用于数字测力系统的现场维护装置以及数字测力系统的制作方法

本发明涉及一种数字测力系统，尤其是一种带有便携式现场维护装置的数字测力系统。

背景技术：

数字测力系统由若干数字测力传感器，控制终端，测力台面以及通讯线缆等组合构成。当前，随着物联网和数字信息化的快速发展，在测力领域，要求测力传感器和测力系统在逐渐加快数字化的步伐，测力传感器和测力系统厂商纷纷开发和推出了各种数字测力传感器产品和数字测力系统，越来越多的数字测力系统被广泛的应用于社会的各种行业。

在数字测力系统的快速发展同时，相应的售后服务和现场维护方式并未得到同步发展，仍旧停留在较初级的阶段：通过控制终端获取的信息，并凭借现场维护人员经验或现场大量的测试，来进行现场系统的维护。

但是，但在很多场合，当前的现场维护方式不足以完成现场维护工作，具体体现如下：

1)当控制终端距离秤体和传感器较远(如大于100米)，很难通过控制终端来判断现场情况。控制终端一般与装载各传感器的秤体是分开放置，如控制终端放置于控制室内，秤体布置在控制室外。那么，现场维护人员通过肉眼很难在观察控制终端显示界面的同时，观察到的秤体和传感器的情况。一般需要两位现场维护人员在现场，一位操作仪表，一位操作秤体和传感器，通过电话等通讯工具，共同协作才能完成现场维护工作。

2)当通讯线缆发生故障，如短路或断路，通过控制终端只能看到系统出现故障传感器，而无法判断是线缆故障。又当某只或若干只传感器发生故障，因为控制终端上只识别传感器节点的总线通讯地址，若总线通讯地址无法与传感器物理位置对应，那么通过控制终端只能看到系统出现故障，而无法判断具体的故障传感器。这些情况下，现场服务人员需要将控制终端从现场系统中拆下，再分别与各只可疑传感器或可疑线缆连接，再用备件替换各可疑传感器或可疑线缆，逐步缩小可疑故障点范围。费时费力不说，很多情况是无法找到真正故障点，现场服务人员只好将可疑故障点范围内的所有的传感器和线缆进行替换，来完成现场维护工作，大大增加了维护费用。而且整个维护过程，有时需要数天、数星期、甚至数月才能完成，这期间客户现场处于停工状态，给客户带来了巨大的经济损失。

3)当传感器节点软件需要升级到新版本时，控制终端一般无法实现。这种情况下，现场服务人员需要各传感器从现场系统中拆下，并分别与事先准备好的PC机等设备，通过特殊手段连接，按特殊的步骤来进行软件版本升级。费时费力不说，客户有时不允许这样操作，秤台的空间布置有时也不允许这样操作，如秤体埋在地下或架在高空的场合。

4)一些现场维护工作，如现场升级软件、现场诊断故障等，要求现场维护人员具备专业的技术背景知识，但当前大多数普通现场维护人员并不具备，造成现场维护工作无法顺利开展。只有等待数字测力系统或传感器厂商派遣专业技术人员到现场，才能开展维护工作，大大增加了现场维护工作的人力成本。

5)一些数字测力系统厂商对现场测力系统提供远程维护支持功能，当前的实现方式是通过控制终端接入客户现场的广域网，控制终端通过广域网接收来自厂商的远程维护支持。而客户现场通常不具备广域网环境，或具备广域网环境但客户不允许控制终端接入客户广域网以防止带来额外网络费用，从而无法进行数字测力系统的远程维护工作。

综上，现有的现场维护方式浪费了大量的维护人力和维护费用，并且在很多场合无法完成现场维护工作；同时对现场维护人员的专业素质要求很高，这种要求当前很难满足；同时，造成客户现场停工，给客户带来了巨大的经济损失。当前的现场维护方式已经不符合测力领域数字信息化发展要求，数字测力系统缺少一种能方便、快捷、实时、准确的实现现场维护功能的装置，以用来彻底改变当前的数字测力系统现场维护工作的不利现状。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种维护方便的数字测力系统。

根据本发明的一个方面，提供一种用于数字测力系统的现场维护装置，所述数字测力系统包括控制终端、多个数字测力传感器以及将控制终端和多个数字测力传感器信号连接起来的信号连接装置，所述现场维护装置与数字测力传感器、控制终端或者信号连接装置信号连接以实现对数字测力传感器、控制终端或者信号连接装置的现场维护。

优选地，所述信号连接装置为通讯线缆。

优选地，所述现场维护装置与数字测力传感器、通讯线缆或者称重仪表为可拆卸连接。

优选地，还包括外围装置，所述现场维护装置包括无线通讯模块，所述外围装置与现场维护装置为无线信号连接。

优选地，所述无线通讯模块的通信技术为WiFi，Zigbee，Bluetooth，Wireless USB，UWB，NFC或者RFID，所述外围装置为智能手机、平板电脑或者笔记本电脑。

优选地，所述现场维护装置包括核心处理模块，所述核心处理模块包括以下模块中的至少一种：控制模块、测力设置模块、状态监测模块、现场诊断模块、软件升级模块和远程维护模块。

优选地，所述现场维护装置还包括电源模块和状态指示模块，所述数字测力系统用于数字汽车衡测力系统、数字平台秤测力系统、数字配料测力系统或者数字灌装测力系统。

优选地，还包括接线盒，所述控制终端、数字测力传感器和现场维护装置均通过通讯线缆与接线盒相连接。

优选地，所述现场维护装置与控制终端相连接以用作传感器模拟器

根据本发明的一个方面，提供一种数字测力系统，其包括控制终端、多个数字测力传感器、用于将控制终端和多个数字测力传感器信号连接起来的信号连接装置以及上述的现场维护装置。

根据本发明的一个方面，提供一种对上述的数字测力系统进行现场维护的方法，其包括：

将现场维护装置与数字测力传感器、控制终端或者信号连接装置信号连接；

通过现场维护装置来对数字测力系统进行现场维护。

根据本发明的一个方面，提供一种用于数字测力系统的现场维护装置，所述数字测力系统包括控制终端、多个数字测力传感器以及将控制终端和多个数字测力传感器信号连接起来的信号连接装置，所述现场维护装置与控制终端信号连接以用于判定控制终端工作是否正常。

为了改变当前的数字测力系统现场维护工作中存在的效率低、周期长、维护费用高、维护人力浪费严重、维护效果差、维护人员专业素质不满足要求、现场停工给客户带来巨大经济损失的现状，本发明提出了用于数字测力系统的现场维护装置在现场维护工作中，具有较大的实际应用价值。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1为本发明的现场维护装置的示意图。

图2为本发明的现场维护装置的另一角度的示意图。

图3为本发明的数字测力系统的功能模块图。

图4为核心处理模块的功能模块图。

图5为本发明的数字测力系统的示意图。

图6为本发明的数字测力系统另一实施方式的示意图。

图7为本发明的数字测力系统另一实施方式的示意图。

图8为本发明的数字测力系统另一实施方式的示意图。

图9为本发明的数字测力系统另一实施方式的示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，本发明提出的一种用于数字测力系统的现场维护装置100，其包括外壳10、电池及电池座15、电路板16。外壳10上设有电气接头11、天线12、状态指示灯13和电源开关14。电路板16上具有核心处理模块101、耦合模块102、电源模块105、无线通讯模块104、状态指示模块103。电池及电池座15与电路板16连接。电气接头11与数字测力系统进行电气连接，并通过耦合模块102将现场维护装置100耦合到数字测力系统中，耦合位置没有特别限制。电气接头11的电气定义与数字测力系统中通讯线缆的线束电气定义相同。天线12与无线通讯模块104连接；状态指示灯13与状态指示模块103连接；电源开关14与电源模块105连接。核心处理模块101控制着电源模块105、状态指示模块103，并实现现场维护工具100的现场维护功能。本发明的现场维护装置100结构简单、体积小、便于安装拆卸、方便携带、功能全面。

现场维护装置100的功能模块包括：耦合模块102、核心处理模块101、无线通讯模块104、电源模块105、状态指示模块103。现场维护装置100通过耦合模块102与数字测力系统进行通讯；通过无线通讯模块104与外围装置300进行通讯。

1.耦合模块102：是现场维护装置100与数字测力系统间的桥梁，通过耦合模块102将现场维护装置100耦合到数字测力系统，对数字测力系统进行信息读写：读取数字测力系统和各数字测力传感器203的状态信息，并传输到核心处理模块101；同时，接收来自核心处理模块101的信息，并将信息传输到数字测力系统。

2.核心处理模块101：实现现场维护装置100的现场维护功能，如图4所示，包括控制模块1011、测力设置模块1012、状态监测模块1013、现场诊断模块1014、软件升级模块1015、远程维护模块1016。控制模块1011：实现对电源模块105、状态指示模块103的控制，并实现与无线通讯模块104、耦合模块102的通讯。测力设置模块1012：实现对数字测力系统进行设置的功能，设置包括组秤、系统标定、系统线性补偿、清零、去皮、设置角差参数、对系统中的数字测力传感器203进行编址等。状态监测模块1013：实现对数字测力系统及数字测力传感器203工作状态的监测功能，实时读取各传感器的节点号、产品序列号、产品型号、重量输出值、软件版本号等，实时读取信号连接装置202上的供电电压值、信号电压值等。现场诊断模块1014：实现对数字测力系统及数字测力传感器203的实时故障诊断功能，通过实时分析由状态监测模块1013获取的数字测力系统及数字测力传感器203的信息，结合嵌入到该模块的诊断知识库来诊断是否出现故障，当出现故障时，诊断出具体的故障点和故障原因，并发送故障信息。软件升级模块1015：实现对数字测力系统中的数字测力传感器203的进行软件升级的功能。远程维护模块1016：通过无线通讯模块104与外围装置建立通讯，若外围装置具有远程通讯能力，则远程维护模块1016可以接收来自远程的信息，如接收最新版本的数字测力传感器203软件，接收最新版本的诊断知识库，接收远程命令等，也可以发送现场数字测力系统的信息到远程，从而实现远程维护功能。

3.无线通讯模块104：实现现场维护装置100与外围装置的无线通讯功能，包括与外围装置建立无线连接，无线信号经由天线收发，无线通讯技术包括但不限于：WiFi，Zigbee，Bluetooth，Wireless USB，UWB，NFC或者RFID。外围装置包括但不限于：智能手机、平板电脑、笔记本电脑。

4.电源模块105：实现现场维护装置100自身供电功能，和为数字测力系统及数字测力传感器203供电功能；实现方式包括但不限于电池供电；电池可以是一次性电池或可充电电池。

5.状态指示模块103：实现现场维护装置100与数字测力系统间、现场维护装置100与外围装置间的通讯状态的指示功能。如：若现场维护装置100与数字测力系统间通讯正常，则现场维护装置100外壳上的状态指示灯常亮，若通讯异常则状态指示灯闪烁，若通讯断开则状态指示灯常灭。现场维护装置100与外围装置间的通讯状态的指示由现场维护装置100外壳上的另一个状态指示灯实现，判断方法相同。

需要特别指出的是，本发明所提出的现场维护装置100同样可以通过有线通讯的电气连接方式与外围装置连接，由于实现简单，不再详细描述。

本发明所提出的现场维护装置100在外壳上可以带有触摸屏，通过触摸屏实现现场维护人员与本现场维护装置100的交互，由于实现简单，不再详细描述。

实施例1：数字汽车衡测力系统应用

请参阅图5所示，数字汽车衡测力系统包括八只柱式数字测力传感器203、控制终端201、信号连接装置202、测力载体(未图示)。每只数字测力传感器203有两个电气接头，分别与上一个和下一个数字测力传感器203通过信号连接装置202进行电气连接，第一只数字测力传感器203通过信号连接装置202与控制终端201进行电气连接，共同构建菊花链型总线拓扑网络。控制终端可以是测力仪表或者可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)或者工控电脑或者HMI(Human Machine Interface，人机界面)。信号连接装置202可以为通讯线缆或者无线信号连接装置。

信号连接装置202通过与信号连接装置202相同的电气接口，耦合入数字汽车衡测力系统中，安装和拆卸简单快捷，便于现场维护人员操作。现场维护装置100耦合的位置，可以是数字汽车衡测力系统的尾端，即从数字汽车衡测力系统的最后一个数字测力传感器203的电气接口耦合入数字汽车衡测力系统。

如图6所示，现场维护装置100耦合的位置，也可以是数字汽车衡测力系统的首端，即从数字汽车衡测力系统的第一个数字测力传感器203的电气接口耦合入数字汽车衡测力系统。

如图7所示，现场维护装置100耦合的位置，也可以是数字汽车衡测力系统的中间，即从数字汽车衡测力系统的中间任意一个数字测力传感器203的电气接口耦合入数字汽车衡测力系统。现场维护装置100耦合入数字汽车衡测力系统的位置，没有特殊限制，可以适应数字汽车衡测力系统现场的实际情况，灵活的耦合入现场数字汽车衡测力系统，进行现场维护工作。

现场维护人员使用现场维护装置100对客户现场数字汽车衡测力系统的维护工作步骤如下：

随身携带本现场维护装置100到客户现场。根据客户现场的数字汽车衡测力系统的实际布置情况，选择合适的耦合点，通过与信号连接装置202的线束电气定义相同的电气接口，快速耦合入数字汽车衡测力系统中。按下现场维护装置100外壳上的电源开关，给本装置和(或)数字汽车衡测力系统供电。观察外壳上的状态指示灯，判断本装置与数字汽车衡测力系统间通讯是否正常，一般情况下，状态指示灯显示通讯正常，若状态指示灯显示通讯异常，需要检查本装置的耦合连接是否异常，消除问题，直到通讯正常。建立本现场维护装置100与现场维护人员随身携带的外围装置的连接：一种方式是建立无线通讯连接，若外围装置支持无线网络，如外围装置是支持WiFi的智能4G网络手机，可以与本现场维护装置100建立WiFi无线通讯；另一种方式是建立有线通讯连接，若外围装置支持有线通讯，如外围装置是支持串口或USB接口的笔记本电脑，可以与本现场维护装置100建立串口或USB有线通讯。另一种使用本发明所提出的现场维护装置100的方式是，本现场维护装置100在外壳上自带触摸屏，通过触摸屏实现现场维护人员与本现场维护装置100的交互。

现场维护人员与本现场维护装置100的交互方式建立后，开始使用本现场维护装置100对数字汽车衡测力系统进行现场维护工作，包括：

测力设置，实现对数字汽车衡测力系统进行设置的功能，设置包括组秤、系统标定、系统线性补偿、清零、去皮、设置角差参数、对系统中的数字测力传感器203进行编址等。

状态监测，实现对数字汽车衡测力系统及数字测力传感器203工作状态的监测功能，实时读取各传感器的节点号、产品序列号、产品型号、重量输出值、软件版本号等，实时读取通讯电缆上的供电电压值、信号电压值等。

现场诊断，实现对数字汽车衡测力系统及数字测力传感器203的实时故障诊断功能，通过实时分析由状态监测模块1013获取的数字测力系统及数字测力传感器203的实时信息，结合嵌入到该模块的诊断知识库来诊断是否出现故障，当出现故障时，诊断出具体的故障点和故障原因，并发送故障信息。

软件升级，实现对数字汽车衡测力系统中的数字测力传感器203的进行软件升级的功能。

远程维护，通过无线通讯模块104与外围装置建立通讯，若外围装置300具有远程通讯能力，则远程维护模块1016可以接收来自远程的信息，如接收最新版本的数字测力传感器203软件，接收最新版本的诊断知识库，接收远程命令等，也可以发送现场数字汽车衡测力系统的信息到远程，从而实现远程维护功能。

现场维护人员使用本现场维护装置100完成对数字汽车衡测力系统现场维护工作后，可以快速拆卸下本装置，随身携带到下一个客户，继续进行现场维护工作，便携性好，大大提高了现场维护效率，节约了维护成本。

实施例2：数字平台秤测力系统应用

请参阅图8所示，数字平台秤测力系统包括四只梁式数字测力传感器203、控制终端201、信号连接装置202、接线盒204、测力载体(未图示)。每只数字测力传感器203自身带有信号连接装置202，与接线盒204进行电气连接，接线盒204通过信号连接装置202与控制终端201进行电气连接，共同构建星型总线拓扑网络。信号连接装置202通过与信号连接装置202相同的电气接口，从接线盒204的位置，耦合入数字平台秤测力系统中。控制终端可以是测力仪表或者可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)或者工控电脑或者HMI(Human Machine Interface，人机界面)。信号连接装置202可以为通讯线缆或者无线信号连接装置。

现场维护人员使用本现场维护装置100对客户现场数字平台秤测力系统的维护工作步骤，现场维护人员与本现场维护装置100的交互方式，以及使用本现场维护装置100对数字平台秤测力系统进行现场维护工作的内容,都与实施例1类似，在此不再详细叙述。

实施例3：作为传感器模拟器对控制终端进行诊断的应用

图9为现场维护装置100连接到控制终端201上对控制终端进行诊断的示意图。在本实施方式中，现场维护装置100起着作为传感器模拟器的作用。在使用时，现场维护装置100向控制终端201发送信号，若是控制终端201没有反应，则可以判定控制终端201出了问题。比如，现场维护装置100可以用于判定控制终端201的软件或者硬件是否出了问题。在现有技术中，都是通过在现场拆掉一个数字传感器204，再拿到控制终端201处，接上控制终端201，再向控制终端201发送信号，以判定控制终端201是否出了问题。该方法操作费时、费力。通过将现场维护装置100用作传感器模拟器，可以减少操作人员的工作量。

本发明的现场维护装置100，不仅可以用于数字测力领域，也可以拓展应用到其他类似的由多数字传感器组成的各种系统的现场维护中。

1.本发明的现场维护装置100可以在数字测力系统的秤体端耦合入数字测力系统，只需要一位现场维护人员在秤体旁操作，就可以进行现场维护工作。改变了当控制终端距离机械载体较远(如大于100米)，需要两位现场维护人员在现场，一位操作控制终端，一位操作秤台和传感器，通过电话等通讯工具，共同协作才能完成现场维护工作的现状，大大节约了维护人力费用。

2.本发明的现场维护装置100通过与数字测力系统中信号连接装置202的线束电气定义相同的电气接口，耦合入数字测力系统中，安装和拆卸简单快捷，便于现场维护人员操作。由于物理连接简单，现场维护人员在完成现场维护工作后，可以快速拆卸下本装置，随身携带到下一个客户，继续进行现场维护工作，便携性好，大大提高了现场维护效率，节约了维护成本。

3.本发明的现场维护装置100耦合入数字测力系统中,在不改变现场数字测力系统的物理连接的前提下，在对数字测力系统进行状态监测、现场诊断等维护工作时，现场数字测力系统仍旧能正常工作，无需停工，保证了客户的利益。

4.本发明的现场维护装置100带有专业的诊断知识库，通过本装置，普通的现场维护人员能如同专业技术人员一样，对数字测力系统进行实时和准确的现场故障诊断。改变了当前大多数现场维护人员不具备足够的专业素质，无能力进行现场故障诊断和故障解决，通常只能进行简单的传感器更换或信号连接装置202更换操作来解决客户现场问题的现状，大大提高了现场维护效率，节约了维护成本。

5.本发明的现场维护装置100带有数字测力传感器203软件升级功能，通过本装置，普通的现场维护人员能如同专业技术人员一样，对数字测力系统中的数字测力传感器203进行软件升级。改变了当前需要现场服务人员或专业技术人员将各数字测力传感器203从现场数字测力系统中拆下，并分别与事先准备好的PC机等装置通过特殊手段连接，按特殊的步骤来进行软件版本升级的现状，大大提高了现场升级数字测力传感器203软件的效率，节约了维护成本。

6.本发明的现场维护装置100带有远程维护功能，通过本装置和与本装置进行无线通讯的外围装置，如智能4G网络手机，现场服务人员能将数字测力系统的信息实时传输到数字测力系统厂商，能从数字测力系统厂商实时获取远程维护支持，能从数字测力系统厂商实时获取最新的诊断知识库和最新的数字测力传感器203软件。在整个远程维护过程中，使用外围装置，如智能4G网络手机，自带的无线通信网络，简单方便。改变了当前的远程维护工作只能通过控制终端接入客户现场广域网，而客户现场通常不具备广域网环境，或具备广域网环境但客户不允许控制终端接入客户广域网以防止带来额外网络费用，从而无法进行数字测力系统远程维护工作的现状。本发明的现场维护装置100使远程维护真正可行，顺应了物联网和数字信息化的发展趋势。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。