基于物联网的MPP电缆保护管道生产数据处理方法及系统与流程

本发明涉及电缆，具体为基于物联网的mpp电缆保护管道生产数据处理方法及系统。

背景技术：

1、mpp电缆保护管是以改性聚丙烯为原料，经挤出成型制成的电力电缆护套管，广泛应用于电网建设与改造工程中的电缆敷设保护。mpp管的生产主要采用挤出工艺：原料经挤出机熔融塑化后由模头挤出成型，再经冷却定型、牵引输送，最后按定尺要求切割成段，生产过程中需对模头熔体压力、挤出温度、螺杆转速、牵引速度及冷却水温等工艺数据进行实时监测。

2、现有技术中，挤出生产线上各工艺节点的工艺数据通常按采集时刻记录并存储，牵引设备处设置的编码器一般仅用于管材的计长与定尺切割控制；当在线检测发现工艺异常时，多由操作人员凭经验调整工艺参数，并对相应时段产出的管材按批次进行抽检、降级或报废处理。

3、然而，上述方式中各工艺节点的工艺数据以时间为索引零散记录，无法确定某一时刻采集的工艺数据对应管材上的具体位置，工艺异常难以定位到具体的管身区段，导致含异常的管段混入合格品流入下道工序，或只能将对应批次的管段整批降级、报废，造成材料浪费；且工艺参数的调整依赖人工经验，调整后是否消除异常缺乏在线验证，异常往往持续较长管程后才被发现和处理，影响mpp电缆保护管的生产质量与成品率。

4、为此，本发明提供基于物联网的mpp电缆保护管道生产数据处理方法及系统。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于物联网的mpp电缆保护管道生产数据处理系统，包括数据采集模块，用于采集挤出生产线各工艺节点的工艺数据及牵引设备的编码器脉冲，所述工艺数据包括模头熔体压力、挤出温度、螺杆转速、牵引速度及冷却水温；

3、里程映射模块，用于以模头为里程零点，按所述编码器脉冲的累积量建立沿管材长度方向的物料里程坐标，将所述物料里程坐标按预设管程长度划分为各单位管程，按各工艺节点与模头的节点间距及实时牵引速度计算各单位管程到达各工艺节点的时刻，以计算时刻为中心按管材在该工艺节点的通过时长向前后扩展形成时刻窗口，将各工艺节点于对应时刻窗口的工艺数据映射至所述物料里程坐标；

4、质量评估模块，用于按所述物料里程坐标聚合各工艺节点的工艺数据，提取各单位管程的质量特征量并与标准工艺区间比较，确定异常里程区段及异常工艺节点；

5、定尺分级模块，用于按切割定长参数将所述物料里程坐标划分为待切割管段，在切割执行前按各单位管程的质量评估结果确定各待切割管段的质量分级，其中含异常里程区段的待切割管段按避开所述异常里程区段输出定尺指令；

6、工艺修正模块，用于按异常工艺节点的工艺数据相对所述标准工艺区间的偏差方向生成工艺调整量，并下发至该工艺节点的执行单元，基于调整后的工艺数据重新执行质量评估。

7、优选的，所述数据采集模块中，所述模头熔体压力由设置于模头处的压力传感器采集，所述挤出温度按挤出机沿物料输送方向的各加热区段分区采集，所述冷却水温按各冷却水槽分段采集；各工艺节点的工艺数据的采集时刻与所述编码器脉冲的累积计数在同一时间基准下同步记录。

8、优选的，所述里程映射模块建立所述物料里程坐标并划分所述单位管程的方式为：

9、以所述编码器脉冲的累积量除以脉冲当量得到管材的行进里程，以模头为里程零点，按所述行进里程确定管材上各位置相对所述里程零点的里程值，形成沿管材长度方向的所述物料里程坐标；按预设管程长度对应的脉冲数对所述编码器脉冲的累积量进行分段，每一分段对应的里程区间作为一个单位管程，以各分段起始时刻与结束时刻的中间时刻作为对应单位管程经过模头的时刻。

10、优选的，所述里程映射模块计算所述时刻及形成所述时刻窗口的方式为：

11、对每一工艺节点，以该工艺节点与模头的节点间距除以实时牵引速度得到传输时长，以单位管程经过模头的时刻叠加所述传输时长，得到该单位管程到达该工艺节点的计算时刻；

12、以单位管程的长度除以实时牵引速度得到管材在该工艺节点的通过时长，以所述计算时刻为中心、按所述通过时长的一半分别向前及向后扩展，形成所述时刻窗口；落入所述时刻窗口内的工艺数据为该单位管程经过该工艺节点期间采集的工艺数据。

13、优选的，所述里程映射模块还包括打滑校验单元，用于将所述编码器脉冲换算的牵引速度同牵引设备的驱动速度比较，二者偏差在连续预设数量个采集周期内均存在时，判定对应时段发生牵引打滑；打滑时段内所述传输时长按打滑判定起始时刻之前的采集周期所用的牵引速度取值，该时段内映射至所述物料里程坐标的工艺数据不参与所述质量特征量的提取。

14、优选的，所述里程映射模块还包括过渡段界定单元，用于在原料批次或产品规格切换时执行：

15、s601，按所述物料里程坐标提取模头熔体压力随里程的变化曲线，识别所述变化曲线中斜率符号发生转换的里程位置作为第一拐点；

16、s602，提取挤出机沿物料输送方向末区段的挤出温度随里程的变化曲线，识别所述挤出温度变化曲线中斜率符号发生转换的里程位置作为第二拐点；

17、s603，以所述第一拐点与所述第二拐点之间的里程区段界定为物料置换过渡段，将所述过渡段单独标记，所述过渡段内的单位管程按预设的过渡工艺区间执行质量评估。

18、优选的，所述质量评估模块确定异常里程区段及异常工艺节点的方式为：

19、其中质量特征量包括熔体压力波动量、挤出温度波动量及速比偏差量

20、取单位管程对应的模头熔体压力最大值与最小值的差值作为所述熔体压力波动量，取单位管程对应的挤出温度最大值与最小值的差值作为所述挤出温度波动量，取单位管程对应的牵引速度与螺杆转速之比同标准速比的偏差的绝对值作为所述速比偏差量；

21、单位管程的任一质量特征量超出所述标准工艺区间时，将该单位管程对应的里程区间记入异常里程区段，并将超出所述标准工艺区间的质量特征量所对应数据来源的工艺节点确定为异常工艺节点。

22、优选的，所述定尺分级模块确定质量分级及输出定尺指令的方式为：

23、其中质量分级包括合格级、分切级与废料级；

24、各单位管程的质量特征量均位于所述标准工艺区间内的待切割管段确定为合格级，按切割定长参数输出定尺指令；

25、异常里程区段贯通整个待切割管段的确定为废料级，输出整段切除指令；

26、其余含异常里程区段的待切割管段确定为分切级，以所述异常里程区段为切除段，按切割定长参数对所述切除段沿管材长度方向两侧的里程区间分别输出定尺指令。

27、优选的，所述工艺修正模块生成所述工艺调整量的方式为：

28、按异常工艺节点的工艺数据相对所述标准工艺区间的偏差方向确定调整方向，工艺数据高于所述标准工艺区间的上限时，按调小该工艺节点的工艺参数的方向生成工艺调整量；

29、工艺数据低于所述标准工艺区间的下限时，按调大该工艺节点的工艺参数的方向生成工艺调整量，所述工艺调整量的幅值按所述工艺数据相对所述标准工艺区间的偏差量确定；

30、重新执行质量评估后对应质量特征量仍位于所述标准工艺区间之外时，按调整后的工艺数据相对所述标准工艺区间的偏差方向再次生成工艺调整量，直至对应质量特征量收敛至所述标准工艺区间之内。

31、作为另一个重要的技术方案，本发明还提供基于物联网的mpp电缆保护管道生产数据处理方法，实现如上所述的基于物联网的mpp电缆保护管道生产数据处理系统，包括以下步骤：

32、s1、采集挤出生产线各工艺节点的工艺数据及牵引设备的编码器脉冲，所述工艺数据包括模头熔体压力、挤出温度、螺杆转速、牵引速度及冷却水温；

33、s2、以模头为里程零点，按所述编码器脉冲的累积量建立沿管材长度方向的物料里程坐标，将所述物料里程坐标按预设管程长度划分为各单位管程，按各工艺节点与模头的节点间距及实时牵引速度计算各单位管程到达各工艺节点的时刻，以计算时刻为中心按管材在该工艺节点的通过时长向前后扩展形成时刻窗口，将各工艺节点于对应时刻窗口的工艺数据映射至所述物料里程坐标；

34、s3、按所述物料里程坐标聚合各工艺节点的工艺数据，提取各单位管程的质量特征量并与标准工艺区间比较，确定异常里程区段及异常工艺节点；

35、s4、按切割定长参数将所述物料里程坐标划分为待切割管段，在切割执行前按各单位管程的质量评估结果确定各待切割管段的质量分级，其中含异常里程区段的待切割管段按避开所述异常里程区段输出定尺指令；

36、s5、按异常工艺节点的工艺数据相对所述标准工艺区间的偏差方向生成工艺调整量并下发至该工艺节点的执行单元，基于调整后的工艺数据重新执行质量评估。

37、本发明提供了基于物联网的mpp电缆保护管道生产数据处理方法及系统。具备以下有益效果：

38、1、通过以编码器脉冲的累积量建立沿管材长度方向的物料里程坐标，将各工艺节点按时间轴零散记录的工艺数据统一映射至管身位置，使每一时刻采集的工艺数据能够对应到管材上的具体里程区段，工艺异常可定位到具体的管身位置，为按管身位置评估质量提供了数据基础。

39、2、通过按节点间距及实时牵引速度计算各单位管程到达各工艺节点的时刻，并以计算时刻为中心按通过时长前后扩展形成时刻窗口，传输时长随牵引速度的实际波动态修正，避免了固定速度假设下距模头越远节点数据错位越严重的问题，保证了各工艺节点工艺数据与管身位置的对应准确性。

40、3、通过按异常工艺节点的工艺数据相对标准工艺区间的偏差方向及偏差量生成工艺调整量，并基于调整后的工艺数据重新执行质量评估，工艺调整的方向与幅值不再依赖人工经验，且调整效果经在线验证，异常在形成批量异常管程之前即被纠正，异常里程区段的长度相应缩短。