CN106292503A - 用于在工业产品上实现人机交互功能的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于在工业产品上实现人机交互功能的装置和方法，该装置包括：信号单元，所述信号单元的至少一部分位于所述工业产品的外部；无线通信单元，用于与电子设备进行通信，并且位于所述信号单元的、位于所述产品的外部的所述至少一部分内。通过使用根据本公开的实施例，可以在不改变工业产品布局的情形下降低工业产品的成本。

Description

用于在工业产品上实现人机交互功能的装置和方法

技术领域

本公开涉及人机交互领域，更具体而言，涉及用于在工业产品上实现人机交互功能的装置和方法。

背景技术

人机交互或人机互动(Human–Computer Interaction或Human–Machine Interaction，简称HCI或HMI)主要涉及机器***与用户之间的交互关系的学问。机器***可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的***和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与***交流，并进行操作。人机交互有着广泛的应用，尤其是在工业产品领域。例如飞机上的人机交互控制，其中飞机的各项参数和状况在仪表板(人机交互界面)上显示，驾驶员可以根据仪表板上的显示信息通过相应装置(包括触摸式仪表板)对飞机进行控制。又例如发电厂的控制室，其使用图形化显示界面(人机交互界面)来监测发电厂内部的运行状况，并且通过人机交互界面进行相应控制。

上述情形需要技术人员实时监控，但对于一些工业产品而言，其并不需要被经常使用，例如可以数周甚至数月才被使用一次。另一方面，随着半导体、计算机和通信技术的日益发展，具有图形显示功能的计算设备(例如膝上型计算机、平板电脑、智能手机等)变得功能日益强大和更为便携。用户可以在诸如膝上型计算机、平板电脑、智能手机之类的计算设备上查看信息并且发出相应响应数据。

发明内容

鉴于上述内容之后，本发明人构思了一种用于在工业产品上实现人机交互功能的新的装置和方法。

根据本公开的一个方面，提供一种用于在工业产品上实现人机交互功能的装置，包括：信号单元，所述信号单元的至少一部分位于所述工业产品的外部；无线通信单元，用于与电子设备进行通信，并且位于所述信号单元的、位于所述产品的外部的所述至少一部分内。

可选地，所述信号单元是灯、按钮、警铃和开关中的至少一项。

可选地，所述装置并不包括显示屏。

可选地，所述装置具有逻辑处理器件以及与所述逻辑处理器件耦合的用户编程接口和通信接口，其中所述通信接口与所述工业产品中的控制***连接。

可选地，所述用户编程接口与所述无线通信单元或所述通信接口复用。

可选地，所述用户编程接口是以下接口中任一项：USB、有线以太网、无线以太网、RS232接口、RS485接口。

可选地，经由所述无线通信单元在所述电子设备上显示人机交互显示界面。

可选地，所述无线通信单元使用如下无线通信协议中的至少一种：Wifi、蓝牙、ZigBee、NFC、GPRS、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、LTE-A、TD-LTE和FDD-LTE。

可选地，所述电子设备是个人计算机、移动通信设备、膝上型笔记本、平板电脑中至少一项。

根据本公开的另一方面，提供一种具有用于实现人机交互功能的装置的工业产品，所述工业产品具有根据上述项中任一项所述的装置。

根据本公开的又一方面，提供一种用于在工业产品上实现人机交互功能的方法，包括：提供具有根据上述项中任一项所述的装置；将所述装置配置成在经由所述无线通信单元与所述电子设备进行无线通信时使得在所述电子设备上显示关于所述工业产品的人机交互界面。

可选地，所述装置还被配置成通过所述无线通信单元接收来自所述电子设备的数据以对所述工业产品进行控制或编程。

通过使用根据本公开的装置和具有该装置的工业产品以及方法，可以在电子设备中方便的查看工业产品的信息。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是根据本公开的一个实施例的工业产品的示意图；以及

图2是根据本公开的一个实施例的用于实现人机交互功能的装置的示意图。

具体实施方式

现在下文描述中阐述某些具体细节以便提供对本公开的主题内容的各种方面的透彻理解。然而在不具有这些具体细节的情形下仍然可以实现本公开的主题内容。

除非上下文另有要求，否则在说明书和所附权利要求书全文中，词语“包括”将解释成开放式包含意义，也就是说，解释为“包括但不限于”。

在本说明书全文中引用“一个实施例”或者“实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或者特性包含于至少一个实施例中。因此，在本说明书全文中各处出现表达“在一个实施例中”或者“在实施例中”未必都是指相同方面。另外，可以在本公开内容的一个或者多个方面中以任何适当方式组合特定特征、结构或者特性。

在描述本公开的实施例之前，先介绍具有人机交互装置的工业产品的一些现状。现有的人机交互装置通常具有逻辑处理器，与逻辑处理器耦合的存储单元、用户编程接口、与控制***连接的通信接口、信号单元和显示器。

逻辑处理器诸如中央处理器单元(CPU)、可编程逻辑器件(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)等具有逻辑处理功能的单元、模块、器件或装置。存储单元可以是易失性或非易失性存储单元、模块、器件或装置，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或闪存(Flash Memory)等。在本公开中，信号单元指代诸如工业产品上的按钮、指示灯、报警器等的用于传输信号的物理装置，并且该信号单元的至少一部分位于工业产品的外部。用户编程接口用于为技术人员或用户提供测试或编程的接口，从而实现对包含人机交互功能的工业产品的编程。与控制***连接的通信接口用于将控制***的信息传输给逻辑处理器并且将来自逻辑处理器的控制指令或信息传输给控制***。显示器用于以图形化的形式显示易于被用户理解或操作的人机交互界面，其可以是阴极射线管显示器(CRT)、等离子显示器PDP、液晶显示器LCD之类的显示器。

一般而言，控制***将诸如传感器之类的器件检测的数据或其它一些反映工业产品参数或状况的信息经由通信接口直接或经过转换后传输给逻辑处理器器件，逻辑处理器器件继而对其进行处理，并且将经处理的数据以图形或文字化的形式显示在显示器上的人机交互界面上。用户可以通过另外的输入装置或在显示器(在显示器为触摸屏显示器的情形下)上输入信息以调取显示感兴趣的信息或将控制指令或信息传输给逻辑处理器，逻辑处理器继而对其进行处理并且将处理后的指令或信息传输给控制***。存储单元可以对控制***传输给逻辑处理器的信息或将来自用户输入的信息或指令进行存储。

逻辑处理器、与逻辑处理器耦合的存储单元、用户编程接口、与控制***连接的通信接口、信号单元和显示器为人机交互领域的技术人员所熟知，在此不再赘述。

此外，具有人机交互功能的现有工业产品通常不具有无线通信模块和无线通信天线，这是因为对于工业产品而言，无线通信模块通常并非必须。即使添加无线通信模块，合理的考虑也仅是在显示器旁边设置一根无线通信天线以用于无线通信。这样设置的原因是工业产品通常为诸如铁之类的金属外壳，而金属外壳易于屏蔽无线通信。因此，在工业产品外部设置天线的情形下，由于一般工业产品仅显示器不被金属壳体显著覆盖，因此合理的考虑是诸如天线之类的无线通信设备被设置于显示旁边，该天线通过物理接线与工业产品内部的设备或装置通信。

如背景技术部分所述，由于有些工业产品被客户或技术人员所用的频率较低，例如可能数周或数月才被查看一次，因此，对于这类设备而言，设置诸如具有触摸屏的显示器之类的显示器相对而言比较浪费资源。对于这类工业产品而言，用户或技术人员需要到工业产品所在地进行查看，因此，相对而言，这种方式比较不便捷。

因此，本公开的实施例针对上述情形作出改进，例如，在具有人机交互功能的工业产品中去除显示器(例如，具有触摸屏的显示器)，从而可以节省成本。由于人机交互功能仍需要显示屏显示人机交互界面，因此，本发明的实施例将人机交互界面改为在用户或技术人员自己的诸如平板电脑和智能电话之类的具有显示功能的电子设备上显示。优选地，该电子设备是诸如平板电脑、智能电话、膝上型计算机之类的便携式电子设备。

下面参见附图1描述根据本公开的一个实施例的工业产品。如上所述，为了在用户或技术人员的电子设备上显示人机交互界面，需要将相关的信息或数据传输给电子设备并且从电子设备接收用户在人机交互界面上输入的信息或数据。在电子设备为便携式电子设备的情形下，相关的信息或数据的传输和接收优选为无线传输或接收。在图1中，工业产品100为具有金属壳体但不具有显示器的工业产品。在工业产品100中，具有诸如报警装置100和按钮120之类的信号装置，其中报警装置110中具有发光二极管(LED)报警灯113。在其它示例中，报警装置110可以具有警铃或是其它警示设备，例如报警灯和警铃的组合。在本公开中，信号装置或信号单元是诸如灯、按钮、警铃和开关中的至少一项之类的用于对外传输指示工业产品的状态的信号或接收外部输入的物理装置，其不包括无线传输的无线传输单元或装置。报警装置110的至少一部分位于工业产品100的外部，从而该部分不被金属外壳遮蔽。类似地，诸如按钮120之类的信号装置的至少一部分位于工业产品100的外部，从而该部分不被金属外壳遮蔽。

为了不改变现有的工业产品的布局，发明人构思将用于传输/接收数据或信息的无线通信装置114集成在信号装置(诸如报警装置110或按钮120)的位于工业设备100的外壳之外的部分内。在图1中的右侧示出了一个报警装置110的具体示例。报警装置110内具有电源模块111以从与工业产品100内部电路耦合的电源接口接收电力，并且为诸如处理单元112、信号收发接口116之类的其它部件供电。信号收发接口116从工业设备100的内部接收信号(例如在用于实现人机交互的装置位于报警装置110的情形中)或将接收的信号传输给工业设备100的内部(例如在用于实现人机交互的装置位于按钮120的情形中)。诸如警铃和按钮之类的信号收发设备是本领域技术人员所熟知的概念，因此在此不再赘述。

报警装置还包括诸如现场总线接口或USB接口117之类的内部通信接口，其用于从工业产品100内部接收关于工业产品或***的参数或状况之类的数据(例如传感器监测的数据)，并且将该数据传输给处理单元112。另一方面，诸如现场总线接口或通用串行总线(USB)接口117之类的内部通信接口也可用于经由处理单元112接收用户或技术人员在电子设备上的人机交互界面上输入的信息或指令，该信息或指令可以调取用户或技术人员感兴趣的数据以及向工业产品100内部输入相关指令或命令。

处理单元112接收来自接口117的表示工业产品或***的诸如参数或状况之类的信息或数据，对其进行处理以便转换成在适于在人机交互界面上显示并且适于由无线通信单元114发射的数据。这样的数据转换处理(例如将感测的信号转换为适于在人机交互界面上显示的数据)为信号处理领域所熟知，在此不再赘述。本领域技术人员可以理解，上述现场总线接口或USB接口仅是示例，还可以具有其它接口，例如有线以太网、无线以太网、RS232接口、RS485接口。

诸如报警装置110之类的信号装置还可以包括用户编程接口，用户编程接口用于对工业产品内部的控制***进行测试、调试或编程。用户编程接口例如是USB、有线以太网、无线以太网、RS232接口、RS485接口。本领域技术人员可以理解，用户编程接口可以是与计算设备直接或通过协议转换后与计算设备进行通信的任何接口。本领域技术人员可以理解，上面列举的接口仅是示例，而非对用户编程接口进行限制。

在本公开中，用户编程接口可以与其它接口进行复用，例如在图1的示例中，用户编程接口可以与现场总线接口或USB接口117进行复用。例如，在下面关于图2的示例中，用户编程接口可以与通信接口205进行复用。本领域技术人员可以理解，在复用时，相应的设备和协议可能需要进行适配或转化，不同接口之间的适配或协议转化属于本领域的常规技术手段，在此不再赘述。

在图1的实施例中，信号装置还包括无线通信单元114。处理单元112将接收到的人机交互数据进行处理之后发送给无线通信单元114。无线通信单元114根据给定的通信协议，将接收的数据发送至用户或技术人员的诸如平板电脑之类的电子设备。上述无线通信协议例如是Wifi、蓝牙、ZigBee、NFC、GPRS、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、LTE-A、TD-LTE和FDD-LTE中的至少一项。本领域技术人员可以理解，上述列举仅是示例而非旨在限制。可以使用任何近距离或远程无线通信协议中的任一种。无线通信单元114还接收来自电子设备上的人机交互界面的输入数据，并且将其直接或经转换后发送至处理单元112以供后续处理，包括例如调用工业产品中的其它数据或对其进行编程。

以上针对图1描述了用于实现人机交互功能的装置在报警装置110中的情形。本领域技术人员可以理解，以上描述仅是示例而非限制，该用于实现人机交互功能的装置可以在诸如按钮120之类的其它的装置中。

下面参见图2来描述根据本公开的一个实施例的用于实现人机交互功能的装置的实施例。该装置包括信号单元203、通信接口205、用户编程接口206、逻辑处理器件201、存储单元202和无线通信单元204。类似地，该装置位于信号装置的在工业产品外的部分中，并且该装置也不具有显示器。无线通信单元204可以包括用于发射和接收数据的天线以及用于将接收的数据根据预定的无线通信协议进行处理的模块。逻辑处理器件201将接收到的人机交互数据进行处理之后发送给无线通信单元204。无线通信单元204根据给定的通信协议，将接收的数据发送至用户或技术人员的诸如平板电脑之类的电子设备。上述无线通信协议例如是Wifi、蓝牙、ZigBee、NFC、GPRS、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、LTE-A、TD-LTE和FDD-LTE中的至少一项。本领域技术人员可以理解，上述列举仅是示例而非旨在限制。可以使用任何近距离或远程无线通信协议中的任一种。无线通信单元204还接收来自电子设备上的人机交互界面的输入数据，并且将其直接或经转换后发送至逻辑处理器件201以供后续处理，包括例如将其处理为适于用户编程接口206或通信接口205传输的数据或将其处理为适于在存储单元202中存储的数据。

信号单元203诸如按钮、指示灯、报警器等。在图2的示例中，信号单元203接收来自逻辑处理器201的数据(例如，指示工业产品或***存在安全隐患或出现故障)以选择性地进行报警，或接收来自用户的输入并且将其传输给逻辑处理器201。在其它一些实施例中，信号单元203也可以接收来自工业产品内部的控制***的输出，或将来自用户的输入直接传输给工业产品的内部装置，而无需经过诸如逻辑处理器之类的中间设备。

逻辑处理器201诸如中央处理器单元(CPU)、可编程逻辑器件(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)等具有逻辑处理功能的单元、模块、器件或装置。如图2所示，其接收来自其它接口或单元的输出并且对其进行逻辑处理，以及将处理后的数据传输给这类接口或单元。

与控制***连接的通信接口205例如可以是USB、有线以太网、无线以太网、RS232接口、RS485接口中任一项，用于接收来自工业产品或***内部的数据或信息，并且将该信息直接或转换后传输给逻辑器件201。与控制***连接的通信接口205还用于将来自逻辑处理器201的数据或指令传输给工业产品内部的控制***，以对工业产品进行控制。在通信接口205与编程接口206进行复用的情形下，该接口还用于对控制***进行检测、调试或编程。

用户编程接口206用户编程接口用于对工业产品内部的控制***进行测试、调试或编程。用户编程接口例如是USB、有线以太网、无线以太网、RS232接口、RS485接口。本领域技术人员可以理解，用户编程接口可以是与计算设备直接或通过协议转换后与计算设备进行通信的任何接口。本领域技术人员可以理解，上面列举的接口仅是示例，而非对用户编程接口进行限制。

在本公开中，用户编程接口可以与其它接口进行复用，例如在图2的示例中，用户编程接口可以与通信接口205进行复用。本领域技术人员可以理解，在复用时，相应的设备和协议可能需要进行适配或转化，不同接口之间的适配或协议转化属于本领域的常规技术手段，在此不再赘述。

存储单元202可以是易失性或非易失性存储单元、模块、器件或装置，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或闪存(Flash Memory)等。存储单元202从逻辑处理器201接收数据，并且将其存储，该数据可以任何类型的数据，例如用户输入的数据、表示工业产品的参数或状况的数据、用户编程数据或指令，等等。

在另一示例中，用户编程接口206可以与无线通信单元204进行复用。用户或技术人员可以在电子设备上输入编程数据、调试数据或其它类型的数据，该数据在被无线通信单元204接收之后传输给逻辑处理器件201以进行处理。处理之后的编程数据经由通信接口205传输给工业产品内部的控制***以供控制***使用或对控制***进行编程。

下面结合附图1来描述根据本公开的一个实施例的人机交互的过程。工业产品例如是发电厂的环境监测和控制设备，其独立于电子设备而存在，并且用于使用传感器感测的数据来监测发电厂内的环境状况以及对一些部件进行相应控制。这类监测和控制设备无需用户或技术人员实时监控，而仅需定时或是在需要时进行监控。用户或技术人员可以在诸如iPad之类的电子设备上安装相应的人机交互应用程序。当需要监控时，用户或技术人员在电子设备上打开相应的人机交互应用，该人机交互应用通过无线通信向用于实现人机交互功能的装置发送调取指令。装置中处理单元将经由现场总线接口117接收的、由传感器感测的数据进行处理，并且按照预定的通信协议转换为适于由无线通信模块114发射的数据。

用户或技术人员的电子设备接收到无线通信模块114传输过来的数据，并且在电子设备的人机交互界面上显示发电厂的环境数据。本领域技术人员可以理解，可以显示工业产品或***的任何相关数据。

另一方面，当用户或技术人员在看到人机界面上显示的信息之后，认为需要调取其它信息或是发出指令以对工业产品或***进行控制，用户或技术人员可以在诸如iPad之类的电子设备的输入设备(例如触摸屏)上输入相关指令或数据。该指令或数据经由无线通信网络传输给工业产品外部的信号装置中的无线通信模块，并且该指令或数据经过逻辑处理器处理之后，被发送至工业产品或***内部的控制***以对工业产品或***进行控制，或调取其它信息。

在用户编程接口与无线通信接口复用的情形下，用户或技术人员可以在电子设备上输入用户编程数据，并且将该用户编程数据经由无线通信网络发送给工业产品外部的信号装置中的无线通信模块，并且该用户编程数据经过逻辑处理器处理之后，被发送至工业产品或***内部的控制***以对工业产品或***进行编程。

本领域技术人可以理解，上述内容仅是示例而非对本发明的实施例进行限制。根据本发明的实施例还可以用于需要人机交互功能的其它应用。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了***的若干单元或子单元，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。反之，上文描述的一个单元的特征和功能可以进一步划分为由多个单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。

Claims (12)

1.一种用于在工业产品上实现人机交互功能的装置，包括：

信号单元，所述信号单元的至少一部分位于所述工业产品的外部；

无线通信单元，用于与电子设备进行通信，并且位于所述信号单元的、位于所述产品的外部的所述至少一部分内。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述信号单元是灯、按钮、警铃和开关中的至少一项。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置并不包括显示屏。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置具有逻辑处理器件以及与所述逻辑处理器件耦合的用户编程接口和通信接口，其中所述通信接口与所述工业产品中的控制***连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述用户编程接口与所述无线通信单元或所述通信接口复用。

6.根据权利要求4中任一项所述的装置，其中所述用户编程接口是以下接口中任一项：USB、有线以太网、无线以太网、RS232接口、RS485接口。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述工业产品的信息经由所述无线通信单元在所述电子设备上的人机交互显示界面上显示。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其中所述无线通信单元使用如下无线通信协议中的至少一种：Wifi、蓝牙、ZigBee、NFC、GPRS、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、LTE-A、TD-LTE和FDD-LTE。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述电子设备是个人计算机、移动通信设备、膝上型笔记本、平板电脑中至少一项。

10.一种具有用于实现人机交互功能的装置的工业产品，所述工业产品具有根据权利要求1-9中任一项所述的装置。

11.一种用于在工业产品上实现人机交互功能的方法，包括：

提供具有根据权利要求1-9中任一项所述的装置；

将所述装置配置成在经由所述无线通信单元与所述电子设备进行无线通信时使得在所述电子设备上显示关于所述工业产品的人机交互界面。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述装置还被配置成通过所述无线通信单元接收来自所述电子设备的数据以对所述工业产品进行控制或编程。