具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例一

本发明提供了一种船体焊接工时测量装置，图1示出了根据本发明的一种实现形式，包括：若干个现场设备，该现场设备用于计算焊接工时，现场设备包括：信号读取单元、总线模块和信号处理单元，信号读取单元通过有线传输形式读取实时焊接工艺参数，从而降低了实时焊接工艺参数的漏读和错读的概率，总线模块具有TTL接口和USB接口，总线模块的TTL接口与信号读取单元连接；信号处理单元连接一边缘侧物联网关，边缘侧物联网关具有无线收发模块和GPIO端口，边缘侧物联网关通过无线收发模块与MQTT服务器相连接，信号处理单元通过GPIO端口连接与总线模块连接，边缘侧物联网关通过总线模块与信号读取单元有线连接，现场设备内信号读取单元和信号处理单元通过总线模块连接，减少了电焊机工作过程中对信号采集和传输过程中的干扰，增加了信号采集和传输的完整度和准确度，最终提高了焊接实动工时测量的准确度。

信号读取单元将实时焊接工艺参数通过第一信号线传输至边缘侧物联网关，且信号读取单元通过中断形式将实时焊接工艺参数转换为高电平信号，高电平信号包含电流和电压等参数的瞬态值。边缘侧物联网关能从MQTT服务器上载入生产加工信息，并生成平滑电平信号，信号处理单元将实时高电平信号与平滑电平信号匹配生成焊接实动工时。本发明的信号采集单元将通过中断形式获得的高电平信号有线传输至信号处理单元，亦即信号处理单元上只接收有高电平信号，相当于信号采集单元对电焊机处于非焊接状态时的数据或其它干扰数据进行筛除，一方面提高了信号采集单元与信号处理单元之间的数据传输效率，另一方面也便于信号处理单元将高电平信号与处理后的平滑电平信号快速匹配，从而快速的计算并生成焊接实动工时，提高了现场设备的工作效率。

具体的，信号读取单元以0.1秒的周期读取实时焊接工艺参数，信号读取单元为一采集板，采集板上集成有STM32芯片，STM32芯片通过引脚将高电平信号发送至边缘侧物联网关。

为保证现场设备的持续、稳定运行，现场设备集成在一封装体中，封装体的尺寸为15cm*10cm*5cm。现场设备还包括一电源模块，电源模块为220V转6V开关电源，电源模块输出端连接稳压保护电路，稳压保护电路用于实现过压或过流保护，稳压保护电路包括：保险丝、钳位二极管和LDO芯片，LDO芯片将电源模块输出的6V电压转换为第一输出电路和第二输出电路。第一输出电路为5V/2A直线电路，第一输出电路用于为信号读取单元供电；第二输出电路为3.3V/2A直流电路，第二输出电路用于为信号处理单元供电。

封装体设置在电焊机内，载有所述焊接实动工时信号的所述封装体与所在就近位置处的相邻所述封装体无线中继连接，或者通过无线网络将所述焊接实动工时信号直接上传至所述MQTT服务器。具体的，当该电焊机与服务器的距离大于与相邻电焊机的距离时，将载有焊接实动工时信号通过相邻的相邻电焊机信号功率中继增强后再转发至服务器，提升信号传输准确率；否则可以直接无线发送至服务器。

电焊机工作时，操作人员随焊接工位的改变而改变电焊机的位置，从而电焊机内的现场设备可实时读取焊接工艺参数，再由信息读取模块将读取的参数信息转换为高电平信号发送至信息处理单元。

信息处理单元将接收到的高电平信号与自身载有的平滑电平信号匹配，计算后生成焊接实动工时。当电焊机位于无线网络覆盖范围内时，现场设备与服务器处于无线网络接通状态，即信息处理单元上的边缘侧物联网关与服务器可无线传输，从而信息处理单元将计算生成焊接实动工时发送至服务器；当电焊机处不在无无线网络覆盖范围内时，现场设备与服务器处于无线网络断开状态，此时，现场设备仍可独立完成信息读取和处理的工作，信息处理单元将计算生成焊接实动工时储存起来，待现场设备与服务器连通时，再进行数据传输，避免了在无线网络断开区域焊接工艺参数的漏读，使得现场设备可独立工作和运行，不受网络状态的影响。

电焊机外部通过电缆连接一焊枪，电缆上可拆卸连接一钳形霍尔电流传感器。可拆卸连接一方面便于传感器的灵活使用，另一方面可在电焊机未使用时及时拆卸、收纳，有利于传感器的保养。钳形霍尔电流传感器的输出端通过第二信号线与封装体内的信号读取单元有线连接，钳形霍尔电流传感器通过测量电焊机工作时霍尔效应的磁场变化，计算实时电流、电压，所述钳形霍尔电流传感器的测量频率为0-100KHz。

本发明的电焊机在网络中断的情况下，钳形霍尔电流传感器依然可实时采集焊接工艺数据，且集成在现场设备内的信号读取单元和信号处理单元实时对焊接工艺数据进行传输和处理后，可得到并存储焊接实动工时，直至电焊机与服务器无线接通，可将焊接实动工时发送至服务器，保证了焊接工艺数据的实时采集，避免了信息漏采、不采的情况，提高了焊接实动工时测量的准确度。另一方面有线连接减少了电焊机工作过程中对信号采集和传输过程中的干扰，增加了信号采集和传输的完整度和准确度，最终提高了焊接实动工时测量的准确度。

船体焊接工时测量装置的测量过程及工作原理为：焊接机通过电缆驱动焊枪工作，可拆卸安装在电缆上的钳形霍尔电流传感器以0-100KHz的测量频率采集电焊机工作时的实时电流和电压，信号读取单元通过第二信号线与钳形霍尔电流传感器有线连接，有线连接减少了电焊机工作过程中对信号采集的干扰，增加了信号采集的完整度和准确度，进一步提高了焊接实动工时测量的准确度。信号读取单元以0.1秒的周期读取实时信号，同时，信号读取单元以中断形式将实时焊接工艺参数转换为高电平信号，该高电平信号包含电流和电压等参数的瞬态值，信号读取单元上的SMT芯片上的引脚与总线模块的TTL接口连接，总线模块又与信号处理单元连接，从而信号读取单元通过总线模块与信号处理单元有线连接，进而信号读取单元通过引脚和总线模块将瞬时高电平信号发送至信号处理单元，信号处理单元将预下载的平滑电平信号与接收的高电平信号匹配，计算后得出焊接实动工时，由于现场设备和钳形霍尔电流传感器不受网络状态影响即可独立完成焊接工艺参数的采集、读取和处理程序，当电焊机与服务器无线网络接通时，电焊机内的现场设备可将计算生成的焊接实动工时通过发布模式实时、主动推送到MQTT服务器；当电焊机与服务器件的无线网络断开时，电焊机内的现场设备可储存生成的焊接实动工时，待网络接通时，可向MQTT服务器发送数据。

实施例二

为了提高电焊机在焊接工时数据无线传输过程中的信号抗干扰能力，提高信号传输准确率，如图2-3所示，本发明还提供了一种船体焊接工时测量方法，具体涉及提升电焊机焊接工时监测准确率的方法，包括以下步骤：

步骤一、通过信号读取单元110读取电焊机的实时工作电流信号，实时工作电流信号包含在实时焊接工艺参数中，本实施例中，信号读取单元110采用钳形霍尔电流传感器进行信号采集，将所述采集到的所述实时工作电流传送至电焊机的信号处理单元100中；

步骤二、设定无线收发模块140的基准发射功率对应的基准电流，本发明中，所述基准电流采用20%的电焊机最大工作电流，电焊机一般不会在基准电流下工作，且在基准电流下工作也不会对无线收发模块140的信号收发造成实质性干扰。当电焊机工作电流超过基准电流时，一般为正常工作状态，外放电流和电流波动会对电流信号的采集和传输造成影响，干扰服务器接收到信号的准确性，造成工时计算准确性。

所述电焊机工作电流信号与所述基准电流作为输入信号输入至一差动电流-电压变换器120中，得到所述电焊机工作电流信号与所述基准电流之间的差压信号，并将该差压信号传送至所述信号处理单元100中。

具体的，所述基准电流通过一第一前置放大器连接至所述差动电流-电压变换器120的第一输入端，所述实时工作电流信号通过一第二前置放大器连接至所述差动电流-电压变换器120的第二输入端，所述差动电流-电压变换器120的输出端通过一后置放大器与所述信号处理单元100的输入端连接。两个前置放大器用于对两个电流输入信号进行放大处理，以便于差动电流-电压变换器检测分析，减小信号干扰影响，提高探测精度，后置放大器对差动电流-电压变换器输出信号进行放大，进一步减小信号干扰影响，提高计算出的差压信号的准确性。

步骤三、所述信号处理单元100将所述差压信号传送至一第一功率补偿模块130中，具体的，只有当所述实时工作电流大于所述基准电流时，则触发所述第一功率补偿模块130工作，所述第一功率补偿模块130根据所述差压信号为所述无线收发模块140提供第一补偿发射功率。

所述第一补偿发射功率与所述差压信号成正比，差压信号越大则说明电焊机工作电流对信号采集和传输造成的干扰越大，因此需要提高本征信号的传输强度，减少工作电流对信号传输的干扰。当电焊机工作电流越大时，则第一功率补偿模块130给无线收发模块140提供的第一补偿发射功率越大，以抵消电焊机工作外放电流对信号传输干扰。

需要保证的是所述第一补偿发射功率与所述无线收发模块140的额定发送功率之和小于所述无线收发模块140的最大发送功率，避免无线收发模块140损害。

上述技术方案中，所述电焊机依次通过无线收发模块140、现场无线接收设备、以及交换机将所述实时工作电流信号传送至服务器中，所述服务器通过所述实时工作电流确定有效工时。 本发明主要对中间信号传输环节进行优化改进，具体通过无线收发模块140无线发送功率提高的方式来减小因信号干扰和距离漫长而造成的失真。

进一步的，总线模块上设置有第一滤波器111，具体的所述信号读取单元110采集的所述实时工作电流信号经过一第一滤波器111后连接至所述信号处理单元100，第一滤波器111采用常规的模拟滤波器即可，作用是滤除采集到的模拟电流信号中的干扰源信号。

在现场使用时，一般是多个电焊机同时工作，服务器同时接受各个电焊机传输的无线信号后独立计算每个电焊机的有效工时。因此，本技术方案中，还包括定位模块150，其用于确定电焊机与电焊机之间、电焊机与现场无线接收设备之间的距离。

所述无线收发模块140的发送信号包括电焊机编号、实时工作电流信号、电焊机与电焊机之间的距离信号以及电焊机与现场无线接收设备之间的距离信号。电焊机编号用于相邻电焊机和服务器区分具体是哪台电焊机，并由此确定该电焊机的实时工作电流信号、该电焊机与相邻电焊机之间的距离、以及该电焊机与现场无线接收设备之间的距离。

由于随着远距离的传播，传输能量会有损耗，外界信号造成的干扰越大，因此需要对无线传输信号进行中继传输，具体的，本实施例还包括第二滤波器160，当前所述电焊机接收到相邻电焊机的发送信号后经过所述第二滤波器160滤波后传送至所述信号处理单元100中。第二滤波器160采用常规的带通滤波器即可，作用是滤除采集到的无线信号中的其他波段的干扰信号。

还包括第二功率补偿模块170，其输入端连接所述信号处理单元100，所述第二功率补偿模块170的输出端连接所述无线收发模块140；如果当前电焊机接收到相邻电焊机发送的该相邻电焊机与当前电焊机之间的距离小于该相邻电焊机与现场无线接收设备之间的距离时，则将接收到该相邻电焊机的无线信号通过所述第二功率补偿模块170加强后继续发射；

其中，所述第二功率补偿模块170根据该相邻电焊机与当前电焊机之间的距离信号大小为所述无线收发模块140提供第二补偿发射功率，以消除远距离传输造成的传输能量损耗以及外界信号的干扰。

上述技术方案中，所述第二补偿发射功率与当前电焊机之间的距离信号大小成正比，且所述第一补偿发射功率、第二补偿发射功率与所述无线收发模块140的额定发送功率之和小于所述无线收发模块140的最大发送功率。

本发明根据电焊机的实时工作电流来对无线收发模块140的发送功率进行补偿，减少电焊机工作电流对无线传输信号的干扰，提高服务器接收信号的准确性，由此提升工时监管计算的精确度；同时，在每个电焊机上设置有中继功率补偿模块，减少因为远距离传输而造成的无线信号失真，进一步提高提高服务器接收信号的准确性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。