基于物联网的焊缝质量监测方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及质量监测技术领域，尤其涉及一种基于物联网的焊缝质量监测方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

焊接技术就是高温或高压条件下，使用焊接材料(焊条或焊丝)将两块或两块以上的母材(待焊接的工件)连接成一个整体的操作方法。受限于技术因素，管道的预热温度/层间温度控制不当、焊接道数层数的减少及焊接参数的异常变化导致的焊缝力学性能不满足要求，亦无法通过无损检测发现，给焊接质量管控带来诸多不确定性。焊接质量不良带来的危害包括：场主体钢结构“坍塌”；工程中的热裂纹；天然气管线破裂事故；输气管道焊缝爆裂泄露；输油管道爆炸等。现有技术中管道焊缝施工质量很大程度上依赖于焊工的技术水平和责任心，焊接过程缺少有效的实时监测手段，并无法对焊缝质量进行评估监测。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于物联网的焊缝质量监测方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术无法对焊缝质量进行评估的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于物联网的焊缝质量监测方法，所述基于物联网的焊缝质量监测方法包括：

采集焊接设备的焊接动态数据；

对所述焊接动态数据进行字段解析，得到各焊接点位参数及对应数值；

根据所述各焊接点位参数及对应数值建立焊接因素关联度模型；

根据所述焊接因素关联度模型和所述各焊接点位参数及对应数值计算焊接质量缺陷指标；

根据所述焊接质量缺陷指标确定所述焊接量化数值，得到焊缝质量评估结果。

可选地，所述采集焊接设备的焊接动态数据，包括：

获取焊接设备的当前状态；

在所述当前状态为运行状态时，采集所述焊接设备的焊接动态数据。

可选地，所述对所述焊接动态数据进行字段解析，得到各焊接点位参数及对应数值，包括：

对所述焊接动态数据进行数据清洗，得到清洗数据；

根据清洗数据进行预设格式转换，得到转换数据；

对所述转换数据按照预设字段进行数据汇总，得到各焊接点位参数及对应数值。

可选地，所述根据所述各焊接点位参数及对应数值建立焊接因素关联度模型，包括：

根据所述各焊接点位参数及对应数值确定缺陷量化指标；

根据所述缺陷量化指标生成因素序列；

根据所述因素序列进行关联度计算生成焊接因素关联度模型。

可选地，所述根据所述焊接因素关联度模型和所述各焊接点位参数及对应数值计算焊接质量缺陷指标，包括：

根据所述各焊接点位参数及对应数值确定各焊接点位参数对应数值的采集时间；

根据所述焊接点位参数及对应数值和所述各焊接点位参数对应数值的采集时间确定时阶变量；

根据所述时阶变量和所述焊接因素关联度模型计算焊接质量缺陷指标。

可选地，所述根据所述焊接质量缺陷指标确定所述焊接量化数值，得到焊缝质量评估结果，包括：

获取预设量化方式；

根据时阶变量、所述焊接质量缺陷指标以及预设量化方式进行量化数据计算，得到焊接量化数值；

根据所述焊接量化数值得到焊缝质量评估结果。

可选地，所述根据所述焊接质量缺陷指标确定所述焊接量化数值，得到焊缝质量评估结果之后，还包括：

获取焊接工程信息对应数据；

推送所述焊接工程信息对应数据、各焊接点位参数及对应数值以及焊接量化指标至显示界面进行显示；

当所述焊接量化数值低于预设阈值时，在所述显示界面进行报警显示。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种基于物联网的焊缝质量监测装置，所述基于物联网的焊缝质量监测装置包括：

采集模块，用于采集焊接设备的焊接动态数据；

解析模块，用于对所述焊接动态数据进行字段解析，得到各焊接点位参数及对应数值；

建立模块，用于根据所述各焊接点位参数及对应数值建立焊接因素关联度模型；

计算模块，用于根据所述焊接因素关联度模型和所述各焊接点位参数及对应数值计算焊接质量缺陷指标；

确定模块，用于根据所述焊接质量缺陷指标确定所述焊接量化数值，得到焊缝质量评估结果。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种基于物联网的焊缝质量监测设备，所述基于物联网的焊缝质量监测设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于物联网的焊缝质量监测程序，所述基于物联网的焊缝质量监测程序配置为实现如上文所述的基于物联网的焊缝质量监测方法。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有基于物联网的焊缝质量监测程序，所述基于物联网的焊缝质量监测程序被处理器执行时实现如上文所述的基于物联网的焊缝质量监测方法。

本发明通过采集焊接设备的焊接动态数据；对所述焊接动态数据进行字段解析，得到各焊接点位参数及对应数值；根据所述各焊接点位参数及对应数值建立焊接因素关联度模型；根据所述焊接因素关联度模型和所述各焊接点位参数及对应数值计算焊接质量缺陷指标；根据所述焊接质量缺陷指标确定所述焊接量化数值，得到焊缝质量评估结果。通过上述方式，通过物联网终端采集焊接设备的焊接动态数据，并基于焊接动态数据进行解析计算，最终得到焊接设备对应的焊缝质量评估结果，不仅能够实时监测焊接数据，同时能够对焊接质量进行准确评估，保证了焊接质量的同时还提高了安全性。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的基于物联网的焊缝质量监测设备的结构示意图；

图2为本发明基于物联网的焊缝质量监测方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明基于物联网的焊缝质量监测方法一实施例的系统示意图；

图4为本发明基于物联网的焊缝质量监测方法第二实施例的整体示意图；

图5为本发明基于物联网的焊缝质量监测装置第一实施例的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的基于物联网的焊缝质量监测设备结构示意图。

如图1所示，该基于物联网的焊缝质量监测设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(Wireless-Fidelity，Wi-Fi)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对基于物联网的焊缝质量监测设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及基于物联网的焊缝质量监测程序。

在图1所示的基于物联网的焊缝质量监测设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明基于物联网的焊缝质量监测设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在基于物联网的焊缝质量监测设备中，所述基于物联网的焊缝质量监测设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的基于物联网的焊缝质量监测程序，并执行本发明实施例提供的基于物联网的焊缝质量监测方法。

本发明实施例提供了一种基于物联网的焊缝质量监测方法，参照图2，图2为本发明一种基于物联网的焊缝质量监测方法第一实施例的流程示意图。

基于物联网的焊缝质量监测方法包括以下步骤：

步骤S10：采集焊接设备的焊接动态数据。

需要说明的是，本实施例的执行主体为焊接物联网系统的工地边缘服务器，焊接物联网系统如图3所示，焊接物联网系统中存在工地边缘服务器、监控系统、焊接棚、展示系统以及云端。焊接棚中包括各个焊接设备，可用于焊接数据采集、环境监测等其他功能，监控系统用于采集现场焊接视频数据，工地边缘服务器可对现场焊接视频数据进行分析，焊接物联网系统可实现现场各类设备数据的统一采集后通过一对一的方式上传云端，同时提供现场边缘管理的能力，辅助监理、机组达到更有成效的管理。

可以理解的是，工地边缘服务器通过系统实时采集各焊接设备对应的焊接动态数据。焊接动态数据包括但不限于字段名、字段名英文、字段缩写以及描述。焊接动态数据中可包括的字段名、字段名对应英文、字段名对应字段缩写以及字段名对应描述如表1所示。

在具体实现中，为了降低数据采集的难易程度、采集成本、设备预期的失效率、数据总量，并确保数据采集的必要性，需要将数据采集周期控制在合理的时间范围内，进一步地，所述采集焊接设备的焊接动态数据，包括：获取焊接设备的当前状态；在所述当前状态为运行状态时，采集所述焊接设备的焊接动态数据。

需要说明的是，获取各焊接设备的当前状态，当前状态指的是各焊接设

表1

备的工作状态。在当前状态为各焊接设备在运行状态时，则采集焊接设备对应的焊接动态数据。在当前状态为各焊接设备在停机状态时，则不采集焊接设备对应的焊接动态数据。

步骤S20：对所述焊接动态数据进行字段解析，得到各焊接点位参数及对应数值。

需要说明的是，焊接点位参数指的是在进行焊接的质量缺陷指标计算时具有影响因素的参数。焊接点位参数包括但不限于焊接面积、焊接电流、焊接电压、焊接工艺、焊接相对速率、焊枪斜率、焊接时间等参数。

可以理解的是，在得到焊接动态数据后，由于焊接动态数据中包含多种内容，因此需要对焊接动态数据进行字段解析，得到各焊接点位参数及对应数值。

在具体实现中，为了基于焊接动态数据得到准确的各焊接点位参数及对应数值，进一步地，所述对所述焊接动态数据进行字段解析，得到各焊接点位参数及对应数值，包括：对所述焊接动态数据进行数据清洗，得到清洗数据；根据清洗数据进行预设格式转换，得到转换数据；对所述转换数据按照预设字段进行数据汇总，得到各焊接点位参数及对应数值。

需要说明的是，工地边缘服务器在获取到焊接动态数据后，需要通过spark大数据计算引擎对焊接动态数据进行数据清洗，从而纠正数据文件中可识别的错误，处理无效值和缺失值等，得到清洗后的清洗数据。并对清洗数据进行加工，基于加工后的数据进行预设格式转换，得到转换数据。对转换数据按照预先设定的字段进行数据汇总，在汇总后的数据中查找各焊接点位参数及对应数值。

步骤S30：根据所述各焊接点位参数及对应数值建立焊接因素关联度模型。

需要说明的是，焊接因素关联度模型指的是通过各焊接点位参数及对应数值建立的各焊接点位参数与其他焊接点位参数之间的关联度，逐步选取显著变量建立的，并通过了拟合效果检验得到的质量缺陷GM(1，N)模型。

步骤S40：根据所述焊接因素关联度模型和所述各焊接点位参数及对应数值计算焊接质量缺陷指标。

需要说明的是，焊接质量缺陷指标指的是能够对焊缝质量进行量化评估的指标Y(t)，通过焊接因素关联度模型GM(1，N)模型和各焊接点位参数及对应数值可计算确定质量缺陷指标。

可以理解的是，为了得到准确的焊接质量缺陷指标，进一步地，所述根据所述焊接因素关联度模型和所述各焊接点位参数及对应数值计算焊接质量缺陷指标，包括：根据所述各焊接点位参数及对应数值确定各焊接点位参数对应数值的采集时间；根据所述焊接点位参数及对应数值和所述各焊接点位参数对应数值的采集时间确定时阶变量；根据所述时阶变量和所述焊接因素关联度模型计算焊接质量缺陷指标。

在具体实现中，由于物联网实时采集各焊接设备的焊接动态数据，因此，每个参数对应数值均对应有采集时间，将各焊接点位参数及对应数值的残基时间进行联合，确定时阶变量X(t)。根据时阶变量和焊接因素关联度模型可计算质量缺陷指标Yi(t)。

步骤S50：根据所述焊接质量缺陷指标确定所述焊接量化数值，得到焊缝质量评估结果。

需要说明的是，在得到焊接质量缺陷指标后，可根据焊接质量缺陷指标确定焊接量化数值，从而得到焊接质量对应的量化评估结果，焊接量化数值为ξ

可以理解的是，为了基于焊接质量缺陷指标得到准确的焊接量化数值，进一步地，所述根据所述焊接质量缺陷指标确定所述焊接量化数值，得到焊缝质量评估结果，包括：获取预设量化方式；根据时阶变量、所述焊接质量缺陷指标以及预设量化方式进行量化数据计算，得到焊接量化数值；根据所述焊接量化数值得到焊缝质量评估结果。

在具体实现中，预设量化方式指的是预先设定的基于时阶变量和焊接质量缺陷指标计算焊接量化数值的公式。在得到焊接质量缺陷指标和时阶变量后，可得到焊接量化数值

需要说明的是，为了保证系统的正常运行，在出现异常时能够及时预警，同时实现系统数据的可视化，进一步地，所述根据所述焊接质量缺陷指标确定所述焊接量化数值，得到焊缝质量评估结果之后，还包括：获取焊接工程信息对应数据；推送所述焊接工程信息对应数据、各焊接点位参数及对应数值以及焊接量化指标至显示界面进行显示；当所述焊接量化数值低于预设阈值时，在所述显示界面进行报警显示。

可以理解的是，焊接工程对应数据指的是与焊接工程相关的各种信息及数据，例如，项目名称+焊接大类、总焊接任务、施工单位焊接任务、施工机组人数；焊接信息展示，包括总焊口/焊缝数量、立/横焊缝数量(只有储罐需要)、昨日焊接数量、今日焊接数量；采集数据信息，包括采集总数、采集起始时间、采集结束时间。

在具体实现中，工地边缘服务器获取物联网中各设备采集的焊接工程信息对应数据，并将焊接工程信息对应数据、各焊接点位参数及对应数据、焊接量化指标推送值物联网中的显示界面进行显示。同时在焊接量化数值低于预设阈值时，说明当前焊接质量不合格，此时需要在显示界面进行报警显示。

本实施例通过采集焊接设备的焊接动态数据；对所述焊接动态数据进行字段解析，得到各焊接点位参数及对应数值；根据所述各焊接点位参数及对应数值建立焊接因素关联度模型；根据所述焊接因素关联度模型和所述各焊接点位参数及对应数值计算焊接质量缺陷指标；根据所述焊接质量缺陷指标确定所述焊接量化数值，得到焊缝质量评估结果。通过上述方式，通过物联网终端采集焊接设备的焊接动态数据，并基于焊接动态数据进行解析计算，最终得到焊接设备对应的焊缝质量评估结果，不仅能够实时监测焊接数据，同时能够对焊接质量进行准确评估，保证了焊接质量的同时还提高了安全性。

参考图4，图4为本发明一种基于物联网的焊缝质量监测方法第二实施例的流程示意图。

基于上述第一实施例，本实施例基于物联网的焊缝质量监测方法中所述步骤S30，包括：

步骤S31：根据所述各焊接点位参数及对应数值确定缺陷量化指标。

需要说明的是，在得到各焊接点位参数及对应数值后，确定缺陷量化指标x

步骤S32：根据所述缺陷量化指标生成因素序列。

需要说明的是，因素序列指的是基于实时动态缺陷量化指标x

步骤S33：根据所述因素序列进行关联度计算生成焊接因素关联度模型。

需要说明的是，在得到因素序列后，根据因素序列进行关联度计算，从而生成焊接因素关联度模型GM(1，N)，GM(1，N)表示为x

本实施例通过根据所述各焊接点位参数及对应数值确定缺陷量化指标；根据所述缺陷量化指标生成因素序列；根据所述因素序列进行关联度计算生成焊接因素关联度模型。通过各焊接点位参数及对应数值确定的缺陷量化指标生成关联度模型，基于关联度模型得到焊接质量缺陷指标，提高了后续计算焊接质量缺陷指标时的准确性。

此外，参照图5，本发明实施例还提出一种基于物联网的焊缝质量监测装置，所述基于物联网的焊缝质量监测装置包括：

采集模块10，用于采集焊接设备的焊接动态数据。

解析模块20，用于对所述焊接动态数据进行字段解析，得到各焊接点位参数及对应数值。

建立模块30，用于根据所述各焊接点位参数及对应数值建立焊接因素关联度模型。

计算模块40，用于根据所述焊接因素关联度模型和所述各焊接点位参数及对应数值计算焊接质量缺陷指标。

确定模块50，用于根据所述焊接质量缺陷指标确定所述焊接量化数值，得到焊缝质量评估结果。

本实施例通过采集焊接设备的焊接动态数据；对所述焊接动态数据进行字段解析，得到各焊接点位参数及对应数值；根据所述各焊接点位参数及对应数值建立焊接因素关联度模型；根据所述焊接因素关联度模型和所述各焊接点位参数及对应数值计算焊接质量缺陷指标；根据所述焊接质量缺陷指标确定所述焊接量化数值，得到焊缝质量评估结果。通过上述方式，通过物联网终端采集焊接设备的焊接动态数据，并基于焊接动态数据进行解析计算，最终得到焊接设备对应的焊缝质量评估结果，不仅能够实时监测焊接数据，同时能够对焊接质量进行准确评估，保证了焊接质量的同时还提高了安全性。

在一实施例中，所述采集模块10，还用于获取焊接设备的当前状态；

在所述当前状态为运行状态时，采集所述焊接设备的焊接动态数据。

在一实施例中，所述解析模块20，还用于对所述焊接动态数据进行数据清洗，得到清洗数据；

根据清洗数据进行预设格式转换，得到转换数据；

对所述转换数据按照预设字段进行数据汇总，得到各焊接点位参数及对应数值。

在一实施例中，所述建立模块30，还用于根据所述各焊接点位参数及对应数值确定缺陷量化指标；

根据所述缺陷量化指标生成因素序列；

根据所述因素序列进行关联度计算生成焊接因素关联度模型。

在一实施例中，所述计算模块40，还用于根据所述各焊接点位参数及对应数值确定各焊接点位参数对应数值的采集时间；

根据所述焊接点位参数及对应数值和所述各焊接点位参数对应数值的采集时间确定时阶变量；

根据所述时阶变量和所述焊接因素关联度模型计算焊接质量缺陷指标。

在一实施例中，所述确定模块50，还用于获取预设量化方式；

根据时阶变量、所述焊接质量缺陷指标以及预设量化方式进行量化数据计算，得到焊接量化数值；

根据所述焊接量化数值得到焊缝质量评估结果。

在一实施例中，所述确定模块50，还用于获取焊接工程信息对应数据；

推送所述焊接工程信息对应数据、各焊接点位参数及对应数值以及焊接量化指标至显示界面进行显示；

当所述焊接量化数值低于预设阈值时，在所述显示界面进行报警显示。

由于本装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有基于物联网的焊缝质量监测程序，所述基于物联网的焊缝质量监测程序被处理器执行时实现如上文所述的基于物联网的焊缝质量监测方法的步骤。

由于本存储介质采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的基于物联网的焊缝质量监测方法，此处不再赘述。

此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器(Read Only Memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。