本發(fā)明涉及金屬材料檢測，具體是用于水利工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防腐質(zhì)量檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、現(xiàn)有的水利工程中，金屬結(jié)構(gòu)表面防腐質(zhì)量檢測方法主要依賴于人工操作和常規(guī)的無損檢測技術，如超聲波、磁粉檢測等。上述檢測方法仍然存在部分的局限性。首先，人工操作易受人為因素的影響，檢測結(jié)果的準確性和一致性難以保證。其次，常規(guī)無損檢測技術中因為檢測數(shù)據(jù)的龐大處理量，導致常規(guī)無損檢測技術在檢測精度和效率方面仍有提升空間，特別是在復雜工況下，難以準確識別和定位防腐層的潛在缺陷和腐蝕點，這導致現(xiàn)有檢測方法對防腐層質(zhì)量的評估結(jié)果與實際使用情況存在較大差異，難以提供可靠的防腐性能保障。

2、在現(xiàn)有已公開的發(fā)明技術中，如公開號為cn115931696a的中國專利申請公開了用于水利工程金屬結(jié)構(gòu)表面防腐質(zhì)量檢測裝置及檢測方法，該發(fā)明包括固定座，所述固定座表面設有調(diào)節(jié)支撐機構(gòu)，所述調(diào)節(jié)支撐機構(gòu)能夠使檢測裝置適應內(nèi)徑不同的管道；該發(fā)明在對水利工程金屬管道進行檢測時，擠壓塊能夠?qū)饘俟艿纼?nèi)部的銹蝕部分進行擠壓，銹蝕的殘屑會被擠壓并脫落，有利于使檢測更加準確，避免銹蝕的殘屑會影響檢測結(jié)果，并且滑動板與限位板能夠保持檢測板移動至腐蝕較為嚴重凹槽內(nèi)時的位置，使滑動板能夠?qū)⒐艿纼?nèi)腐蝕最嚴重的腐蝕深度進行記錄，便于檢測人員對管道的腐蝕情況進行了解，避免金屬管道不能對管道內(nèi)部的腐蝕情況進行檢測，給金屬管道的使用造成隱患的問題。

3、上述專利缺少對于采集的檢測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量進行優(yōu)化，存在背景技術中描述的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術中，對用于水利工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防腐質(zhì)量檢測時出現(xiàn)的檢測精確度不足以及檢測數(shù)據(jù)采集量龐大而引起的檢測效率低的問題，提出了用于水利工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防腐質(zhì)量檢測方法及系統(tǒng)。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明用于水利工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防腐質(zhì)量檢測方法的技術方案包括如下步驟：

3、s1：取待檢測的金屬結(jié)構(gòu)樣材，并將金屬結(jié)構(gòu)樣材放置在實際工況模擬箱中，進行實際工況模擬處理；

4、s2：對完成實際工況模擬的金屬結(jié)構(gòu)樣材，根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)樣材的尺寸數(shù)據(jù)建立三維模型，并對金屬結(jié)構(gòu)樣材的三維模型進行檢測單位網(wǎng)格劃分；

5、s3：提取檢測單位網(wǎng)格劃分數(shù)據(jù)，通過聲波檢測探頭對金屬結(jié)構(gòu)樣材的兩個工作表面防腐層進行自適應探測，同時將探測反饋數(shù)據(jù)傳輸至防腐質(zhì)量分析平臺；

6、s4：提取兩個工作表面的探測反饋數(shù)據(jù)，并根據(jù)探測反饋數(shù)據(jù)對金屬結(jié)構(gòu)樣材的防腐質(zhì)量進行評估。

7、具體地，s1包括如下具體步驟：

8、s11：取待檢測的金屬結(jié)構(gòu)樣材，并將金屬結(jié)構(gòu)樣材放置在實際工況模擬箱中，進行實際工況模擬處理，所述實際工況模擬處理包括實際工作環(huán)境參數(shù)模擬和實際工作狀態(tài)模擬；

9、所述實際工作環(huán)境參數(shù)模擬包括：在實際工況模擬箱模擬在四個季節(jié)的溫度參數(shù)、濕度參數(shù)和紫外線參數(shù)；

10、所述實際工作狀態(tài)模擬包括：在實際工況模擬箱中模擬水利工程的初始水位，并通過控制進水和排水系統(tǒng)，逐步改變兩側(cè)的水位，模擬金屬結(jié)構(gòu)樣材在不同水位差下的抬起和放下的工作狀態(tài)；其中，所述初始水位的設置包括：第一水位模式和第二水位模式的交叉設置；

11、所述第一水位模式具體為：金屬結(jié)構(gòu)樣材左側(cè)的水位高于金屬結(jié)構(gòu)樣材右側(cè)的水位k厘米，其中，金屬結(jié)構(gòu)樣材放置在實際工況模擬箱后的左側(cè)表面為正工作表面，右側(cè)表面為反工作表面；

12、所述第二水位模式具體為：金屬結(jié)構(gòu)樣材右側(cè)的水位高于金屬結(jié)構(gòu)樣材左側(cè)的水位k厘米；

13、s12：進行完成50輪實際工況模擬檢測；

14、s13：對完成50輪實際工況模擬檢測后的金屬結(jié)構(gòu)樣材進行清潔處理。

15、具體地，s2中，對金屬結(jié)構(gòu)樣材的三維模型進行檢測單位網(wǎng)格劃分具體包括：根據(jù)聲波檢測探頭的探頭截面面積，將三維模型中金屬結(jié)構(gòu)樣材的正工作表面和反工作表面均勻劃分為多個檢測單位網(wǎng)格，其中，每個檢測單位網(wǎng)格的單位面積與探頭截面面積保持一致。

16、具體地，s3中，所述聲波檢測探頭的探頭截面為正方形，四邊寬度均為l，共由個聲波發(fā)射器構(gòu)成探測陣列，所述聲波檢測探頭的探頭截面有蜂窩狀的蜂窩孔洞，其中，每個蜂窩孔洞中內(nèi)嵌有一個聲波發(fā)射器，每個聲波發(fā)射器的開關狀態(tài)由防腐質(zhì)量分析平臺進行自適應控制。

17、具體地，s3包括如下具體步驟：

18、s31：提取檢測單位網(wǎng)格劃分數(shù)據(jù)，并建立正工作表面的二維檢測單位網(wǎng)格坐標系、反工作表面的二維檢測單位網(wǎng)格坐標系以及二維探頭截面坐標系；

19、其中，正工作表面上各個檢測單位網(wǎng)格的坐標為；

20、反工作表面上各個檢測單位網(wǎng)格的坐標為；

21、聲波檢測探頭截面上各個聲波發(fā)射器的坐標為；

22、s32：通過聲波檢測探頭對金屬結(jié)構(gòu)樣材的正工作表面防腐層進行自適應探測；

23、s33：同時將正工作表面的探測反饋數(shù)據(jù)傳輸至防腐質(zhì)量分析平臺，所示探測反饋數(shù)據(jù)包括：金屬結(jié)構(gòu)樣材的正工作表面防腐層中腐蝕點的腐蝕深度集合，金屬結(jié)構(gòu)樣材的反工作表面防腐層中腐蝕點的腐蝕深度集合；

24、其中，每個腐蝕點的邊緣上均包括多個腐蝕子點；每個腐蝕點的腐蝕深度為所有腐蝕子點中的腐蝕深度最大值；

25、正工作表面防腐層中腐蝕點的總數(shù)量為u，分別表示正工作表面防腐層中第u個腐蝕點的腐蝕深度和第u個腐蝕點的腐蝕深度；

26、反工作表面防腐層中腐蝕點的總數(shù)量為v，分別表示反工作表面防腐層中第v個腐蝕點的腐蝕深度和第v個腐蝕點的腐蝕深度；

27、s34：重復s31-s33，通過聲波檢測探頭對金屬結(jié)構(gòu)樣材的反工作表面防腐層進行自適應探測，獲得金屬結(jié)構(gòu)樣材的兩個工作表面的探測反饋數(shù)據(jù)。

28、具體地，s32中，所述自適應探測包括：

29、s321：將聲波檢測探頭放置于金屬結(jié)構(gòu)樣材的正工作表面上坐標為的檢測單位網(wǎng)格上進行探測，其中，所述探測的過程包括：保持聲波檢測探頭截面上所有聲波發(fā)射器為開啟狀態(tài)；

30、s322：提取坐標為的檢測單位網(wǎng)格上獲得的探測反饋數(shù)據(jù)，進行聲波發(fā)射器的開關需求判斷，所述開關需求判斷具體為：

31、當無高峰回波時，表示對應檢測單位網(wǎng)格上不存在腐蝕子點，向右側(cè)移動聲波檢測探頭至坐標為的檢測單位網(wǎng)格上，并保持聲波檢測探頭截面上所有聲波發(fā)射器為開啟狀態(tài)，繼續(xù)進行探測；

32、當接收到多個高峰回波時，提取探測到每個高峰回波對應的聲波發(fā)射器的坐標，并在二維探頭截面坐標系上將每個高峰回波對應的聲波發(fā)射器的坐標進行曲線連接；

33、若曲線連接后獲得的曲線區(qū)域為封閉區(qū)域，則表示對應檢測單位網(wǎng)格上腐蝕點完整，移動聲波檢測探頭至坐標為的檢測單位網(wǎng)格上，并保持聲波檢測探頭截面上所有聲波發(fā)射器為開啟狀態(tài)，繼續(xù)進行探測；

34、若曲線連接后獲得的曲線區(qū)域為不封閉區(qū)域，則表示對應檢測單位網(wǎng)格上腐蝕點不完整，執(zhí)行s323。

35、具體地，s32中，所述自適應探測還包括：

36、s323：通過腐蝕子點預測算法，預測聲波檢測探頭在下一檢測單位網(wǎng)格上進行檢測時需要開啟的聲波發(fā)射器，所述腐蝕子點預測算法具體包括：根據(jù)已檢測的檢測單位網(wǎng)格上每個高峰回波對應的聲波發(fā)射器所在回波位置，獲取腐蝕子點的腐蝕深度和回波位置的邊緣距離，其中，已檢測的檢測單位網(wǎng)格上檢測到的腐蝕子點總數(shù)為e；

37、所述腐蝕子點的腐蝕深度為聲波在金屬結(jié)構(gòu)樣材中的傳播速度和回波時長乘積的0.5倍；所述回波位置的邊緣距離為聲波檢測探頭邊緣寬度l和回波位置的橫坐標之間差值；

38、s324：根據(jù)s323，計算腐蝕子點的腐蝕強度因子和腐蝕形狀因子，其中，所述腐蝕強度因子的計算公式為：；

39、所述腐蝕形狀因子的計算公式為；

40、s325：根據(jù)s323-s324，計算每個腐蝕子點的腐蝕趨勢因子，計算公式具體為：

41、；

42、其中，為多元數(shù)據(jù)回歸系數(shù)，其中，，為回歸誤差；

43、s326：分別預測聲波檢測探頭在下一檢測單位網(wǎng)格上進行檢測時，每個聲波發(fā)射器在下一檢測單位網(wǎng)格上的實際回波位置所對應的腐蝕概率值，所述腐蝕概率值的計算策略具體為：

44、；

45、其中，為第n個聲波發(fā)射器在下一檢測單位網(wǎng)格上的實際回波位置所對應的腐蝕概率值；e表示已檢測的檢測單位網(wǎng)格上檢測到的第e個腐蝕子點；

46、表示第n個聲波發(fā)射器在下一檢測單位網(wǎng)格上的實際回波位置與第e個腐蝕子點的直線距離權(quán)重系數(shù)，，表示第n個聲波發(fā)射器在下一檢測單位網(wǎng)格上的實際回波位置與第e個腐蝕子點的直線距離；

47、s327：預設腐蝕概率閾值，當?shù)趎個聲波發(fā)射器在下一檢測單位網(wǎng)格上的實際回波位置所對應的腐蝕概率值大于或等于腐蝕概率閾值時，在對下一檢測單位網(wǎng)格進行聲波檢測時，開啟第n個聲波發(fā)射器，反之，關閉第n個聲波發(fā)射器。

48、具體地，s32中，所述自適應探測還包括：

49、s328：重復執(zhí)行s326-s327，依次對個聲波發(fā)射器進行開關需求判斷；

50、s329：在聲波檢測探頭對下一檢測單位網(wǎng)格進行聲波檢測時，由防腐質(zhì)量分析平臺根據(jù)開關需求判斷結(jié)果對聲波發(fā)射器的開關狀態(tài)進行自適應控制。

51、具體地，s4包括如下具體步驟：

52、s41：提取兩個工作表面的探測反饋數(shù)據(jù)；

53、s42：將兩個工作表面的探測反饋數(shù)據(jù)分別導入正防腐質(zhì)量系數(shù)計算策略和反防腐質(zhì)量系數(shù)計算策略中，所述正防腐質(zhì)量系數(shù)計算策略為：

54、；

55、其中，為金屬結(jié)構(gòu)樣材的正工作表面的正防腐質(zhì)量系數(shù)；

56、為金屬結(jié)構(gòu)樣材的正工作表面上腐蝕點的腐蝕深度均值；

57、所述反防腐質(zhì)量系數(shù)計算策略為：

58、；

59、其中，為金屬結(jié)構(gòu)樣材的反工作表面的反防腐質(zhì)量系數(shù)；

60、為金屬結(jié)構(gòu)樣材的反工作表面上腐蝕點的腐蝕深度均值；

61、s43：根據(jù)正防腐質(zhì)量系數(shù)和反防腐質(zhì)量系數(shù)對金屬結(jié)構(gòu)樣材的防腐質(zhì)量進行綜合評估，所述綜合評估的策略具體為：

62、；

63、其中，為金屬結(jié)構(gòu)樣材的綜合防腐質(zhì)量系數(shù)。

64、另外，本發(fā)明用于水利工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防腐質(zhì)量檢測系統(tǒng)包括如下模塊：

65、實際工況模擬模塊、檢測單位網(wǎng)格劃分模塊、自適應探測模塊和防腐質(zhì)量評估模塊；

66、所述實際工況模擬模塊用于獲取待檢測的金屬結(jié)構(gòu)樣材，并將金屬結(jié)構(gòu)樣材放置在實際工況模擬箱中，進行實際工況模擬處理；

67、所述檢測單位網(wǎng)格劃分模塊用于對完成實際工況模擬的金屬結(jié)構(gòu)樣材，根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)樣材的尺寸數(shù)據(jù)建立三維模型，并對金屬結(jié)構(gòu)樣材的三維模型進行檢測單位網(wǎng)格劃分；

68、所述自適應探測模塊用于提取檢測單位網(wǎng)格劃分數(shù)據(jù)，通過聲波檢測探頭對金屬結(jié)構(gòu)樣材的兩個工作表面防腐層進行自適應探測，同時將探測反饋數(shù)據(jù)傳輸至防腐質(zhì)量分析平臺；

69、所述防腐質(zhì)量評估模塊用于提取兩個工作表面的探測反饋數(shù)據(jù)，并根據(jù)探測反饋數(shù)據(jù)對金屬結(jié)構(gòu)樣材的防腐質(zhì)量進行評估。

70、一種存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)中存儲有指令，當計算機讀取所述指令時，使所述計算機執(zhí)行所述的用于水利工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防腐質(zhì)量檢測方法。

71、一種電子設備，包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述的用于水利工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防腐質(zhì)量檢測方法。

72、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術效果如下：

73、1、本發(fā)明采用三維模型進行網(wǎng)格劃分和聲波探測，能夠更精確地評估金屬結(jié)構(gòu)表面防腐層的質(zhì)量，提高了檢測結(jié)果的準確性，降低了因人為操作造成的誤差。

74、2、本發(fā)明自適應探測技術使得檢測過程更加智能化，聲波檢測探頭能夠根據(jù)反饋數(shù)據(jù)自動調(diào)整探測策略，降低了數(shù)據(jù)采集量，使得最后處理的檢測數(shù)據(jù)具有代表性和針對性，提高了檢測效率，節(jié)省了人力成本。

75、3、本發(fā)明將探測反饋數(shù)據(jù)導入防腐質(zhì)量分析平臺，結(jié)合正防腐質(zhì)量系數(shù)和反防腐質(zhì)量系數(shù)的計算，有助于構(gòu)建系統(tǒng)化的防腐質(zhì)量評估模型，為長效監(jiān)測提供數(shù)據(jù)支撐。