高壓電纜附件數(shù)字化工藝庫系統(tǒng)

周 宏，王驍?shù)?，王裕東，王振興，李家歡，樂保羅，原佳亮

(國網(wǎng)上海市電力公司電纜分公司,上海 200072)

電纜公司高壓電纜附件的工藝圖紙作為公司至關(guān)重要的文檔資料，其審核以及存儲都基本以傳統(tǒng)紙質(zhì)的形式實現(xiàn)，存在著存儲管理成本高、審核效率較低的問題。鑒于當(dāng)前高壓電纜附件的生產(chǎn)廠家眾多，電纜附件類型繁多，具有不同類型的特點及局限性，而且部分廠家沒有一定歷史背景，生成的高壓電纜附件在某些設(shè)計環(huán)節(jié)上沒有經(jīng)過長期的運行經(jīng)驗數(shù)據(jù)作為沉淀，圖紙工藝設(shè)計上經(jīng)常會有變化。

為了實現(xiàn)高壓電纜附件標(biāo)準(zhǔn)工藝的管控目的，確保運行電纜的安全和穩(wěn)定應(yīng)用，從簽訂技術(shù)協(xié)議的源頭上進(jìn)行管控和把關(guān)，建立標(biāo)準(zhǔn)的高壓電纜附件工藝庫，利用首臺、首套電纜附件工藝的仿真安裝，實現(xiàn)工藝的鑒定和固化，在后期技術(shù)協(xié)議簽訂的工藝中，對其圖紙的合規(guī)性和吻合度完成比對。

本文主要研究通過建立高壓電纜附件數(shù)字化工藝庫系統(tǒng)，通過圖像識別、文字識別、圖紙比對的方式來發(fā)現(xiàn)圖紙中的變更與差異，可在一定程度上提高工作效率。

1 高壓電纜附件圖像識別技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)高壓電纜附件工藝審圖是對紙質(zhì)圖紙進(jìn)行管理，對電纜專業(yè)高壓電纜附件圖紙的圖像識別技術(shù)研究相對較少。但對于圖像的比對、識別、分割是圖像處理領(lǐng)域研究最多的課題，圖像識別技術(shù)依然是研究的重點。

圖紙比對是對兩張圖紙的差異性進(jìn)行比較，是提高圖紙審查效率、降低高壓電纜附件審圖成本的重要方法。國內(nèi)外都已經(jīng)對圖紙比對進(jìn)行了相關(guān)研究[1]，利用工程圖中標(biāo)題欄具有固定形式的特點，通過區(qū)域哈希法消除在掃描過程中由于幾何變形或者圖紙的布局等因素所造成的標(biāo)題欄位置變動等問題[2]。對標(biāo)準(zhǔn)的CAD模型進(jìn)行處理，通過提取出的零件結(jié)構(gòu)信息來生成零件的屬性圖，以此來對零件進(jìn)行描述，最后通過檢索圖紙中零件之間的幾何相似性以及拓?fù)湎嗨菩詠硗瓿蓤D紙的相似性檢測[3]。對基礎(chǔ)的圖形實體進(jìn)行提取識別，根據(jù)各個實體之間的拓?fù)潢P(guān)系把圖紙分割成一系列的子圖形，然后利用子圖拓?fù)涮匦詫D紙進(jìn)行相似性比對。但這些研究很難直接應(yīng)用于數(shù)字化工藝庫，因此有必要研究并設(shè)計一套高壓電纜數(shù)字化工藝庫圖紙審查系統(tǒng)，有利于規(guī)范審圖流程、提高審圖效率、保證審圖質(zhì)量以及數(shù)字化工藝圖紙的存儲管理。

2 系統(tǒng)功能介紹

2.1 高壓電纜附件工藝庫

高壓電纜附件工藝庫模塊利用掃描儀將現(xiàn)有所有標(biāo)準(zhǔn)的電纜技術(shù)協(xié)議、工藝圖紙以及相關(guān)文檔通過圖像的降噪以及增強技術(shù)將其轉(zhuǎn)換成高清的電子工藝圖紙，并錄入高壓電纜附件工藝庫進(jìn)行存儲以及固化工藝庫模板，每個工藝圖紙包含標(biāo)簽、類型、時間及版本等重要信息。同時在本模塊利用工藝庫的關(guān)鍵信息，例如編號、名稱、時間等能夠快速查詢檢索。在電纜公司日程生產(chǎn)工作中需要涉及很多數(shù)據(jù)圖紙資料，相關(guān)工作人員可以根據(jù)查詢到的資料信息更快地找到工藝方案，確保工作的順利開展，從而提高工作效率，保證了工藝工作進(jìn)度?；趫D像識別技術(shù)應(yīng)用對高壓電纜附件工藝圖紙進(jìn)行有效檢索及存儲，實現(xiàn)全面網(wǎng)絡(luò)化、信息化管理，將所有檔案資源進(jìn)行全面共享，建立通用數(shù)據(jù)庫，保障多項圖紙資源得到全面管理、統(tǒng)一保管、規(guī)范化應(yīng)用等，突出高壓電纜數(shù)字化工藝庫應(yīng)用價值。

2.2 工藝圖紙及文檔比對模塊

在比對功能模塊中研究了對數(shù)字化工藝圖紙的特征處理方法，實現(xiàn)對圖紙?zhí)卣鞯奶崛『妥R別；同時還研究了對比的算法，將有差異化的圖紙和原圖中的圖元進(jìn)行抽取分析對比。

需要審核的圖紙或技術(shù)協(xié)議經(jīng)掃描儀等輸入設(shè)備進(jìn)行掃描識別形成電子版圖紙進(jìn)入后端與系統(tǒng)已有的工藝圖紙模板進(jìn)行識別比對，通過圖像、文字識別及比對技術(shù)主要實現(xiàn)以下系統(tǒng)功能。

(1)圖紙文件分析：對高壓電纜數(shù)字化圖紙文件進(jìn)行分析，以取得圖紙文件的文件名、修改時間等基本信息。

(2)圖紙層選識別：對高壓電纜數(shù)字化圖紙中的特定圖層進(jìn)行選定，進(jìn)行初步篩選分類。

(3)圖紙?zhí)卣鞒槿。簩x擇圖紙層面上的基礎(chǔ)特征進(jìn)行遍歷，將特征進(jìn)行分類，并存儲其屬性值。

(4)圖元信息存儲：使用專用的存儲空間，對抽取出的圖像基元類型和屬性信息進(jìn)行保存。

(5)圖紙比對處理：存儲的圖元轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的分形維后，得出圖紙相似性以檢測圖紙的變化情況。

高壓電纜工藝庫識別的具體流程如圖1所示。

圖1 高壓電纜工藝庫識別流程

2.3 比對報告

對數(shù)字化工藝圖紙進(jìn)行比對后，識別庫將通過一致性檢測算法，利用圖紙屬性值的比較，對增加、修改和刪除信息給出提示并生成一份比對報告，在報告中將識別出需識別圖紙與標(biāo)準(zhǔn)圖紙的比對結(jié)果，利用標(biāo)識框告知審核人員，審核人員將借助比對報告實現(xiàn)高效的審核工作。借助該圖紙比對審查報告實現(xiàn)全過程動態(tài)監(jiān)管，促進(jìn)圖紙審查服務(wù)和設(shè)計質(zhì)量的共同提升，可以審查信息與安全監(jiān)督部門動態(tài)共享，避免無效施工圖帶來的安全隱患。

3 結(jié)語

通過建立一個高壓電纜附件數(shù)字化工藝庫識別審查系統(tǒng)，研究了對高壓電纜數(shù)字化圖紙?zhí)卣鞯奶幚矸椒ǎ瑢崿F(xiàn)對工藝圖特征的提取和識別，采用SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立了高壓電纜歷史工藝圖紙及技術(shù)協(xié)議庫，提供了規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)協(xié)議以及工藝圖紙的審核及鑒別流程。相較于傳統(tǒng)高壓電纜附件工藝資料的審核流程，本平臺的優(yōu)勢具體如下。

(1)相比傳統(tǒng)圖紙，數(shù)字化工藝圖紙能夠利用圖像降噪及增強技術(shù)實現(xiàn)提高圖紙清晰度和顯示效果的目的，從而可以使字跡圖案更清楚，更好地為工作人員展示設(shè)計圖紙的效果。

(2)相比傳統(tǒng)的人工審核以及管理，數(shù)字化工藝庫管理更便捷且安全可靠，減少了生產(chǎn)人員手工翻閱紙質(zhì)資料、統(tǒng)計匯總及資料存儲管理的工作，真正達(dá)到了提高工藝圖紙的管理審核工作效率、降低成本的目的。通過長期使用在生產(chǎn)運行維護(hù)、人工管理等方面的成本都大幅下降，為公司創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)本文可以實現(xiàn)高壓電纜附件全過程動態(tài)監(jiān)管，實時保證工藝庫的標(biāo)準(zhǔn)化，大幅減少非標(biāo)準(zhǔn)的工藝圖帶來的風(fēng)險成本及安全隱患。

(4)高壓電纜附件數(shù)字化工藝庫具有一定的自學(xué)習(xí)功能。隨著錄入工藝圖紙與技術(shù)協(xié)議的不斷增多，工藝數(shù)據(jù)庫不斷擴(kuò)充，系統(tǒng)功能將不斷完善和改進(jìn)，屆時將可推廣提升高壓電纜專業(yè)相關(guān)資料文件的存儲及審核管理工作，應(yīng)用前景良好。