權(quán)毅 趙閔明 席黃英 林佳慧 李鵬 智滬鐵路設(shè)備有限公司

1 引言

目前在輪對檢修過程中，多數(shù)情況仍采用最為原始的數(shù)據(jù)收集方式，由作業(yè)者先手工記錄測量數(shù)據(jù)，并逐個(gè)錄入至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電子表單內(nèi)。由于測量數(shù)據(jù)量大，導(dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)錄入過程時(shí)間耗費(fèi)大量作業(yè)時(shí)間，效率較低；同時(shí)手工抄寫、二次錄入的過程中易造成數(shù)據(jù)錯(cuò)記錯(cuò)填和漏記漏填，數(shù)據(jù)失真的情況時(shí)有發(fā)生。隨著輪對檢修任務(wù)量的不斷增加，測量數(shù)據(jù)的收集和處理分析工作要求越來越高，原始的數(shù)據(jù)測量收集方式已經(jīng)無法滿足高頻率、短周期的輪對檢修要求，采用新手段、新技術(shù)改變目前數(shù)據(jù)采集方式的需求迫在眉睫。

隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被開發(fā)出來，如短距離無線傳輸?shù)腤i-Fi、Bluetooth、ZigBee、CFDA、UWB等無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腉SM、GPRS等無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無線測量系統(tǒng)相對于有線網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)更加靈活、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性能好、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，無線網(wǎng)絡(luò)在測量系統(tǒng)中正在逐步替代有線網(wǎng)絡(luò)，成為測量數(shù)據(jù)傳輸不可或缺的載體。

無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（U-WAVE）是解決當(dāng)前測量數(shù)據(jù)收集處理的有效方案，可以有效解決當(dāng)前人工收集測量數(shù)據(jù)的問題，省略手工記錄數(shù)據(jù)、手工逐個(gè)錄入數(shù)據(jù)的過程，實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)即時(shí)發(fā)送、自動(dòng)采集，提高作業(yè)效率，確保測量數(shù)據(jù)不失真。

2 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)簡介

無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（U-WAVE）通過無線通信方式，改善了測量的可操作性，有效傳輸距離達(dá)20 m（預(yù)期環(huán)境），可輕松將測量工具的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，提高了測量效率。UWAVE系統(tǒng)由無線數(shù)據(jù)接收裝置（U-WAVE-R）、無線數(shù)據(jù)發(fā)射裝置（U-WAVE-T）和驅(qū)動(dòng)軟件（U-WAVEPAK）組成，具體組成見圖1。

圖1 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（U-WAVE）組成圖

U-WAVE-T內(nèi)置鋰電池，可連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)次數(shù)約40萬次，數(shù)據(jù)測量完畢后按下發(fā)送按鈕即可將數(shù)據(jù)傳輸至身邊的計(jì)算機(jī)中；U-WAVE-R中標(biāo)配附帶的設(shè)置軟件U-WAVEPAK具有鍵盤接口功能，可將測量數(shù)據(jù)輕松導(dǎo)入至Exell及記事本中。

3 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)

3.1 現(xiàn)狀與需求

由于U-WAVE自帶的數(shù)據(jù)收集軟件通過Excel界面進(jìn)行操作，無法實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集和處理（如工件編號(hào)采集）、輸入有誤時(shí)的提示、非線性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等情況，采集后的數(shù)據(jù)無法采用結(jié)構(gòu)化的格式進(jìn)行整理（如JSON格式）；為實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效地收集數(shù)據(jù)并匯總上傳至WPMS系統(tǒng)（輪對檢修生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)）對應(yīng)檢修表單內(nèi)，還需進(jìn)行二次開發(fā)開放接口。

考慮到測量位置離現(xiàn)場工位機(jī)或設(shè)備上位機(jī)距離較遠(yuǎn)，作業(yè)者看不到計(jì)算機(jī)界面，當(dāng)每測完一組數(shù)據(jù)并按下數(shù)據(jù)發(fā)送按鈕后，無法確認(rèn)數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)，可能存在數(shù)據(jù)漏發(fā)、多發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)工件被測點(diǎn)較多（如軸頸外徑需測量16個(gè)點(diǎn)），作業(yè)者在測量過程中可能記不清測量進(jìn)程。

經(jīng)綜合考慮，須設(shè)計(jì)開發(fā)一套“測量數(shù)據(jù)收集軟件”，安裝于現(xiàn)場工位機(jī)或設(shè)備上位機(jī)上，配合U-WAVE系統(tǒng)，用于測量數(shù)據(jù)的顯示、測量結(jié)果提示、測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并與WPMS系統(tǒng)對接信息。同時(shí)須配備移動(dòng)穿戴設(shè)備及App軟件，通過數(shù)據(jù)端口獲取工序信息、測量信息及結(jié)果判斷，設(shè)備以聲音、振動(dòng)、文本提示的形式將測量結(jié)果正確、及時(shí)、有效地推送給作業(yè)者，同時(shí)對測量過程進(jìn)行指引。

3.2 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)用系統(tǒng)基于C/S架構(gòu)，通過在計(jì)算機(jī)桌面端安裝“測量數(shù)據(jù)收集軟件”提供測量作業(yè)控制功能，在移動(dòng)穿戴設(shè)備端安裝測量監(jiān)控軟件App，通過SOCKET通信實(shí)現(xiàn)與桌面端數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)互通，應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)如圖2。

圖2 應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)測量對象及測量工藝要求，設(shè)計(jì)不同的測量項(xiàng)目模塊供作業(yè)者選擇，如圖3，并對測量對象的尺寸限度進(jìn)行設(shè)置。系統(tǒng)通過聲音和文本兩種方式，對測量項(xiàng)目切換、測量數(shù)據(jù)接收、二次計(jì)算、合格判斷等進(jìn)行提示和展示。測量完成后以Excel形式保存在本地，方便查看及追溯，并直接上傳至WPMS系統(tǒng)對應(yīng)檢修表單內(nèi)。

圖3 測量項(xiàng)目模塊

4 應(yīng)用過程

4.1 硬件升級(jí)

目前在用的三豐牌數(shù)顯外徑千分尺，用于測量輪對軸頸、防塵板座外徑尺寸，本身具有輸出物理接口?？蓪WAVE-T安裝至量具的輸出接口上，將U-WAVE-R通過USB接口連接至現(xiàn)場工位機(jī)或設(shè)備上位機(jī)上，并在連接配置軟件內(nèi)完成U-WAVE-R與U-WAVE-T的連接、匹配操作，使之一一對應(yīng)，保證無線數(shù)據(jù)傳輸通道明確。

4.2 部署測量數(shù)據(jù)收集軟件

在現(xiàn)場工位機(jī)或設(shè)備上位機(jī)上安裝部署“測量數(shù)據(jù)收集軟件”，選擇要測量的對象，用掃碼槍掃描量具二維碼及被測量工件條形碼，逐點(diǎn)測量并發(fā)送，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)填寫到相應(yīng)的位置，并由綠色光標(biāo)自動(dòng)導(dǎo)航至下一點(diǎn)位置。

4.3 配備移動(dòng)穿戴設(shè)備

作業(yè)者配備移動(dòng)穿戴設(shè)備作為數(shù)據(jù)顯示終端，與計(jì)算機(jī)桌面端數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)互通，將測量點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)果第一時(shí)間推送給作業(yè)者?？梢暬缑嫔巷@示當(dāng)前測量工件號(hào)、測量點(diǎn)序號(hào)信息，引導(dǎo)作業(yè)者測量，防止被測對象混亂、測量進(jìn)程不清等問題。同時(shí)當(dāng)測量數(shù)據(jù)在限度范圍內(nèi)且發(fā)送成功，蜂鳴器發(fā)出合格提示，可視化界面顯示綠色；當(dāng)測量數(shù)據(jù)超出限度范圍或發(fā)送不成功，蜂鳴器發(fā)出不合格提示，可視化界面顯示紅色，伴隨震動(dòng)，提示作業(yè)者異常信息。

4.4 操作流程

（1）電腦上打開“測量數(shù)據(jù)收集軟件”，佩戴移動(dòng)穿戴設(shè)備并打開“測量數(shù)據(jù)顯示軟件”；

（2）掃碼槍掃描量具二維碼及被測量工件條形碼；

（3）每測完一組數(shù)據(jù)并發(fā)送，移動(dòng)穿戴設(shè)備可視化界面顯示結(jié)果，并伴隨合格/不合格提示；

（4）根據(jù)移動(dòng)穿戴設(shè)備可視化界面內(nèi)指引信息逐點(diǎn)測量；

（5）單個(gè)工件測量完成，數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至服務(wù)器，并在本地保存數(shù)據(jù)；

（6）在WPMS系統(tǒng)檢修表單內(nèi)，輸入被測工件號(hào)，測量數(shù)據(jù)自動(dòng)填寫至檢修單內(nèi)；

（7）按上述流程繼續(xù)測量下一工件。

5 結(jié)束語

將無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應(yīng)用于輪對檢修過程，結(jié)合應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)，作業(yè)者佩戴移動(dòng)穿戴設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了輪對尺寸數(shù)據(jù)的無線傳輸測量。經(jīng)過的實(shí)際應(yīng)用，無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的測量傳輸功能穩(wěn)定順暢、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程方便快捷，大大提高了輪對檢修尺寸測量過程的作業(yè)效率，保證了測量數(shù)據(jù)的真實(shí)性。