Разработка программного обеспечения для акустико-корреляционной диагностики
- Authors: 1, 2, 2
-
Affiliations:
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
- Самарский национальный исследовательский университет им. Королёва
- Issue: Vol 1 (2023)
- Pages: 310-311
- Section: Экология и безопасность жизнедеятельности
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/424097
- ID: 424097
Cite item
Full Text
Abstract
Обоснование. Промышленный трубопровод — это техническое сооружение, состоящее из труб, насосов (воздуходувок в случае газопроводов) и дожимных станций, предназначенное для поставки веществ в газообразном или жидком состояниях. Различные факторы способны привести к повреждениям и порывам трубопровода. К ним относятся: износ оборудования, брак изделия, ошибочные действия персонала при эксплуатации и многие другие. Порыв трубопровода способен причинить колоссальный ущерб как окружающей среде, так и людям. В целях обеспечения безопасности эксплуатации трубопроводов необходимо постоянно контролировать их состояние путем регулярной диагностики.
Акустико-корреляционный метод на сегодняшний день является одним из наиболее эффективных методов диагностики трубопроводов. Важно, что диагностика производится без вскрытия трубопровода, поэтому может проводиться в труднодоступных местах, например, под землей. Преимуществом метода является раннее обнаружение различных развивающихся дефектов и повреждений и возможность их классификации по степени опасности [1]. Акустико-корреляционная диагностика базируется на записи и анализе шумов, возникающих в местах повреждения трубопровода.
Цель — разработать программное обеспечение, применимое для проведения акустико-корреляционной диагностики трубопроводов.
Методы. Языки программирования Python и C#, Python библиотеки Librosa (загрузка аудиоданных и функции спектрального анализа), Torch (дополнительные функции спектрального анализа), Matplotlib.pyplot (построение графиков), NumPy (математические преобразования), Pyodbc (создание подключения к удаленной базе данных), C# библиотека BitMiracle.Docotic для отображения схем трубопроводов в различных форматах.
Результаты. В целях повышения эффективности мониторинга состояния трубопроводов был разработан программный комплекс для акустико-корреляционной диагностики, включающий в себя два функциональных блока. Первый блок обеспечивает определение доминирующей частоты звукового сигнала, второй — анализ полученных данных, проведение необходимых расчетов и отображение информации. Также была создана база данных (SQL Server), предназначенная для хранения информации о трубопроводах, а также результатов анализа звуковых сигналов, полученных в результате работы первого функционального блока.
Для определения частоты звукового сигнала применялись методы спектрального анализа. Акустико-корреляционная диагностика предполагает анализ высоких звуковых частот [2], разработанный алгоритм показал высокую точность определения средних и высоких частот.
Помимо вышеописанных функций программный комплекс предоставляет возможность построения графиков по зафиксированным частотам, формирования и печати отчетов, а также получения дополнительной информации по точкам, секторам или блокам трубопроводов, загрузке и получению схем трубопроводов.
Выводы. Разработанный программный комплекс может эффективно применяться для проведения акустико-корреляционной диагностики трубопроводов и обеспечения безопасности их эксплуатации, так как показал высокую точность определения звуковых частот.
Full Text
Обоснование. Промышленный трубопровод — это техническое сооружение, состоящее из труб, насосов (воздуходувок в случае газопроводов) и дожимных станций, предназначенное для поставки веществ в газообразном или жидком состояниях. Различные факторы способны привести к повреждениям и порывам трубопровода. К ним относятся: износ оборудования, брак изделия, ошибочные действия персонала при эксплуатации и многие другие. Порыв трубопровода способен причинить колоссальный ущерб как окружающей среде, так и людям. В целях обеспечения безопасности эксплуатации трубопроводов необходимо постоянно контролировать их состояние путем регулярной диагностики.
Акустико-корреляционный метод на сегодняшний день является одним из наиболее эффективных методов диагностики трубопроводов. Важно, что диагностика производится без вскрытия трубопровода, поэтому может проводиться в труднодоступных местах, например, под землей. Преимуществом метода является раннее обнаружение различных развивающихся дефектов и повреждений и возможность их классификации по степени опасности [1]. Акустико-корреляционная диагностика базируется на записи и анализе шумов, возникающих в местах повреждения трубопровода.
Цель — разработать программное обеспечение, применимое для проведения акустико-корреляционной диагностики трубопроводов.
Методы. Языки программирования Python и C#, Python библиотеки Librosa (загрузка аудиоданных и функции спектрального анализа), Torch (дополнительные функции спектрального анализа), Matplotlib.pyplot (построение графиков), NumPy (математические преобразования), Pyodbc (создание подключения к удаленной базе данных), C# библиотека BitMiracle.Docotic для отображения схем трубопроводов в различных форматах.
Результаты. В целях повышения эффективности мониторинга состояния трубопроводов был разработан программный комплекс для акустико-корреляционной диагностики, включающий в себя два функциональных блока. Первый блок обеспечивает определение доминирующей частоты звукового сигнала, второй — анализ полученных данных, проведение необходимых расчетов и отображение информации. Также была создана база данных (SQL Server), предназначенная для хранения информации о трубопроводах, а также результатов анализа звуковых сигналов, полученных в результате работы первого функционального блока.
Для определения частоты звукового сигнала применялись методы спектрального анализа. Акустико-корреляционная диагностика предполагает анализ высоких звуковых частот [2], разработанный алгоритм показал высокую точность определения средних и высоких частот.
Помимо вышеописанных функций программный комплекс предоставляет возможность построения графиков по зафиксированным частотам, формирования и печати отчетов, а также получения дополнительной информации по точкам, секторам или блокам трубопроводов, загрузке и получению схем трубопроводов.
Выводы. Разработанный программный комплекс может эффективно применяться для проведения акустико-корреляционной диагностики трубопроводов и обеспечения безопасности их эксплуатации, так как показал высокую точность определения звуковых частот.
About the authors
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
Email: ccoo00@yandex.ru
студентка, группа 6309-010302D
Russian Federation, г. СамараСамарский национальный исследовательский университет им. Королёва
Email: golovanshalom@gmail.com
студентка, группа 6309-010302D
Russian Federation, г. СамараСамарский национальный исследовательский университет им. Королёва
Author for correspondence.
Email: terentev7@mail.ru
научный руководитель, кандидат химических наук, доцент
Russian Federation, г. СамараReferences
- Пьяникин А.А., Мельникова Д.А. Анализ методов обработки акустико-эмиссионной информации при диагностике магистральных газопроводов // LXX Международная научная конференция: «Техноконгресс». Кемерово, 2021. С. 35–38.
- Оглезнева Л.А., Калиниченко А.Н. Акустические методы контроля и диагностики. Ч. II. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. 292 с.
Supplementary files
