无线数据传输技术在轮对检修过程的应用

权毅 赵闵明 席黄英 林佳慧 李鹏 智沪铁路设备有限公司

目前在轮对检修过程中，多数情况仍采用最为原始的数据收集方式，由作业者先手工记录测量数据，并逐个录入至计算机系统电子表单内。由于测量数据量大，导致整个数据录入过程时间耗费大量作业时间，效率较低；
同时手工抄写、二次录入的过程中易造成数据错记错填和漏记漏填，数据失真的情况时有发生。随着轮对检修任务量的不断增加，测量数据的收集和处理分析工作要求越来越高，原始的数据测量收集方式已经无法满足高频率、短周期的轮对检修要求，采用新手段、新技术改变目前数据采集方式的需求迫在眉睫。

随着无线网络技术的发展，越来越多的无线网络技术被开发出来，如短距离无线传输的Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee、CFDA、UWB等无线网络技术，远距离传输的GSM、GPRS等无线网络技术。无线测量系统相对于有线网络具有组网更加灵活、网络扩展性能好、易于维护等优点，无线网络在测量系统中正在逐步替代有线网络，成为测量数据传输不可或缺的载体。

无线数据传输系统（U-WAVE）是解决当前测量数据收集处理的有效方案，可以有效解决当前人工收集测量数据的问题，省略手工记录数据、手工逐个录入数据的过程，实现测量数据即时发送、自动采集，提高作业效率，确保测量数据不失真。

无线数据传输系统（U-WAVE）通过无线通信方式，改善了测量的可操作性，有效传输距离达20 m（预期环境），可轻松将测量工具的数据传送到计算机，提高了测量效率。UWAVE系统由无线数据接收装置（U-WAVE-R）、无线数据发射装置（U-WAVE-T）和驱动软件（U-WAVEPAK）组成，具体组成见图1。

图1 无线数据传输系统（U-WAVE）组成图

U-WAVE-T内置锂电池，可连续发送数据次数约40万次，数据测量完毕后按下发送按钮即可将数据传输至身边的计算机中；
U-WAVE-R中标配附带的设置软件U-WAVEPAK具有键盘接口功能，可将测量数据轻松导入至Exell及记事本中。

3.1 现状与需求

由于U-WAVE自带的数据收集软件通过Excel界面进行操作，无法实现较为复杂的数据采集和处理（如工件编号采集）、输入有误时的提示、非线性的数据结构等情况，采集后的数据无法采用结构化的格式进行整理（如JSON格式）；
为实现及时有效地收集数据并汇总上传至WPMS系统（轮对检修生产过程监控系统）对应检修表单内，还需进行二次开发开放接口。

考虑到测量位置离现场工位机或设备上位机距离较远，作业者看不到计算机界面，当每测完一组数据并按下数据发送按钮后，无法确认数据发送状态，可能存在数据漏发、多发的风险；
同时工件被测点较多（如轴颈外径需测量16个点），作业者在测量过程中可能记不清测量进程。

经综合考虑，须设计开发一套“测量数据收集软件”，安装于现场工位机或设备上位机上，配合U-WAVE系统，用于测量数据的显示、测量结果提示、测量数据存储，并与WPMS系统对接信息。同时须配备移动穿戴设备及App软件，通过数据端口获取工序信息、测量信息及结果判断，设备以声音、振动、文本提示的形式将测量结果正确、及时、有效地推送给作业者，同时对测量过程进行指引。

3.2 应用系统设计

应用系统基于C/S架构，通过在计算机桌面端安装“测量数据收集软件”提供测量作业控制功能，在移动穿戴设备端安装测量监控软件App，通过SOCKET通信实现与桌面端数据实时互通，应用系统架构如图2。

图2 应用系统架构

根据测量对象及测量工艺要求，设计不同的测量项目模块供作业者选择，如图3，并对测量对象的尺寸限度进行设置。系统通过声音和文本两种方式，对测量项目切换、测量数据接收、二次计算、合格判断等进行提示和展示。测量完成后以Excel形式保存在本地，方便查看及追溯，并直接上传至WPMS系统对应检修表单内。

图3 测量项目模块

4.1 硬件升级

目前在用的三丰牌数显外径千分尺，用于测量轮对轴颈、防尘板座外径尺寸，本身具有输出物理接口。可将UWAVE-T安装至量具的输出接口上，将U-WAVE-R通过USB接口连接至现场工位机或设备上位机上，并在连接配置软件内完成U-WAVE-R与U-WAVE-T的连接、匹配操作，使之一一对应，保证无线数据传输通道明确。

4.2 部署测量数据收集软件

在现场工位机或设备上位机上安装部署“测量数据收集软件”，选择要测量的对象，用扫码枪扫描量具二维码及被测量工件条形码，逐点测量并发送，数据会自动填写到相应的位置，并由绿色光标自动导航至下一点位置。

4.3 配备移动穿戴设备

作业者配备移动穿戴设备作为数据显示终端，与计算机桌面端数据实时互通，将测量点数据结果第一时间推送给作业者。可视化界面上显示当前测量工件号、测量点序号信息，引导作业者测量，防止被测对象混乱、测量进程不清等问题。同时当测量数据在限度范围内且发送成功，蜂鸣器发出合格提示，可视化界面显示绿色；
当测量数据超出限度范围或发送不成功，蜂鸣器发出不合格提示，可视化界面显示红色，伴随震动，提示作业者异常信息。

4.4 操作流程

（1）电脑上打开“测量数据收集软件”，佩戴移动穿戴设备并打开“测量数据显示软件”；

（2）扫码枪扫描量具二维码及被测量工件条形码；

（3）每测完一组数据并发送，移动穿戴设备可视化界面显示结果，并伴随合格/不合格提示；

（4）根据移动穿戴设备可视化界面内指引信息逐点测量；

（5）单个工件测量完成，数据自动上传至服务器，并在本地保存数据；

（6）在WPMS系统检修表单内，输入被测工件号，测量数据自动填写至检修单内；

（7）按上述流程继续测量下一工件。

将无线数据传输系统应用于轮对检修过程，结合应用系统的设计开发，作业者佩戴移动穿戴设备，实现了轮对尺寸数据的无线传输测量。经过的实际应用，无线数据传输系统的测量传输功能稳定顺畅、数据转换过程方便快捷，大大提高了轮对检修尺寸测量过程的作业效率，保证了测量数据的真实性。

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