無線數(shù)據(jù)傳輸技術在輪對檢修過程的應用

權(quán)毅 趙閔明 席黃英 林佳慧 李鵬 智滬鐵路設備有限公司

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)，并逐個錄入至計算機系統(tǒng)電子表單內(nèi)。由于測量數(shù)據(jù)量大，導致整個數(shù)據(jù)錄入過程時間耗費大量作業(yè)時間，效率較低；同時手工抄寫、二次錄入的過程中易造成數(shù)據(jù)錯記錯填和漏記漏填，數(shù)據(jù)失真的情況時有發(fā)生。隨著輪對檢修任務量的不斷增加，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)絡技術的發(fā)展，越來越多的無線網(wǎng)絡技術被開發(fā)出來，如短距離無線傳輸?shù)腤i-Fi、Bluetooth、ZigBee、CFDA、UWB等無線網(wǎng)絡技術，遠距離傳輸?shù)腉SM、GPRS等無線網(wǎng)絡技術。無線測量系統(tǒng)相對于有線網(wǎng)絡具有組網(wǎng)更加靈活、網(wǎng)絡擴展性能好、易于維護等優(yōu)點，無線網(wǎng)絡在測量系統(tǒng)中正在逐步替代有線網(wǎng)絡，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）是解決當前測量數(shù)據(jù)收集處理的有效方案，可以有效解決當前人工收集測量數(shù)據(jù)的問題，省略手工記錄數(shù)據(jù)、手工逐個錄入數(shù)據(jù)的過程，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)即時發(fā)送、自動采集，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20 m（預期環(huán)境），可輕松將測量工具的數(shù)據(jù)傳送到計算機，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)傳輸至身邊的計算機中；U-WAVE-R中標配附帶的設置軟件U-WAVEPAK具有鍵盤接口功能，可將測量數(shù)據(jù)輕松導入至Exell及記事本中。

3 應用系統(tǒng)設計開發(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界面進行操作，無法實現(xiàn)較為復雜的數(shù)據(jù)采集和處理（如工件編號采集）、輸入有誤時的提示、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)化的格式進行整理（如JSON格式）；為實現(xiàn)及時有效地收集數(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)）對應檢修表單內(nèi)，還需進行二次開發(fā)開放接口。

考慮到測量位置離現(xiàn)場工位機或設備上位機距離較遠，作業(yè)者看不到計算機界面，當每測完一組數(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)的風險；同時工件被測點較多（如軸頸外徑需測量16個點），作業(yè)者在測量過程中可能記不清測量進程。

經(jīng)綜合考慮，須設計開發(fā)一套“測量數(shù)據(jù)收集軟件”，安裝于現(xiàn)場工位機或設備上位機上，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，并與WPMS系統(tǒng)對接信息。同時須配備移動穿戴設備及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，設備以聲音、振動、文本提示的形式將測量結(jié)果正確、及時、有效地推送給作業(yè)者，同時對測量過程進行指引。

3.2 應用系統(tǒng)設計

應用系統(tǒng)基于C/S架構(gòu)，通過在計算機桌面端安裝“測量數(shù)據(jù)收集軟件”提供測量作業(yè)控制功能，在移動穿戴設備端安裝測量監(jiān)控軟件App，通過SOCKET通信實現(xiàn)與桌面端數(shù)據(jù)實時互通，應用系統(tǒng)架構(gòu)如圖2。

圖2 應用系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)測量對象及測量工藝要求，設計不同的測量項目模塊供作業(yè)者選擇，如圖3，并對測量對象的尺寸限度進行設置。系統(tǒng)通過聲音和文本兩種方式，對測量項目切換、測量數(shù)據(jù)接收、二次計算、合格判斷等進行提示和展示。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)對應檢修表單內(nèi)。

圖3 測量項目模塊

4 應用過程

4.1 硬件升級

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)場工位機或設備上位機上，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，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)場工位機或設備上位機上安裝部署“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，逐點測量并發(fā)送，數(shù)據(jù)會自動填寫到相應的位置，并由綠色光標自動導航至下一點位置。

4.3 配備移動穿戴設備

作業(yè)者配備移動穿戴設備作為數(shù)據(jù)顯示終端，與計算機桌面端數(shù)據(jù)實時互通，將測量點數(shù)據(jù)結(jié)果第一時間推送給作業(yè)者。可視化界面上顯示當前測量工件號、測量點序號信息，引導作業(yè)者測量，防止被測對象混亂、測量進程不清等問題。同時當測量數(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，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”，佩戴移動穿戴設備并打開“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，移動穿戴設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)移動穿戴設備可視化界面內(nèi)指引信息逐點測量；

（5）單個工件測量完成，數(shù)據(jù)自動上傳至服務器，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，測量數(shù)據(jù)自動填寫至檢修單內(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)應用于輪對檢修過程，結(jié)合應用系統(tǒng)的設計開發(fā)，作業(yè)者佩戴移動穿戴設備，實現(xiàn)了輪對尺寸數(shù)據(jù)的無線傳輸測量。經(jīng)過的實際應用，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)的真實性。