CN104616063A - 基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，包括：各个设备上安装的DTU模块，所述DTU模块上配置有服务器的IP地址或域名，以及服务器的端口号；DTU模块用于连接服务器；服务器，当DTU模块接入服务器时，服务器根据监听的端口号唯一确定设备编号，根据DTU模块的接入时间和离线时间，来统计相应的设备作业时间。该***还包括一个与服务器连接的提醒通知设备，用于在符合保养通知要求时，发送保养提醒通知到设备的客户。服务器上安装有应用软件程序、在线检测服务、时间统计服务、保养通知服务、数据库。本发明能够自动统计设备作业时间，及时发出保养通知，既能够使得设备保养按时进行，又避免了提早保养造成的浪费。

Description

基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***和检测方法

技术领域

本发明涉及计算机应用技术物联网领域，特别是机械设备远程通信控制方面，根据机械设备联网的特性，检测统计设备的作业时间来计算是否需要保养。

背景技术

机械设备保养维护的重要性不言而喻，定期的保养和维护是设备正常运作的前提和基础，也是生产作业顺利进行的前提。因为一旦出现故障，特别是关键设备出现故障，则会导致整个生产作业过程停滞、甚至瘫痪，不仅需要支付维修费用，还耽误了工期，造成的经济损失无法估量。

大多数设备作业存在不连续性和不确定性，无法简单的计算出精确的设备保养时间，目前主要是用户人为来估算保养时间，但这种做法存在两种弊端，如果保养时间点估算提前太多，势必造成了保养费用的浪费，如果保养时间点估算滞后太多，又会带来设备故障的隐患；而且人为行为还可能出现遗漏等情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，以及相应的检测方法，本发明能够自动统计设备作业时间，并能够在设备作业时间接近保养时间时，自动发出保养提醒通知，自动化程度高，能够在较为准确的时间点提醒客户，既能够使得设备保养按时进行，又避免了提早保养造成的浪费。本发明采用的技术方案是：

一种基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，包括：

各个设备上安装的DTU模块，所述DTU模块上配置有服务器的IP地址或域名，以及服务器的端口号；DTU模块用于连接服务器；

服务器，当DTU模块接入服务器时，服务器根据监听的端口号唯一确定设备编号，根据DTU模块的接入时间和离线时间，来统计相应的设备作业时间。

进一步地，所述的基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，还包括一个与服务器连接的提醒通知设备，用于在符合保养通知要求时，发送保养提醒通知到设备的客户。

更进一步地，所述提醒通知设备为***，通过短信发送保养通知到设备的客户。

具体地，所述服务器上设有：

数据库，数据库中包含下述表格：

1）设备型号表，该表中包含设备型号标识列、设备型号名称列；

2）设备信息表，该表中包含设备标识列、设备编号列、设备型号标识列；

3）设备关联信息表，该表中包含关联标识列、设备标识列、服务器端口号、设备客户联系列；

4）设备单次作业时间表，该表中包含单次作业标识列、设备标识列、作业开始时间列、作业结束时间列、无应答次数列、第一次无应答时间列；

5）设备作业时间表，该表中包含作业标识列、设备标识列、总作业时间列、作业时间列；

6）设备保养时间表，该表中包含保养标识列、设备型号标识列、保养时间列、保养提醒阈值列；

其中，服务器端口号与设备编号一一对应；

应用软件程序，用于配置支撑***正确运行的参数；包含DTU模块配置功能、设备信息配置功能、保养提醒阈值设置功能、设备保养记录功能、保养通知方式功能；

在线检测服务，用于监控、记录DTU模块连入服务器的时间和断开连接时间，记录DTU模块发送连接请求消息的时间到数据库中作为设备的开始作业时间，检测到DTU模块已经离线时记录设备的结束作业时间到数据库中，并通知时间统计服务进行设备作业时间的统计；

时间统计服务，用于计算设备单次作业时间、累计设备作业时间，当保养时间与累计的设备作业时间之差小于保养提醒阈值时，向保养通知服务发送保养通知消息；

保养通知服务，用于从数据库中查找设备客户的联系方式和通知方式，按通知方式向客户发送保养提醒通知。

更具体地，在线检测服务通过定时向DTU模块发送在线检测消息，并根据是否接收到该DTU模块的应答消息来确定DTU模块是否在线，如果收到应答消息，说明DTU模块仍然在线；如果累计多次无应答，认为DTU模块已经离线。

更具体地，在线检测服务将DTU模块第一次无应答的时间作为设备的结束作业时间记录到数据库中。

进一步地，DTU模块通过无线上网卡连接互联网，通过互联网连接服务器。

一种基于物联网的关键设备保养时间的自动检测方法，包括下述步骤：

a)设备上的DTU模块向服务器发送连接请求消息；

b)服务器中的在线检测服务监听各端口，当收到DTU模块连接请求消息时，根据数据库中服务器端口号与设备编号的对应关系获得设备编号，记录DTU模块发送连接请求消息的时间到数据库中作为该设备的开始作业时间；

c)服务器中的在线检测服务通过定时向DTU模块发送在线检测消息，并根据是否接收到该DTU模块的应答消息来确定DTU模块是否在线，如果累计多次无应答，认为DTU模块已经离线，将DTU模块第一次无应答的时间作为设备的结束作业时间记录到数据库中；并发送设备下线消息通知时间统计服务进行设备作业时间的统计；

d)服务器中的时间统计服务随后计算设备单次作业时间、累计设备作业时间，当保养时间与累计的设备作业时间之差小于保养提醒阈值时，向保养通知服务发送保养通知消息；

e)服务器中的保养通知服务从数据库中查找设备客户的联系方式和通知方式，按通知方式向客户发送保养提醒通知。

本发明的优点在于：本发明由由服务器上运行的服务程序来统计设备的作业时间并判断是否达到保养要求，自动化程度高，能够在设备作业时间接近保养时间时，自动发出保养提醒通知，自动化程度高，能够在较为准确的时间点提醒客户，既能够使得设备保养按时进行，又避免了提早保养造成的浪费。

附图说明

图1为本发明的结构组成示意图。

图2为本发明的工作流程图。

图3为本发明的在线检测服务流程图。

图4为本发明的时间统计服务流程图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

鉴于人工统计时间出错的概率较大，本发明通过软件程序来统计设备的作业时间，在每台设备上安装一个DTU模块，准备一台可以连接Internet的服务器，利用DTU模块的联网特性将设备的开工时间和结束时间发送到服务器上，由服务器上运行的服务程序来统计设备的作业时间并判断是否达到保养要求。

首先介绍下文中提到了一些基本概念：

关键设备：用于从事生产作业的机械装置，比如：插秧机、收割机、挖掘机等；下面以设备作为简称；

单次作业时间：设备从点火启动作业到熄火结束作业的时间段；

作业时间：设备从上次保养起直到目前为止的单次作业时间的累加之和；

总作业时间：设备从投入作业开始到目前为止所有作业时间的总和；

设备保养：保养是对设备各个组成零件的检查维护。主要依据是设备的作业时间；

保养时间：是一个时间值，当设备作业时间达到这个值时，设备就需要进行保养维护；

保养提醒阈值：是一个参与值，当保养时间与设备作业时间之差小于该阈值时，需要给出保养提醒通知；

DTU模块：安装在设备上，利用移动通信网络发送和接收数据，需要配置一块上网卡；

***：***通过串口RS232与服务器连接，可以通过AT指令控制进行短信收发的设备；

在线检测服务：运行在服务器上的服务程序。主要功能是检测DTU模块与服务器连通性；

时间统计服务：运行在服务器上的服务程序。主要功能是统计DTU模块连入服务器的在线时间。

本发明所提出的基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，如图1所示，包括：DTU模块、服务器，服务器连接***，其中DTU模块安装在设备上，应用软件程序、在线检测服务、时间统计服务、保养通知服务、数据库安装在服务器上。

一．DTU模块（Data Terminal unit全称数据传输单元，比如GPRS DTU就是用GPRS网络来传输数据的设备）。

主要负责发送和接收数据两部分功能。发送的数据包括连接服务器的请求消息（通过无线上网卡连入Internet，在通过Internet连接服务器）、服务器在线检测消息应答；接收是接收服务器的在线检测消息；

DTU模块的准备工作：

首先要为模块配置好服务器的固定IP地址（如果固定IP地址无法解决，可以配置域名），在DTU模块连通电源后，会通过移动通信网络立即向服务器发送连接请求；

安装在设备上，由机载***提供电源(当设备点火启动后，就为模块提供电源，使其正常工作)，一个DTU模块唯一绑定一台设备；

二．数据库，存储***运行需要和产生的数据，包括以下几张表：

1）设备型号表，该表中包含设备型号标识列、设备型号名称列；用来存储设备各种型号信息；

2）设备信息表，该表中包含设备标识列、设备编号列、设备型号标识列；用来存储设备自身的信息。设备编号是在本***中设备的唯一标识，它与服务器端口号一一对应；设备型号是用来查找设备的保养时间；

3）设备关联信息表，该表中包含关联标识列、设备标识列、服务器端口号、设备客户联系列（比如购买客户姓名列、客户联系方式列、客户邮箱列、通知方式等）；

4）设备单次作业时间表，该表中包含单次作业标识列、设备标识列、作业开始时间列、作业结束时间列、无应答次数列、第一次无应答时间列，该表用来存储设备在单次作业中的开始时间和结束时间，以此计算得到设备单次作业的时间长度，无应答次数是判断设备断开连接的依据，如果判断设备已经断开连接，那么第一次无应答时间就是设备断开连接的时间。

5）设备作业时间表，该表中包含作业标识列、设备标识列、总作业时间列、作业时间列；总作业时间是设备投入运行以来的所有作业时间总和，作业时间是记录设备从上次保养到现在的作业时间；

6）设备保养时间表，该表中包含保养标识列、设备型号标识列、保养时间列、保养提醒阈值列；不同的设备型号可能会有不同的保养时间需求，保养提醒阈值也可能不同，所以该表中设置了设备型号标识列。

三．应用软件程序，

主要负责通过人机交互的形式配置支撑***正确运行的参数；其包含DTU模块配置功能、保养提醒阈值设置功能、设备保养记录功能、保养通知方式功能。

DTU模块配置功能：

过页面交互操作为DTU模块配置服务器的IP地址和端口号，并将设备编号和服务器端口号记录到数据库中相应表格里，这样当DTU模块连入服务器时，服务器上根据监听的端口号唯一确定设备编号；

设备信息配置功能：

通过页面交互对设备的相关信息进行管理维护。主要包括：设备型号管理页面负责增加设备的型号；设备信息管理页面负责增加设备标识、以及关联的购买客户、客户联系方式、邮箱等信息，为保养通知提醒提供数据。

保养提醒阈值设置功能：

通过页面交互设置保养提醒通知的阈值(提前量)，不同型号的设备阈值可能不同，设置阈值时需要指定设备型号。

设备保养记录功能：

在设备完成保养后，需要在***增加保养记录，同时***会将保养的设备的作业时间归零，开始新一轮的保养监测；

保养通知方式功能：

通过页面交互设置保养通知的方式，包括短信通知、邮件通知。

四．在线检测服务，

用于监控、记录DTU模块连入服务器的时间和断开连接时间，当设备启动准备作业后，DTU模块会立即向服务器发送连接请求消息，在线检测服务会记录DTU发送连接请求消息的时间到数据库中作为设备的开始作业时间，而后在线检测服务会定时向该DTU模块发送在线检测消息，如果收到应答消息，说明DTU模块仍然在线；如果没有收到应答消息，服务会下个周期再次发送，累计3次无应答，服务认为DTU模块已经离线，会把第一次无应答的时间作为设备的结束作业时间记录到数据库中，并发送设备下线消息，通知时间统计服务进行设备作业时间的统计。流程如图3所示。

五．时间统计服务，

用于计算设备单次作业时间、累计设备作业时间，当保养时间与累计的设备作业时间之差小于保养提醒阈值时，向保养通知服务发送保养通知消息；

当在线检测服务处理完断开网络的DTU模块后，会在数据库的设备信息表查找DTU模块对应的设备信息，并将设备信息和设备下线的消息传入时间统计服务，时间统计服务访问数据库设备单次作业时间表，计算该设备的单次作业时间（记录的结束作业时间-开始作业时间），清空该设备的开始作业时间、结束作业时间信息，以便下次计算；每次计算出设备的单次作业时间后，需要访问设备作业时间表，找到该设备的记录，将新计算的单次作业时间累计到设备的作业时间上，并访问设备保养时间表查找该设备的保养时间和保养提醒阈值，计算保养时间与累计的设备作业时间的差值，根据该差值来判断是否需要保养提醒，当该差值小于保养提醒阈值时，向保养通知服务发送保养通知消息。流程如图4所示。

六．保养通知服务，

用于从数据库中查找设备客户的联系方式和通知方式，按通知方式向客户发送保养提醒通知。

当收到保养通知消息后，解析消息从数据库相关表格中获取设备编号的信息，并通过查找设备信息表和设备关联信息表获取通知的联系方式/邮箱，查找通知方式，按通知方式进行通知（比如发邮件或者短信，如果是短信方式，则使用***发送短信）。

本***在搭建时，可采取下述步骤：

1）物理环境的搭建：

服务器：windows 2003及以上的服务器版本操作***，配置静态IP地址，能够访问Internet，安装应用软件程序、在线检测、时间统计两个服务以及数据库，使用数据线（串口/USB/网口）将***连接到服务器上；

***：本发明直接使用目前已有的产品来完成短信发送功能；

DTU模块：本发明直接使用目前已有的产品来完成无线连网功能；

网络拓扑图参见图1。

2）数据库建立：

在数据库中创建设备型号表：

表中至少包括设备型号标识列、设备型号名称列（其中设备型号标识列为自增长主键）；

在数据库中创建设备信息表：

表中至少包括设备标识列、设备编号列、设备型号标识列（其中设备标识列为自增长主键，设备型号标识列为外键）；

在数据库中创建设备关联信息表：

表中至少包括关联标识列、设备标识列、服务器端口号、购买客户姓名列、客户联系方式列、客户邮箱列（其中关联标识列为自增长主键，设备标识列为外键）；

在数据库中创建设备单次作业时间表：

表中至少包括单次作业标识列、设备标识列、作业开始时间列、作业结束时间列、无应答次数列、第一次无应答时间列（其中单次作业标识列为自增长主键、设备标识列为外键）；

在数据库中创建设备作业时间表：

表中至少包括作业标识列、设备标识列、总作业时间列、作业时间列（其中单次作业标识列为自增长主键、设备标识列为外键）；

在数据库中创建设备保养时间表：

表中至少包括保养标识列、设备型号标识列、保养时间列、保养提醒阈值列（其中保养标识列为主键，设备型号标识为外键）。

3）通过应用软件程序配置参数：

首先打开设备信息配置页面，输入设备型号和设备信息等；

其次使用串口线将DTU模块与服务器直连，打开DTU模块配置页面为DTU模块配置服务器的IP地址、端口号，指定要安装的设备编号，保存配置，将DTU模块安装在设备上，电源接入机载***；

最后打开保养设置页面，输入不同型号设备的保养时间以及保养提醒阈值。

完成以上步骤，本发明就可以按照图2的流程正常运行。此流程主要包括：

a)设备上的DTU模块向服务器发送连接请求消息；

b)服务器中的在线检测服务监听各端口，当收到DTU模块连接请求消息时，根据数据库中服务器端口号与设备编号的对应关系获得设备编号，记录DTU模块发送连接请求消息的时间到数据库中作为该设备的开始作业时间；

c)服务器中的在线检测服务通过定时向DTU模块发送在线检测消息，并根据是否接收到该DTU模块的应答消息来确定DTU模块是否在线，如果累计3次无应答，认为DTU模块已经离线，将DTU模块第一次无应答的时间作为设备的结束作业时间记录到数据库中；并发送设备下线消息通知时间统计服务进行设备作业时间的统计；

d)服务器中的时间统计服务随后计算设备单次作业时间、累计设备作业时间，当保养时间与累计的设备作业时间之差小于保养提醒阈值时，向保养通知服务发送保养通知消息；

e)服务器中的保养通知服务从数据库中查找设备客户的联系方式和通知方式，按通知方式向客户发送保养提醒通知。

Claims (8)

1.一种基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，其特征在于，包括：

各个设备上安装的DTU模块，所述DTU模块上配置有服务器的IP地址或域名，以及服务器的端口号；DTU模块用于连接服务器；

服务器，当DTU模块接入服务器时，服务器根据监听的端口号唯一确定设备编号，根据DTU模块的接入时间和离线时间，来统计相应的设备作业时间。

2.如权利要求1所述的基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，其特征在于，还包括一个与服务器连接的提醒通知设备，用于在符合保养通知要求时，发送保养提醒通知到设备的客户。

3.如权利要求2所述的基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，其特征在于：

所述提醒通知设备为***，通过短信发送保养通知到设备的客户。

4.如权利要求1、2或3所述的基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，其特征在于，所述服务器上设有：

数据库，数据库中包含下述表格：

1）设备型号表，该表中包含设备型号标识列、设备型号名称列；

2）设备信息表，该表中包含设备标识列、设备编号列、设备型号标识列；

3）设备关联信息表，该表中包含关联标识列、设备标识列、服务器端口号、设备客户联系列；

4）设备单次作业时间表，该表中包含单次作业标识列、设备标识列、作业开始时间列、作业结束时间列、无应答次数列、第一次无应答时间列；

5）设备作业时间表，该表中包含作业标识列、设备标识列、总作业时间列、作业时间列；

6）设备保养时间表，该表中包含保养标识列、设备型号标识列、保养时间列、保养提醒阈值列；

其中，服务器端口号与设备编号一一对应；

应用软件程序，用于配置支撑***正确运行的参数；包含DTU模块配置功能、设备信息配置功能、保养提醒阈值设置功能、设备保养记录功能、保养通知方式功能；

在线检测服务，用于监控、记录DTU模块连入服务器的时间和断开连接时间，记录DTU模块发送连接请求消息的时间到数据库中作为设备的开始作业时间，检测到DTU模块已经离线时记录设备的结束作业时间到数据库中，并通知时间统计服务进行设备作业时间的统计；

时间统计服务，用于计算设备单次作业时间、累计设备作业时间，当保养时间与累计的设备作业时间之差小于保养提醒阈值时，向保养通知服务发送保养通知消息；

保养通知服务，用于从数据库中查找设备客户的联系方式和通知方式，按通知方式向客户发送保养提醒通知。

5.如权利要求4所述的基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，其特征在于：

在线检测服务通过定时向DTU模块发送在线检测消息，并根据是否接收到该DTU模块的应答消息来确定DTU模块是否在线，如果收到应答消息，说明DTU模块仍然在线；如果累计多次无应答，认为DTU模块已经离线。

6.如权利要求5所述的基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，其特征在于：

在线检测服务将DTU模块第一次无应答的时间作为设备的结束作业时间记录到数据库中。

7.如权利要求1所述的基于物联网的关键设备保养时间的自动检测***，其特征在于：

DTU模块通过无线上网卡连接互联网，通过互联网连接服务器。

8.一种基于物联网的关键设备保养时间的自动检测方法，其特征在于，包括下述步骤：

a)设备上的DTU模块向服务器发送连接请求消息；

b)服务器中的在线检测服务监听各端口，当收到DTU模块连接请求消息时，根据数据库中服务器端口号与设备编号的对应关系获得设备编号，记录DTU模块发送连接请求消息的时间到数据库中作为该设备的开始作业时间；

c)服务器中的在线检测服务通过定时向DTU模块发送在线检测消息，并根据是否接收到该DTU模块的应答消息来确定DTU模块是否在线，如果累计多次无应答，认为DTU模块已经离线，将DTU模块第一次无应答的时间作为设备的结束作业时间记录到数据库中；并发送设备下线消息通知时间统计服务进行设备作业时间的统计；

d)服务器中的时间统计服务随后计算设备单次作业时间、累计设备作业时间，当保养时间与累计的设备作业时间之差小于保养提醒阈值时，向保养通知服务发送保养通知消息；

e)服务器中的保养通知服务从数据库中查找设备客户的联系方式和通知方式，按通知方式向客户发送保养提醒通知。