基于RFID的船体结构散件安装完整性自动检测

    传统的船体分段结构散件安装检测是南人工完成的，由于一些船体分段结构散件数量众多，尺寸偏小，造成检验工作效率低，容易发生漏装漏检现象；尤其是某些复杂的双底、双壳分段，结构特殊，检验人员用肉眼难以判断散件是否安装，这也客观导致了漏检现象的发生。这些漏装漏检的结构散件成为影响船舶质量的安全隐患。如何防止结构散件的漏装漏检，提高船舶制造质量是船舶制造业必须面对的问题。针对传统人工检测的缺陷，笔者改造了船厂传统的结构散件安装和检验流程，应用RFID技术采集散件安装信息。运朋Delphi和SQL Server软件开发相应的船体分段结构散装件安装完整性自动检测系统，一旦漏装，系统马上发出预警提示，并用i维图像显示漏装件的型号和位置，提示工作人员及时补装，可有效保证船体分段散件安装的完整性。
   
    1. RFID技术
   
    RFID(radio frequency identification)技术是一种非接触式自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，可同时识别多个标签．渎取距离远，存储数量大，无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。
   
    射频识别系统由电子标签、阅读器和天线组成。电子标签是南耦合元件及芯片组成的，每个标签具有惟一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。阅读器可以渎取(有时还可以写入)设备上的标签信息，可设计为便携式或同定式。天线用来在标签和读取器问传递射频信号。
   
    根据识别距离的长短，RFID系统有中频、高频和超高频3种类型，频率越高，识别距离越长。电子标签分有源和无源两种类型，其中无源标签不含电源，但识别距离有限 。目前，RFID技术的典型应用主要在以下几方面 ：① 车辆自动识别；②高速公路收费和停车场收费；③货物跟踪、管理及监控；④射频卡应用，如公交卡、电子飞机票和二代身份证；⑤生产线的自动化及过程控制；⑥供应链管理，但在造船生产物流中应用较少。
   
    2. 传统的散件安装与检验流程
   
    船厂传统的船体分段结构散件安装和检验流程如图1所示。根据工艺部门提供的设计图纸，如果散件需要组装，则装配组装、打砂后再上船台安装；如果不需组装，则进入下料车间制成散件后直接上船台安装。然后，由检验人员上船台检验，根据人工检验结果出具检验完整性安装表，确认安装完整的，则进入下道工序；确认不完整的，则进行补装。这种传统的人工检测方法，很容易造成分段结构散件的漏装现象，影响船舶的安全行驶。

图1 传统的散件安装与检验流程

    3. 系统构成和工作原理
   
    针对造船企业传统人工检测方法的不足，在分段散件中置入电子标签，采用RFID技术采集散件安装信息，应用SQL Server、Delphi和CAD软件开发船体结构散件安装完整性自动检测系统。船体结构散件安装完整l生自动检测系统由计算机、自动检测软件、RFID电子标签(置于分段散件，记载有散件电子编码、船厂散件编号、分段号、剖面位置、名称、规格、数量和材料批号等信息)、天线、便携式RFID识别器和数据转换接口模块组成。

图2 船体结构散件漏装预警提示界面

    系统的工作原理为，在电子标签中输入分段散件的相关信息，包括散件电子编码、船厂散件编号、分段号和散件规格型号等，这些贴上电子标签的分段散件在分段完工前上船台安装，安装前，由RFID便携式识别器自动读取位置信息，快速显示散件的安装位置，工作人员根据安装位置的不同进行快速分拣；安装后，RFID识别器在船台上再次采集安装信息，并快速传输到自动检测系统，如果有漏装现象，系统会马上给出预警提示，如图2所示，并根据需要显示漏装件的数量、规格型号以及漏装位置，并通过CAD软件以三维仿真图像直观显示漏装件所在位置。某船体结构分段安装智能检测结果仿真图如图3所示。

图3 某船体交媾分段安装智能检测结果方针图界面

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    如何在防止数据外泄的前提下实现数据的无线传输也是系统需要解决的关键问题之一。文献针对神龙汽车公司JIT供应中物料信息采集的特点，提出了采用基于RFID技术和无线网络的数据采集方式实现物料信息的自动采集，有效地提高了信息采集的速度与准确度，但由于无线网络的运用，也大大提高了数据采集的成本。为此，笔者选用自带无线传输发送模块的便携式RFID识别器，能以经济、简单的方式实现数据的无线传输，同时通过无线传输距离的控制以及传输数据的加密，保证数据的保密性。
   
    图3显示的是某船体分段散件安装情况的三维图像仿真界面图，其中漏装散件(肘板)的位置和形状在绿色结构背景下以红色突出显示，只要该位置该型号的散件有漏装，这个位置同型号的所有散件都以红色显示。
   
    4. 系统功能
   
    系统具有7大功能，其逻辑功能结构如图4所示。

图4 系统逻辑功能结构图

    其中各个子系统主要的功能如下：
   
    (1) 船体结构散件编码子系统。该子系统主要处理船体结构散件的编码工作，其中包括根据船体安装生产工序流程对各个安装结构散件进行编码规则的设计、校验和实施工作。其主要功能有，编码规则的制订、散件编码的生成和编码有效性的验证。
   
    (2) 基础数据维护子系统 该子系统主要处理系统运行昕需基础数据的维护工作，内容包括用户信息维护、船体结构散件信息维护和RFID终端信息维护。其主要功能有数据添加、修改和删除。
   
    (3) RFID终端数据采集子系统。该子系统主要处理RFID设备中业务数据的提取工作，内容包括对RFID设备中业务数据的有效性验证、业务数据的读取和历史数据的清除等T作。其主要功能有数据校验、数据提取和历史数据清除。
   
    (4) 数据分析子系统。该子系统主要处理船体结构散件安装进度的总体监控工作，内容包括船体各个阶段安装T作进度情况分析、结构散件生产使州情况分析等。其主要功能有船体结构散件数据查询、汇总处理和数据分析。
   
    (5) 预警子系统。该子系统主要处理对漏装结构散件的安装提示l_L作，其内容包括：根据RFID终端采集的数据与系统基础数据的对比，提示相关结构散件的补装工作，并给出具体的安装提示信息，包括安置的结构散件和安装位置等。它的主要功能有漏装结构散件预警提示以及部件安装信息提示。
   
    (6) 信息查询子系统 它主要用于相关业务数据信息的查询T作，内容包括结构散件安装情况查询、各RFID终端运行情况查询、生产安装进度查询以及漏装部件信息查询等。其主要功能有数据录入、存储和查询。
   
    (7) 报表生成子系统。它主要用于船体结构散件安装数据报表的统计工作，内容包括根据相关的业务数据信息统计生成散件安装完整性数据报表和检验表。其主要功能有数据录入、报表和检验表生成、报表和检验表打印。
   
    5. 系统接口描述
   
    (1) Delphi前台开发与SQL Server后台数据库管理系统接口 Delphi作为当今开发企业信息管理系统软件的主流开发工具软件，为各种数据库管理系统软件提供了良好的接口支持；SQL　Server作为微软公司的数据库管理系统软件领域的主打产品对其提出的ODBC(开放数据库连接)数据库连接接口协议给出了标准的实现。因此，该系统软件的开发对于此部分的接口采用ODBC数据源连接的方式予以实现。

   
    
    (2) Delphi前台开发与AutoCAD-I 具软件的接口。AutoCAD从R14版开始引入了Automation技术，它把全部的系统功能和函数打包成为一个名为AutoCAD．Application．1 4的Automation Server对象。通过这个对象，应用程序可以访问Auto—CAD全部功能。本系统软件的开发对于此部分的接口拟采用该种方式予以实现。

   
    
    其中，通过Delphi前台控制AutoCAD工具软件读取船体结构散件安装信息的是通过ADODB数据源连接方式。
   
    6. 结 论
   
    船舶质量是造船企业的生命，提高船舶质量是提高造船企业竞争力的重要手段。船体结构分段散件安装的智能检测系统能够实现结构散件的快速识别、分阶段快速分拣以及快速检测，有效提高了检测效率，保证了散件安装的完整性。开发和应用船体结构散件安装完整性智能监测系统也将成为船舶制造业必然的发展趋势。