基于移動互聯技術的熱熔焊接數據管理系統

陳永華， 尤啟江， 閆躍郛， 陳遠勝

(1.新地能源工程技術有限公司，河北廊坊065001；2.羅森博格(無錫)管道技術有限公司，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 燃氣聚乙烯管道熱熔焊接常見問題

① 失敗焊口未予重焊

對由于人為或其他原因導致焊接失敗的焊口，質量管理人員無法監控到這類焊口是否做到重新焊接，給工程質量造成安全隱患。

② 替身焊機現場工作

大部分燃氣項目要求必須是全自動焊機才能焊接燃氣管道，然而施工現場往往出現在沒有監管的情況下，施工方為了加快工程的進度，而又不想承擔全自動焊機的成本，采用普通低成本液壓焊機或手動焊機焊接燃氣管道。

③ 施工人員缺乏監控

燃氣管道焊接人員按規定必須持有焊工證書才能進行焊接作業，而現場實際焊接操作人員的技術水平參差不齊，也無法確保操作焊機的人員持有焊工證書。

④ 焊接數據可用性低

未實現數據遠程傳輸的全自動焊機只是做到了全自動焊接和數據當地存儲功能，而收集到的焊接數據不能夠做到實時有效地監控管道的焊接質量。

⑤ 焊接數據可人為篡改

市場上大部分全自動焊機自帶數據導出功能，導出的數據格式均為可編輯的表格格式，容易被人為篡改，可信度差。

⑥ 焊接數據無法與工程項目關聯

未實現數據遠程傳輸的全自動焊機對于工程項目信息采用手動輸入的形式，隨意性與錯誤率高，導致數據與項目的關聯性極低。

⑦ 數據無法及時上傳匯總

由于大多數情況無法把焊接數據及時上報給管理者，并且也沒有完善的數據錄入系統，管理人員無法及時掌握焊接數據。

⑧ 缺乏掌握焊口焊接質量與數量的手段

熱熔焊接成功與失敗的記錄不夠準確，缺乏系統自動記錄能力，需要能夠準確掌握真實數據，同時減少人工工作量。

2 焊接數據管理系統

為了規范施工現場焊接過程，追溯工程項目的焊接質量，提高決策分析能力，針對全自動熱熔焊機開發焊接數據管理系統，使焊機與系統通過網絡進行互聯。

① 系統架構

熱熔焊接數據管理系統架構見圖1。

圖1 熱熔焊接數據管理系統架構

全自動熱熔焊機通過自帶的數據遠程傳輸模塊DTU、定位模塊GPS通過網絡與云服務器連接并定位(網絡信號為4G)，實現數據上傳與數據交互。用戶根據不同級別通過管理軟件登錄云服務器，進行數據檢索與管理。

系統通過云服務器、web端、全自動熱熔焊機、手機APP端協同進行焊接全過程的管理。

a.云服務器：提供各個應用端的接口服務，包括登錄服務、數據上報服務、數據查詢服務、工程獲取服務等。

b.web端：即可視化操作平臺端，可實現按組織機構、日期、項目條件查詢焊接數據，導出報表。同時進行焊機管理及焊工信息管理。

c. 全自動熱熔焊機：實現焊工登錄、獲取工程列表、上報焊接數據等。

d. 手機APP端：實現焊機綁定關聯項目，推送給焊機當前的工程。

② 系統工作流程

工程施工前，管理人員需先在焊接數據管理系統內新建工程項目，進行工程項目立項，然后將焊機信息與持有焊工證的焊工信息進行備案。這些工作完成后，施工現場的操作人員可通過操作焊機自帶的觸摸屏，通過輸入賬號密碼，遠程登錄系統，遠程獲取工程信息，選擇管材基礎數據，焊機可根據TSG D2002—2006《燃氣用聚乙烯管道焊接技術規則》運算，得出焊接參數。開始自動焊接，焊接完成后，焊機將焊接數據上傳至云服務器。管理人員登錄云服務器后可以檢索、查詢、分析焊接數據。

③ 焊工管理

系統備案過的焊工可在焊機自帶的觸摸屏開機界面下，輸入登錄賬號與密碼，登錄設備。第1次登錄時，焊機將自動連接到云服務器，核對當前焊工的賬號與密碼是否正確，驗證正確后焊機識別出當前焊工身份信息，同時將這些信息存儲到焊機自帶的觸摸屏內部寄存器內。焊工在焊機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。下次焊機在無網絡狀態下將先進行本地驗證，本地驗證成功后，焊工也可登錄成功，進行焊接操作，這樣解決了焊工在無網絡地區不能登錄操作的問題。焊接完成后焊機將焊工身份信息與焊接數據自動的綁定后上傳云服務器，實現焊口實名制。

④ 項目管理

通過焊機觸摸屏，點擊“獲取項目”按鈕，焊機自動將當前GPS坐標發向云服務器，云服務器根據GPS坐標自動將項目按由近及遠順序推送給焊機，操作人員可通過翻頁查找到符合自己的項目。也可通過手機APP管理系統將符合自己的項目與焊機綁定，這樣焊機獲取的第1個項目就是已綁定的項目，無需再次查找。焊機帶有自動記憶功能，第1次獲取項目后，無需每次獲取，即使焊機斷電也不受影響。

a.增加工程項目類型管理

項目管理中增加項目類型選擇，如果不選擇項目類型無法進入焊接操作。項目類型1表示培訓項目，項目類型2表示外部市場工程項目，項目類型3表示新奧燃氣項目。

b.選擇工程項目

項目類型選擇3新奧燃氣項目時，焊機將當前位置信息、焊機編號發送給云服務器，檢索就近的項目信息(焊機所屬施工單位接單的項目列表，按距離排序，包括項目編號與項目名稱)，在焊機顯示屏幕上選擇項目。項目類型選擇1培訓項目和2外部市場工程時，項目編號與名稱暫不予要求，對于外部市場工程項目預留焊接數據轉發功能，將此項目產生的數據全部轉發給其他管理平臺。不選擇項目信息不允許焊接操作。

c.焊接完成后，焊機上傳焊接數據時將項目類型、項目編號一起上傳至云服務器，供web端進行信息識別、保存、查詢與檢索。

d.上傳的焊口編號只作為記錄號，可視化平臺會根據多焊機同時焊接、焊機調度等多種情況，后臺為焊口統一編號。

⑤ 焊接數據上傳

焊接完成后,在有網絡的情況下，焊機將自動通過數據遠程傳輸模塊DTU上傳與焊接相關聯的數據，上傳成功后，觸摸屏界面上提示添加記錄成功。當焊接未結束，人為按復位鍵返回主選單時，焊機也將自動產生焊接失敗記錄，并通過數據遠程傳輸模塊DTU自動上傳焊接失敗記錄到云服務器。如果焊接未完人為斷電，焊機重新通電后也會產生焊接失敗記錄，并自動上傳云服務器。

⑥ 焊接失敗管理

當前焊口焊接失敗后，web端焊接數據管理軟件自動報警提示管理人員，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本地也自動觸發焊接失敗報警，并且焊接參數界面的SDR、材質、管材外徑參數將變為灰色(如圖3)，這時焊工將無法點擊更改焊接參數，焊工只能以當前的參數點擊“TSG D2002—2006”按鈕進行下一步焊接操作，直到當前焊口焊接成功后，報警解除，才能修改設置。焊接參數界面見圖3。

圖3 焊接參數界面(軟件截圖)

⑦ 替換焊接

當焊機A出現故障導致焊接失敗(焊機無法使用需維修)，如果需要焊機B替換焊接此焊口時，此時可在焊機B替換設置界面輸入焊機A編碼，此時焊機B上傳的第1條焊接記錄會包含焊機A編碼，當云服務器收到到此條焊接記錄后，會自動關聯到焊機A焊接失敗的焊口記錄，這樣便于系統管理員捕捉到焊機A焊接的失敗焊口已經得到焊機B成功焊接的記錄。當焊機A維修好后，重新回到焊接狀態時，焊機A將自動連接云服務器，獲取之前焊接失敗焊口的狀態，如果檢測到此焊口還未被焊接成功時，焊機A將繼續保持參數鎖定狀態，重新焊接此焊口，如果檢測到此焊口已被替換焊機焊接成功，焊機將自動解除參數鎖定，焊機可以開始新的焊口焊接。

⑧ 無網絡信號管理

當現場無網絡信號，出現焊機記錄發送失敗時，焊機將未發送記錄自動存儲到焊機本地，焊機主界面也會提示“當前有記錄未發送”。當現場有網絡信號時，可進入“歷史記錄”界面，點擊發送后，焊機自動將未發送的焊接記錄逐一上傳。

⑨ 項目推送

為了便于焊機快速查到當前工程，系統設計了關聯項目的模塊。通過在手機APP上選取需要關聯的焊機，綁定工程項目，這樣在焊機操作界面上該項目就會置頂顯示。

⑩ 焊機管理

根據設備編碼規則對所有焊機進行編碼,并錄入web端焊機管理界面，包括:焊機名稱、型號、廠家和施工單位等。當焊機調配到其他施工單位時，在web端焊機管理界面修改相關信息即可。

針對于各個項目部上傳的焊接記錄數據能夠進行條件查詢，包括按區域查詢、按項目部查詢、按工程模糊查詢、按日期查詢等。

焊接數據同步給大數據分析平臺，利用大數據分析平臺建立焊接指標的數學模型，把焊接合格率實時進行匯總和監控，各級職能管理人員都能實時掌握每個項目每個焊口的焊接質量。對所有上報的焊接失敗數據，可通過數據分析焊口焊接失敗記錄，并得出焊接失敗原因，并將對應代碼發送給云服務器。

3 結語

隨著全自動熱熔焊的全面應用,燃氣企業勢必根據自身的管理需求開發工程質量管理系統,其中熱熔焊接的質量實時監控與分析功能必不可少，這就帶來新的問題, 不同燃氣企業往往對焊接數據上傳接口未規范。為了解決這個問題，需要構建全自動焊機數據傳輸和管理的標準，約定標準化的數據上傳接口。實現統一的數據上傳接口后，為不同燃氣企業服務時，只需修改焊機IP及端口，做好配置即可，減少了施工單位和焊機廠家的成本及工作量。