無線數據傳輸技術在輪對檢修過程的應用

權毅 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，多數情況仍采用最為原始的數據收集方式，由作業者先手工記錄測量數據，并逐個錄入至計算機系統電子表單內。由于測量數據量大，導致整個數據錄入過程時間耗費大量作業時間，效率較低；同時手工抄寫、二次錄入的過程中易造成數據錯記錯填和漏記漏填，數據失真的情況時有發生。隨著輪對檢修任務量的不斷增加，測量數據的收集和處理分析工作要求越來越高，原始的數據測量收集方式已經無法滿足高頻率、短周期的輪對檢修要求，采用新手段、新技術改變目前數據采集方式的需求迫在眉睫。

隨著無線網絡技術的發展，越來越多的無線網絡技術被開發出來，如短距離無線傳輸的Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee、CFDA、UWB等無線網絡技術，遠距離傳輸的GSM、GPRS等無線網絡技術。無線測量系統相對于有線網絡具有組網更加靈活、網絡擴展性能好、易于維護等優點，無線網絡在測量系統中正在逐步替代有線網絡，成為測量數據傳輸不可或缺的載體。

無線數據傳輸系統（U-WAVE）是解決當前測量數據收集處理的有效方案，可以有效解決當前人工收集測量數據的問題，省略手工記錄數據、手工逐個錄入數據的過程，實現測量數據即時發送、自動采集，提高作業效率，確保測量數據不失真。

2 無線數據傳輸系統簡介

無線數據傳輸系統（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（預期環境），可輕松將測量工具的數據傳送到計算機，提高了測量效率。UWAVE系統由無線數據接收裝置（U-WAVE-R）、無線數據發射裝置（U-WAVE-T）和驅動軟件（U-WAVEPAK）組成，具體組成見圖1。

圖1 無線數據傳輸系統（U-WAVE）組成圖

U-WAVE-T內置鋰電池，可連續發送數據次數約40萬次，數據測量完畢后按下發送按鈕即可將數據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，可將測量數據輕松導入至Exell及記事本中。

3 應用系統設計開發

3.1 現狀與需求

由于U-WAVE自帶的數據收集軟件通過Excel界面進行操作，無法實現較為復雜的數據采集和處理（如工件編號采集）、輸入有誤時的提示、非線性的數據結構等情況，采集后的數據無法采用結構化的格式進行整理（如JSON格式）；為實現及時有效地收集數據并匯總上傳至WPMS系統（輪對檢修生產過程監控系統）對應檢修表單內，還需進行二次開發開放接口。

考慮到測量位置離現場工位機或設備上位機距離較遠，作業者看不到計算機界面，當每測完一組數據并按下數據發送按鈕后，無法確認數據發送狀態，可能存在數據漏發、多發的風險；同時工件被測點較多（如軸頸外徑需測量16個點），作業者在測量過程中可能記不清測量進程。

經綜合考慮，須設計開發一套“測量數據收集軟件”，安裝于現場工位機或設備上位機上，配合U-WAVE系統，用于測量數據的顯示、測量結果提示、測量數據存儲，并與WPMS系統對接信息。同時須配備移動穿戴設備及App軟件，通過數據端口獲取工序信息、測量信息及結果判斷，設備以聲音、振動、文本提示的形式將測量結果正確、及時、有效地推送給作業者，同時對測量過程進行指引。

3.2 應用系統設計

應用系統基于C/S架構，通過在計算機桌面端安裝“測量數據收集軟件”提供測量作業控制功能，在移動穿戴設備端安裝測量監控軟件App，通過SOCKET通信實現與桌面端數據實時互通，應用系統架構如圖2。

圖2 應用系統架構

根據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者選擇，如圖3，并對測量對象的尺寸限度進行設置。系統通過聲音和文本兩種方式，對測量項目切換、測量數據接收、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系統對應檢修表單內。

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接口連接至現場工位機或設備上位機上，并在連接配置軟件內完成U-WAVE-R與U-WAVE-T的連接、匹配操作，使之一一對應，保證無線數據傳輸通道明確。

4.2 部署測量數據收集軟件

在現場工位機或設備上位機上安裝部署“測量數據收集軟件”，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，逐點測量并發送，數據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

作業者配備移動穿戴設備作為數據顯示終端，與計算機桌面端數據實時互通，將測量點數據結果第一時間推送給作業者?？梢暬缑嫔巷@示當前測量工件號、測量點序號信息，引導作業者測量，防止被測對象混亂、測量進程不清等問題。同時當測量數據在限度范圍內且發送成功，蜂鳴器發出合格提示，可視化界面顯示綠色；當測量數據超出限度范圍或發送不成功，蜂鳴器發出不合格提示，可視化界面顯示紅色，伴隨震動，提示作業者異常信息。

4.4 操作流程

（1）電腦上打開“測量數據收集軟件”，佩戴移動穿戴設備并打開“測量數據顯示軟件”；

（2）掃碼槍掃描量具二維碼及被測量工件條形碼；

（3）每測完一組數據并發送，移動穿戴設備可視化界面顯示結果，并伴隨合格/不合格提示；

（4）根據移動穿戴設備可視化界面內指引信息逐點測量；

（5）單個工件測量完成，數據自動上傳至服務器，并在本地保存數據；

（6）在WPMS系統檢修表單內，輸入被測工件號，測量數據自動填寫至檢修單內；

（7）按上述流程繼續測量下一工件。

5 結束語

將無線數據傳輸系統應用于輪對檢修過程，結合應用系統的設計開發，作業者佩戴移動穿戴設備，實現了輪對尺寸數據的無線傳輸測量。經過的實際應用，無線數據傳輸系統的測量傳輸功能穩定順暢、數據轉換過程方便快捷，大大提高了輪對檢修尺寸測量過程的作業效率，保證了測量數據的真實性。