朱 坚

（南京市江北新区建设和交通工程质量安全监督站，江苏 南京 210000）

0 引言

以互联网、大数据和人工智能为代表的新一代信息技术发展日新月异，信息化已经是当今时代发展的大趋势，代表着先进生产力。中国社会率先进入了 5 G 时代，实现了弯道超车。在工程质量检测领域，信息化技术也得到了大量的运用，可以说信息化全过程检测管理将是工程质量检测发展的趋势。笔者单位从 2000 年开始涉足检测系统的电子化、信息化，如今逐步添加和完善了信息化检测系统。在信息化检测系统中，最重要、最体现价值的是智能化检测，智能化检测最大限度地消除人为影响，准确性可靠，安全性风险管控，保存检测过程中的所有影像和数据，具有最大程度的可追溯性与可复现性，可以说实现了检测的公开、公平、公正和科学。

1 信息化在工程检测领域的运用

笔者单位工程质量检测信息化系统，主要表现在检测设备管理、检测人员管理、检测委托（合同）管理、检测过程管理、检测报告管理等多方面信息化的运用。

检测设备管理的信息化，主要表现在检测机构所有的设备相关信息均呈现在检测信息化系统中，设备的购置发票、验收证据、检定/校准单位、检定/校准证书和有效期、检定/校准确认书、运行状态、授权操作人员等均为电子化存在系统中。

检测人员管理的信息化，主要表现在检测机构所有人员的相关信息均呈现在检测信息系统中，人员劳动合同、人员学历学位、教育经历、培训和考核经历、奖励和惩处经历、监督人员报告、人员授权文件、资格确认文件等均为电子化存在系统中。

检测委托（合同）管理，主要表现在客户远程委托、取样见证人员识别、样品拍照留存、盲样标识系统、委托协议与合同样本管理、合同与委托信息连接、合同（委托）与收费系统连接等。

检测报告管理的信息化，主要表现在检测报告的进度查询、电子报告的出具与打印、收费系统与报告发放的连接、报告完成的信息发布、报告的防伪措施、报告的真伪验证、检测结果自动上报管理机关等。

检测过程管理的信息化，主要表现在现场检测定位、检测人员识别、监测样品盲样识别、检测过程环境监控（包括标养室、恒温恒湿室）、检测影像保存、检测数据（曲线、图表等）的保存、检测过程数据实时上传（如静载检测、基坑监测等）、检测过程影像自动上传等。

智能化检测设备的大量接入，是保证检测过程管理信息化的重要环节。

2 智能化检测的运用

笔者单位的智能化检测，主要用于混凝土抗压强度检测、钢筋力学性能检测、钢筋重量偏差检测、混凝土抗渗检测、混凝土强度回弹检测等［1］。

2.1 混凝土抗压强度智能化检测

该系统包括智能检测控制单元、检测机器人、标识识别单元、检测设备（压力机系统）、自动清扫单元、数据管理单元、通信单元、异常情况告警单元等。

智能检测控制单元主要由计算机硬件和控制软件组成，可采用全自动、半自动、手动三种模式。在全自动模式下，各单元连续运行，实现混凝土试块（芯样）从样品车到检测到样品留置全过程自动化。一个智能控制检测单元+一套检测机器人可以控制两台检测设备（压力机）。

检测机器人可以完成自动化检测过程中的样品抓取、转运、放置等功能。机器手可抓取重量 30 kg，移动速度 1 m/s，有效行程长 4 200 mm，宽 2 200 mm，高 1 500 mm，功率 2.25 kW（220 V）。

标识识别单元能识别委托时打印并贴附在样品上的一维条形码或者二维码，能够连续扫描或自感应扫描，扫描精度较高，扫描范围较大。

检测设备（压力机）系统，包括尺寸测量仪和压力试验机。尺寸测量仪采用激光测距，测量混凝土试块（芯样）的长宽高面等尺寸，尺寸测量精度 0.1 mm。压力机配有传送带、导向带，把合格与不合格的样品，分别传送到不同的样品留置区。压力机最大负荷 2 000 kN，0.5 级精度，位移测量范围 80 mm，位移分辨力 0.001 mm，力加载速率调节范围（0.005 %～10 %）F·S/s，功率 3.0 kW（380 V）。

自动清扫单元，用于清理每次试验后上下压板之间的残留物。

数据管理单元包括数据存储装置、检测软件功能、视频监控功能；能够进行数据采集、存储、计算、分析、上传、查询等功能；能够自动生成检测原始记录和报告模板；在检测过程中，留有每段检测影像，可实现预览、回放；数据存储装置要能保证存储六个月。

通信单元与系统网络相连接，自动生成检测原始记录和报告模板共享到检测软件系统中、能够实时与监管平台交互相关信息和数据。

异常情况报警单元具备自动监控和报警功能，对异常状态自动报警：对智能检测通电情况自动监控，断电时自动报警；检测系统设有安全防护围栏，有人侵入安全防护围栏，自动异常报警；报警通过声、光报警器发出信号，同时发出报警信号到管理人手机上；异常报警时，系统自动停止。系统对样品车中的样品数量进行自动监控，样品数量不足时自动报警。

检测过程：委托时，标贴粘贴在样品非承压面，整齐摆放在样品车上，样品车推至待检区域。样品标贴信息包括：样品编号及单个序号、浇筑时间、强度等级、试验龄期等。机械手抓取样品，移至扫描识别工位，图像采集装置识别样品标签，相关信息解析后发送到数据管理单元。机械手把样品移至到尺寸测量工位，测量样品边长、承压面平面度、相邻面的夹角；将尺寸数据上传到数据管理单元；尺寸不符合要求，移至到异常样品存放区，尺寸符合，移至到压力机待检工位。自动清扫装置清扫压力机压板，从待检工位把样品推送到压板中间位置，根据识别单元上传的信息，自动调节试验机加荷速度，进行试验，试验结果传送到数据管理单元。整个过程由数据管理单元监控系统进行拍摄并保存。根据判定合格与否，最后传输带把样品传到合格区域或者非合格区域留置。

2.2 钢筋力学性能智能化检测

该系统同样包括智能检测控制单元、检测机器人、标识识别单元、检测设备（拉力机系统）、自动清扫单元、数据管理单元、通信单元、异常情况告警单元等。

检测机器人可以完成自动化检测过程中的样品抓取、转运、放置等功能。机器手最大负载 60 kg，工作半径 2 050 mm，复位精度＜0.06 mm，效率 20 根/h。

检测设备（拉力机）系统，包括尺寸测量仪和拉力试验机。尺寸测量仪采用光栅接触测量，测量样品的宽度、厚度，计算横截面积，尺寸精度 3 μm。拉力机最大负荷 1 000 kN，0.5 级精度，横梁位移速度调节范围（0.005～200）mm/min，位移示值误差 0.5 % 以内，力加载速率调节范围（0.05 %～5 %）F·S/s，功率 12 kW（380 V）；拉力机配有全自动纵向引伸计，标距范围（15～205）mm，变形量 100 mm，分辨力 0.000 5 mm，夹持范围（0.2～40）mm，准确度 0.5 级。拉力机夹具采用液压平推夹具，夹持力 1 200 kN，开口 80 mm，可夹取最大 50 mm 直径的棒材，40 mm 厚的板材。

自动清扫单元，用于清理每次试验后上下钳口之间的残留物。

检测过程：检测用样品标贴粘贴在距离钢筋端头 100 mm 左右，整齐摆放在试样架上，试样架推至待检区域。样品标贴信息包括：样品编号及单个序号、钢筋牌号、公称尺寸等。机械手抓取样品，移至扫描识别工位，图像采集装置识别样品标签，相关信息解析后发送到数据管理单元。机械手把样品移至到尺寸测量工位，测量样品宽度厚度；将尺寸数据上传到数据管理单元，计算样品横截面积；实际结果与委托信息不一致，移至到异常样品存放区，信息一致，移至到拉力机前。自动清扫装置清扫压力机钳口之间，机械手将样品垂直送到拉力机上下钳口中间，上下钳口关闭，根据识别单元上传的信息，自动调节试验机加荷速度，进行试验（非接触式引伸计测量延伸率）。试验结果（力值和延伸率）传送到数据管理单元。如果有断面收缩率测量参数，机械手将样品断面移至尺寸测量工位测量。整个过程由数据管理单元监控系统进行拍摄并保存。根据判定合格与否，最后把样品移至合格区域或者非合格区域留置。

2.3 钢筋重量偏差智能化检测

钢筋重量偏差检测设备具备半智能化检测能力。设备采用激光光栅、机器视觉、图像识别、深度学习和云计算技术，实现对样品的长度、重量同时识别与测量，可智能去除样品上标签的影响，自动记录与报告，检测照片自动保存，检测结果自动推送到检测软件系统。样品长度最大可达 620 mm，长度测量精度±1 mm，重量测量精度±0.5 % 且≤5 g，检测范围为公称直径 6 mm 到 50 mm。

检测过程：设备连接网络，设备开机后需要检测的任务编号自动传入设备，检测时需要选择任务编号。设备开机后，设备自动记录空仓质量，人工把 5 根样品放入设备，按启动按钮，设备通过激光光栅测量样品长度，通过电子秤称出样品总重量，然后自动计算出结果。过程中的影像自动保存，单个数据与总数据自动推送到检测软件，设备也可以打印出记录与报告。

2.4 混凝土抗渗智能化检测

全自动混凝土抗渗仪也属于半智能化检测设备。设备一次可以检测 4 组试件，每组试件可以单独装拆，互不影响。设备实现电脑控制，自动加压，自动检测漏水，自动判断结果，自动记录结果，自动上传信息，自动出具记录与报告，包括试验压力、漏水压力、检测时间与过程曲线。设备试验压力为 1.2 MPa/2.4 MPa，压力分辨率为 0.01 MPa；压力保持误差为±0.05 MPa；试件密封最大压力为 4.0 MPa；采用水密封形式，可 4 组同时密封，密封时间不超过 5 min，并且安全稳定。

该设备最大的特点就是全过程由计算机自动控制，一键操作，无需涂抹密封材料，自动密封、自动逐级加压、自动恒压、自动装脱模、自动诊断漏水。

检测过程：设备连接网络，设备开机后需要检测的任务编号自动传入设备，在控制电脑上分别设置每个仓位的任务单编号，对应地把样品放入到样品仓中。完毕后点击开始按钮，设备自动运行，直到出结果。

2.5 混凝土强度回弹智能化检测

混凝土强度智能化回弹仪也属于半智能化检测设备。设备由机械回弹仪部分、数据采集与传送模块两部分组成，具备多元化输入模式；1 000 个构件存储容量；内置三轴陀螺仪，自动判断角度，完成数据修正，免去角度参数手动输入；测区回弹值与强度换算，即弹即得；支持不完整测区随时查看结果；蓝牙可连接手机 APP 数据、检测时间等信息随时上传；蓝牙连接打印机随时打印记录结果；自动记录率定结果，判断设备校正结果；内置 GPS，自动记录检测位置。

检测过程：检测前，率定设备，自动记录率定结果并判断校正结果。检测前可批量录入需要检测的任务编号、检测部位位置；也可每个构件单独录入；可按录入顺序批量回弹，数据自动保存数据、检测时间，并上传检测软件；也可按单个构件的测区进行检测。检测后，仍然可以自动记录率定数据，判定设备校正结果。

3 智能化检测的不足与展望

目前，智能化检测在工程质量检测领域参与度还不足，参与项目还比较少。现有智能化检测设备与普通检测设备相比，价格要高很多，性价比并不最优。现有智能化检测设备还不完全智能，只能按照原有设定的程序进行，一旦标准有变化、或者检测过程有突发情况，使用者没有办法自己处理。部分智能化设备人工参与度还较高，并不能完全消除人为影响。现有智能化设备都比较精细，高精度、高集成，零件越多、环节越多、集成度越高，发生故障的概率越大，一旦发生故障，都要求生产厂家维护和维修，耽误时间，并且产生较高的费用。

但智能化符合“工业 4.0”战略，是不可逆转的时代潮流，必将为检测行业发展注入活力，带来行业的巨大变革。对于检测行业来说，应依托于计算机网络、大数据、物联网和人工智能等技术，大力推进智能化仪器生产、实验室升级和数字化平台建设，通过工业大数据的感知、汇聚与处理，尤其是融合独特的视觉处理技术带来的精准定位，通过机器人智能分析、推理、判断、构思、决策，打造实验室自动化的基础生态。尤其应有更多人机交互的功能，比如仪器维护提醒、异常数据的识别、更多的醒目的潜在干扰提示，以及合理的推荐方案等（如干扰方程、多谱线选择），让使用者心中有数，心里不慌。

4 结语

面对国际新形势、国家新要求，检测机构应与时俱进，牢牢抓住新一轮科技革命和产业变革重要机遇，大胆地尝试和摸索，充分发挥科技创新的渗透性、扩散性、颠覆性作用，在发展方向、目标、路径上坚持向科技创新要方法、要答案，坚持以智能化检测的实践为基础，面向国家重大深入实施创新驱动发展战略，推动技术创新一体化布局，加快促进科技成果转化为现实生产力，加快检测行业往智能化方向健康发展。Q