基于移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的熱熔焊接數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

陳永華， 尤啟江， 閆躍郛， 陳遠(yuǎn)勝

(1.新地能源工程技術(shù)有限公司，河北廊坊065001；2.羅森博格(無錫)管道技術(shù)有限公司，江蘇無錫214000；3.武漢眾智鴻圖科技有限公司，湖北 武漢430000；4. 新奧能源控股有限公司，河北廊坊065001)

1 燃?xì)饩垡蚁┕艿罒崛酆附映Ｒ妴栴}

① 失敗焊口未予重焊

對由于人為或其他原因?qū)е潞附邮〉暮缚冢|(zhì)量管理人員無法監(jiān)控到這類焊口是否做到重新焊接，給工程質(zhì)量造成安全隱患。

② 替身焊機(jī)現(xiàn)場工作

大部分燃?xì)忭?xiàng)目要求必須是全自動(dòng)焊機(jī)才能焊接燃?xì)夤艿?，然而施工現(xiàn)場往往出現(xiàn)在沒有監(jiān)管的情況下，施工方為了加快工程的進(jìn)度，而又不想承擔(dān)全自動(dòng)焊機(jī)的成本，采用普通低成本液壓焊機(jī)或手動(dòng)焊機(jī)焊接燃?xì)夤艿馈?/p>

③ 施工人員缺乏監(jiān)控

燃?xì)夤艿篮附尤藛T按規(guī)定必須持有焊工證書才能進(jìn)行焊接作業(yè)，而現(xiàn)場實(shí)際焊接操作人員的技術(shù)水平參差不齊，也無法確保操作焊機(jī)的人員持有焊工證書。

④ 焊接數(shù)據(jù)可用性低

未實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)娜詣?dòng)焊機(jī)只是做到了全自動(dòng)焊接和數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)功能，而收集到的焊接數(shù)據(jù)不能夠做到實(shí)時(shí)有效地監(jiān)控管道的焊接質(zhì)量。

⑤ 焊接數(shù)據(jù)可人為篡改

市場上大部分全自動(dòng)焊機(jī)自帶數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)格式均為可編輯的表格格式，容易被人為篡改，可信度差。

⑥ 焊接數(shù)據(jù)無法與工程項(xiàng)目關(guān)聯(lián)

未實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)娜詣?dòng)焊機(jī)對于工程項(xiàng)目信息采用手動(dòng)輸入的形式，隨意性與錯(cuò)誤率高，導(dǎo)致數(shù)據(jù)與項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)性極低。

⑦ 數(shù)據(jù)無法及時(shí)上傳匯總

由于大多數(shù)情況無法把焊接數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào)給管理者，并且也沒有完善的數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，管理人員無法及時(shí)掌握焊接數(shù)據(jù)。

⑧ 缺乏掌握焊口焊接質(zhì)量與數(shù)量的手段

熱熔焊接成功與失敗的記錄不夠準(zhǔn)確，缺乏系統(tǒng)自動(dòng)記錄能力，需要能夠準(zhǔn)確掌握真實(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)減少人工工作量。

2 焊接數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

為了規(guī)范施工現(xiàn)場焊接過程，追溯工程項(xiàng)目的焊接質(zhì)量，提高決策分析能力，針對全自動(dòng)熱熔焊機(jī)開發(fā)焊接數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，使焊機(jī)與系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)。

① 系統(tǒng)架構(gòu)

熱熔焊接數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。

圖1 熱熔焊接數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)

全自動(dòng)熱熔焊機(jī)通過自帶的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊DTU、定位模塊GPS通過網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)器連接并定位(網(wǎng)絡(luò)信號為4G)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳與數(shù)據(jù)交互。用戶根據(jù)不同級別通過管理軟件登錄云服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索與管理。

系統(tǒng)通過云服務(wù)器、web端、全自動(dòng)熱熔焊機(jī)、手機(jī)APP端協(xié)同進(jìn)行焊接全過程的管理。

a.云服務(wù)器：提供各個(gè)應(yīng)用端的接口服務(wù)，包括登錄服務(wù)、數(shù)據(jù)上報(bào)服務(wù)、數(shù)據(jù)查詢服務(wù)、工程獲取服務(wù)等。

b.web端：即可視化操作平臺端，可實(shí)現(xiàn)按組織機(jī)構(gòu)、日期、項(xiàng)目條件查詢焊接數(shù)據(jù)，導(dǎo)出報(bào)表。同時(shí)進(jìn)行焊機(jī)管理及焊工信息管理。

c. 全自動(dòng)熱熔焊機(jī)：實(shí)現(xiàn)焊工登錄、獲取工程列表、上報(bào)焊接數(shù)據(jù)等。

d. 手機(jī)APP端：實(shí)現(xiàn)焊機(jī)綁定關(guān)聯(lián)項(xiàng)目，推送給焊機(jī)當(dāng)前的工程。

② 系統(tǒng)工作流程

工程施工前，管理人員需先在焊接數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)內(nèi)新建工程項(xiàng)目，進(jìn)行工程項(xiàng)目立項(xiàng)，然后將焊機(jī)信息與持有焊工證的焊工信息進(jìn)行備案。這些工作完成后，施工現(xiàn)場的操作人員可通過操作焊機(jī)自帶的觸摸屏，通過輸入賬號密碼，遠(yuǎn)程登錄系統(tǒng)，遠(yuǎn)程獲取工程信息，選擇管材基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，焊機(jī)可根據(jù)TSG D2002—2006《燃?xì)庥镁垡蚁┕艿篮附蛹夹g(shù)規(guī)則》運(yùn)算，得出焊接參數(shù)。開始自動(dòng)焊接，焊接完成后，焊機(jī)將焊接數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器。管理人員登錄云服務(wù)器后可以檢索、查詢、分析焊接數(shù)據(jù)。

③ 焊工管理

系統(tǒng)備案過的焊工可在焊機(jī)自帶的觸摸屏開機(jī)界面下，輸入登錄賬號與密碼，登錄設(shè)備。第1次登錄時(shí)，焊機(jī)將自動(dòng)連接到云服務(wù)器，核對當(dāng)前焊工的賬號與密碼是否正確，驗(yàn)證正確后焊機(jī)識別出當(dāng)前焊工身份信息，同時(shí)將這些信息存儲(chǔ)到焊機(jī)自帶的觸摸屏內(nèi)部寄存器內(nèi)。焊工在焊機(jī)自帶觸摸屏的焊工本地記錄賬戶界面可查看本地記錄的焊工信息。下次焊機(jī)在無網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下將先進(jìn)行本地驗(yàn)證，本地驗(yàn)證成功后，焊工也可登錄成功，進(jìn)行焊接操作，這樣解決了焊工在無網(wǎng)絡(luò)地區(qū)不能登錄操作的問題。焊接完成后焊機(jī)將焊工身份信息與焊接數(shù)據(jù)自動(dòng)的綁定后上傳云服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)焊口實(shí)名制。

④ 項(xiàng)目管理

通過焊機(jī)觸摸屏，點(diǎn)擊“獲取項(xiàng)目”按鈕，焊機(jī)自動(dòng)將當(dāng)前GPS坐標(biāo)發(fā)向云服務(wù)器，云服務(wù)器根據(jù)GPS坐標(biāo)自動(dòng)將項(xiàng)目按由近及遠(yuǎn)順序推送給焊機(jī)，操作人員可通過翻頁查找到符合自己的項(xiàng)目。也可通過手機(jī)APP管理系統(tǒng)將符合自己的項(xiàng)目與焊機(jī)綁定，這樣焊機(jī)獲取的第1個(gè)項(xiàng)目就是已綁定的項(xiàng)目，無需再次查找。焊機(jī)帶有自動(dòng)記憶功能，第1次獲取項(xiàng)目后，無需每次獲取，即使焊機(jī)斷電也不受影響。

a.增加工程項(xiàng)目類型管理

項(xiàng)目管理中增加項(xiàng)目類型選擇，如果不選擇項(xiàng)目類型無法進(jìn)入焊接操作。項(xiàng)目類型1表示培訓(xùn)項(xiàng)目，項(xiàng)目類型2表示外部市場工程項(xiàng)目，項(xiàng)目類型3表示新奧燃?xì)忭?xiàng)目。

b.選擇工程項(xiàng)目

項(xiàng)目類型選擇3新奧燃?xì)忭?xiàng)目時(shí)，焊機(jī)將當(dāng)前位置信息、焊機(jī)編號發(fā)送給云服務(wù)器，檢索就近的項(xiàng)目信息(焊機(jī)所屬施工單位接單的項(xiàng)目列表，按距離排序，包括項(xiàng)目編號與項(xiàng)目名稱)，在焊機(jī)顯示屏幕上選擇項(xiàng)目。項(xiàng)目類型選擇1培訓(xùn)項(xiàng)目和2外部市場工程時(shí)，項(xiàng)目編號與名稱暫不予要求，對于外部市場工程項(xiàng)目預(yù)留焊接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，將此項(xiàng)目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)發(fā)給其他管理平臺。不選擇項(xiàng)目信息不允許焊接操作。

c.焊接完成后，焊機(jī)上傳焊接數(shù)據(jù)時(shí)將項(xiàng)目類型、項(xiàng)目編號一起上傳至云服務(wù)器，供web端進(jìn)行信息識別、保存、查詢與檢索。

d.上傳的焊口編號只作為記錄號，可視化平臺會(huì)根據(jù)多焊機(jī)同時(shí)焊接、焊機(jī)調(diào)度等多種情況，后臺為焊口統(tǒng)一編號。

⑤ 焊接數(shù)據(jù)上傳

焊接完成后,在有網(wǎng)絡(luò)的情況下，焊機(jī)將自動(dòng)通過數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊DTU上傳與焊接相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，上傳成功后，觸摸屏界面上提示添加記錄成功。當(dāng)焊接未結(jié)束，人為按復(fù)位鍵返回主選單時(shí)，焊機(jī)也將自動(dòng)產(chǎn)生焊接失敗記錄，并通過數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊DTU自動(dòng)上傳焊接失敗記錄到云服務(wù)器。如果焊接未完人為斷電，焊機(jī)重新通電后也會(huì)產(chǎn)生焊接失敗記錄，并自動(dòng)上傳云服務(wù)器。

⑥ 焊接失敗管理

當(dāng)前焊口焊接失敗后，web端焊接數(shù)據(jù)管理軟件自動(dòng)報(bào)警提示管理人員，web端焊接失敗記錄見圖2(圖中失敗記錄底色為紅色)。

圖2 web端焊接失敗記錄(軟件截圖)

焊口焊接失敗后焊機(jī)本地也自動(dòng)觸發(fā)焊接失敗報(bào)警，并且焊接參數(shù)界面的SDR、材質(zhì)、管材外徑參數(shù)將變?yōu)榛疑?如圖3)，這時(shí)焊工將無法點(diǎn)擊更改焊接參數(shù)，焊工只能以當(dāng)前的參數(shù)點(diǎn)擊“TSG D2002—2006”按鈕進(jìn)行下一步焊接操作，直到當(dāng)前焊口焊接成功后，報(bào)警解除，才能修改設(shè)置。焊接參數(shù)界面見圖3。

圖3 焊接參數(shù)界面(軟件截圖)

⑦ 替換焊接

當(dāng)焊機(jī)A出現(xiàn)故障導(dǎo)致焊接失敗(焊機(jī)無法使用需維修)，如果需要焊機(jī)B替換焊接此焊口時(shí)，此時(shí)可在焊機(jī)B替換設(shè)置界面輸入焊機(jī)A編碼，此時(shí)焊機(jī)B上傳的第1條焊接記錄會(huì)包含焊機(jī)A編碼，當(dāng)云服務(wù)器收到到此條焊接記錄后，會(huì)自動(dòng)關(guān)聯(lián)到焊機(jī)A焊接失敗的焊口記錄，這樣便于系統(tǒng)管理員捕捉到焊機(jī)A焊接的失敗焊口已經(jīng)得到焊機(jī)B成功焊接的記錄。當(dāng)焊機(jī)A維修好后，重新回到焊接狀態(tài)時(shí)，焊機(jī)A將自動(dòng)連接云服務(wù)器，獲取之前焊接失敗焊口的狀態(tài)，如果檢測到此焊口還未被焊接成功時(shí)，焊機(jī)A將繼續(xù)保持參數(shù)鎖定狀態(tài)，重新焊接此焊口，如果檢測到此焊口已被替換焊機(jī)焊接成功，焊機(jī)將自動(dòng)解除參數(shù)鎖定，焊機(jī)可以開始新的焊口焊接。

⑧ 無網(wǎng)絡(luò)信號管理

當(dāng)現(xiàn)場無網(wǎng)絡(luò)信號，出現(xiàn)焊機(jī)記錄發(fā)送失敗時(shí)，焊機(jī)將未發(fā)送記錄自動(dòng)存儲(chǔ)到焊機(jī)本地，焊機(jī)主界面也會(huì)提示“當(dāng)前有記錄未發(fā)送”。當(dāng)現(xiàn)場有網(wǎng)絡(luò)信號時(shí)，可進(jìn)入“歷史記錄”界面，點(diǎn)擊發(fā)送后，焊機(jī)自動(dòng)將未發(fā)送的焊接記錄逐一上傳。

⑨ 項(xiàng)目推送

為了便于焊機(jī)快速查到當(dāng)前工程，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了關(guān)聯(lián)項(xiàng)目的模塊。通過在手機(jī)APP上選取需要關(guān)聯(lián)的焊機(jī)，綁定工程項(xiàng)目，這樣在焊機(jī)操作界面上該項(xiàng)目就會(huì)置頂顯示。

⑩ 焊機(jī)管理

根據(jù)設(shè)備編碼規(guī)則對所有焊機(jī)進(jìn)行編碼,并錄入web端焊機(jī)管理界面，包括:焊機(jī)名稱、型號、廠家和施工單位等。當(dāng)焊機(jī)調(diào)配到其他施工單位時(shí)，在web端焊機(jī)管理界面修改相關(guān)信息即可。

針對于各個(gè)項(xiàng)目部上傳的焊接記錄數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行條件查詢，包括按區(qū)域查詢、按項(xiàng)目部查詢、按工程模糊查詢、按日期查詢等。

焊接數(shù)據(jù)同步給大數(shù)據(jù)分析平臺，利用大數(shù)據(jù)分析平臺建立焊接指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，把焊接合格率實(shí)時(shí)進(jìn)行匯總和監(jiān)控，各級職能管理人員都能實(shí)時(shí)掌握每個(gè)項(xiàng)目每個(gè)焊口的焊接質(zhì)量。對所有上報(bào)的焊接失敗數(shù)據(jù)，可通過數(shù)據(jù)分析焊口焊接失敗記錄，并得出焊接失敗原因，并將對應(yīng)代碼發(fā)送給云服務(wù)器。

3 結(jié)語

隨著全自動(dòng)熱熔焊的全面應(yīng)用,燃?xì)馄髽I(yè)勢必根據(jù)自身的管理需求開發(fā)工程質(zhì)量管理系統(tǒng),其中熱熔焊接的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析功能必不可少，這就帶來新的問題, 不同燃?xì)馄髽I(yè)往往對焊接數(shù)據(jù)上傳接口未規(guī)范。為了解決這個(gè)問題，需要構(gòu)建全自動(dòng)焊機(jī)數(shù)據(jù)傳輸和管理的標(biāo)準(zhǔn)，約定標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)上傳接口。實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)上傳接口后，為不同燃?xì)馄髽I(yè)服務(wù)時(shí)，只需修改焊機(jī)IP及端口，做好配置即可，減少了施工單位和焊機(jī)廠家的成本及工作量。