CN117670104A - 一种基于智能扳手的gis设备安装对接质量管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理系统，管理系统的机构层级主要包括业务层、工具层和SDK层，管理系统还包括断点续传模块、RFID识别读写模块和通信传输模块，本发明通过智能数显扳手将GIS电气设备安装，实现对界面编号、螺栓编号、扭矩值、是否合格、作业人员、人员单位、作业时间等信息形成数字化、信息化，确保设备安装过程中所有对界面和螺栓的紧固信息实现全面覆盖、形成标准化紧固方案、方法，提高了对接安装螺栓紧固质量管控效率，提高了螺栓紧固之后的验收效率，保证所有法兰面对接螺栓紧固数量无遗漏，以及螺栓紧固数据记录的全覆盖，安装对接螺栓紧固数据具有永久可追溯性，确保质量的可追溯性。

Description

一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理系统及方法

技术领域

本发明涉及GIS设备安装技术领域，具体为一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理系统及方法。

背景技术

现在电网工程的建设过程中，在GIS设备的安装过程中，使用传统不同力矩的机械卡达扳手，设置好紧固力矩的标准值，在断路器、隔离开关、母线的安装过程中，使用法兰合缝工装对接两个法兰面，使导体插入触头支撑中，对接时，使用导向销和定心螺母进行定位，待对接面即将合缝时，取出导体支撑工装，对接完成后，对角紧固两个螺栓紧固螺钉，然后拆掉导向销和定心螺母，依次紧固其它螺栓，直至达到工艺要求的紧固力矩值，并打标记；

然而传统的力矩机械扳手，需要设置机械扳手的标准力矩值，人员进行螺栓紧固时通过听声的方式来判断螺栓是否紧固到位，只能通过人为经验专业来进行模糊判断，数据无法形成数字化的记录，在设备运行后，因为安装导致的问题，无法形成安装紧固数据的可追溯，没有相关的倒查机制来追溯安装人员和查询最终的紧固数据，电气设备安装过程的螺栓紧固完全通过人员经验的自主判断，无法保证设备安装对接的质量。

发明内容

本发明提供一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理系统及方法，可以有效解决上述背景技术中提出传统的力矩机械扳手，需要设置机械扳手的标准力矩值，人员进行螺栓紧固时通过听声的方式来判断螺栓是否紧固到位，只能通过人为经验专业来进行模糊判断，数据无法形成数字化的记录，在设备运行后，因为安装导致的问题，无法形成安装紧固数据的可追溯，没有相关的倒查机制来追溯安装人员和查询最终的紧固数据，电气设备安装过程的螺栓紧固完全通过人员经验的自主判断，无法保证设备安装对接的质量的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理系统，该管理系统通过智能数显扳手将GIS电气设备进行安装，设备对接螺栓紧固数据数字化，按照预定的紧固顺序和设备二维码信息关联，实现对界面编号、螺栓编号、扭矩值、是否合格、作业人员、人员单位和作业时间信息形成数字化、信息化，实现设备管理、人员管理、质量控制和数据管理；

该管理系统的机构层级主要包括业务层、工具层和SDK层，管理系统还包括断点续传模块、RFID识别读写模块和通信传输模块，此外，管理系统主要以无线以太网、现场总线为主，实现数据的采集和上传。

根据上述技术方案，所述业务层是指系统通过Web Service及http接口使用平台提供的各种服务，将具体的业务展现给最终的用户，平台支持C/S客户端，业务层具体包括业务模块与业务数据，业务模块包含工艺模块、任务模块、工具模块、数据更新模块、权限模块和用户模块，业务数据包含用户数据、工艺数据、任务数据、工具数据、历史数据和日志数据；

所述工具层为相应的基础工具模块，具体包括日志工具、缓存工具、异常诊断工具、网络工具、数据库工具、文件IO处理工具和JSON工具，所述SDK层为管理系统底层服务，上层软件可以调用此层的软件。

根据上述技术方案，所述管理系统主要有在线模式和离线模式两种系统模式，所述在线模式是指服务器上的后台程序运行，且APP能够连接到后台启用在线模式，在线模式数据自动回传，所述离线模式是指APP无法连接到后台，会启动离线模式，在离线模式下，数据不会回传到服务器，重新连接到后台后，自动回传数据。

根据上述技术方案，所述断点续传模块是指APP连接到服务器后，会将离线模式下的产生的数据传回服务器中；

所述RFID识别读写模块是指由读写器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置天线发射出去，读写器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线的调制器传送到读写器信号处理模块，经解调和解码后将有效信息传送到后台主机系统进行相关处理；

主机系统根据逻辑运算识别该标签的身份，针对不同的设定做出相应的处理和控制，最终发出信号，控制读写器完成不同的读写操作。

根据上述技术方案，所述通信传输模块包括4G通讯和蓝牙通讯；

所述4G通讯是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像且图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术，4G移动通信技术可以在多个不同的网路系统、平台与无线通信介面之间找到最快速与最有效率的通信路径，以进行最即时的传输、接收与定位的功能；

所述蓝牙通讯是一种支持设备短距离通信的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设的众多设备之间进行无线信息交换，利用蓝牙通讯技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，使数据传输变得更加迅速高效。

一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理方法，智能扳手的智能拧紧系统主要配合APP系统，将数据保存至定制数据库，确保拧紧信息的可追溯分析，并对拧紧过程进行曲线监控、拧紧工艺数据大数据分析、紧固件扭矩SPC分析，具体包括如下步骤流程：

步骤1，用户登录；

步骤2，扳手选择确认；

步骤3，扫码识别信息获取；

步骤4，拧紧作业。

根据上述技术方案，所述步骤1中，用户登录是指用户名称、用户密码、所属单位填写完整且正确后，点击【登录】按钮，通过验证后即可实现用户登录；

用户登陆的逻辑为：登录的界面输入用户名、密码、所属单位分别输出为a、b、c，把a、b、c与数据库内的用户名XA、密码XB、所属单位XC进行比对，如果a＝用户名XA，b＝密码XB，c＝所属单位XC，用户名、密码、所属单位均相等则登陆成功，否则登录失败。

根据上述技术方案，所述步骤2中，扳手选择确认是指用户登录成功后，跳转到当前扳手选择页面，选择当前使用的扳手编号，选择后点击【确定】，确定后即进行扳手连接，连接成功后扳手会显示锁定状态；

扳手确认的逻辑为：登录成功跳转后，点击下拉选择扳手编号q来获取使用的扳手IP地址、端口号，使用ip地址端口与扳手进行socket通讯，通讯成功时连接和锁定设备成功，否则连接失败。

根据上述技术方案，所述步骤3中，扫码识别信息获取是指扫描部件条码，系统自动进行比对识别，导入相应工艺及程序，解锁启动工具，当光标在形态码处时，点击app右侧的扫描二维码按钮，当获取了形态码后，点击信息查询按钮，获取操作类型及对应的对接面或清理面信息；

其中，包括单元二维码查询算法，单元二维码查询算法是指扳手确认连接成功后进入该界面，点击信息查询按钮获取单元二维码为Y，将单元二维码Y在数据库中进行检索匹配，匹配成功后将匹配到的数据导入该页面，如果匹配失败则提示匹配失败。

根据上述技术方案，所述步骤4中，拧紧作业是指目标扭矩如果未空，则可进行手动设置，设置后，点击对应的【拧紧1】、【拧紧2】按钮即可进入拧紧作业，操作扳手进行拧紧作业，每次拧紧后数据即上传至该平台，每次拧紧合格后才进入下一颗螺栓拧紧作业，所有螺栓拧紧完成后向平台推送数据；

且拧紧作业还包括拧紧作业算法，拧紧作业算法是指点击拧紧作业时如果状态为就绪则执行拧紧作业，如果状态为其他则返回，假设操作对象的扭矩值的下限为a，上限为b，实际操作扭矩值c时，则有c>＝a and c<＝b为合格，否则不合格。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、通过智能数显扳手将GIS电气设备安装，设备对接螺栓紧固数据数字化，按照一定的紧固顺序和设备二维码信息关联，实现对界面编号、螺栓编号、扭矩值、是否合格、作业人员、人员单位、作业时间等信息形成数字化、信息化，确保设备安装过程中所有对界面和螺栓的紧固信息实现全面覆盖、形成标准化紧固方案、方法，提高了对接安装螺栓紧固质量管控效率，提高了螺栓紧固之后的验收效率，保证所有法兰面对接螺栓紧固数量无遗漏，以及螺栓紧固数据记录的全覆盖，安装对接螺栓紧固数据具有永久可追溯性，确保质量的可追溯性；

且通过智能力矩扳手进行开关类电气设备安装，具有设备管理、人员管理、质量控制和数据管理的功能，同时实现对拧紧作业过程监控，实现作业标准化、工艺可视化，让作业数据可查、可控、可分析、可追溯，全面保证装配作业质量，促进企业精益制造，提升产品工艺装备水平，为产品螺栓拧紧质量提供可靠保证。

2、通过管理方法能够实现与作业人员绑定，扫描二维码绑定产品实现过程追溯，根据二维码获取主设备安装工艺库中的工艺数据，根据拧紧工艺要求，系统可对螺栓扭矩进行精确控制，通过无线WiFi进行数据传输实现拧紧数据实时采集，待拧紧完毕后，智能拧紧系统将拧紧结果传送至智慧安装管控平台；

同时施工人员通过人员和单位信息登录APP软件扫描设备唯一编码信息关联相关对接面和清理面信息，按照紧固顺序规则，进行螺栓紧固记录不同螺栓编号的紧固信息，形成完整设备安装对接螺栓紧固信息进行数据存档，将上百个螺栓信息全部和设备信息进行绑定，做到安装对界面紧固数据的全覆盖和可追溯。

3、通过智能数显扳手及APP软件，针对GIS现场安装的特点，一是安装方案确定意味着安装顺序的确定，二是每一次对接安装均为一个单元A吊起与另一个已安装完成的单元B对接，基于这两个特点，哪个单元吊起与哪个单元对接这个是唯一，并可被提前确定和事后追溯的，因此在安装过程中，将吊起的单元A作为对接过程的作业和记录对象，执行中通过扫描A的二维码，将所有的对接作业过程记录在A单元下面，这个是可被追溯的；

进一步，对法兰面上螺栓的确定，通过既定的紧固顺序，在紧固过程中，作业人员按照顺序完成以法兰面最顶上的1颗为第一颗螺钉，顺时针完成法兰面一圈所有螺母的紧固，第1颗螺栓紧固合格后，扳手声音和振动提示，记录此螺栓的信息，按照紧固顺序对剩余螺栓紧固进行紧固值校准验收，直至完成整个对界面的螺栓紧固。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明管理系统的架构图；

图2是本发明管理方法的流程框图；

图3是本发明智能扳手的曲线采集的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1所示，本发明提供一种技术方案，一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理系统，该管理系统通过智能数显扳手将GIS电气设备进行安装，设备对接螺栓紧固数据数字化，按照预定的紧固顺序和设备二维码信息关联，实现对界面编号、螺栓编号、扭矩值、是否合格、作业人员、人员单位和作业时间信息形成数字化、信息化，实现设备管理、人员管理、质量控制和数据管理；

该管理系统的机构层级主要包括业务层、工具层和SDK层，管理系统还包括断点续传模块、RFID识别读写模块和通信传输模块，此外，管理系统主要以无线以太网、现场总线为主，实现数据的采集和上传。

基于上述技术方案，业务层是指系统通过Web Service及http接口使用平台提供的各种服务，将具体的业务展现给最终的用户，平台支持C/S客户端，业务层具体包括业务模块与业务数据，主要对业务数据的封装,统管控制，业务模块包含工艺模块、任务模块、工具模块、数据更新模块、权限模块和用户模块，业务数据包含用户数据、工艺数据、任务数据、工具数据、历史数据和日志数据；

工具层为相应的基础工具模块，具体包括日志工具、缓存工具、异常诊断工具、网络工具、数据库工具、文件IO处理工具和JSON工具，SDK层为管理系统底层服务，上层软件可以调用此层的软件。

基于上述技术方案，管理系统主要有在线模式和离线模式两种系统模式，在线模式是指服务器上的后台程序运行，且APP能够连接到后台启用在线模式，在线模式数据自动回传，离线模式是指APP无法连接到后台，会启动离线模式，在离线模式下，数据不会回传到服务器，重新连接到后台后，自动回传数据。

基于上述技术方案，断点续传模块是指APP连接到服务器后，会将离线模式下的产生的数据传回服务器中；

RFID识别读写模块是指由读写器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置天线发射出去，读写器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线的调制器传送到读写器信号处理模块，经解调和解码后将有效信息传送到后台主机系统进行相关处理；

主机系统根据逻辑运算识别该标签的身份，针对不同的设定做出相应的处理和控制，最终发出信号，控制读写器完成不同的读写操作。

基于上述技术方案，通信传输模块包括4G通讯和蓝牙通讯；

4G通讯是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像且图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术，4G移动通信技术可以在多个不同的网路系统、平台与无线通信介面之间找到最快速与最有效率的通信路径，以进行最即时的传输、接收与定位的功能；

蓝牙通讯是一种支持设备短距离通信的无线电技术，一般10m内，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设的众多设备之间进行无线信息交换，利用蓝牙通讯技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，使数据传输变得更加迅速高效。

如图2-3所示，一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理方法，智能扳手的智能拧紧系统主要配合APP系统，将数据保存至定制数据库，确保拧紧信息的可追溯分析，并对拧紧过程进行曲线监控、拧紧工艺数据大数据分析、紧固件扭矩SPC分析，具体包括如下步骤流程：

步骤1，用户登录；

步骤2，扳手选择确认；

步骤3，扫码识别信息获取；

步骤4，拧紧作业。

基于上述技术方案，步骤1中，用户登录是指用户名称、用户密码、所属单位填写完整且正确后，点击【登录】按钮，通过验证后即可实现用户登录；

用户登陆的逻辑为：登录的界面输入用户名、密码、所属单位分别输出为a、b、c，把a、b、c与数据库内的用户名XA、密码XB、所属单位XC进行比对，如果a＝用户名XA，b＝密码XB，c＝所属单位XC，用户名、密码、所属单位均相等则登陆成功。

基于上述技术方案，步骤2中，扳手选择确认是指用户登录成功后，跳转到当前扳手选择页面，选择当前使用的扳手编号，选择后点击【确定】，确定后即进行扳手连接，连接成功后扳手会显示锁定状态；

扳手确认的逻辑为：登录成功跳转后，点击下拉选择扳手编号q来获取使用的扳手IP地址、端口号，使用ip地址端口与扳手进行socket通讯，通讯成功时连接和锁定设备成功。

基于上述技术方案，步骤3中，扫码识别信息获取是指扫描部件条码，系统自动进行比对识别，导入相应工艺及程序，解锁启动工具，当光标在形态码处时，点击app右侧的扫描二维码按钮，当获取了形态码后，点击信息查询按钮，获取操作类型及对应的对接面或清理面信息；

其中，包括单元二维码查询算法，单元二维码查询算法是指扳手确认连接成功后进入该界面，点击信息查询按钮获取单元二维码为Y，将单元二维码Y在数据库中进行检索匹配，匹配成功后将匹配到的数据导入该页面。

基于上述技术方案，步骤4中，拧紧作业是指目标扭矩如果未空，则可进行手动设置，设置后，点击对应的【拧紧1】、【拧紧2】按钮即可进入拧紧作业，操作扳手进行拧紧作业，每次拧紧后数据即上传至该平台，每次拧紧合格后才进入下一颗螺栓拧紧作业，所有螺栓拧紧完成后向平台推送数据；

且拧紧作业还包括拧紧作业算法，拧紧作业算法是指点击拧紧作业时如果状态为就绪则执行拧紧作业，如果状态为其他则返回，假设操作对象的扭矩值的下限为a，上限为b，实际操作扭矩值c时，则有c>＝a and c<＝b为合格。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理系统，其特征在于：该管理系统通过智能数显扳手将GIS电气设备进行安装，设备对接螺栓紧固数据数字化，按照预定的紧固顺序和设备二维码信息关联，实现对界面编号、螺栓编号、扭矩值、是否合格、作业人员、人员单位和作业时间信息形成数字化、信息化，实现设备管理、人员管理、质量控制和数据管理；

该管理系统的机构层级主要包括业务层、工具层和SDK层，管理系统还包括断点续传模块、RFID识别读写模块和通信传输模块，此外，管理系统以无线以太网、现场总线为主，实现数据的采集和上传。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理系统，其特征在于：所述业务层是指系统通过Web Service及http接口使用平台提供的各种服务，将具体的业务展现给最终的用户，平台支持C/S客户端，业务层具体包括业务模块与业务数据，业务模块包含工艺模块、任务模块、工具模块、数据更新模块、权限模块和用户模块，业务数据包含用户数据、工艺数据、任务数据、工具数据、历史数据和日志数据；

所述工具层为相应的基础工具模块，具体包括日志工具、缓存工具、异常诊断工具、网络工具、数据库工具、文件IO处理工具和JSON工具，所述SDK层为管理系统底层服务，上层软件可以调用此层的软件。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理系统，其特征在于：所述管理系统主要有在线模式和离线模式两种系统模式，所述在线模式是指服务器上的后台程序运行，且APP能够连接到后台启用在线模式，在线模式数据自动回传，所述离线模式是指APP无法连接到后台，会启动离线模式，在离线模式下，数据不会回传到服务器，重新连接到后台后，自动回传数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理系统，其特征在于：所述断点续传模块是指APP连接到服务器后，会将离线模式下的产生的数据传回服务器中；

所述RFID识别读写模块是指由读写器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置天线发射出去，读写器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线的调制器传送到读写器信号处理模块，经解调和解码后将有效信息传送到后台主机系统进行相关处理；

主机系统根据逻辑运算识别该标签的身份，针对不同的设定做出相应的处理和控制，最终发出信号，控制读写器完成不同的读写操作。

5.根据权利要求1所述的一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理系统，其特征在于：所述通信传输模块包括4G通讯和蓝牙通讯；

4G移动通信技术可以在多个不同的网路系统、平台与无线通信介面之间找到最快速与最有效率的通信路径；

所述蓝牙通讯能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设的众多设备之间进行无线信息交换。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理方法，其特征在于：智能扳手的智能拧紧系统配合APP系统，将数据保存至定制数据库，确保拧紧信息的可追溯分析，并对拧紧过程进行曲线监控、拧紧工艺数据大数据分析、紧固件扭矩SPC分析，具体包括如下步骤流程：

步骤1，用户登录；

步骤2，扳手选择确认；

步骤3，扫码识别信息获取；

步骤4，拧紧作业。

7.根据权利要求6所述的一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理方法，其特征在于：所述步骤1中，用户登录是指用户名称、用户密码、所属单位填写完整且正确后，通过验证后即可实现用户登录；

用户登陆的逻辑为：登录的界面输入用户名、密码、所属单位分别输出为a、b、c，把a、b、c与数据库内的用户名XA、密码XB、所属单位XC进行比对，如果a＝用户名XA，b＝密码XB，c＝所属单位XC，用户名、密码、所属单位均相等则登陆成功，否则登录失败。

8.根据权利要求6所述的一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理方法，其特征在于：所述步骤2中，扳手选择确认是指用户登录成功后，跳转到当前扳手选择页面，选择当前使用的扳手编号，确定后即进行扳手连接，连接成功后扳手会显示锁定状态；

扳手确认的逻辑为：登录成功跳转后，点击下拉选择扳手编号q来获取使用的扳手IP地址、端口号，使用ip地址端口与扳手进行socket通讯，通讯成功时连接和锁定设备成功，否则连接失败。

9.根据权利要求6所述的一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理方法，其特征在于：所述步骤3中，扫码识别信息获取是指扫描部件条码，系统自动进行比对识别，导入相应工艺及程序，解锁启动工具，当光标在形态码处时，点击app右侧的扫描二维码按钮，当获取了形态码后，点击信息查询按钮，获取操作类型及对应的对接面或清理面信息；

其中，包括单元二维码查询算法，单元二维码查询算法是指扳手确认连接成功后进入该界面，点击信息查询按钮获取单元二维码为Y，将单元二维码Y在数据库中进行检索匹配，匹配成功后将匹配到的数据导入该页面，如果匹配失败则提示匹配失败。

10.根据权利要求6所述的一种基于智能扳手的GIS设备安装对接质量管理方法，其特征在于：所述步骤4中，拧紧作业是指目标扭矩如果未空，则可进行手动设置，设置后，点击对应的【拧紧1】、【拧紧2】按钮即可进入拧紧作业，操作扳手进行拧紧作业，每次拧紧后数据即上传至该平台，每次拧紧合格后才进入下一颗螺栓拧紧作业，所有螺栓拧紧完成后向平台推送数据；

且拧紧作业还包括拧紧作业算法，拧紧作业算法是指点击拧紧作业时如果状态为就绪则执行拧紧作业，如果状态为其他则返回，假设操作对象的扭矩值的下限为a，上限为b，实际操作扭矩值c时，则有c>＝a and c<＝b为合格，否则不合格。