化工设备焊缝安全管理信息系统开发*

王东东 梁 灿 白文杰 段 权

(西安交通大学化学工程与技术学院)

在化工设备的制造过程中，特别是压力容器的制造，焊接占着十分重要的地位，焊接的质量将直接影响到产品质量、可靠性和使用寿命，同时对企业的生产成本、生产效率和长期发展也具有决定意义。因此，对焊接工艺中焊接生产过程、焊缝信息、焊后处理及无损检测等必须施以严格的管理[1～3]。计算机的迅速发展使焊接工艺面临着先进制造技术变革的挑战，同时，向焊接生产中引入计算机技术将是加快焊接生产现代化的一项重要手段[4]。

计算机辅助焊接(CAPP)是其中最主要的应用之一，其本质为一种数据库和数据库管理系统，主要用于对母材性能、焊接工艺、工艺评定及焊工资格等方面的数据资料进行储存、管理和应用。利用计算机在数据处理上的优势，对焊接工艺过程中的参数进行采集、存储，进而帮助工程师进行高效的焊接工艺文件管理，最终使焊接技术向自动化、智能化方向发展。但是目前国内焊接领域已有的CAPP 系统具有移植性差、功能不完善、操作不方便等缺点[5，6]，还远远不能满足实际生产的需要，急需开发出新一代的CAPP 系统。基于上述需求，笔者利用Microsoft SQL Server 2000作为后台数据库，结合Windows环境下广泛使用的可视化编程工具Visual Basic 6.0开发了化工设备焊缝安全管理信息系统。

1 系统分析和总体设计

通过调查企业内部对焊缝的管理方式并进行仔细分析，要求系统具有以下功能：

a. 具有良好的人机交互界面，便于操作人员的操作；

b. 因该系统的使用对象较多，故必须有完善的权限管理功能；

c. 完全人性化设计，无需专业人士指导即可操作本系统；

d. 系统具有数据备份和数据还原功能，能够保证系统数据的安全性；

e. 全方位、方便的数据查询、修改功能；

f. 规范、完善的基础信息设置；

g. 用户可自行对表格中的字段进行添加和修改；

h. 对查询到的记录进行打印；

i. 数据库的初始化；

3.交流式建筑学专业教室与工作室模式的教学空间类型相似，具有通透灵活的空间特点和专用式安静、封闭的空间特征，是一种混合式的教学功能空间。

j. 利用声发射参数分析法对焊缝安全进行模糊评价和安全预警，并给出可能的缺陷类型；

k. 提供一定的帮助信息。

系统的开发主要是针对数据库中的数据进行存储和操作，考虑到系统的功能要求，在系统的后台服务器端可以利用Microsoft SQL Server 2000建立系统数据库，前端界面可以利用Visual Basic 6.0进行开发。微软提供的SQL Server 2000具有较高的数据安全性与可维护性，本系统在投入使用后，后期数据维护比较容易，同时，Visual Basic 6.0组件功能强大，可以实现系统的各项功能操作，并提高软件开发的效率和安全性。

本系统是一个典型的数据库开发应用程序，其功能结构如图1所示。

图1 系统功能结构框图

系统由登录模块、信息管理模块、安全评价模块、系统设置模块、数据安全模块和帮助信息模块组成：

b. 信息管理模块。该模块主要用于焊缝基本信息、焊评信息、焊缝维修记录的初始化、显示、修改、删除、增加、查询、打印及排序等操作。

c. 安全评价模块。该模块主要利用声发射参数分析法，对焊缝进行模糊评价和安全预警，并给出可能的缺陷类型。

d. 系统设置模块。该模块主要用于用户密码的修改、权限的设置、焊缝信息表字段的增加和删除、用户信息的管理以及系统皮肤的更换。

e. 数据安全模块。该模块用于管理数据的备份与恢复等操作。

f. 帮助信息模块。该模块包括关于、帮助、重新登录。

2 系统实现

选择Microsoft SQL Server 2000数据库管理系统为系统运行提供后台服务，数据库的名称为“化工设备焊缝安全管理信息”，数据库中包含焊缝基本信息表、焊评信息表、维修记录表和焊工信息表。焊缝基本信息表中包含了焊缝的母材、焊接方法、尺寸及无损检测等信息；焊评信息表中保存了焊缝焊接工艺评定的信息；维修记录表中保存了焊缝维修时间、方法、人员及缺陷尺寸等信息；焊工信息表中保存了所有焊工的基本信息和权限。

2.1 系统登录

启动系统后，首先弹出欢迎界面，1.5s后界面自动消失，同时弹出系统登录界面(图2)。系统登录主要用于对登录系统的用户进行安全性检查，以防止非法用户进入该系统。只有合法的用户才可以登录系统，同时根据不同的用户为其分配相应的操作权限。如果用户的用户名或密码错误，系统会给出相应的提示。在界面的状态栏中显示操作员信息及系统时间。

图2 系统登录界面

2.2 信息管理

信息管理模块由焊缝基本信息子模块、焊评信息子模块和焊缝维修记录子模块组成。其中，焊缝基本信息中包含了母材、焊接方法、焊条牌号、焊接参数及无损检测等(图3)；焊评信息中包含了焊接工艺评定中拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、化学成分检验的结果数据以及工艺评定的时间、结果等；焊缝维修记录中包含了焊缝维修时间、方法、参数以及实施人员等。其原理为：利用VB的adodc控件连接数据库，同时作为datagrid控件的数据源来显示所有记录，也作为datacombo控件的数据源来显示相应字段的所有记录；另一方面利用SQL语言中的查询、添加、删除及修改等语句来实现相应的功能。界面设计简单明了，主要包括菜单栏、状态栏和工作区，为用户提供了便捷的访问路径。其中，菜单栏显示打印及返回等基本功能按钮，状态栏显示系统运行时间和用户信息，工作区内显示了所有的信息记录及对应的功能按钮。在焊缝基本信息子模块，用户可以通过焊缝号、母材材料、焊接方法和无损检测中的任意一种进行查询相关记录，也可通过其中的任意组合来查询相关记录；在焊评信息子模块，用户可以通过焊缝号查询对应记录；在焊缝维修记录子模块，系统实现了模糊查询，用户可自行选择查询字段，然后输入关键字，便可查找对应记录，同时，用户还可在界面右上角选择记录按照维修时间的升序或降序排列。另外，在所有的子模块中，拥有相应权限的用户可以对所有记录进行初始化、修改、删除、增加及表格的初始化。

图3 焊缝基本信息界面

2.3 安全评价

声发射作为一种先进的无损检测技术，可以对焊缝的安全进行有效的检测，而在多年的生产实践和研究中发展起来的参数分析法是对信号处理的一种经典分析法。目前参数分析法仍然在声发射检测中被广泛使用，一直以来几乎所有对声发射源的研究都采用简化波形特征参数。

安全评价模块基于声发射参数分析法，涵盖了对焊缝缺陷声发射信号的处理与分析功能，以及对缺陷基于模糊评价的安全等级划分与预警功能。安全评价模块建立在大量实践经验上，直观易操作，实现了对焊缝缺陷的判断并且为划分其安全等级提供了依据。划分等级和预警功能的实现，极大地方便了对声发射源特性的考察，并且实现了对缺陷实际有害程度的评估，便于及时制定检修计划，从而实现在工程应用中有效预报出潜在危险，降低事故发生可能性和维修成本。由于本软件界面设计采用VB 6.0，使得系统界面清晰直观，易于操作。

用户输入相应的上升时间、持续时间、幅度、振铃计数及有效电压值等声发射参数，通过模糊评价实现对焊缝缺陷的安全等级评价，界面显示检修预警周期，并提供可能的缺陷类型(图4)。

图4 焊缝安全评价界面

2.4 系统设置

系统设置模块主要由密码修改、用户管理、权限管理、表格字段的更改和系统皮肤更换组成。所有用户可在登录成功后对其密码进行修改，系统要求用户两次输入新密码，只有在两次输入密码相同的情况下才可以完成修改；用户管理中包含了用户的用户名、密码、姓名及资格等信息(图5)，为了对私人信息进行保护，只有拥有权限的用户可以进入该模块，同时系统提供相应的查询、修改功能；权限管理中包含了所有用户的焊缝基本信息表修改权限、焊评表修改权限、维修表修改权限、用户表权限和备份权限，只有管理员可以进入该模块，并为其他用户分配相应权限；表格字段的更改主要用于在焊缝基本信息表、焊评表、维修表中对表格字段进行增加和删除，用户输入指定的列名称、字段类型及大小，系统便可向相应表格中添加或删除该字段；系统自带20种皮肤，用户可根据自身爱好进行更换。

图5 用户管理界面

2.5 数据安全

数据安全模块主要由数据库备份与恢复组成。为了防止意外事件发生，如病毒、硬盘的损坏或突然掉电，管理员需要经常做好数据库的备份，就是把当前的数据库文件复制到另一个目录。数据库恢复是数据库备份的逆操作,就是把备份的数据库文件覆盖到当前目录。数据库恢复界面如图6所示。

图6 数据库恢复界面

2.6 帮助信息

帮助信息模块主要由帮助、关于和重新登录子模块组成。其中，“帮助”主要介绍系统功能、使用方法和操作过程中可能出现的问题；“关于”主要介绍系统开发的依据标准、作者和运行平台；“重新登录”只是在用户已经登录的情况下，重新返回登录模块，主要用于用户的切换。

3 结论

3.1 针对化工企业对焊缝安全管理的实际需要，建立了一个实用的化工设备焊缝安全管理信息系统，实现了对焊缝基本信息、焊评信息、焊缝维修记录的存储，同时提供查询、修改、打印等功能；系统能通过声发射参数分析法实现对焊缝缺陷的安全等级评价，并给出检修预警周期。

3.2 通过为用户分配权限来保证数据的一致性、保密性；对表格字段的更改、皮肤更换可以最大程度的提高系统的适应性；数据库的备份与恢复保证数据的安全可靠。

3.3 系统采用良好的人机对话模式，界面设计友好，使操作者无需具备专业的计算机知识，便可完成所有操作。

3.4 系统在Windows XP和Windows 7 (x86)平台下进行测试后可以稳定运行，同时满足化工设备焊缝安全管理工作的需要。

[1] 刘翠荣,王成文.焊接生产与工程管理[M].北京：化学工业出版社，2010：97～100.

[2] 李亚江,刘强,王娟.焊接质量控制与检验[M].北京：化学工业出版社，2006：185～205.

[3] 朱其芳，赵钦新.动力机械与设备制造工艺学[M].西安：西安交通大学出版社，2010：121～122.

[4] 张建勋.现代焊接生产与管理[M].北京：机械工业出版社，2006：151～157.

[5] 付荣华，康慧，曲平.焊接专家系统的应用现状及发展[J].热加工工艺，2006, 35(3) :53～55.

[6] 乔尚飞，魏艳红.计算机辅助焊接工艺设计应用现状[J].焊接，2002, (7) : 5～8.