一种焊机数据监控系统的制作方法

本发明涉及电焊机领域，特别是涉及一种焊机数据监控系统。

背景技术：

焊接设备属于工程建设中主要施工设备，焊接设备在油气建设单位、铁路、市政官网、核工业、化工厂和发电厂用于施工和抢修。近年来焊接工人成本持续增长，除了可以采用自动焊接设备来减少对焊接工人的依赖以外，也可以通过对焊接工作过程的监控与约束来提高焊接工人的工作效率。焊接设备包括：焊机、焊接工艺装备和焊接辅助器具。发电电焊机又称发动机焊机属于焊接设备，发动机通过转动发出电流直接带动焊机进行工作，可以带动照明等小功率设备。发电电焊机由发动机、焊接电源、电源逆变器、控制器和焊把等部分组成，自带能源和发电装置，移动方便，常用于野外作业。由于发电电焊机常用于野外作业，使得使用地域较为分散，因此存在发电电焊机管理不便的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种焊机数据监控系统，解决了发电电焊机管理不便的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种焊机数据监控系统，包括：数据采集系统和数据管理系统，所述数据采集系统包括：焊把采集器、数据采集控制器和施工子系统；

所述焊把采集器安装于焊机的焊把上，所述焊把采集器与所述数据采集控制器双向通讯连接；所述焊把采集器用于采集所述焊把的电压和电流；

所述数据采集控制器还分别与所述焊机的发动机、所述焊机的逆变电源和所述数据管理系统双向通讯连接；所述数据采集控制器用于采集所述发动机数据、所述逆变电源数据和所述焊把采集器数据，并将所述发动机数据、所述逆变电源数据和所述焊把采集器数据传输至所述数据管理系统；

所述施工子系统与所述数据管理系统双向通讯连接；所述施工子系统用于获取施工数据，并将所述施工数据传输至所述数据管理系统；

所述数据管理系统用于根据所述数据采集控制器和所述施工子系统传输的数据判断是否报警。

可选的，所述焊把采集器具体包括：电压采集装置、第一模数转换器、电流采集装置、第二模数转换器和焊把处理器；

所述电压采集装置安装于所述焊把上，所述电压采集装置的输出端与所述第一模数转换器的输入端电连接；所述电压采集装置用于采集所述焊把的电压；

所述第一模数转换器的输出端与所述焊把处理器的输入端电连接；所述第一模数转换器用于将采集的所述焊把的电压由模拟信号转换为数字信号，并将生成的电压数字信号传输至所述焊把处理器；

所述电流采集装置安装于所述焊把上，所述电流采集装置的输出端与所述第二模数转换器的输入端电连接；所述电流采集装置用于采集所述焊把的电流；

所述第二模数转换器的输出端与所述焊把处理器的输入端电连接；所述第二模数转换器用于将采集的所述焊把的电流由模拟信号转换为数字信号，并将生成的电流数字信号传输至所述焊把处理器；

所述焊把处理器的输出端与所述数据采集控制器的输入端电连接；所述焊把处理器用于将所述电压数字信号和所述电流数字信号传输至所述数据采集控制器。

可选的，所述数据采集控制器具体包括：第一gps模块、气压传感器、温湿度传感器、振动传感器、传输模块和数据处理器；

所述第一gps模块的输出端与所述数据处理器的输入端电连接，所述第一gps模块用于获取所述数据采集控制器的位置信息；

所述气压传感器的输出端与所述数据处理器的输入端电连接；所述气压传感器用于获取所述数据采集控制器周围的气压信息；

所述温湿度传感器的输出端与所述数据处理器的输入端电连接，所述温湿度传感器用于获取所述焊机周围的温湿度信息；

所述振动传感器的输出端与所述数据处理器的输入端电连接，所述振动传感器用于获取所述焊机运行时的振动信息；

所述数据处理器的输出端通过所述传输模块与所述数据管理系统的输入端通讯连接，所述数据处理器用于对输入的所有数据信息进行汇总、解析和协调以及将协调后的数据信息传输至所述数据管理系统。

可选的，所述传输模块具体包括：第一rs-485总线、第一can总线、第一移动通信技术单元、第一zigbee单元和第一wi-fi单元；

所述第一rs-485总线的一端与所述焊把采集器电连接，所述第一rs-485总线的另一端与所述数据处理器电连接；所述第一rs-485总线用于进行所述焊把采集器与所述数据处理器之间的数据传输；

所述第一can总线的一端分别与所述发动机和所述逆变电源电连接，所述第一can总线的另一端与所述数据处理器电连接；所述第一can总线用于进行所述发动机与所述数据处理器之间的数据传送，以及所述逆变电源与所述数据处理器之间的数据传送；

所述第一移动通信技术单元、所述第一zigbee单元和所述第一wi-fi单元均用于进行所述数据处理器与所述数据管理系统之间的数据传输。

可选的，所述数据管理系统具体包括：第二移动通信技术单元；所述施工子系统具体包括：第三移动通信技术单元；

所述第二移动通信技术单元分别与所述第一移动通信技术单元、所述第三移动通信技术单元进行通信连接。

可选的，所述气压传感器与所述数据处理器通过串行外设接口总线通讯连接；

所述温湿度传感器与所述数据处理器通过第一i2c总线通讯连接；

所述振动传感器与所述数据处理器通过第二i2c总线通讯连接。

可选的，所述施工子系统还包括：第二wi-fi单元；

所述数据采集控制器通过所述第一wi-fi单元与所述第二wi-fi单元通讯连接。

可选的，所述数据管理系统包括：

焊机数据采集模块，用于通过所述焊把采集器获取所述焊机数据；所述焊机数据包括：所述焊把的电压和电流；

数据采集控制器模块，用于通过所述数据采集控制器采集所述发动机数据和所述逆变电源数据，以及获取所述焊机数据；

施工数据采集模块，用于通过所述施工子系统采集所述施工数据；

数据存储模块，用于将采集数据存储至所述数据管理系统的数据库；所述采集数据包括：所述发动机数据、所述逆变电源数据、所述焊机数据和所述施工数据；

判断模块，用于将所述采集数据与所述数据管理系统的焊接工艺库中的工艺数据进行比较，判断所述采集数据是否超出所述工艺数据范围，得到判断结果；当所述判断结果为是时，发送报警指令至报警模块；当所述判断结果为否时，发送返回指令至返回模块；

报警模块，用于接收所述报警指令，并根据所述报警指令进行报警；

返回模块，用于接收所述返回指令，并根据所述返回指令返回所述焊机数据采集模块。

可选的，所述数据管理系统还包括：

升级模块，用于远程控制所述焊机数据监控系统进行升级。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明公开了一种焊机数据监控系统，包括：数据采集系统和数据管理系统，数据采集系统包括：焊把采集器、数据采集控制器和施工子系统；焊把采集器用于采集焊把的电压和电流；数据采集控制器用于采集发动机数据、逆变电源数据和焊把采集器数据，并将发动机数据、逆变电源数据和焊把采集器数据传输至数据管理系统；施工子系统用于获取施工数据，并将施工数据传输至数据管理系统；数据管理系统用于根据数据采集控制器和施工子系统传输的数据判断是否报警。该焊机数据监控系统通过焊把采集器采集焊把的电压和电流，数据采集控制器采集发动机数据和逆变电源数据，施工子系统采集施工数据，并将采集的数据上传至数据管理系统，便于通过数据管理系统对焊机进行管理和维修，同时还可以及时发现焊工是否超工艺范围焊接。施工数据的采集使焊工可以方便灵活的使用焊机，并且数据管理系统可以通过施工子系统将施工工艺、焊工、焊机和焊接对象进行关联，便于数据分析。通过焊机数据监控系统对焊接过程进行采集和对焊接设备运行状态的分析，满足各焊接领域的需求，同时还可以应用互联网+、物联网和大数据等信息化技术；通过对焊接设备运行数据的采集与应用分析，得到需方信息，为提升焊接产品质量提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例焊机数据监控系统的结构图；

图2为本发明实施例焊把采集器的结构图；

图3为本发明实施例数据采集控制器的结构图。

其中，1、数据管理系统；2、焊把采集器；3、数据采集控制器；4、施工子系统；5、焊把；6、电压采集装置；7、第一模数转换器；8、电流采集装置；9、第二模数转换器；10、焊把处理器；11、发动机；12、逆变电源；13、第一gps模块；14、气压传感器；15、温湿度传感器；16、振动传感器；17、传输模块；18、数据处理器；19、第一rs-485总线；20、第一can总线；21、第一移动通信技术单元；22、第一zigbee单元；23、第一wi-fi单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供一种焊机数据监控装置，图1为本发明实施例焊机数据监控系统的结构图。参见图1，一种焊机数据监控系统，包括：数据采集系统和数据管理系统1。数据采集系统包括：焊把采集器2、数据采集控制器3和施工子系统4。

焊把采集器2安装于焊机的焊把5上，焊把采集器2与数据采集控制器3双向通讯连接；焊把采集器2用于采集焊把数据，焊把数据为焊把5的电压和电流。焊把5为焊机的电源输出端，焊把5的数量可以为多个，每个焊把5上均安装一个焊把采集器2。

图2为本发明实施例焊把采集器的结构图。参见图2，焊把采集器2具体包括：电压采集装置6、第一模数转换器7、电流采集装置8、第二模数转换器9和焊把处理器10。

电压采集装置6安装于焊把5上，电压采集装置6的输出端与第一模数转换器7的输入端电连接；电压采集装置6用于采集焊把5的电压。

第一模数转换器7的输出端与焊把处理器10的输入端电连接；第一模数转换器7用于将采集的焊把5的电压由模拟信号转换为数字信号，并将生成的电压数字信号传输至焊把处理器10。第一模数转换器7通过第三i2c总线与焊把处理器10通讯连接。

电流采集装置8安装于焊把5上，电流采集装置8的输出端与第二模数转换器9的输入端电连接；电流采集装置8用于采集焊把5的电流。

第二模数转换器9的输出端与焊把处理器10的输入端电连接；第二模数转换器9用于将采集的焊把5的电流由模拟信号转换为数字信号，并将生成的电流数字信号传输至焊把处理器10。第二模数转换器9通过第四i2c总线与焊把处理器10通讯连接。

焊把处理器10与数据采集控制器3双向通讯连接；焊把处理器10用于将电压数字信号和电流数字信号传输至数据采集控制器3。焊把处理器10采用stm32f107芯片。

焊把采集器2还包括：第二rs-485总线，焊把处理器10通过第二rs-485总线与数据采集控制器3通讯连接。第二rs-485总线通过通用异步收发传输器(universalasynchronousreceivertransmitter，uart)与焊把处理器10连接。

焊把采集器2通过电压采集装置6和电流采集装置8实时采集监控焊把5电流和电压信息；第一模数转换器7采集电流数据，第二模数转换器9采集电压数据；第一模数转换器7和第二模数转换器9分别将电流数据和电压数据通过第三i2c总线和第四i2c总线传输至焊把处理器10，焊把处理器10将电流数据和电压数据通过第二rs-485总线将数据传输至数据采集控制器3。

数据采集控制器3还分别与焊机的发动机11、焊机的逆变电源12和数据管理系统1双向通讯连接；数据采集控制器3用于采集发动机数据、逆变电源数据和焊把采集器2数据，并将发动机数据、逆变电源数据和焊把采集器2数据传输至数据管理系统1。数据采集控制器3安装于焊机内。

图3为本发明实施例数据采集控制器的结构图。参见图3，数据采集控制器3具体包括：第一gps模块13、气压传感器14、温湿度传感器15、振动传感器16、传输模块17和数据处理器18。

第一gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)模块的输出端与数据处理器18的输入端电连接，第一gps模块13用于获取数据采集控制器3的位置信息。第一gps模块13通过通用异步收发传输器(universalasynchronousreceivertransmitter，uart)与数据处理器18连接。

气压传感器14的输出端与数据处理器18的输入端电连接；气压传感器14用于获取数据采集控制器3周围的气压信息。气压传感器14与数据处理器18通过串行外设接口(serialperipheralinterface，spi)总线通讯连接。

温湿度传感器15的输出端与数据处理器18的输入端电连接，温湿度传感器15用于获取焊机周围的温湿度信息。温湿度传感器15与数据处理器18通过第一i2c总线通讯连接。

振动传感器16的输出端与数据处理器18的输入端电连接，振动传感器16用于获取焊机运行时的振动信息。振动传感器16与数据处理器18通过第二i2c总线通讯连接。

传输模块17具体包括：第一rs-485总线19、第一can总线20、第一移动通信技术单元21、第一zigbee单元22和第一wi-fi单元23。

第一rs-485总线19的一端与焊把采集器2电连接，第一rs-485总线19的另一端与数据处理器18电连接；第一rs-485总线19用于实现rs-485通讯，进行焊把采集器2与数据处理器18之间的数据传输。数据采集控制器3通过第一rs-485总线19获取焊把采集器2采集的焊把数据。第一rs-485总线19通过uart与数据处理器18连接。

第一can(controllerareanetwork，控制器局域网络)总线20的一端分别与发动机11和逆变电源12电连接，第一can总线20的另一端与数据处理器18电连接；第一can总线20用于进行发动机11与数据处理器18之间的数据传送，以及逆变电源12与数据处理器18之间的数据传送。数据采集控制器3通过第一can总线20获取发动机11和逆变电源12的数据。

第一移动通信技术单元21用于实现移动通信技术通讯；第一移动通信技术单元21通过通用串行总线(universalserialbus，usb)和uart与数据处理器18连接。第一移动通信技术单元包括：第二代移动通信系统(2g)、第三代移动通信系统(3g)、第四代移动通信系统(4g)和第五代移动通信系统(5g)等。

第一zigbee(紫蜂协议)单元22用于实现zigbee通讯；第一zigbee单元22通过uart与数据处理器18连接。

第一wi-fi(无线网)单元23用于实现wi-fi通讯；第一wi-fi单元23通过多媒体卡(mutimediacard，mmc)与数据处理器18连接。第一移动通信技术单元21、第一zigbee单元22和第一wi-fi单元23均用于进行数据处理器18与数据管理系统1之间的数据传输。

数据处理器18通过传输模块17与数据管理系统1双向通讯连接，数据处理器18用于对输入的所有数据信息进行汇总、解析和协调，以及将协调后的数据信息传输至数据管理系统1。数据处理器18采用am3352芯片。数据处理器18还包括实时时钟单元，实时时钟单元可以提供实时时间。

施工子系统4与数据管理系统1双向通讯连接；施工子系统4用于获取施工数据，并将施工数据传输至数据管理系统1。施工数据包括：焊工操作的焊机型号、当前施工工地、焊接对象信息、焊工数据和每个焊口详细焊接工艺等数据。施工子系统4为将焊工的使用数据进行整合的焊机终端配置，可以方便各类焊机快速组网。施工子系统4可以实现对数据采集控制器3的网络配置和基础信息设置功能；同时根据对焊机作业环境的考虑，还可以提供焊机维修工单等便于维修的便捷功能。焊接对象信息包括：焊接对象的编号、管线号、材料、直径和壁厚等。焊工数据包括：焊工的编号、姓名、单位、班组和联系方式。

施工子系统4具体包括：第二wi-fi单元。数据采集控制器3通过第一wi-fi单元23与第二wi-fi单元通讯连接。施工子系统4还包括：第三移动通信技术单元。第三移动通信技术单元包括：第二代移动通信系统(2g)、第三代移动通信系统(3g)、第四代移动通信系统(4g)和第五代移动通信系统(5g)等。

数据管理系统1用于根据数据采集控制器3和施工子系统4传输的数据判断是否报警。

数据管理系统1具体包括：第二移动通信技术单元、第二zigbee单元、第三wi-fi单元和第二gps模块。

第二移动通信技术单元分别与第一移动通信技术单元21、第三移动通信技术单元进行通信连接。第二zigbee单元与第一zigbee单元22进行通信连接。第三wi-fi单元与第一wi-fi单元23进行通信连接。数据管理系统1通过第二移动通信技术单元或第二zigbee单元或第三wi-fi单元向数据采集控制器3获取采集数据或传输存储数据。第二移动通信技术单元包括：第二代移动通信系统(2g)、第三代移动通信系统(3g)、第四代移动通信系统(4g)和第五代移动通信系统(5g)等。

第二gps模块用于获取第一gps模块13的位置信息，并根据位置信息在地图上显示焊机的位置，以及记录位置信息。

数据管理系统还包括：

焊机数据采集模块，用于通过焊把采集器获取焊机数据。

数据采集控制器模块，用于通过数据采集控制器采集发动机数据和逆变电源数据，以及获取焊机数据。

施工数据采集模块，用于通过施工子系统采集施工数据。

数据存储模块，用于将采集数据存储至数据管理系统的数据库；采集数据包括：发动机数据、逆变电源数据、焊机数据和施工数据。

判断模块，用于将采集数据与数据管理系统的焊接工艺库中的工艺数据进行比较，判断采集数据是否超出工艺数据范围，得到判断结果；当判断结果为是时，发送报警指令至报警模块；当判断结果为否时，发送返回指令至返回模块。将采集数据与数据管理系统的焊接工艺库中的工艺数据进行比较，判断采集数据是否超出工艺数据范围，得到判断结果具体为：根据焊机数据采集模块的数据通过焊机编号和时间，查找焊接工艺库中的工艺规范表中的对应的焊机编号和匹配时间，将焊机数据采集模块的电压和电流与工艺规范表中的电流区间和电压区间对比，判断采集数据是否超出工艺数据范围，得到判断结果。超出电流区间和电压区间表示判断结果为是。判断模块还可用于统计规定时间内焊机的超范围焊接时长和次数。

报警模块，用于接收报警指令，并根据报警指令进行报警。

返回模块，用于接收返回指令，并根据返回指令返回焊机数据采集模块。

数据管理系统还包括：

位置信息管理模块，用于记录并显示第二gps模块中的数据。

设备管理模块，用于获取并记录焊机型号、客户信息、焊机位置、焊机负责人、焊机台账报表，以及关联焊机数据。

数据监控及统计模块，用于当焊工焊接时查看焊机的电流和电压的波动情况，并统计焊机负荷率、焊机空载率和焊机闲置率，以及统计不同位置的焊机使用情况。

焊接工艺库包括：工艺编号、每一层焊道电流、每一层焊道电压、工艺规范表和操作规程等工艺参数。

数据管理系统还包括：

升级模块，用于远程控制焊机数据监控系统进行升级。升级模块具体为：接收云端的升级指令，根据升级指令控制焊机数据监控系统进行升级。

本实施例焊机数据监控装置的焊机数据监控过程为：

(1)焊把采集器采集焊机数据。

(2)数据采集控制器通过第一can总线采集发动机数据和逆变电源数据，通过第一rs-485总线采集焊把数据。

(3)数据采集控制器对采集的数据进行解析和协调，得到协调后的数据。

(4)数据采集控制器通过传输模块将协调后的数据上传至数据管理系统。

(5)施工子系统获取施工数据。施工数据包括全部施工工艺数据。

(6)施工子系统根据获取的施工数据自动查询出焊口所需的工艺。焊工可查看工艺以及选择焊道进行施工操作，当焊接结束时，施工子系统获取当前施工数据。当前施工数据为焊工焊接时的施工工艺数据。

(7)施工子系统将获取的施工数据和当前施工数据上传至数据管理系统。

(8)数据管理系统对接受的数据进行管理、分析和存储。对数据进行管理包括：对焊机位置信息的管理和对焊机设备的管理。对数据进行分析包括：对数据进行监控和统计，以及判断数据是否异常。

(9)当判断数据异常时进行报警，并对异常数据进行统计。

(10)数据管理系统将进行管理、分析和存储后的数据通过移动通信技术或wi-fi或zigbee等网络传输方式，将数据传输至数据管理系统的接口服务器，服务器将接受的数据存储至数据库。

焊机数据监控过程在(7)施工子系统将获取的施工数据和当前施工数据上传至数据管理系统，之后还包括：

数据采集控制器通过第一wi-fi单元与施工子系统连接，对施工子系统中的数据进行配置和备份。

本实施例的焊机数据监控装置通过rs-485和can等总线接口采集焊把、逆变电源和发动机等数据，采集的信息全面；数据接口丰富，具备主流数据传输接口，可通过移动通信技术、zigbee和wi-fi上传数据。

本实施例的焊机数据监控装置通过施工子系统对施工数据进行采集，使焊工可以方便灵活的使用焊机，并可以通过施工子系统将施工工艺、焊工、焊机和焊接对象进行关联，使数据管理系统对数据进行分析。

本实施例的焊机数据监控装置还配置有焊接工艺库，可实时比对施工数据，对超范围的数据进行预警。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。