基于GPS定位和移动互联网的焊接设备远程监控系统

2017-06-05李恒敏朱洪亮许玉东李荣东陈闵利

电焊机 2017年5期

李恒敏，朱洪亮，许玉东，李荣东，陈闵利，王浩

（1.成都熊谷加世电器有限公司，四川成都611731；2.四川石油天然气建设工程有限责任公司，四川成都610213；3.新疆石油工程建设有限责任公司，新疆克拉玛依834000）

李恒敏1，朱洪亮2，许玉东3，李荣东1，陈闵利1，王浩1

为方便监控野外施工的焊接设备，有效监管焊接质量、工艺规范和工程进度，开发了一种基于GPS定位和移动互联网的焊接设备远程监控系统。系统在移动通信网络条件允许时，直接将焊接设备的多种数据上传并暂存在中转服务器内，在客户服务器开启时通过互联网将数据转发并存储到客户服务器，供客户管理终端检索。系统由专门制造的焊接设备、中转服务器、客户服务器和客户管理终端组成，客户管理终端是基于Windows的软件设计，主要涉及用户界面、数据解析、数据存储和数据传输。

焊接；焊接设备；远程监控；互联网；GPS定位

1 概述

长输管道施工都是在野外进行，焊接设备（手工焊机、半自动焊机、自动焊机）的地理位置随着施工进程不断改变，工程管理者难以及时、准确地掌控和有效管理焊接设备异地的工作情况，如能将焊接数据记录下来并发送给工程管理部门（包括工程甲方、乙方管理者），即可有效监管焊接质量（工艺规范实施情况）、施工过程和进度实施，方便管理。焊接设备工作状态若能同时发给焊接设备供应商，即可了解焊接设备工作状况，及时提供服务。

系统由客户管理终端、客户服务器、中转服务器、焊接设备及相关软件构成，如图1所示。

图1 基于GPS定位和移动互联网的焊接设备远程监控系统示意

基于GPS定位和移动互联网的焊接设备远程监控系统（以下简称系统）可以在移动通信网络条件允许时上传数据并暂存在中转服务器內，在客户服务器开启时通过互联网将数据转发并存储到客户服务器，供客户管理终端检索。焊接设备通过中转服务器向客户服务器上传焊接电流、焊接电压、气体流量、送丝速度、焊接速度、开始焊接时间、结束焊接时间、焊接时长、施工地点（焊接设备地理位置）等信息，并在管理者认为需要时禁止焊接设备运行，以保证工程质量和焊接设备供应商的利益。主要技术指标如表1所示。

系统内置大容量FLASH，能够在没有移动网络覆盖的极端条件下保证数据不丢失，并在进入网络覆盖区后将数据及时发送出去。

系统具有断点续传功能，能够很好地处理在数据传输过程中的意外断电，保证用户数据在数据源端不丢失。

系统内置看门狗，能够在数据采集板系统发生错误时及时重启系统，极大减少了用户数据的丢失，并且不影响焊接设备正常工作。

2 工作原理

焊接设备内的数据记录板记录并存储焊接设备工作数据（焊接电流、焊接电压、气体流量、送丝速度、焊接速度、开始焊接时间、结束焊接时间、焊接时长等）和位置信息，在移动通信网络条件允许时上传数据并暂存在中转服务器，最终在客户服务器开启时通过互联网将数据转发并存储到客户服务器，供客户管理终端检索。系统原理如图2所示。

表1 基于GPS定位和移动互联网的焊接设备远程监控系统主要技术指标

焊接设备内必须置有数据采集板（含移动流量Sim卡一张）和天线，数据采集板从焊接设备各传感器提取信号。嵌入式软件设计主要涉及数据采集、存储、传输，GPS定位，以及时间管理、机外天线发送和接收数据，模块设计如图3所示。

图2 系统原理框图

考虑到采集板内集成多个存储设备，可能会受外界干扰致存储数据发生错误，所以设计将重要数据备份3份，分别保存在FRAM和SRAM里面，并都带CRC校验，保证用户数据的完整性。在将数据传送至中转服务器之前，处理器会预先解析存储的数据，确保数据完全正确，然后打包并加入SHA1校验，确保传送过程中数据的完整性。在进行RS232通信时，单片机将控制整个通信的流程，包括FLASH内快速搜索、握手协议（需要校验）、分包传送、自动重传、自动纠错，确保通信过程中数据的完整性和安全性。

转发服务器（中转服务器）是基于Linux的软件设计，主要涉及数据存储、数据解析和数据传送。工作时通过GPRS与在外工作的多台焊接设备进行数据传输，收集来自焊接设备的信息，解析并存储后传送到客户服务器数据获取端，再通过局域网传送到各个客户管理终端，供客户查询。

图3 数据采集板软件模块

3 客户管理终端

客户管理终端是基于Windows的软件设计，主要涉及用户界面、数据解析、数据存储和数据传输。客户管理终端在条件允许时（网络信号良好）能尽快查询焊接设备工作相关数据，这些数据来自客户服务器，最终是来自每一台焊接设备，目前可查询施工时间、地点、电流、电压等信息，让用户能在办公室里方便地监控施工过程。界面如图4所示。

4 系统特点

（1）提升对焊接设备的管理效率。焊接设备的工作状态（是否开机、是否故障等）和位置信息，通过移动通信服务传数据至客户服务器，提升用户对焊接设备的管理效率。

（2）设备跟踪功能。可帮助追回被盗焊接设备，减少施工单位经济损失，方便焊接设备供应商提供及时的服务。

（3）焊接参数传送。可根据用户的特殊需求定制特定的焊接参数上传功能。

（4）新焊接设备出厂时已包含了5年的移动通信费用。

5 在长输管道工程中的应用

2016年中国的长输管道工程开始恢复施工，配有基于GPS定位和移动互联网的焊接设备远程监控系统的A-808/48（φ1 219 mm）管道自动内焊机、A-300X单焊炬管道自动外焊机、A-610双焊炬管道自动外焊机都参与了中俄原油管线二线和陕京四线天然气管线工程的管道自动焊接施工。应用情况如表2、图5、图6所示。

图4 客户管理终端界面

通过工程的实际应用，验证了熊谷GPS定位和移动互联网的焊接设备远程监控系统的可行性、可靠性，为进一步在野外施工中推广该远程监控系统打下了良好的基础。

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