基于GPS定位和移動互聯網的焊接設備遠程監控系統

李恒敏，朱洪亮，許玉東，李榮東，陳閔利，王 浩

（1.成都熊谷加世電器有限公司，四川成都611731；2.四川石油天然氣建設工程有限責任公司，四川成都610213；3.新疆石油工程建設有限責任公司，新疆克拉瑪依834000）

基于GPS定位和移動互聯網的焊接設備遠程監控系統

李恒敏1，朱洪亮2，許玉東3，李榮東1，陳閔利1，王 浩1

（1.成都熊谷加世電器有限公司，四川成都611731；2.四川石油天然氣建設工程有限責任公司，四川成都610213；3.新疆石油工程建設有限責任公司，新疆克拉瑪依834000）

為方便監控野外施工的焊接設備，有效監管焊接質量、工藝規范和工程進度，開發了一種基于GPS定位和移動互聯網的焊接設備遠程監控系統。系統在移動通信網絡條件允許時，直接將焊接設備的多種數據上傳并暫存在中轉服務器內，在客戶服務器開啟時通過互聯網將數據轉發并存儲到客戶服務器，供客戶管理終端檢索。系統由專門制造的焊接設備、中轉服務器、客戶服務器和客戶管理終端組成，客戶管理終端是基于Windows的軟件設計，主要涉及用戶界面、數據解析、數據存儲和數據傳輸。

焊接；焊接設備；遠程監控；互聯網；GPS定位

1 概述

長輸管道施工都是在野外進行，焊接設備（手工焊機、半自動焊機、自動焊機）的地理位置隨著施工進程不斷改變，工程管理者難以及時、準確地掌控和有效管理焊接設備異地的工作情況，如能將焊接數據記錄下來并發送給工程管理部門（包括工程甲方、乙方管理者），即可有效監管焊接質量（工藝規范實施情況）、施工過程和進度實施，方便管理。焊接設備工作狀態若能同時發給焊接設備供應商，即可了解焊接設備工作狀況，及時提供服務。

系統由客戶管理終端、客戶服務器、中轉服務器、焊接設備及相關軟件構成，如圖1所示。

圖1 基于GPS定位和移動互聯網的焊接設備遠程監控系統示意

基于GPS定位和移動互聯網的焊接設備遠程監控系統（以下簡稱系統）可以在移動通信網絡條件允許時上傳數據并暫存在中轉服務器內，在客戶服務器開啟時通過互聯網將數據轉發并存儲到客戶服務器，供客戶管理終端檢索。焊接設備通過中轉服務器向客戶服務器上傳焊接電流、焊接電壓、氣體流量、送絲速度、焊接速度、開始焊接時間、結束焊接時間、焊接時長、施工地點（焊接設備地理位置）等信息，并在管理者認為需要時禁止焊接設備運行，以保證工程質量和焊接設備供應商的利益。主要技術指標如表1所示。

系統內置大容量FLASH，能夠在沒有移動網絡覆蓋的極端條件下保證數據不丟失，并在進入網絡覆蓋區后將數據及時發送出去。

系統具有斷點續傳功能，能夠很好地處理在數據傳輸過程中的意外斷電，保證用戶數據在數據源端不丟失。

系統內置看門狗，能夠在數據采集板系統發生錯誤時及時重啟系統，極大減少了用戶數據的丟失，并且不影響焊接設備正常工作。

2 工作原理

焊接設備內的數據記錄板記錄并存儲焊接設備工作數據（焊接電流、焊接電壓、氣體流量、送絲速度、焊接速度、開始焊接時間、結束焊接時間、焊接時長等）和位置信息，在移動通信網絡條件允許時上傳數據并暫存在中轉服務器，最終在客戶服務器開啟時通過互聯網將數據轉發并存儲到客戶服務器，供客戶管理終端檢索。系統原理如圖2所示。

表1 基于GPS定位和移動互聯網的焊接設備遠程監控系統主要技術指標

焊接設備內必須置有數據采集板（含移動流量Sim卡一張）和天線，數據采集板從焊接設備各傳感器提取信號。嵌入式軟件設計主要涉及數據采集、存儲、傳輸，GPS定位，以及時間管理、機外天線發送和接收數據，模塊設計如圖3所示。

圖2 系統原理框圖

考慮到采集板內集成多個存儲設備，可能會受外界干擾致存儲數據發生錯誤，所以設計將重要數據備份3份，分別保存在FRAM和SRAM里面，并都帶CRC校驗，保證用戶數據的完整性。在將數據傳送至中轉服務器之前，處理器會預先解析存儲的數據，確保數據完全正確，然后打包并加入SHA1校驗，確保傳送過程中數據的完整性。在進行RS232通信時，單片機將控制整個通信的流程，包括FLASH內快速搜索、握手協議（需要校驗）、分包傳送、自動重傳、自動糾錯，確保通信過程中數據的完整性和安全性。

轉發服務器（中轉服務器）是基于Linux的軟件設計，主要涉及數據存儲、數據解析和數據傳送。工作時通過GPRS與在外工作的多臺焊接設備進行數據傳輸，收集來自焊接設備的信息，解析并存儲后傳送到客戶服務器數據獲取端，再通過局域網傳送到各個客戶管理終端，供客戶查詢。

圖3 數據采集板軟件模塊

3 客戶管理終端

客戶管理終端是基于Windows的軟件設計，主要涉及用戶界面、數據解析、數據存儲和數據傳輸。客戶管理終端在條件允許時（網絡信號良好）能盡快查詢焊接設備工作相關數據，這些數據來自客戶服務器，最終是來自每一臺焊接設備，目前可查詢施工時間、地點、電流、電壓等信息，讓用戶能在辦公室里方便地監控施工過程。界面如圖4所示。

4 系統特點

（1）提升對焊接設備的管理效率。焊接設備的工作狀態（是否開機、是否故障等）和位置信息，通過移動通信服務傳數據至客戶服務器，提升用戶對焊接設備的管理效率。

（2）設備跟蹤功能?？蓭椭坊乇槐I焊接設備，減少施工單位經濟損失，方便焊接設備供應商提供及時的服務。

（3）焊接參數傳送?？筛鶕脩舻奶厥庑枨蠖ㄖ铺囟ǖ暮附訁瞪蟼鞴δ?。

（4）新焊接設備出廠時已包含了5年的移動通信費用。

5 在長輸管道工程中的應用

2016年中國的長輸管道工程開始恢復施工，配有基于GPS定位和移動互聯網的焊接設備遠程監控系統的A-808/48（φ1 219 mm）管道自動內焊機、A-300X單焊炬管道自動外焊機、A-610雙焊炬管道自動外焊機都參與了中俄原油管線二線和陜京四線天然氣管線工程的管道自動焊接施工。應用情況如表2、圖5、圖6所示。

圖4 客戶管理終端界面

通過工程的實際應用，驗證了熊谷GPS定位和移動互聯網的焊接設備遠程監控系統的可行性、可靠性，為進一步在野外施工中推廣該遠程監控系統打下了良好的基礎。

Welding equipment remote monitoring system based on GPS and mobile internet

LI Hengmin1，ZHU Hongliang2，XU Yudong3，LI Rongdong1，CHEN Minli1，WANG Hao1
（1.Chengdu XiongguJiashi Electrical Co.，Ltd.，Chengdu 611731，China；2.Sichuan Petroleum Construction Co.，Ltd.，Chengdu 610231，China；3.Xin Jiang Petroleum Engineering Construction Co.，Ltd.，Kelamayi 834000，China）

In order to monitor welding equipment in construction field and to supervise welding quality，specification，progress of work，we develop a kind of remote monitoring system of welding equipment based on GPS and mobile Internet.The system is able to upload data of welding equipment to transit server and store them there temporarily when mobile internet is accessible.Data will be forwarded to client'server and be stored there through internet for client to manage terminal retrieve when client's server is turned on.The system is composed of manual，semi-automatic，automatic welding equipment，transit server，client server and client terminal.Client terminal is software design based on WINDOWS，which is mainly related to user interface，data analysis，data storage and data transmission.

welding；welding equipment；remote monitoring；internet；GPS positioning

表2 2016年中國長輸管道工程現場的熊谷管道自動焊機（截止日期：2016-11-20）

圖5 陜京四線施工現場（A-808/48、A-610）

圖6 中俄原油管線二線施工現場（A-808/48、A-300X）

TG409

A

1001－2303（2017）05－0048-04

10.7512/j.issn.1001-2303.2017.05.10

2017-05-01

李恒敏（1990—），男，工程師，主要從事數字化焊機和焊接數字化、信息化技術研發工作。E-mail：xsl010116@126.com。

本文參考文獻引用格式：李恒敏，朱洪亮，許玉東，等.基于GPS定位和移動互聯網的焊接設備遠程監控系統[J].電焊機，2017，47（05）：48-51.