专利名称：用于执行结构筛选的方法、系统和计算机程序产品的制作方法
技术领域：
各示例实施例通常涉及地下结构的完整性管理，并且更具体地，涉及用
于执行结构筛选(screening)的方法、系统和计算机程序产品。
背景技术：
地下结构(例如，管道)随着时间不可避免地经受如应力腐蚀开裂(scc) 的损坏和被第三方实体损坏，该应力腐蚀开裂可能由包括环境恶化、涂层脱 落、制造缺陷、土地移动或不稳定引起。在这些结构中存在的裂缝可能被例
如周期性负载(cyclical loads )和置于这些负载上的应力比进一步加重。
计划(IMP )并发出决议(resolution )。这些过程可以包括用于执行例程维护、 评估、以及用于确保结构的连续操作和用于确保涉及这些操作的环境和公共 安全的校正活动的过程和推荐工具。现有的过程可能是非常昂贵的、侵入式 的以及费力的。例如，在管道环境中，通过物理检查确定SCC经常要求广泛 的挖掘和人眼的手动检查。此外，许多现有的工具和过程被设计为处理或揭 示一种或多种特定类型的缺陷，或适于特定类型的结构，并且没有被装备来 处理各种已知的问题、缺陷和现今有效(in operation)的结构类型。
存在由例如规章遵从或风险管理驱动的情形，由此需要对这些结构的可 能的损坏的确认或不存在，其中在损坏的威胁已经首先被验证的情况下，检 测和筛分(sizing )已经被归入(relegated )次要实行。尤其在结构系统中没 有损坏的确定历史时，对于包括大量独立结构的系统，各种工具、测试过程 和筛选过程的裂缝检测和筛分的应用可能非常昂贵并且使用不实际。
因此，期望提供一种用于实现结构筛选过程的更有效和划算的装置。
发明内容
各示例实施例涉及用于执行结构筛选的方法、系统和计算机程序产品。 各方法包括将预定义的过滤标准应用到测量，该测量由可操作用于消除落入指定阈值之下的测量数据的检查的结果产生。各方法还包括标识与所述检查 的结构相关联的基线缺陷大小。所述基线缺陷大小指示在检查期间能够不被 检测的最大缺陷。各方法还包括标识涉及检查的结构的容限水平，比较应用 预定义的过滤标准的结果和标识的容限水平，并且基于比较对检查的结构确 定裂缝的风险，所述容限水平的因素在于基线缺陷大小和检查的结构的属性。
用于执行结构筛选的系统包括与存储设备通信的主机系统。该存储设备 容纳从检查的结构、预定义的过滤标准、以及检查的结构的属性得到的测量 结果。该系统还包括对主机系统执行的结构分析应用。该结构分析应用将预 定义的过滤标准应用到测量，该测量可操作用于消除落入指定阈值之下的测 量数据。该结构分析应用还标识与所述检查的结构相关联的基线缺陷大小， 所述基线缺陷大小指示在检查期间能够不被检测的最大缺陷。该结构分析应 用还标识涉及检查的结构的容限水平。所述容限水平的因素在于基线缺陷大 小和检查的结构的属性。该结构分析应用还比较应用预定义的过滤标准的结 果和标识的容限水平，并且基于比较对检查的结构确定裂缝的风险。
在浏览以下附图和详细描述时，根据各示例实施例的其他系统、方法和/ 或计算机程序产品对本领域技术人员将是或变得明显。意图在于所有这些另 外的系统、方法和/或计算机程序产品包括在该描述内，在本发明的范围内， 并且受权利要求的保护。
现在参照附图，其中相同的元件在几个附图中编号相同
图1是在示例性实施例中结构分析系统可以在其上实现的系统的方块
图2是由本发明示例性实施例中的结构分析系统使用的数据库表的方块 图；以及
图3是描述在示例性实施例中用于对损坏筛选结构的过程的流程图。
具体实施例方式
结构分析系统实现用于管理地下结构的筛选和分析过程。涉及结构和其 状况的当前检查测量数据与预定义的敏感性属性(例如，过滤标准)一起被 筛选，然后被分析以便确定损坏的威胁或存在。结构分析系统为地下结构的维护提供经济的解决方案，其可以在短的周期时间内实施并且在结果中提供 合理的置信水平。例如，如果作为结构分析系统的实施的结果报告没有集群
(colony),则可以推断该结构免于裂缝的置信水平为例如71% -94%。
结构分析系统可以对集群中经受应力和裂缝地层(formation)的任何地 下结构实现。然而为了图示目的，在此将对于管道来描述结构分析系统。
现在转向图1，将描述在示例性实施例中结构分析系统可以在其上实现 的系统。图1中描绘的系统包括一个或多个用户系统102,通过该用户系统 在一个或多个地理位置的用户可以联系主机系统104。主机系统104执行用 于管理结构相关的数据的计算机指令，并且用户系统102经由网络106耦合 到主机系统104。每个用户系统102可以使用通用计算机实现，该通用计算 机执行用于执行在此描述的过程的计算机程序。用户系统102可以是个人计 算机(例如，膝上型计算机、个人数字助理)或附接主机的终端。如果用户 系统102是个人计算机，则在此描述的处理可以(例如，通过提供小应用程 序(applet)给用户系统102 )由用户系统102和主机系统104共享。
网络106可以是任何类型的已知网络，包括但不限于广域网(WAN)、 局域网(LAN)、全球网络(例如因特网)、虚拟私有网络(VPN)和内联网。 网络106可以使用无线网络或本领域已知的任何种类的物理网络实现来实 现。用户系统102可以通过多个网》各(例如，内联网和因特网)耦合到主才几 系统，使得不是所有的用户系统102通过相同网络耦合到主机系统104。 一 个或多个用户系统102和主^L系统104可以以无线方式连接到网络106。在 一个实施例中，网络为内联网，并且一个或多个用户系统102执行用户界面 应用(例如，web浏览器)来通过网络106联系主机系统104。在另一示例性 实施例中，用户系统102直接(即，不通过网络106)连接到主机系统104, 并且主机系统104直接连接到或包含存储设备108。
存储设备108包括涉及结构的数据和完整性管理信息，并且可以使用各 种用于存储电子信息的设备实现。要理解的是，存储设备108可以使用包含 在主机系统104中的存储器实现，或其可以是分开的物理设备。存储设备108 可逻辑寻址为遍及包括网络106的分布式环境的统一 (consolidated)数据源。 存储在存储设备108中的信息可以经由主机系统104和/或经由用户系统102 被检索和操作。包含结构历史信息、用于筛选历史数据的过滤标准信息以及 报告的数据库位于存储设备108上。在本发明示例实施例中，主机系统104操作为数据库服务器，并且协调 对包括存储在存储设备108上的数据的应用数据的访问。
图1所描述的主机系统104可以使用一个或多个服务器实现，该服务器 响应于存储在由服务器可访问的存储介质中的计算机程序而操作。主机系统 104可以操作为网络服务器(例如，web服务器)以与用户系统102通信。主 机系统104处理发送信息到用户系统102和从其接收信息，并且能够执行相 关联的任务。主机系统104还可以包括防火墙以防止对主机系统104的未授 权访问，并且对授权访问强加任何限制。例如，管理员可以具有对整个系统 的访问，并且具有修改系统的各部分的权限。防火墙可以使用本领域已知的 传统硬件和/或软件实现。
主机系统104还可以操作为应用服务器。主机系统104执行用于实现在 此描述的筛选功能的一个或多个计算机程序(例如，结构分析应用110)。通 过提供应用(例如，java小应用程序)给用户系统102,处理可以由用户系统 102和主机系统104共享。作为替代，用户系统102能够包括用于执行在此 描述的部分或全部处理的单机(stand-alone)软件应用。如之前所述，要理解 的是，分开的服务器可被利用来实现网络服务器功能和应用服务器功能。作 为替代，网络服务器、防火墙、以及应用服务器可通过执行计算机程序来执 行必要功能的单个服务器来实现。
图2是包含由本发明示例性实施例利用的结构相关数据的数据库表的方 块图。图2中提供的结构相关数据表示管道数据。然而，图2中所示的数据 字段可以被修改为表示为如上所述经受筛选的任何类型的结构。该表存储在 位于存储设备108上的一个或多个数据库内。表202是包括系统中维护的每 个管道的属性记录的管道数据库表。每个记录可以包括涉及特定管道的信息 的多个字段。可以维护在管道数据库中的字段的示例包括用于标识特定类 型管道的PIPELINE.TYPE 210、用于标识特定管道的PIPELINEJD 212、用于 标识管道的制造实体的MANUFACTURE—ID 214、以及制造的管道的各种尺 寸和说明/组分(例如，直径、长度、涂层材料、操作压力限制等)(216)。
表204包括维护在系统中的每个管道类型的记录。过滤标准被应用到每 个管道，以便确定用于执行在此进一步描述的分析的最小阈值。过滤标准可 以包括各元素，如长度、信号重叠(最小和最大值)、绝对幅度、相对幅度和 左/右传感器计数。长度字段220包含由超声裂缝检测工具检测的"类似裂缝"或"裂缝区域"型异常的长度值。相对幅度(REL.AMP字段224)和绝对幅 度(ABSOLUTE_AMP字段222 )是信号强度的测量，并且与异常的深度有关。 这些值用于该异常(即，类似裂缝或裂缝区域)的特征化。
表206包括对管/管道执行的每次检查的记录。检查的历史可以根据需要 为每个管/管道维护(例如，若干记录)。根据需要在该表中可以提供各种测 量和信息字段。由本发明的各过程利用的测量包括长度、信号重叠、绝对幅 度、相对幅度和左/右传感器计数。此外， 一个或多个字段(例如， PIPELINE.TYPE、 PIPELINEJD、 INSPECTION.DT等)可用作标识相应的数 据库表的关键字。在检查表206中提供的许多字段可以与图2所示的过滤标 准表204中提供的字段重叠。
现在转到图3,现在将描述在示例性实施例中用于实现结构的筛选的过 程的流程图。利用例如内嵌(in-line)的超声检查工具或其他适合的仪器，对 选择的结构(例如，管道或管道的部分)实现检查过程。从该检查得到的测 量数据经由例如测量表206存储在存储设备108的历史数据库中，然后在步 骤302提供给结构分析应用110。
在步骤304,结构分析应用110然后通过应用(来自表204)的过滤标准， 对指定的结构执行检查数据的筛选。步骤306包括应用预定义的敏感性属性 (即涉及长度、信号重叠、绝对幅度、相对幅度和左/右传感器计数的最小或 最大值)到检查数据，以便滤除落在用于分析的建立的阈值之下的测量。
在步骤306，标识基线缺陷大小(长度和宽度)，其提供从例如内嵌工具 检查荻得的历史缺陷的分布超过的保守可能性。该基线缺陷大小表示通过筛 选分析的应用可能遗漏或不可检测的最大缺陷。将理解的是，基线缺陷大小 可以根据选择的检测限度和特定应用要求/期望的置信水平而变化。
在步骤308,断裂力学(fracture mechanics )评估(例如，API RP579水 平2)被应用到构成其因素在于线缺陷大小的结构属性，以确定大小、断裂 韧度和操作压力的什么组合可以容忍基线缺陷大小的裂缝缺陷。该断裂力学 评估可以是专有算法/工具，或可以包括在2004年7月29日提交的、名为 "Method for Detecting Leak Before Rupture in a Pipeline"的专利申请序列号 10/710,702中提供的方法，并且在此通过引用并入其全部内容。
评估的结果给在基线缺陷的假设给出的结构提供计算的容限。
在步骤310，(来自步骤304 )过滤的结果与从步骤308得到的容限数据比较。结合容限分析过滤的结果以便确定结构中的开裂或see的可能性，即，
see裂缝等的大小或可能导致故障的裂缝区域管壁异常可以由断裂力学评估 的应用确定。假设(例如，从在数据库202和204提供的数据值中)知道给 定的结构容忍假定的或未发现的裂缝，则与开裂或SCC相关联的已知特征的 数据库(例如，在数据库206中提供的值)被查询和分析。
如果该特定结构的数据只经受指示缺陷的信号的长度的一个标准的分 析，则数据库(例如，数据库206)中记录的类似裂缝等特征的异常长度和 宽度可以使用传统统计分析来分析，以确定保留在给定结构中的裂紋的概率。
如果在步骤311分析的结果指示开裂或SCC的高风险，则在步骤312该 结构可以被调度用于进一步检查、测试或相关活动，并且在步骤316存储该 分析的结果。否则，在步骤314，置信水平(例如，CONFID丄EVEL字段218) 被设置为高(例如，71% -94% ),指示在结构中存在开裂或SCC的低风险。 在步骤316分析结果存储在图1的存储设备108中。如果需要，则可从其生 成报告。
如上所述，由结构分析系统提供的筛选和分析过程提供了对地下结构的 维护的经济解决方案，该解决方案可以在短的周期时间内执行并且在结果中 提供合理的置信水平。涉及结构和其状态的当前数据与预定义的敏感性属性 一起被筛选，然后被分析以便确定开裂或SCC的威胁或存在。
如上所述，本发明的各实施例可以以计算机实现的过程和用于实践这些 过程的装置的形式来体现。本发明的各实施例还可以以包含指令的计算机程 序代码的形式体现，该指令体现在有形介质(如软盘、CD-ROM、硬盘)或 任何其他计算机可读存储介质中，其中当计算机程序代码被加载到计算机中 并由计算机执行时，该计算机变为用于实践本发明的装置。本发明的实施例 还能够以计算机程序代码的形式体现，例如，无论存储在存储介质中、加载 到计算机中和/或由计算机执行、或经过一些传输介质(如经过电线或电缆、
通过光纤、或经由电磁辐射)传输，其中当计算机程序代码被加载到计算机 中并由计算机执行时，该计算机变为用于实践本发明的装置。当在通用微处 理器上实现时，计算机程序代码片段配置微处理器来创建特定的逻辑电路。 可执行代码的技术效果是提供管道的筛选，用于启用应力腐蚀和开裂的早期 检测和管理。
尽管已经参照各示例实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是可以进行各种改变并且各等效物可替代其各元件，而不偏离本发明的 范围。此外，可以进行许多修正以使特定情形或材料适于本发明的教导而不 偏离其基本范围。因此，意图在于本发明不限于公开为预期为执行本发明的 最佳才莫式，而是本发明将包括落入权利要求范围内的所有实施例。此外，术 语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，而是术语第一、第二等用 于区别一个元件和另一个元件。
权利要求
1. 一种用于执行结构筛选的方法，包括将预定义的过滤标准应用到从检查的结构中得到的测量，所述应用预定 义过滤标准可操作用于消除落入指定阈值之下的测量数据；标识与所述检查的结构相关联的基线缺陷大小，所述基线缺陷大小指示 在检查期间能够不被检测的最大缺陷；标识涉及检查的结构的容限水平，所述容限水平的因素在于基线缺陷大 小和检查的结构的属性；以及比较应用预定义的过滤标准的结果和标识的容限水平，并且基于比较对 检查的结构确定裂缝的风险。
2. 如权利要求l所述的方法，其中预定义的过滤标准包括长度、信号重 叠、绝对幅度、相对幅度、左传感器计数和右传感器计数的至少一个。
3. 如权利要求l所述的方法，其中基线缺陷大小由长度和宽度标识。
4. 如权利要求l所述的方法，其中基线缺陷大小表示由超声检查工具不 可检测的最大缺陷。
5. 如权利要求4所述的方法，其中基线缺陷大小根据选择的检测限度和 选择的置信水平来修改。
6. 如权利要求l所述的方法，其中标识容限水平通过对^r查的结构的属 性执行断裂力学评估来实现，包括确定大小、断裂韧度、以及操作压力的组 合，该操作压力能够承受与基线缺陷大小一致的裂缝缺陷。
7. 如权利要求l所述的方法，其中检查的结构的属性包括大小、组分和 施加的操作压力的至少一个。
8. 如权利要求l所述的方法，其中检查的结构是以下的至少一个 气体管道；液体管道； 流体管道； 管道；以及 导管。
9. 如权利要求l所述的方法，其中经受筛选的缺陷包括在结构中形成的 裂缝集群。
10. —种用于执行结构筛选的系统，包括与存储设备通信的主机系统，该存储设备容纳从检查的结构、预定义的过滤标准、以及检查的结构的属性得到的测量；以及对主机系统执行的结构分析应用，该结构分析应用执行将预定义的过滤标准应用到测量，该测量可操作用于消除落入指定阈值之下的测量数据；标识与所述检查的结构相关联的基线缺陷大小，所述基线缺陷大小指示 在检查期间能够不^皮;险测的最大缺陷；标识涉及^r查的结构的容限水平，所述容限水平的因素在于基线缺陷大 小和属性；以及比较应用预定义的过滤标准的结果和标识的容限水平，并且基于比较对 检查的结构确定裂缝的风险。
11. 如权利要求IO所述的系统，其中预定义的过滤标准包括长度、信号 重叠、绝对幅度、相对幅度、左传感器计数和右传感器计数的至少一个。
12. 如权利要求IO所述的系统，其中基线缺陷大小由长度和宽度标识。
13. 如权利要求IO所述的系统，其中基线缺陷大小表示由超声检查工具 不可^r测的最大缺陷。
14. 如权利要求13所述的系统，其中基线缺陷大小根据选择的检测限度 和选择的置信水平来修改。
15. 如权利要求IO所述的系统，其中标识容限水平通过对检查的结构执 行断裂力学评估来实现，包括确定大小、断裂韧度、以及操作压力的组合， 该操作压力能够承受与基线缺陷大小 一致的裂缝缺陷。
16. 如权利要求IO所述的系统，其中检查的结构的属性包括大小、组分 和施加的操作压力的至少 一个。
17. 如权利要求IO所述的系统，其中检查的结构是以下的至少一个 气体管道；液体管道； 流体管道； 管道；以及导管。
18. 如权利要求IO所述的系统，其中经受筛选的缺陷包括在结构中形成 的裂缝集群。
全文摘要
用于管道腐蚀开裂SCC和周期性负载以及应力比的结构分析筛选包括将预定义的过滤标准应用到测量(304)，该测量从可操作用于消除落入指定阈值之下的测量数据的检查的结构得到。各方法还包括标识与所述检查的结构相关联的基线缺陷大小(306)。所述基线缺陷大小指示在检查期间能够不被检测的最大缺陷。各方法还包括标识涉及检查的结构的容限水平，比较应用预定义的过滤标准的结果和标识的容限水平(310)，并且基于比较对检查的结构确定裂缝的风险，所述容限水平的因素在于基线缺陷大小和检查的结构的属性。
文档编号G01M99/00GK101313193SQ200680043463
公开日2008年11月26日 申请日期2006年11月21日 优先权日2005年11月21日
发明者理查德·C·麦克尼利, 穆罕麦德·贾拉, 明 高 申请人:通用电气公司