专利名称：基于控制计算机的科学仪器工作状态监测方法
技术领域：
本发明涉及一种科学仪器工作状态监测方法，尤其涉及一种基于控制计算机的大型科学仪器工作状态远程实时监测的方法。
背景技术：
部分现有的科学仪器可以自动记录其加激发源等工作状态。一类是通过码盘等硬件设备，如Shimadz公司的EMX-SM电子探针、Thermo Finnigan公司的MAT-251稳定同位素气体质谱仪等；一类是通过仪器工作站的控制软件，如JEOL公司的JSM-6700F冷场发射扫描电镜等。但它们均只能现场查看数据，不支持数据的远程传输，无法实现其工作状态的远程实时监测。
部分实验室信息管理系统(LIMS)通过其仪器集成功能与科学仪器联结，可以记录科学仪器的工作状态，但这需要科学仪器具有相关接口。这种监测局限于某个单位或实验室内，监测的科学仪器种类和数量也有限，如Thermo公司的SampleManager LIMS、LabWare公司的LabWare LIMS等。
吉林大学提出一种科学仪器工作状态监测装置(参见中国发明专利申请号200510119017.X)，从科学仪器控制面板或工作状态指示灯采集光电信号，实现科学仪器工作状态监测。但是对于工作过程几乎完全由计算机控制的部分新型现代科学仪器，其控制面板及工作状态指示灯的许多功能已由控制计算机实现，该装置难以实施。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于控制计算机的大型科学仪器工作状态远程监测方法。该方法能够客观记录大型科学仪器的有效工作机时和工作状态，并将监测数据实时发送到远程监测服务器。
本发明采用的技术方案如下一种基于控制计算机的大型科学仪器工作状态远程监测方法，由状态数据采集、状态数据处理、数据远程通信终端三部分构成。
状态数据采集部分涉及一种基于计算机程序监控的多方式联合检测方法，其特征在于通过对大型科学仪器控制软件及控制计算机的检测，获取大型科学仪器的工作状态，它包含的具体检测方式如下1.基于windows鼠标和键盘钩子，追踪用户对科学仪器控制软件的操作，确定科学仪器的工作状态。
2.基于模式识别，对科学仪器控制软件的工作窗口界面进行特征检测，确定表征仪器工作状态的标志是否存在，从而判断科学仪器的相应工作状态。
3.分析科学仪器控制软件的日志文件，并对相应字段进行模式匹配，确定科学仪器的工作状态。
4.分析计算机与仪器通信接口的数据流，如串口、网口等，根据数据流的变化规律或解析仪器控制命令来判断科学仪器的工作状态。
上述四种检测方式可根据大型科学仪器的不同选择一种或多种，形成基于计算机程序监控的多方式联合检测方法，从而最终确定大型科学仪器的工作状态。
状态数据处理部分把采集的科学仪器工作状态数据处理成统一的格式，以便通过数据远程通信终端发送给远程监测服务器。
数据远程通信终端负责将科学仪器工作状态数据传输到远程监测服务器，它可以避免控制仪器的计算机与网络直接相连，确保控制计算机的安全。数据远程通信终端与控制计算机有RS-232、USB及TCP/IP三种通信方式，它支持的远程通信方式有如下五种ADSL、LAN、WLAN、GPRS、CDMA。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点1.多方式联合检测方法能够获取更多的科学仪器工作状态参数，更准确、更全面的反映科学仪器的工作状态。
2.数据远程通信终端与控制仪器的计算机及远程监测服务器均有多种通信方式，选择灵活方便。
3.科学仪器的工作状态监测是通过对其控制软件及控制计算机的检测实现的，无需对科学仪器进行操作，便于安装实施。
4.数据远程通信终端避免了控制仪器的计算机与网络直接相连，保证了控制计算机的安全。
积极效果本发明实现了对电子光学类、质谱类、X射线类、波谱类、光谱类、色谱类等类型大型科学仪器的远程在线监测，科学仪器工作者及管理人员可随时访问监测服务器，查看大型科学仪器的工作状态，大大提高了大型科学仪器的共享水平。
图1为监测方法结构框图。
图2为监测方法连接示意图。
图3为多方式联合检测方法原理示意图。
图4为多方式联合检测方法流程图。
具体实施例方式
如图1所示，基于控制计算机的大型科学仪器工作状态远程监测方法，由状态数据采集(4)、状态数据处理(5)、数据远程通信终端(6)三部分构成，其中状态数据采集(4)和状态数据处理(5)两部分位于控制仪器的计算机(2)中。大型科学仪器(1)的工作过程几乎完全由位于控制计算机(2)中的仪器控制软件(3)所控制。状态数据处理(5)将状态数据采集(4)所采集的数据处理后，发送到数据远程通信终端(6)，由数据远程通信终端(6)发送到远程监测服务器(7)。这样用户就可以通过访问监测服务器实时的获取科学仪器工作状态信息。
参见图2，状态数据处理(5)与数据远程通信终端(6)间有RS-232(8)、USB(9)、TCP/IP(10)三种通信方式，可根据控制计算机(2)的实际情况选用。数据远程通信终端(6)通过Internet/Intranet与远程监测服务器(7)通信，可选用的通信方式有ADSL(11)、LAN(12)、WLAN(13)、GPRS(14)、CDMA(15)五种，可根据实验室的网络环境等实际情况选用。
参见图3，多方式联合检测方法(16)包含的具体检测方式有基于windows鼠标和键盘钩子的检测(17)、基于模式识别的界面特征检测(18)、分析仪器控制软件的日志文件(19)、分析通信接口的数据流(20)四种，可以根据大型科学仪器(1)及其控制软件(3)的不同选用一种或多种。
基于计算机程序监控的多方式联合检测方法的流程参见图4第一步，判断科学仪器控制软件的程序进程是否存在，若不存在，则表示现在仪器并未打开，这一检测流程就会结束；若程序进程存在，则进行第二步。
第二步，判断相应的工作窗口是否存在，若该窗口不存在，表示仪器并未工作，该检测流程结束；若该窗口存在，则进行第三步。
第三步，此时，仪器已经具备了运行的必要条件，需要根据仪器种类的不同，从基于windows鼠标和键盘钩子的检测(17)、基于模式识别的界面特征检测(18)、分析仪器控制软件的日志文件(19)、分析通信接口的数据流(20)这四种方式中选择一种或多种检测方式，形成多方式联合检测方法。
第四步，采用多方式联合检测方法，采集科学仪器状态数据。
第五步，将多方式联合检测方法所采集的数据进行统一处理，形成统一的格式。
第六步，将处理后的科学仪器状态数据在本地显示，并发送到数据远程通信终端(6)。
第七步，该检测流程结束。
基于控制计算机的科学仪器工作状态监测方法的工作过程如下控制仪器的计算机(2)定时执行上述检测流程，当仪器控制软件(3)工作时，根据科学仪器种类的不同，将用户对科学仪器的操作信息、对控制软件工作窗口界面作特征检测获得的信息、控制软件日志中的信息、控制计算机同仪器间的数据流信息中的一种或多种，经处理后通过RS-232(8)、USB(9)、TCP/IP(10)中的一种发送到数据远程通信终端(6)。然后，数据远程通信终端(6)通过ADSL(11)、LAN(12)、WLAN(13)、GPRS(14)、CDMA(15)中的一种，将数据发送到远程监测服务器(7)。这样，科学仪器工作者及管理人员可随时访问监测服务器(7)，实时的获取科学仪器开关机、加激发源等工作状态信息，从而掌握大型科学仪器(1)的运行状况。
如荷兰FEI公司生产的Quanta 200环境扫描电子显微镜，其抽真空、加高压等操作完全由控制仪器的计算机(2)实现。仪器控制软件(3)界面上有Pump(抽真空)、HV(加高压)等按钮，用鼠标点击Pump按钮时，仪器开始抽真空，同时该按钮由灰色变为黄色，当真空度达到要求后，该按钮变为“不可用”状态。此时可以点击HV按钮，仪器开始工作。当样品做完后，再次点击HV按钮，仪器将停止工作。因此多方式联合检测方法(16)可选择基于windows鼠标和键盘钩子的检测(17)、基于模式识别的界面特征检测(18)两种方式，分析仪器控制软件的日志文件(19)、分析通信接口的数据流(20)可作为辅助方式，这样就可以完成对环境扫描电子显微镜这一科学仪器的抽真空、加高压等工作状态的检测，实现科学仪器工作状态数据的采集。所采集的工作状态数据经处理后最终由数据远程通信终端(6)传输到远程监测服务器(7)上，从而实现仪器工作状态的远程实时监测。
权利要求
1.一种基于控制计算机的科学仪器工作状态监测方法，由状态数据采集(4)、状态数据处理(5)、数据远程通信终端(6)三部分构成，其中状态数据采集(4)、状态数据处理(5)两部分位于控制仪器的计算机(2)上。其特征在于从控制仪器的计算机(2)而不是大型科学仪器(1)自身获取大型科学仪器(1)的工作状态，并通过数据远程通信终端(6)将状态数据发送到远程监测服务器(7)。
2.如权利要求1所述的状态数据采集部分(4)，其特征在于采用了一种基于计算机程序监控的多方式联合检测方法(16)，通过对仪器控制软件(3)及控制计算机(2)的检测，获取大型科学仪器(1)的工作状态。
3.如权利要求2所述的一种基于计算机程序监控的多方式联合检测方法(16)，其特征在于包含基于windows鼠标和键盘钩子的检测(17)、基于模式识别的界面特征检测(18)、分析仪器控制软件的日志文件(19)、分析通信接口的数据流(20)四种检测方式，可根据大型科学仪器(1)的不同选择一种或多种。
4.如权利要求1所述的数据远程通信终端(6)，其特征在于避免了控制仪器的计算机(2)与网络直接相连，保证了其安全。
5.如权利要求1所述的数据远程通信终端(6)，其特征在于与控制计算机(2)间有RS-232(8)、USB(9)、TCP/IP(10)三种通信方式，支持的远程通信方式有ADSL(11)、LAN(12)、WLAN(13)、GPRS(14)、CDMA(15)五种。
全文摘要
一种基于控制计算机的科学仪器工作状态监测方法，由状态数据采集、状态数据处理、数据远程通信终端三部分构成。状态数据采集部分采用一种基于鼠标键盘钩子、软件界面特征、日志文件和通信接口数据流的多方式联合检测方法，其特征在于通过对控制软件及控制计算机的检测，获取仪器的工作状态。状态数据处理部分负责将状态数据处理成统一格式。数据远程通信终端负责将数据发送到远程监测服务器，它与控制计算机的通信方式有RS－232、USB和TCP/IP，远程通信方式有ADSL、LAN、WLAN、GPRS和CDMA。本发明能检测多种工作状态参数，通信方式多样，实施方便，安全可靠，可实现对计算机控制的科学仪器工作状态的有效监测。
文档编号G05B19/418GK101051397SQ20071005520
公开日2007年10月10日 申请日期2007年1月4日 优先权日2007年1月4日
发明者田地, 王丰贵, 杨智君, 毛宏宇, 孙蕊, 杨红生, 陈璐, 孟祥玲, 关姗姗, 马骏骁, 李伟, 杨光, 乔艳明, 李春生, 邱春玲 申请人:吉林大学