CN102945025A - 热处理工业设备的移动监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热处理工业设备的移动监控方法，在由传统工控端、网络服务器、智能手机上应用软件终端组成的控制***中，利用智能手机和无线网络实现对加热炉中金属材料热处理过程进行远程监控功能，通过本发明利用移动互联网和移动电子设备(手机、平板电脑等)对长时间的热处理工艺参数实现实时监控。将监控结果以数据、图形、视频等方式实时展示出来。监控人员不在受地域限制，利用随身携带的手机，可以在任何有无线网络覆盖的地方实现对热处理工艺过程状态进行实时远程监控，同时将热处理工艺过程的数据保存及打印，还可将重要历史数据选择性的存储至网络服务端，通过加密技术，在保障数据安全性同时，大大减少了数据遗漏的可能。

Description

热处理工业设备的移动监控方法

技术领域：

本发为热处理工艺过程参数实时远程移动监控***，属于远程移动监控***技术领域。

背景技术：

热处理工业设备***监控是指操作人员对热处理工艺过程中的数据及工作状态进行不间断的实时监测，并根据反馈信息自动对***中异常工艺参数实调整控制。特别地，在热处理工作周期长、工作状态(工艺参数)变化频繁的工业控制***中，实时监控是产品质量的最重要的保障部分。

目前工业界各类设备已经普遍采用工业控制计算机进行工艺过程控制、实施过程中的数据记录与储存，但没有实现工艺过程中的远程监控。在材料热加工工艺、材料性能测试领域中，部分工艺、测试过程耗时非常长。例如热处理工业设备用于的氮化工艺时(基本原理是将氮原子渗入工件表面，通过改变金属表面的结构，提高零部件的抗疲劳性能、硬度及耐磨性能)该工艺经常需要60-70小时的时间。在热处理氮化工艺的实施过程中，主管技术人员不可能全程在现场监管，均是雇佣工人进行现场操作。工艺实施过程中一旦出现问题，操作工人很难及时发现进行处理，一般情况下是工艺完成后，检查出产品不合格，再调出计算机记录数据进行分析原因，但是此时废品已经形成。如果主管技术人员不论在家中或在外地出差，均能利用移动设备(如手机)实时监控工艺过程，一旦发现异常现象可以及时通知操作工人进行改进或利用手机直接进行修改，从而产品质量能得到保证或避免了废品出现。

又比如对材料性能检测的实验，耗时极长(例如进行材料的疲劳性能试验、蠕变性能试验，一般均要几个月甚至一年的时间，才能得到数据)。工人进行现场操作，但是技术人员不可能全时现场监控，一旦试验过程中出现问题，技术人员若不能及时处理，所有试验将会前功尽弃。

另外，现代的工业控制***中，电子计算机被大量引入监控的终端：利用电子计算机高速运算能力和大规模数据存储能力，能保障监控的精度和频率；在一些操作人员无法直接达到控制工艺参数的精确度(比如控制温度控制在设定温度±0.5℃左右，超过设定温度±0.5℃控制***可自动修正，又如气体流量参数等修正)，可以利用各类传感器与计算机的交互作用，实时获取工业***中重要参数；此外，计算机以其强大的多媒体处理能力，可以将监控工艺过程结果以图形，视频等方式展示出来。

现有技术方案一般是：利用工业控制计算机控制某一台设备(如机床、加热炉、或疲劳试验机等)并在其上搭载相应的工业控制软件平台，让现场技术人员能利用软件提供的直观页面，在操作现场对***工作全部流程进行监控，并针对异常情况做出即时调整。

这样的方式，要求技术要求操作人员利用工作现场的计算机实现对工业***状态监视和控制，并且相应的历史运行数据也仅保存在本地计算机数据库中。它主要有以下三点缺陷：

1.监控的地域限制性：操作人员必须要在工作现场的计算机旁边才能了解工业***的运行情况并实施控制。对于部分不能一直处于现场的技术管理人员，只能从现场操作人员处获得反馈信息。导致不在场技术主管人员无法及时获得突发异常，并即时参与的处理。

2.历史数据存储的不安全性：一旦现场计算机发生故障，极可能导致重要的历史数据丢失。

3.数据传播分享的非便利性：现场计算机中的数据必须由现场工作人员整理并传送给其他相关人员(数据分析人员，工程管理人员)。耗时耗力。

发明内容

鉴于以上陈述的已有方案的不足，本发明的目的是研究一种热处理工业设备的移动监控方法，使之克服现有技术的以上缺点。

本发明是通过如下的方法实现的：

热处理工业设备的移动监控方法，在由传统工控端、网络服务器、智能手机上应用软件终端组成的控制***中，利用智能手机和无线网络实现对加热炉中金属材料热处理过程进行远程监控功能，包含如下的步骤：

1.热处理加热炉中安置的温度、气压和气体浓度传感器的电信号数据通过计算机的COM接口传入施工现场的传统工控端电脑上；

2.在传统工控端电脑上执行如下的控制：

a)将COM接收到的传感器信号转换成有效数据；

b)对上有效数据数据进行分析处理，以文字，图表等方式展示在“传统工控端”电脑屏幕上；同时将这些原始数据保存到数据库中；

3.在2)的同时，传统工控端电脑执行：

a)将数据库中的数据处理为文本(.txt)文件并根据用户需要生成对应图表图像(.jpg)文件；

b)传统工控端电脑利用ADSL接入互联网，并通过FTP方式将文本文件和图像实时上传到网络服务端；

4.在网络服务端，采用提供FTP和HTTP服务；FTP服务用于接受所述工控端上传的文本和图像数据；HTTP服务用于向智能手机提供URL访问接口；

5.在基于iOS或者Android操作***的智能手机上，执行移动监控操作：

a)通过互联网internet向网络服务端发送HTTP请求，获得服务端返回的文本和图像格式的实时实验数据；

b)将得到的文本和图像展现在手机界面上；

c)直接在手机上利用邮件等方式，选择性地将数据传送给其他相关人员。

这样，采用本发明的方法，利用移动互联网和移动电子设备(手机、平板电脑等)对这些长时间的工艺过程、性能测试实现实时监控。将监控结果以图形，视频等方式展示出来。监控人员不在受地域限制，利用随身携带的手机，可以在任何有网线网络覆盖的地方实现对工业***运行状态的实现实时的远程监控。还可将重要历史数据选择性的存储至网络服务端，通过加密技术，在保障数据安全性同时，大大减少了数据遗漏的可能。

附图说明：

图1为本发明工作方式示意图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明作进一步的详述。

如图1所示，本发明中的远程监控***由以下几个部分组成：

1.传统意义上的工业控制***，采用工业控制计算机机实现。操作***平台为Windows平台，控制软件采用Microsoft的Visual Studio编写实现。以下简称传统工控端。

2.网络服务器，利用一台可以接入国际互联网的PC机搭建(操作***平台可以为Windows平台或是Linux平台)。网络服务器需要独立的ip地址，主要由IIS(Windows平台下)或Apache 2.4 & VSFTP(Linux平台下)提供HTTP服务和FTP服务。以下简称网络服务端。

3.智能手机上应用软件终端(手机的操作平台为iOS或Android等)。以下简称***控端。

在本发明中，在现有的控制***软件的帮助下，传统工控端实现传统意义上的与工业***的交互，同时网络数据传输程序将实时的信息上传至网络服务端；

网络服务端实现数据的归档整理的加密存储的工作，并向Internet提供Web服务；

***控端通过无线网络(2G、3G、LTE或是Wifi)访问网络服务端的数据，并以文字，图片，声频或视频等的方式向终端用户提供当前监控信息。并可以方便的通过手机，进行数据的计算和绘图等工作，并在符合保密标准的前提下，通过电子邮件等多元化方式将数据传输给其他人员。

该项发明内容已实验性的用于材料热处理加工设备中，主要对加热炉进行金属材料热处理的过程进行远程监控。

具体信息的交互处理有以下几个步骤：

1.在热处理加热炉中安置温度、气压和气体浓度等传感器，将传感器输出的电信号数据通过计算机的COM接口传入施工现场的“传统工控端”电脑上；

2.在“传统工控端”电脑上，利用VB或者VC语言编写一套“加热炉现场监控软件”。该套软件主要功能：

d)将COM接收到的传感器信号转换成有效数据；

e)进一步对这些数据进行分析处理，以文字，图表等方式展示在“传统工控端”电脑屏幕上；

f)同时将这些原始数据保存到数据库中。

3.同时，在“传统工控端”电脑上，利用VB或者VC语言编写一套“加热炉数据转换和上传软件”。该套软件主要功能是：

g)将数据库中的数据处理为文本(.txt文件)并根据用户需要生成对应图表图像(.jpg文件)；

h)将“传统工控端”电脑利用ADSL接入互联网，并通过FTP方式将文本文件和图像实时上传到网络服务端。

4.在网络服务端，采用Microsoft公司Windows Server 2008中IIS 7.0(Internet Information Service)提供FTP和HTTP服务。FTP服务用于接受工控端上传的文本和图像数据；HTTP服务用于向智能手机提供URL访问接口。

5.在智能手机上，编写基于iOS或者Android操作***的“移动监控端软件”。该套软件功能是：

i)通过互联网(internet)向网络服务端发送HTTP请求，获得服务端返回的文本和图像格式的实时实验数据；

j)将得到的文本和图像展现在手机界面上；

k)直接在手机上利用邮件等方式，选择性地将数据传送给其他相关人员。

在发明中的远程监控***中，还可采用简化的方式：将网络服务端与传统工控端整合在同一台计算机***中实现。换言之，该计算机同时实现与工业***的交互通信和Internet网络服务器的功能。

这种整合方式的优点是节约成本。不用购置额外的服务端。但是缺点是一个网络服务端只对应一个工控端。如果工业现场有多台工控端设备，则服务端的数量也会随之增加，这样会占用更多的Internet资源；另一方面，这种架构下工控端的操作人员存在恶意篡改数据的可能，违背了远程监控的初衷。通过如上的方法，本发明技术方案带来明显的有益效果：

1.监控人员不再受地域限制，利用随身携带的手机，可以在任何有网线网络覆盖的地方实现对工业***运行状态的实现实时的远程监控，极大程度地减少废品率。相关的监理人员可以身处异地实时了解自己关心的工业***运行状况，同时可以调取历史运行数据进行核查比对，减少了因为无人监管带来的质量和安全上的隐患。

2.将重要历史数据选择性的存储至网络服务端，通过加密技术，在保障数据安全性同时，大大减少了数据遗漏的可能。

3.通过手机就可以实时的处理数据，并在符合保密性条件下分发数据。

为便于阅读者对本发明的理解，对本发明的一些术语作如下定义：HTTP服务：Internet常见服务，用于获取服务器上存储的多媒体信息。FTP服务：Internet常见服务，用于实现与服务器之间的文件传输。SSL安全连接：Internet环境中，用以保障在Internet上数据传输之安全，利用数据加密技术，可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取及窃听。智能手机：是指“像个人电脑一样，具有独立的操作***，可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对手机的功能进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称”。

在实际实施中，本发明的方案还可以多种方式予以实现，其保护的范围不应只限于如上实施例的描述。

Claims (2)

1.热处理工业设备的移动监控方法，在由传统工控端、网络服务器、智能手机上应用软件终端组成的控制***中，利用智能手机和无线网络实现对加热炉中金属材料热处理过程进行远程监控功能。包含如下的步骤：

1)热处理加热炉中安置的温度、气压和气体浓度传感器采集的电信号数据通过计算机的COM接口传入位于施工现场的传统工控端电脑上，以完成表面化学热处理工艺过程中所需要的控制，以及气体流量、分解率、温度、保温时间、工艺过程等实验数据的查看及打印等；

2)在传统工控端电脑上执行如下的控制：

a)通过智能仪表将COM口接收到的传感器信号转换成有效数据；

b)对上有效数据进行分析处理，以文字，图表等方式展示在“传统工控端”电脑屏幕上；同时将这些原始数据保存到数据库中；

3)在2)的同时，传统工控端电脑执行：

a)将数据库中的数据处理为文本(.txt)文件并根据用户需要生成对应图表图像(.jpg)文件；

b)传统工控端电脑利用ADSL接入互联网，并通过FTP方式将文本文件和图像实时上传到网络服务端；

4)在网络服务端，采用提供FTP和HTTP服务。FTP服务用于接受上述工控端上传的文本和图像数据；HTTP服务用于向智能手机提供URL访问接口；

5)在基于iOS或者Android操作***的智能手机上，执行移动监控操作：

a)通过互联网Internet向网络服务端发送HTTP请求，获得服务端返回的文本和图像格式的实时实验数据；

b)将得到的文本和图像进行解析处理，展现在手机界面上，可以随时随地实现远程监控功能；

c)直接在手机上利用邮件等方式，选择性地将数据传送给其他相关人员。

2.根据权利要求1所述之热处理工业设备的移动监控方法，其特征在于，所述FTP和HTTP服务由Microsoft公司Windows Server 2008中IIS 7.0InternetInformation Service提供。

Images