[發明專利]基于無線傳感器網絡的鋼管焊接數據采集和處理系統

有效

• 申請號: 200910247527.3
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN101801115A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 彭瑜;涂煊;黃冠宇;鄭麗國;何杏宇;林琦彬
• 申請（專利權）人: 上海工業自動化儀表研究院
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;G01K1/02;B23K9/095;G06K7/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種數據采集和處理系統，特別涉及一種鋼管焊接過程質量 監測和追溯。

背景技術

鋼管焊接質量的優劣關系到超臨界和超超臨界發電鍋爐運行的安全，可 以反映一個鍋爐廠的超臨界和超超臨界發電鍋爐焊接技術水平和生產管理水 平。目前，多數廠家的鋼管焊接質量管理都是依靠人工在現場眼看手記來實 現，并沒有實現對各個工藝流程的全程實時的數字化自動監控，并記錄和保 存加工數據。這樣，生產者根本無法對加工過程中的歷史數據進行追溯。由 于沒有對每根鋼管予以標識，也沒有對每個鋼管的焊縫進行標識，在工廠內 完成、并經過質檢被判定為焊接符合質量的產品，在運到安裝工地時有時被 認為是不合格產品，往往難以分辨。另外，各個加工工藝有是在不同地點、 并由不同的操作工完成，常常會引起鋼管焊接信息的不連貫和不完全，從而 給質量分析帶來不確定的甚至可能是錯誤的因素。

隨著計算機網絡技術的發展，數字化的監測系統便可以對現有的鋼管焊 接質量管理帶來很大的改進和給生產者提供很多便利。但是，完全采取有線 的信息監測系統并不能很好的滿足鋼管焊接質量監測的需求。由于鋼管加工 環境十分惡劣，現場可能隨處堆積大量鋼材料，給有線監測系統的部署和維 護帶來極大的不便。因此，我們構建一種無線數據采集和處理系統，以實現 對鋼管焊接過程中各個工藝流程的全面監測，以方便生產者既可以實時掌握 和分析鋼管質量，又可以對歷史數據進行追溯。

發明內容

本發明是針對目前鋼管焊接信息不完整導致品質控制困難的問題，提出 了一種基于無線傳感器網絡的鋼管焊接數據采集和處理系統，由于采用 IEEE?802.15.4無線傳感器網絡和RFID無線技術，構建了一種能克服工業 環境中各種干擾，能按照傳輸可靠性自主選擇路徑的無線采集和處理系統。 針對鋼管焊接的工藝流程和工業現場需求，并設計了相應的監測子系統。最 終實現對鋼管焊接過程中各個工藝流程的信息整合與處理，使獲得全面且實 時的焊接質量分析和管理。

本發明的技術方案為：一種基于無線傳感器網絡和射頻識別的鋼管焊接 數據采集和處理系統，包括焊接信息采集子系統、探傷管理子系統、排管子 系統、熱處理信息采集子系統四個子系統，各個子系統采集現場信息通過有 線以太網將信息上傳給總系統處理。

所述焊接信息采集子系統由數個IEEE?802.15.4無線網絡節點、焊接計 算機、監測儀表和具有RFID無線射頻功能的條形碼掃描設備組成。該系統中 的IEEE?802.15.4無線網絡節點包括一個網絡協調器(兼備無線網絡和有線 網絡的網關功能)，多個路由器節點和多個焊接參數測量功能節點；終端功 能節點通過電量變送器采集焊接工作臺上的鋼管焊接的電流和電壓，再將其 轉換為可經由無線傳輸的數據包，而后由終端功能節點通過無線路由器將焊 接信息上傳給無線協調器/網關輸送給焊接數據處理計算機。每根鋼管上都 有識別其唯一編號的條形碼，在焊接工作臺進行焊接作業時由具有RFID無線 射頻功能的條形碼掃描設備提取其編號，并傳給焊接數據處理計算機。。最 終，焊接計算機將帶有條形碼的焊接信息上傳給總系統。

所述探傷管理子系統，由探傷計算機、探傷掃描設備和具有RFID無線射 頻功能的條形碼掃描設備組成，具有RFID無線射頻功能的條形碼掃描設備獲 取正準備探傷鋼管的條碼號并上傳給探傷管理計算機，同時，探傷掃描設備 記錄保存條碼號的鋼管信息和圖片，探傷管理計算機將帶有條碼號的探傷信 息上傳給總系統計算。

所述排管子系統由排管計算機和具有RFID無線射頻功能的條形碼掃描設 備組成，具有RFID無線射頻功能的條形碼掃描設備將排管的鋼管編號按照排 管順序提取并發送給排管計算機，排管計算機通過以太網將鋼管的條碼信息 按照次序上傳給總系統計算機。

所述熱處理信息采集子系統由溫度監測儀表、熱處理計算機和多個IEEE 802.15.4無線網絡節點組成，系統中的IEEE?802.15.4無線網絡節點包括一 個網絡協調器，多個路由器節點和多個終端功能節點，無線終端通過溫度變 送器采集鋼管的溫度，并將它轉換為包含所測溫度信息的數據包，再經由無 線路由器和無線協調器將這些信息上傳給熱處理計算機，熱處理計算機然后 將信息最終傳至總系統。