CN109491346B - 一种数据采集盒及面向智能制造的工业大数据采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数据采集盒及面向智能制造的工业大数据采集方法，该数据采集盒包括嵌入式处理器、通信单元和安全加密单元，通信单元和安全加密单元分别与嵌入式处理器通信连接，其中，安全加密单元采用数据串行加密技术，将采集到的信号数据和通信控制数据分别通过串口与加解密模块连接。而工业大数据采集方法采用上述的数据采集盒，将若干个非接线式的采集传感器与远端的数据处理云平台予以通信连接。本发明解决了对设备进行安全可靠的采集的问题，能够准确获知设备的工作状况并予以上传，对设备的工作状况及状态予以统计，从而分析制定出能够提高设备利用率及工作稳定性的方案。

Description

一种数据采集盒及面向智能制造的工业大数据采集方法
技术领域
本发明涉及工业制造管理技术领域，特别是涉及一种数据采集盒及面向智能制造的工业大数据采集方法。
背景技术
在工业制造领域，为了提高产品性能，改进工艺流程，合理节约成本，传统的方法是以已知对象的特性为研究前提，然后根据对象的特性加以闭环控制，从而使输出特性符合要求，现有的提高产品性价比和竞争力的方法基本上都是通过此种方式，根据碎片化的工业数据进行建模自控研究。然而，实际的工业设备***过于复杂，没有相对应的理论知识研究和大数据支撑，其行为特性不能很好的被掌握，传统的研究方法就不能很好发挥作用，如能对每一设备进行工作状态的实时监测及统计，就能够对设备进行调整及配置，从而实现整体工作效率及设备稳定性的提升。
发明内容
本发明的目的是要提供一种数据采集盒，解决了对设备进行安全可靠的采集的问题，能够准确获知设备的工作状况并予以上传。
本发明的另一个目的是提供一种面向智能制造的工业大数据采集方法，其通过数据采集盒将监测设备的采集传感器与数据处理云平台予以串联，能够对设备的工作状况及状态予以统计，从而分析制定出能够提高设备利用率及工作稳定性的方案。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种数据采集盒，包括嵌入式处理器、通信单元和安全加密单元，通信单元和安全加密单元分别与所述嵌入式处理器通信连接，在数据采集盒中设置有多个信号采集接口和信号交互接口，所述多个信号采集接口和信号交互接口分别与所述嵌入式处理器相连，其中，所述安全加密单元采用数据串行加密技术，将采集到的信号数据和通信控制数据分别通过串口与加解密模块连接。
进一步地，所述多个信号采集接口包括低频信号采集接口、高频信号采集接口、总线采集接口、网口采集接口中的一种或多种。
进一步地，所述通信单元包括GPRS模块、WIFI模块和北斗数传模块中的至少一种。
进一步地，所述数据采集盒上还设置有与所述嵌入式处理器相连的模拟信号接口和数字信号接口。
特别地，本发明还提供了一种面向智能制造的工业大数据采集方法，包括若干个非接线式的采集传感器，若干个采集传感器分别再与数据采集盒相连，数据采集盒再与远端的数据处理云平台通信连接，其中，数据采集盒如前文所述。
进一步地，所述采集传感器包括热敏感应器、湿敏电阻、光敏电阻、电压互感器、电流互感器、霍尔传感器、干簧管、气敏传感器、位移传感器中的一种或多种。
进一步地，在所述数据采集盒中，安全加密单元采用数据串行加密技术，将处理采集到的信号数据的信号处理中心与通信控制数据进行处理的数据处理中心进行物理分离，信号处理中心与数据处理中心通过串口接口与加解密模块分别通信连接。
更进一步地，数据处理云平台配置有管理界面，用于配置注册企业用户，并供注册确认好的企业进行准备接入的设备及需要采集的数据点进行分类整理，在所述数据处理云平台中进行针对各个设备进行工作状况和工作状态的统计。
更进一步地，在所述数据处理云平台中根据各个设备工作状况和工作状态的统计，生成设备利用率、设备耗能分析及设备工作合理性的分析报告。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的数据采集盒，其整体硬件架构简单，同时将数据采集的处理中心与通信控制数据的处理中心予以了物理分离，能够确保数据传输的安全性和可靠性，防止数据串扰以及数据泄露，提高设备的工作可靠性。
进一步地，本发明的面向智能制造的工业大数据采集方法，是基于智能制造中设备的特点，能够根据采集到设备工作状况和状态，进行统计分析，帮助用户了解生产过程的合理性状况，进而制定出合理化的设备使用方案，提高设备利用率及工作效率。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的数据采集盒的原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1：
本实施例提供了一种数据采集盒，如图1所示，其包括嵌入式ARM处理器，，在所述数据采集盒中设置有多个信号采集接口，所述多个信号采集接口包括低频信号采集接口、高频信号采集接口、总线采集接口、网口采集接口，所述数据采集盒上还设置有与所述嵌入式处理器相连的模拟信号接口、数字信号接口、人机交互接口、扩展口等等。
在数据处理盒中还设有通信单元和安全加密单元，所述通信单元包括物联网GPRS模块、物联网WIFI模块和北斗数传模块，而安全加密单元采用数据串行加密技术，将采集到的信号数据和通信控制数据分别通过串口与加解密模块连接。
北斗数传模块采用的是北斗通讯，完全自主可控，不需要借助互联网，便可实现数据安全可靠的传输，可作为安全传输的通讯方式供用户进行自主选择，而不需要借助公共网络，私密性更强。
所述安全加密单元是根据串行加密技术，将采集传感器数据后进行信号处理的信号处理中心和通信控制数据进行管理的数据处理中心进行物理分离，信号处理中心和数据处理中心通过串口UART与数据加解密模块连接。为确保数据传输的安全性和可靠性，防止数据泄露，约定信号处理中心和加解密模块的通信数据格式，这样的话所有跟外界交互的数据都是经过单向加密的，安全性更高。
本发明的数据采集盒，其整体硬件架构简单，同时将数据采集的处理中心与通信控制数据的处理中心予以了物理分离，能够确保数据传输的安全性和可靠性，防止数据串扰以及数据泄露，提高设备的工作可靠性。
实施例2：
本实施例提供了一种面向智能制造的工业大数据采集方法，包括若干个非接线式的采集传感器，若干个采集传感器分别再与数据采集盒相连，数据采集盒再与远端的数据处理云平台通信连接，其中，数据采集盒如实施例1中所述，在所述数据采集盒中，安全加密单元采用数据串行加密技术，将处理采集到的信号数据的信号处理中心与通信控制数据进行处理的数据处理中心进行物理分离，信号处理中心与数据处理中心通过串口接口与加解密模块分别通信连接。
进一步地，所述采集传感器包括热敏感应器、湿敏电阻、光敏电阻、电压互感器、电流互感器、霍尔传感器、干簧管、气敏传感器、位移传感器中的一种或多种。其中，热敏感应监测核心部件温度、湿敏电阻测量湿度、光敏电阻测量发光强度、电压互感器测量机器电压、电流互感器测量机器电流、霍尔传感器测量转速产量、干簧管检测继电器合分状态、气敏传感器测危险气体泄露、位移传感器测位置等。这些采集得到的数据通过与传感器相连的数据采集盒进行收集打包在传送至远端的数据处理云平台中。
在数据处理云平台中配置有管理界面，用于配置注册企业用户，并供注册确认好的企业进行准备接入的设备及需要采集的数据点进行分类整理，在所述数据处理云平台中进行针对各个设备进行工作状况和工作状态的统计。
也就是说，用户可在数据处理云平台上注册企业用户，而且可以配置每个企业用户下的设备。在平台上已注册好的企业用户进行设备接入工业物联大数据***中的数据处理云平台时，需对准备接入的设备（如设备型号、设备类型等）及需要采集的数据点进行分类整理，推荐的设备接入路径为：确定接入设备型号—确定每个型号的设备的数据采集点—确定每个型号设备的数据采集点的显示名称和数据上传的识别名称（记录名称）—确定每种型号下设备台数—在平台中导入设备或创建设备——设备创建完毕后创建相应的数据测点及服务—调用设备数据接口—使用看板功能查看设备数据接入情况。
在不断地传感数据采集下，在所述数据处理云平台中根据各个设备工作状况和工作状态的统计，生成设备利用率、设备耗能分析及设备工作合理性的分析报告。
重点生成的分析报告可统计分析得到的分析报告包括：
1、分析机器利用率，机床处于开机、待机、加工、停机还是故障中，实时掌握目前车间的生产状态。
2、设备能耗分析，合理化配电方案。
3、获取工件过程参数，单个工件的耗时情况，实时掌握每个工单的生产进度。
4、分析工艺的合理性，操作模式、进给倍率、主轴参数（负载、倍率、转速）、XYZ伺服轴参数（速度， 负载/功率）机械、偏移坐标。
其中，上述电流、温度、压力等数据参数以折线图的形式在界面上展示，可以帮助用户了解生产过程中的实际加工工艺参数，根据采集到的参数信息生成相关数据报表可以帮助用户了解生产过程数据合理性。重点在于本发明的面向智能制造的工业大数据采集方法，是基于智能制造中设备的特点，能够根据采集到设备工作状况和状态，进行统计分析，帮助用户了解生产过程的合理性状况，进而制定出合理化的设备使用方案，提高设备利用率及工作效率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种面向智能制造的工业大数据采集方法，其特征在于，包括若干个非接线式的采集传感器，若干个采集传感器分别再与数据采集盒相连，数据采集盒再与远端的数据处理云平台通信连接，其中，数据采集盒包括嵌入式处理器、通信单元和安全加密单元，通信单元和安全加密单元分别与所述嵌入式处理器通信连接，在数据采集盒中设置有多个信号采集接口和信号交互接口，所述多个信号采集接口和信号交互接口分别与所述嵌入式处理器相连，其中，所述安全加密单元采用数据串行加密技术，将采集到的信号数据和通信控制数据分别通过串口与加解密模块连接，所述多个信号采集接口包括低频信号采集接口、高频信号采集接口、总线采集接口、网口采集接口中的一种或多种，所述通信单元包括GPRS模块、WIFI模块和北斗数传模块中的至少一种，所述数据采集盒上还设置有与所述嵌入式处理器相连的模拟信号接口和数字信号接口；
在所述数据采集盒中，安全加密单元采用数据串行加密技术，将处理采集到的信号数据的信号处理中心与通信控制数据进行处理的数据处理中心进行物理分离，信号处理中心与数据处理中心通过串口接口与加解密模块分别通信连接；
数据处理云平台配置有管理界面，用于配置注册企业用户，并供注册确认好的企业进行准备接入的设备及需要采集的数据点进行分类整理，在所述数据处理云平台中进行针对各个设备进行工作状况和工作状态的统计。
2.根据权利要求1所述的工业大数据采集方法，其特征在于，所述采集传感器包括热敏感应器、湿敏电阻、光敏电阻、电压互感器、电流互感器、霍尔传感器、干簧管、气敏传感器、位移传感器中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的工业大数据采集方法，其特征在于，在所述数据处理云平台中根据各个设备工作状况和工作状态的统计，生成设备利用率、设备耗能分析及设备工作合理性的分析报告。
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