本發明涉及(ji)智能大數據(ju)采(cai)集(ji)設備，尤其涉及(ji)一種制造環境下遠程可配置的(de)大數據(ju)采(cai)集(ji)器及(ji)其運行方(fang)法(fa)。

背景技術：

數據采集(ji)是利用某些采集(ji)裝(zhuang)置，從外部制(zhi)造環境(jing)中(zhong)采集(ji)數據的過(guo)(guo)程(cheng)。得到(dao)的數據傳(chuan)輸至系統(tong)內(nei)部進行分析處理，制(zhi)造過(guo)(guo)程(cheng)離不開生產車間數據的支(zhi)撐(cheng)。

傳(chuan)統制(zhi)造(zao)環境下數(shu)據(ju)采集(ji)(ji)方式基本都是固定(ding)的(de)，工人按照(zhao)生(sheng)產的(de)要求以及傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)各自的(de)功能(neng)來部(bu)署傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)并安排其采集(ji)(ji)任(ren)務(wu)，傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)按任(ren)務(wu)要求對生(sheng)產數(shu)據(ju)進行采集(ji)(ji)。當采集(ji)(ji)任(ren)務(wu)發(fa)生(sheng)變化時，我們(men)需要改(gai)變傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)節(jie)點的(de)采集(ji)(ji)參數(shu)，如重新配置采集(ji)(ji)周期，變更采集(ji)(ji)時間等。

生(sheng)產(chan)線上制造(zao)(zao)設備及(ji)接線眾多，傳感器(qi)分(fen)布(bu)情況也(ye)非(fei)常復雜(za)。傳統的(de)靜態配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)方法是(shi)利用配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)數(shu)據(ju)(ju)(ju)存儲器(qi)和(he)節(jie)(jie)點(dian)(dian)組合,但系統在(zai)掉電后其內部配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)數(shu)據(ju)(ju)(ju)將會丟失，下(xia)次(ci)配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)時要(yao)在(zai)制造(zao)(zao)現場對(dui)(dui)需要(yao)重新(xin)配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)節(jie)(jie)點(dian)(dian)逐一(yi)輸(shu)入配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)數(shu)據(ju)(ju)(ju)，這(zhe)(zhe)會增(zeng)加工作量，且效率低(di)下(xia)。在(zai)含有(you)微(wei)處理(li)(li)芯片的(de)系統中(zhong),也(ye)可(ke)以(yi)(yi)使用微(wei)處理(li)(li)器(qi)產(chan)生(sheng)配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)時序,將配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)數(shu)據(ju)(ju)(ju)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)入傳感節(jie)(jie)點(dian)(dian)，完(wan)成(cheng)(cheng)配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)過(guo)程(cheng)，但這(zhe)(zhe)只能在(zai)本地進行配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，滿足不(bu)了遠程(cheng)配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)需求(qiu)。而且，一(yi)旦配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)數(shu)據(ju)(ju)(ju)輸(shu)入錯誤，難(nan)以(yi)(yi)對(dui)(dui)配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)執(zhi)行情況進行檢(jian)查，這(zhe)(zhe)將會對(dui)(dui)數(shu)據(ju)(ju)(ju)采集造(zao)(zao)成(cheng)(cheng)很大影響，不(bu)利于(yu)生(sheng)產(chan)。由于(yu)制造(zao)(zao)現場各節(jie)(jie)點(dian)(dian)分(fen)布(bu)散亂，沒有(you)統一(yi)的(de)管(guan)理(li)(li)界面，配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)難(nan)以(yi)(yi)實現對(dui)(dui)配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)節(jie)(jie)點(dian)(dian)的(de)集成(cheng)(cheng)管(guan)理(li)(li)和(he)配(pei)(pei)(pei)(pei)(pei)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)實時性需求(qiu)。

技術實現要素：

本發明的(de)目的(de)在(zai)于克(ke)服上述現有技術的(de)缺點和不足，提(ti)供一(yi)種制造環境下遠(yuan)程可配(pei)置(zhi)的(de)大數據(ju)采集器及其(qi)運行方法。旨在(zai)能實(shi)時動態配(pei)置(zhi)采集節點，滿(man)足生(sheng)產過程對數據(ju)的(de)需求。

本(ben)發(fa)明(ming)通過(guo)下述技(ji)術方案實(shi)現：

一種制造環境下遠程(cheng)可配置的大(da)數據(ju)采集器(qi)，該大(da)數據(ju)采集器(qi)由部署在制造現場的嵌入式智能采集單元(yuan)和遠程(cheng)操(cao)作(zuo)終(zhong)端組成；

嵌入式智能采集(ji)單元包括：微控制器、數據采集(ji)模(mo)(mo)塊、數據存儲模(mo)(mo)塊、數據交互模(mo)(mo)塊、無線網接收器、串(chuan)口(kou)和(he)傳感器插(cha)板等輔助模(mo)(mo)塊；

遠程操作(zuo)終(zhong)端包括：人(ren)機(ji)交(jiao)互模塊(kuai)、設置配(pei)(pei)置文(wen)件項；用戶根據生(sheng)產需求，通過(guo)遠程人(ren)機(ji)界面編寫配(pei)(pei)置文(wen)件，智能終(zhong)端將配(pei)(pei)置文(wen)件下發(fa)，通過(guo)無線(xian)網接(jie)收器接(jie)收后(hou)立即(ji)存儲，然后(hou)通過(guo)微控制器讀取后(hou)進行處(chu)理，生(sheng)成(cheng)配(pei)(pei)置序列下發(fa)至需要配(pei)(pei)置的傳感器，完成(cheng)配(pei)(pei)置過(guo)程。

人機交互界面，用戶根據采集需求(qiu)在界面上編寫配置文(wen)件；

配置(zhi)文件分四(si)部分：文件地址段(duan)、節點編(bian)號段(duan)、配置(zhi)功能段(duan)、配置(zhi)數據段(duan)；

文件地址段是為了(le)使特定的配(pei)(pei)置命令能(neng)發(fa)送至(zhi)特定的節點并執(zhi)行，防(fang)止配(pei)(pei)置亂序；

節(jie)點(dian)編(bian)(bian)號段是傳感(gan)器(qi)節(jie)點(dian)的編(bian)(bian)號，利(li)用字母(mu)和數字組合，方(fang)便對傳感(gan)器(qi)的集中管理(li)；

配置功能段(duan)是對節點的(de)工作選擇如(ru)開始(shi)采(cai)集、中斷(duan)采(cai)集和(he)修改(gai)采(cai)集等(deng)；

配(pei)置(zhi)參數(shu)段包(bao)括選擇節(jie)點的(de)采集周期和總的(de)采集時間；該節(jie)點執(zhi)行命(ming)令后，配(pei)置(zhi)參數(shu)會(hui)被(bei)記錄，生(sheng)成報表保存下來，在人(ren)機交互模塊的(de)界面上實現對該配(pei)置(zhi)節(jie)點的(de)查詢與實時監(jian)控。

嵌入(ru)式智能(neng)采集單(dan)元，通過無線網接收器，時用戶在遠(yuan)程終端可通過3g/4g/wifi方式與嵌入(ru)式智能(neng)采集單(dan)元通信。

數據存儲模塊由用戶設定的新的配置文件被接收后保存在flashprom中，初始配置信息保存在e²prom內，當配置任務執行后，e²prom內(nei)的信(xin)息(xi)自動更新，替換該節點原來(lai)的初始配置信(xin)息(xi)。

制造環境下遠程可配置的大數據(ju)采集(ji)器的運行方(fang)法，包括(kuo)如(ru)下步驟：

步驟一：在(zai)生產過程中，用戶通過終(zhong)端在(zai)遠程向采集(ji)單元(yuan)發送配(pei)置文(wen)件(jian)，文(wen)件(jian)內(nei)容包含(han)節點編號、配(pei)置功(gong)能和配(pei)置參數；

步驟二：采(cai)集單元(yuan)收到命(ming)令(ling)后將文件存儲，并傳輸至微控制器進(jin)行處理；

步驟(zou)三：文件被處理(li)后生成(cheng)節(jie)點能識別的配(pei)置(zhi)時(shi)序，通過接口(kou)下發至將要被配(pei)置(zhi)的采集節(jie)點；

步驟(zou)四：節點收到(dao)其配置時序后開始執行，調整(zheng)其配置參(can)數，完成遠(yuan)程(cheng)配置過(guo)程(cheng)。

本發明相對于現(xian)有(you)技(ji)術，具(ju)有(you)如下(xia)的優(you)點及效果：

1、本發(fa)明可以(yi)針對車間采集數據(ju)的需求，動態修改節點的采集參數，具(ju)有很大(da)的靈活性。

2、本發明通過無線(xian)網(wang)在遠程下達配(pei)置(zhi)命(ming)令，能實(shi)現對(dui)采集(ji)節(jie)點的集(ji)成管理(li)，提高了配(pei)置(zhi)效率，滿足配(pei)置(zhi)實(shi)時性要求。

3、本(ben)發明在不改變采集系統硬件結構的情況下(xia)，通過實時配置，合(he)理分(fen)配了(le)采集資(zi)源，提(ti)高了(le)采集節(jie)點的利用率(lv)。

4、本(ben)發明操(cao)作(zuo)起來簡單，不需要編程，只需查(cha)詢傳(chuan)感器功(gong)能參(can)數文檔即可(ke)配置(zhi)。

5、本發明對設備硬件要求低，基于模塊化設計(ji)，容易(yi)易(yi)于擴展和修改，具有(you)較強的實用性。

附圖說明

圖1本發明配置流程圖。

圖(tu)2本發明硬件(jian)結構(gou)圖(tu)。

圖3本(ben)發(fa)明配置文件格式圖。

具體實施方式

下面(mian)結合(he)具體(ti)實(shi)施(shi)例(li)對本發(fa)明作進一步(bu)具體(ti)詳(xiang)細(xi)描述。

圖(tu)1至(zhi)圖(tu)3；為本發明總體構成：包括(kuo)部署(shu)在制造現場的(de)智(zhi)能采(cai)(cai)集單元(yuan)(yuan)和遠程操作(zuo)終端；智(zhi)能采(cai)(cai)集單元(yuan)(yuan)(嵌入式)將采(cai)(cai)集到的(de)數據(ju)通(tong)過數據(ju)交(jiao)互模塊傳輸(shu)至(zhi)服(fu)務器，服(fu)務器是數據(ju)處理的(de)核心(xin)組件，處在工業(ye)制造系統的(de)頂層(ceng)，可以通(tong)過無(wu)線網(wang)或者工業(ye)以太網(wang)和采(cai)(cai)集單元(yuan)(yuan)進行數據(ju)交(jiao)互。

采集(ji)的數據在(zai)服務器中進(jin)行分析處理后，得到(dao)結果(guo)和信息會(hui)(hui)傳輸至人機交互界面，用戶會(hui)(hui)根據這些(xie)結果(guo)來決(jue)策和定義需要重新配(pei)置某些(xie)數據，是重要、易變的數據還是普通數據。

如在平穩環境下，某(mou)些(xie)數據對生(sheng)產(chan)過程沒有(you)影(ying)響(xiang)或者(zhe)影(ying)響(xiang)不大，可以(yi)中斷采集這些(xie)數據的節(jie)點，或者(zhe)較(jiao)少(shao)其采集時間，可以(yi)節(jie)省傳感器能源(yuan)，延長節(jie)點工(gong)作壽命。

而對于某些易變的(de)關鍵(jian)數據，為(wei)了(le)保障整個制造系統的(de)正常運(yun)行，需(xu)要快速做出反應并及時處(chu)理調(diao)整，可以增加其采(cai)集節(jie)點數、增大采(cai)樣(yang)頻率采(cai)集時間長度，保證采(cai)集信(xin)息的(de)精確性和有效(xiao)性。

通(tong)過(guo)軟(ruan)件定義和(he)配置，用戶(hu)能夠合理分配和(he)利用有限的采集(ji)設(she)備資源(yuan)、數(shu)據傳輸時的帶寬資源(yuan)以及服務(wu)器運算(suan)處(chu)理資源(yuan)，使得(de)資源(yuan)的使用得(de)到(dao)最(zui)優化，提高數(shu)據采集(ji)和(he)處(chu)理的效率。

用戶通過人(ren)機交互(hu)界面在節點信息庫(ku)內(nei)查詢采集這些數據的節點信息，確定配置(zhi)功能和參數后，開始編寫配置(zhi)文件。

結合圖3，配置文(wen)件中(zhong)，一條(tiao)文(wen)件對(dui)應一個節點，文(wen)件分(fen)四(si)塊：地(di)址段(duan)、編號段(duan)、配置功能段(duan)、配置數據段(duan)。

地(di)址(zhi)段的(de)(de)功能(neng)(neng)是為了使(shi)特定(ding)的(de)(de)配置(zhi)(zhi)命令能(neng)(neng)發送(song)(song)至(zhi)特定(ding)的(de)(de)節點并執行，防止配置(zhi)(zhi)亂序，每個智能(neng)(neng)采集單元都必須擁有一個特定(ding)的(de)(de)地(di)址(zhi)。從遠程(cheng)發送(song)(song)的(de)(de)文件必須含有要求訪問(wen)的(de)(de)地(di)址(zhi)，只有擁有此特征地(di)址(zhi)的(de)(de)采集單元才能(neng)(neng)執行該配置(zhi)(zhi)命令。

編號段是傳(chuan)(chuan)感器節點的編號，在傳(chuan)(chuan)感器被部署時根據(ju)其類型(xing)就已編好，利用(yong)字(zi)母和數字(zi)組合(he)，方便傳(chuan)(chuan)感器的集(ji)中管理。

配(pei)置(zhi)功能段是(shi)對節點的工作選(xuan)擇如開始采(cai)集、中斷采(cai)集和(he)修(xiu)改(gai)采(cai)集等(deng)，當我們(men)終止某些(xie)節點的采(cai)集時，參數段選(xuan)擇為空(kong)。

當選(xuan)擇(ze)修改參(can)數時(shi)，需要(yao)設置(zhi)配置(zhi)參(can)數段，包(bao)括選(xuan)擇(ze)節(jie)點的采集周期和總的采集時(shi)間。

傳(chuan)感(gan)器的(de)各類可(ke)供選擇的(de)配置(zhi)(zhi)參(can)數(shu)(shu)已經做成(cheng)文檔保(bao)存在界(jie)面(mian)內，用(yong)戶可(ke)以直接選擇，省去了(le)查(cha)找時間，以及在對傳(chuan)感(gan)器參(can)數(shu)(shu)性能不(bu)熟悉的(de)情況下，參(can)數(shu)(shu)設置(zhi)(zhi)錯誤，使得節(jie)點(dian)不(bu)能正常工(gong)作(zuo)。這樣使得操作(zuo)更(geng)加簡(jian)單，不(bu)需要(yao)深入理解傳(chuan)感(gan)器功(gong)能參(can)數(shu)(shu)即可(ke)設置(zhi)(zhi)文件。配置(zhi)(zhi)文件寫好后(hou)，由實(shi)際情況需要(yao)，配置(zhi)(zhi)的(de)節(jie)點(dian)數(shu)(shu)量及其參(can)數(shu)(shu)可(ke)以逐條發(fa)送，也可(ke)以統一(yi)發(fa)送，靈(ling)活地操控配置(zhi)(zhi)工(gong)作(zuo)。而(er)且文件會被保(bao)存，下次需要(yao)配置(zhi)(zhi)此功(gong)能時可(ke)以查(cha)詢記錄(lu)，選定后(hou)直接完成(cheng)配置(zhi)(zhi)，減少(shao)了(le)工(gong)作(zuo)量。

結(jie)(jie)合圖2；智能采集單元內設無線網收發器，用(yong)于接(jie)收命令和發送執行結(jie)(jie)果。

由于遠程終端可以是手機、平板或pc機，我們可以通過3g/4g/wifi等方式與采集單元通信，上述通信方式傳輸效率很高。配置文件通過特征地址識別后被接收，首先保存在flashprom中，flash芯片支持片區擦除和整片擦除,可以快速緩存與讀寫,初始配置信息保存在e²prom內，e²prom也作為現場配置功(gong)能保留區，在遠程配置出現故障的情況下使(shi)用。

微控制器采用嵌入式實時操作系統，預置rs-232和rs-485接口通信接口。一個采集單元通過傳感器插板連接三個采集節點，節省了微控制器等設備資源，也能很好地完成任務，微控制器通過外端接口連接其他模塊。由微控制讀取flashprom內對應節點的配置數據地址，根據配置功能和參數，控制通用i/o口產生相應的能被傳感器識別的配置時序,輸入至配置寄存器中,該傳感節點接收后開始執行配置時序，從而實現遠程對采集節點的配置操作。當配置執行后，e²prom內該(gai)節(jie)點(dian)的(de)配(pei)(pei)置數據會自(zi)動更新，替換該(gai)節(jie)點(dian)的(de)初(chu)始配(pei)(pei)置信(xin)息。采集單元通過fsmc接口將(jiang)配(pei)(pei)置的(de)信(xin)息及執行(xing)狀(zhuang)況生成報表發送至人(ren)機交互界(jie)面，用戶可以(yi)在(zai)界(jie)面上(shang)實現對已配(pei)(pei)置節(jie)點(dian)的(de)任務(wu)(wu)監控，也便于執行(xing)下(xia)次(ci)配(pei)(pei)置任務(wu)(wu)。

現(xian)以溫度(du)(du)傳感(gan)器(qi)為例，在制(zhi)造現(xian)場溫度(du)(du)變(bian)化(hua)很大(da)的(de)(de)區(qu)域，我(wo)們要(yao)重新配(pei)(pei)置(zhi)傳感(gan)器(qi)參(can)數(shu)實現(xian)對(dui)現(xian)場環(huan)境溫度(du)(du)的(de)(de)實時性(xing)監控并(bing)處理，防止因(yin)溫度(du)(du)變(bian)化(hua)過(guo)大(da)而影響生產設(she)備。若之(zhi)前的(de)(de)采(cai)(cai)樣(yang)頻率是10hz，現(xian)在的(de)(de)要(yao)求采(cai)(cai)樣(yang)頻率增(zeng)加至(zhi)50hz。用(yong)戶在遠程界面(mian)查找該(gai)區(qu)域的(de)(de)對(dui)應傳感(gan)器(qi)的(de)(de)編號及采(cai)(cai)集設(she)備讀取文件(jian)的(de)(de)地址，在功能段選擇參(can)數(shu)修(xiu)改，配(pei)(pei)置(zhi)數(shu)據段選擇采(cai)(cai)樣(yang)頻率，完成配(pei)(pei)置(zhi)文件(jian)的(de)(de)編寫。接著下(xia)發至(zhi)采(cai)(cai)集單元，微控制(zhi)器(qi)對(dui)命令進(jin)行處理后由(you)傳感(gan)器(qi)執行，完成配(pei)(pei)置(zhi)過(guo)程。

如上所述，便可(ke)較(jiao)好(hao)地實(shi)現(xian)本發明。

本發(fa)明(ming)(ming)的實(shi)(shi)施(shi)方式(shi)并不受上述(shu)實(shi)(shi)施(shi)例的限(xian)制，其他任何未(wei)背離本發(fa)明(ming)(ming)的精(jing)神實(shi)(shi)質與原理下所(suo)作的改(gai)變、修(xiu)飾(shi)、替代、組合(he)、簡化(hua)，均應為等(deng)效的置(zhi)換(huan)方式(shi)，都包含在本發(fa)明(ming)(ming)的保護范圍之(zhi)內。