陳永華， 尤啟江， 閆躍郛， 陳遠勝

(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?qū)е潞附邮〉暮缚?，質(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 替身焊機現(xiàn)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(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(jiān)控

燃氣管道焊接人員按規(guī)定必須持有焊工證書才能進行焊接作業(yè)，而現(xiàn)場實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的人員持有焊工證書。

④ 焊接數(shù)據(jù)可用性低

未實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)娜詣雍笝C只是做到了全自動焊接和數(shù)據(jù)當?shù)卮鎯δ?，而收集到的焊接?shù)據(jù)不能夠做到實時有效地監(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焊機自帶數(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)無法與工程項目關(guān)聯(lián)

未實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)娜詣雍笝C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(dǎo)致數(shù)據(jù)與項目的關(guān)聯(lián)性極低。

⑦ 數(shù)據(jù)無法及時上傳匯總

由于大多數(shù)情況無法把焊接數(shù)據(jù)及時上報給管理者，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確，缺乏系統(tǒng)自動記錄能力，需要能夠準確掌握真實數(shù)據(jù)，同時減少人工工作量。

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，追溯工程項目的焊接質(zhì)量，提高決策分析能力，針對全自動熱熔焊機開發(fā)焊接數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，使焊機與系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)進行互聯(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)

全自動熱熔焊機通過自帶的數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊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、全自動熱熔焊機、手機APP端協(xié)同進行焊接全過程的管理。

a.云服務(wù)器：提供各個應(yīng)用端的接口服務(wù)，包括登錄服務(wù)、數(shù)據(jù)上報服務(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，可實現(xiàn)按組織機構(gòu)、日期、項目條件查詢焊接數(shù)據(jù)，導(dǎo)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(xiàn)焊工登錄、獲取工程列表、上報焊接數(shù)據(jù)等。

d. 手機APP端：實現(xiàn)焊機綁定關(guān)聯(lián)項目，推送給焊機當前的工程。

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(xiàn)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(tǒng)，遠程獲取工程信息，選擇管材基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，焊機可根據(jù)TSG D2002—2006《燃氣用聚乙烯管道焊接技術(shù)規(guī)則》運算，得出焊接參數(shù)。開始自動焊接，焊接完成后，焊機將焊接數(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自帶的觸摸屏開機界面下，輸入登錄賬號與密碼，登錄設(shè)備。第1次登錄時，焊機將自動連接到云服務(wù)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(nèi)部寄存器內(nèi)。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(wǎng)絡(luò)狀態(tài)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(wǎng)絡(luò)地區(qū)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(shù)據(jù)自動的綁定后上傳云服務(wù)器，實現(xiàn)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(fā)向云服務(wù)器，云服務(wù)器根據(jù)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(tǒng)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(xùn)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(fā)送給云服務(wù)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(xùn)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(yù)留焊接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，將此項目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)發(fā)給其他管理平臺。不選擇項目信息不允許焊接操作。

c.焊接完成后，焊機上傳焊接數(shù)據(jù)時將項目類型、項目編號一起上傳至云服務(wù)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(jù)多焊機同時焊接、焊機調(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，焊機將自動通過數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊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。當焊接未結(jié)束，人為按復(fù)位鍵返回主選單時，焊機也將自動產(chǎn)生焊接失敗記錄，并通過數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊DTU自動上傳焊接失敗記錄到云服務(wù)器。如果焊接未完人為斷電，焊機重新通電后也會產(chǎn)生焊接失敗記錄，并自動上傳云服務(wù)器。

⑥ 焊接失敗管理

當前焊口焊接失敗后，web端焊接數(shù)據(jù)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(fā)焊接失敗報警，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)，這時焊工將無法點擊更改焊接參數(shù)，焊工只能以當前的參數(shù)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(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

當焊機A出現(xiàn)故障導(dǎo)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(shè)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(wù)器收到到此條焊接記錄后，會自動關(guān)聯(lián)到焊機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A焊接的失敗焊口已經(jīng)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(tài)時，焊機A將自動連接云服務(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，焊機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焊接成功，焊機將自動解除參數(shù)鎖定，焊機可以開始新的焊口焊接。

⑧ 無網(wǎng)絡(luò)信號管理

當現(xiàn)場無網(wǎng)絡(luò)信號，出現(xiàn)焊機記錄發(fā)送失敗時，焊機將未發(fā)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(fā)送”。當現(xiàn)場有網(wǎng)絡(luò)信號時，可進入“歷史記錄”界面，點擊發(fā)送后，焊機自動將未發(fā)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(tǒng)設(shè)計了關(guān)聯(lián)項目的模塊。通過在手機APP上選取需要關(guān)聯(lián)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(jù)設(shè)備編碼規(guī)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(diào)配到其他施工單位時，在web端焊機管理界面修改相關(guān)信息即可。

針對于各個項目部上傳的焊接記錄數(shù)據(jù)能夠進行條件查詢，包括按區(qū)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(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的數(shù)學(xué)模型，把焊接合格率實時進行匯總和監(jiān)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(zhì)量。對所有上報的焊接失敗數(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

隨著全自動熱熔焊的全面應(yīng)用,燃氣企業(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)量實時監(jiān)控與分析功能必不可少，這就帶來新的問題, 不同燃氣企業(yè)往往對焊接數(shù)據(jù)上傳接口未規(guī)范。為了解決這個問題，需要構(gòu)建全自動焊機數(shù)據(jù)傳輸和管理的標準，約定標準化的數(shù)據(jù)上傳接口。實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)上傳接口后，為不同燃氣企業(yè)服務(wù)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。