工作；最后，這種管理模式底片信息無法進行遠程多方交流評定。近年，計算機硬件性能提升使得存儲大量數據成為可能。同時，隨著網絡以及計算機成像技術的發展，越來越多的管理系統不僅開始支持文本數據的查詢與修改，也開始支持圖像數據的查看與分析。通過建立索引可以快速查詢到想要的圖像，而圖像信息與傳統文字信息相比更加直觀、具體，有說服力。本系統是為了收集和整理射線底片并進行技術分析，建立底片管理以及特種設備焊縫評片培訓平臺。通過開發以圖像數據為主，文字信息為輔助描述的焊縫底片數字化管理功能，一方面是有利于焊縫底片管理，節省在檢索底片過程中的時間，而且從數據安全性角度來看，存留下來的圖像不易損壞和丟失，受外界環境條件影響小；另一方面，在線評片培訓能夠充分利用數字化管理帶來的優勢，從典型缺陷底片數據庫及互聯網技術出發，構建無損檢測評片在線培訓和技術服務平臺，依此平臺聚集行業專家形成智庫，供無損檢測人員自學、培訓以及測試，解決培訓慢、培訓難的問題，節省培訓時間成本與人力成本。同時，培訓平臺大量的基礎理論知識以及專家系統，也有利于相關人員反復學習，不斷提高，降低實際誤操作情況，提高員工專業素質，并促進射線檢測技術的提升。

2研究難點及研究依據

本節主要分為兩個部分，一是分析特種設備焊縫底片數字化過程中的難點，二是介紹本系統研究以及開發過程中的編制依據。2.1底片數字化難點分析。傳統底片評定中，評片人員在特定場景下，使用觀片燈來評定底片信息。不同黑度底片需要采用不同亮度的觀片燈才能夠準確得到信息，而長時間使用觀片燈會使人眼疲勞，降低檢測結果判定的準確性。本研究著眼于此，考慮使用計算機軟件技術以及可調節對比度的掃描儀相結合，將底片數字化保存，一方面減少評片人員的勞動強度和底片在評定過程中的損傷，另一方面使得底片信息留存更加準確快捷。傳統的評片過程僅由初評和復評人員獨自完成，而現實中底片焊縫區域特征復雜，存在許多有爭議的細微缺陷。針對這種情況，本研究邀請專家入駐，選取了一千張典型缺陷底片，通過底片數字化技術，線上線下評片對比，自評以及互評方法，反復驗證，建立了典型缺陷底片庫，為培訓平臺打下了良好的基礎。同時很好的實現了多方交流互動的效果。2.2研究依據。本系統是以行業標準以及計算機軟件開發標準作為編制依據，主要涉及如下。

3系統介紹

3.1系統整體框架。系統具體設計框架如圖1所示。圖1整體系統設計圖本平臺主要無損檢測技術人員，檢測公司以及特檢院等相關部門機構，功能分為兩大模塊，即膠片數字化管理模塊以及射線檢測評片培訓模塊。其中，膠片數字化管理模塊所需要的硬件設備包括數字化無損檢測DR設備以及膠片掃描數字化設備。DR（DigitalRadiography），通常指采用平板探測器的影像直接轉換技術的數字放射攝影，由電子暗盒、掃描控制器、系統控制器、影像監示器等組成，檢測時直接將X線光子通過電子暗盒轉換為數字化圖像，用于獲取原始的膠片。膠片掃描數字化設備作用是將拍攝得到的底片掃描保存成圖像文件。本系統使用的掃描儀型號為中晶MII-1000LC（如圖2所示），圖片分辨率最高可達到2400dpi，光學密度最高可達4.55D，同時支持單通道、多通道切換。（a）單通道掃描（b）多通道掃描圖2MII-1000LC掃描儀展示圖。技術服務平臺數據庫主要包括三個部分，首先是數字化膠片庫，包括大量有缺陷及無缺陷焊縫底片，可用于查看、評片訓練以及復評；其次是典型缺陷底片庫，這一部分底片圖像是經過專家選取，反復比對，囊括了焊縫常見的缺陷，包括裂紋、未熔合、未焊透、條形缺陷及圓形缺陷等（如圖3所示），主要用于初學人員能夠通過在線評片，認識缺陷、了解缺陷；無損檢測專家智庫是針對專家設立，通過將專家在該行業領域的經驗儲備，轉化為系統中可被反復學習、嘗試的知識點，通過考核了解相關人員知識掌握程度，提高從業人員整體職業素質。3.2系統具體實現。本節主要介紹本系統具體實現方式，包括軟件實現語言、開發平臺、運行平臺以及數據庫選擇；系統各個模塊主要功能以流程圖介紹。本系統主要使用的編程語言是Java，JDK版本選擇為1.7；采用的B/S設計模式；開發平臺集中在Windows操作系統；系統運行在Linux服務器下，具體為CentOS系統，采用雙處理器，型號為IntelXeonE5-2620V4，內存為32G；應用服務器選擇為Tomcat與Nginx；數據庫選擇使用MySql。如2.1所述，本系統分為膠片數字化管理以及網上評片培訓兩個模塊。其中，底片數字化管理實現功能如下。（1）底片信息入庫。實現對底片的增刪改查，并支持批量添加膠片。底片的信息包含：底片序號，工件厚度，焊接方法，焊接位置，焊接形式，坡口形式，可見像質計最小絲號，缺陷評定信息，評定等級和備注等信息。（2）缺陷底片分類。實現膠片按缺陷分類保存查詢，包括2.1所述的五類常見缺陷以及多個或多類缺陷并存圖片，實現快速查詢功能。（3）底片批量掃描。實現底片的多張批量掃描，解決大量底片掃描慢的問題。（4）底片在線評片。支持數字化底片錄入系統后，在系統中直接使用評片工具進行在線評片，并且保存記錄。底片數字化管理系統流程圖如圖4所示。網上評片培訓包括建立學員與專家智庫，具體包括如下內容。（1）學員檔案建立。每個學員根據個人信息建立唯一檔案，檔案記錄學員培訓情況、考核情況，實時了解學員學習狀況，為后臺管理人員對學員資質鑒定提供參考。（2）平臺專家入駐。根據專家資質等級進行劃分，對于不同等級的專家授予不同的權限。（3）評片答疑交流。很多在采集過程中收到外界噪聲干擾，數字化成像之后特征模糊或者邊緣曝光，在評片過程中易有誤判以及漏判情況。本系統可將數字底片分享給其他評片用戶，支持底片信息的在線交流。同時也實現了專家預約，一對一答疑等功能。（4）評片在線練習。從2.1中提及的典型缺陷底片庫抽取底片，作為練習題目，將學員每次評片結果都記錄在案，并與專家給出的缺陷標準比對，及時反映學員評片水平。同時，建立學員個人錯題題庫，智能匯總錯題，以供學員反復練習，強化印象，提高評片能力。（5）學員能力考核。在典型缺陷底片庫中抽取底片給培訓學員進行評片考核，根據抽題規則，抽取底片，生成模擬試卷，開始考核。記錄學員考試結果。具體流程圖如圖5所示。

4成果與展望

本研究主要針對的問題是解決特種設備焊縫底片管理困難，以及特種設備評片人員培訓成本高、周期長的問題，提出了從互聯網角度出發，通過數字化底片技術，優化管理方案，使企業的底片管理成本降低；建立人員培訓平臺，降低了先前集中式人員培訓的成本，減少了培訓的時間周期，能夠及時了解相關從業人員的知識掌握程度。通過專家智庫、專家在線答疑、評片過程中分享底片等功能做到及時溝通，及時解決問題，提高無損檢測人員的專業素質，有利于行業進步。盡管實現了數字化管理以及培訓平臺的搭建，但是現階段評片工作大部分還是要靠人員識別，隨著計算機視覺技術的進步，可以在未來逐漸實現輔助人工確定焊縫位置，輔助人工確定焊縫信息，輔助人工定位缺陷位置，提高人員評片效率。

作者:米國富 占萍 張杰