可重构的网络使能的即插即用多功能处理和感测节点的制作方法
【专利摘要】在一个实施例中，数据获取设备包括：多个传感器以检测环境条件；可配置的处理器，其耦合到所述多个传感器，其中所述可配置的处理器被配置为：接收来自所述多个传感器的一个或多个信号；处理所述一个或多个信号以生成表示所述环境条件的环境数据，其中所述环境数据是，以及第一输入/输出模块以传输所述数据到远程设备。还公开了其它实施例。
【专利说明】可重构的网络使能的即插即用多功能处理和感测节点
【背景技术】
[0001 ] 本文所描述的主题涉及自动化监控以及环境数据的报告。复杂的制造环境可以经历可能影响机械的操作或被加工的材料的多种条件。现有的环境监控系统趋向于被集成在现有机械里并且利用专有测量、处理以及通信协议来运转。更灵活的并且根据开放标准运转的监控系统可以在复杂的制造环境中具有实用性。
【发明内容】
[0002]根据本发明的系统和方法的实施例可以提供增强的环境条件监控以及报告。在一个实施例中，数据获取装置包括多个传感器以检测环境条件，可配置的处理器被耦合到多个传感器，其中所述可配置的处理器被配置为接收来自多个传感器的一个或多个信号，处理所述一个或多个信号以生成代表所述环境条件的环境数据，其中所述环境数据是，并且第一输入/输出模块以传输所述数据到远程设备。
[0003]在另一个实施例中，监控环境条件的方法包括:在安装在电子设备上的多个环境传感器中检测多个环境传感器中的环境条件；在被耦合到多个传感器的可配置的处理器中接收来自所述多个传感器的一个或多个信号；在所述可配置的处理器中处理所述一个或多个信号以生成代表所述环境条件的环境数据；以及传输所述数据到远程设备。有利地，所述电子装置可以进一步包括被耦合到所述可配置的处理器的协处理器，其中所述协处理器可以选择性地耦合到一个或多个外部传感器设备以接收环境数据。优选地，至少一个输入/输出模块可以被耦合到所述协处理器以接收来自一个或多个外部计算设备的数据。有利地，所述方法可以进一步包括耦合所述设备到有线网络或耦合所述设备到无线网络中的至少一个。有利地，所述方法可以进一步包括分析所述环境数据，并且当所述一个或多个环境参数超过阈值时，生成警报信号。有利地，所述方法可以进一步包括响应于所述环境数据而生成一个或多个命令信号，并且传输所述一个或多个命令信号到换能器。
[0004]进一步的应用领域将通过本文提供的说明而变得显然。应当理解的是，所述说明以及特定的示例仅仅用于说明目的，并且不意图限制本发明的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]以下参考附图详细说明了根据本发明的教导的方法和系统的实施例。
[0006]图1是根据实施例的用于环境条件监控以及报告的系统的示意图。
[0007]图2是根据实施例的用于环境条件监控以及报告的设备的示意图。
[0008]图3是协议栈的示意图，协议栈可以由根据实施例的用于环境条件监控以及报告的设备中的控制器实施。
[0009]图4是通信协议的示意图，该通信协议可以由根据实施例的用于环境条件监控以及报告的设备来实现。
[0010]图5是屏幕截图，其说明了在根据实施例的用于环境条件监控以及报告的系统中的逻辑对象的特性。[0011]图6是根据实施例的用于环境条件监控以及报告的系统的逻辑图的示意图。【具体实施方式】
[0012]本文说明了用于环境条件监控、报告以及数据分析的系统和方法。某些实施例的具体细节在以下说明以及图1-6中进行阐述以提供对这些实施例的充分理解。然而，本领域的技术人员将理解，可以实施不具有以下说明中描述的若干细节的可代替的实施例。
[0013]图1是根据实施例的用于环境条件监控以及报告的系统的示意图。参考图1，在一个实施例中，系统100包括多个条件监控集群110，其在图中被标识为集群I以及集群2。集群110包括一个或多个传感器节点112，其中的每个传感器节点包括一个或多个传感器114。传感器节点112可以通过网络120以及路由器116被通信地耦合，路由器116在节点112以及远程设备之间提供通信。传感器节点112和传感器116将在下面被更详细的解释。
[0014]集群110可以通过网络122耦合到一个或多个外部服务器。在图1描述的实施例里，集群110被耦合到服务集成装置130以及数据存储装置132。其他的外部服务器可以被耦合到集群110。一个或多个应用134可以通过网络124访问服务集成装置130以及数据存储装置132。
[0015]图2是根据实施例的用于环境条件监控以及报告的设备210的示意图。参考图2，在一些实施例中，设备210包括一个或多个环境条件传感器230。传感器230可以包括可被实现为光电探测器、光电二极管或类似物的光传感器232、加速计234、温度检测器236以及湿度检测器238。其他的环境条件检测器可以被集成到设备210里。通过示例的方式，在一些实施例中，环境条件监控可以包括监控与机器的健康状况和机器所使用的耗材相关的条件。
[0016]在图2所描述的实施例里，检测器232、234、236包括内部模数(A/D)转换器，使得检测器232、234、236的输出是数字格式的。相反的，湿度检测器238的输出是模拟格式的，并且为了转换到数字格式而被输入到A/D转换器240中。
[0017]检测器230的输出被输入到处理器218中。在一些实施例里，处理器218可以被实现为可配置的处理器，例如微处理器或者现场可编程门阵列(FPGA)。存储器模块216可以被耦合到处理器218以存储逻辑指令和/或由处理器218生成的数据。
[0018]设备210可以包括协处理器242，其包括内部A/D转换器以接收来自设备210外部的一个或多个环境监控设备的输入。在图2所描述的实施例中，设备210可以接收来自外部电流监控器272、274以及一个或多个加速计276、278的输入。协处理器242也可以接收来自GPS (全球定位系统)模块244的输入以及通过IIC总线246接收来自一个或多个外部传感器286的输入。
[0019]设备210可以包括一个或多个网络接口 212A、212B、212C，其可以在文中被统称为参考标记212。网络接口 212提供到一个或多个外部通信网络的通信接口。通过示例的方式，网络接口 212A可以提供到有线网络260A例如以太网的接口，同时网络接口 212B、212C分别提供到无线网络260B、260C的接口。无线网络260B、260C可以被实现为例如依据IEEE802.11.X标准运转的WiFi网络、WiMAX网络或者蜂窝网络。无线网络260B、260C运转所依据的特定的通信标准是不重要的。
[0020]设备210可以进一步包括一个或多个通信总线以提供与外部设备280或主计算机282或外部传感器284的通信。在图2所描述的实施例里，设备210可以包括一个或多个总线，其根据RS232协议220、JTAG (联合测试行动小组)总线协议222或者IIC (内置集成电路)协议224运转。再一次，相应的通信总线运转所依据的特定通信标准是不重要的。
[0021]在一些实施例中，处理器218执行逻辑指令，其建立到设备210上的各种传感器230的基于网络的接口。通过示例的方式，处理器218可以实现网络服务的设备配置文件(DPWS)接口用于为设备210上的各种传感器230提供发现和通信能力。图3是协议栈的示意图，其可以由根据实施例的用于环境条件监控以及报告的设备中的控制器实现。参考图3，在一些实施例里，协议通过因特网协议(IP)层310提供通信。分组管理层例如UDP服务312或HTTP/TCP服务316314利用IP层310的服务。消息框架层318实现SOAP(简单对象访问协议)服务。网络服务安全(WS-安全)层320提供在SOAP接口上的安全服务。WS-发现服务322、WS-事件服务324以及WS-元数据交换/传递服务326操作在WS-安全层320上。一个或多个特定应用协议330可以操作在WS协议的上部。
[0022]在一些实施例里，图4是可以由根据实施例的用于环境条件监控以及报告的设备实现的通信协议的示意图。在一些实施例中，DPWS协议用于实现客户机-服务器模型400，根据该客户机-服务器模型400，DPffS客户机可以发起发现请求410以发现网络上的一个或多个WS使能的设备。响应于发现请求，DPWS服务器可以发布412关于由DPWS服务器管理的一个或多个DPWS使能的设备的信息。DPWS客户机可以发起订阅/订购请求414以订阅来自DPWS服务器的信息馈送(information feed)或其他服务。DPWS服务器可以提供控制消息416以及事件消息418到DPWS客户机。DPWS客户机可以在数据存储器430中存储收集自DPWS服务器的数据。
[0023]如上所述，在实践中，处理器218可以实现DPWS协议模块以提供DPWS功能。因此，在操作中，设备210可以充当DPWS服务器以对服务、由设备上的传感器230提供的信息以及从外部设备例如电流传感器272、274，加速计276、278以及其他外部设备270收集的信息提供基于网络的访问。DPWS接口的多个方面将参考图5被解释，图5是说明了根据实施例的用于环境条件监控以及报告的系统中的逻辑对象的特性的屏幕截图。
[0024]参考图5，当传感器节点112被连接到网络时，这些节点可以通过耦合到网络的DPWS客户机设备被自动发现。在一些实施例里，DPWS接口包括图形用户界面(⑶1)500，其显示通过DPWS客户机发现的各个设备的列表510。接口 500进一步包括由DPWS客户机设备管理的窗口 520，在该窗口 520中，可以呈现表示被选择的已发现的设备的逻辑对象。如上所述，DPWS客户机设备可以订阅来自已发现的传感器的数据馈送。窗口 520显示已发现的传感器和相关的数据馈送的面向对象的视图。通过将选择的传感器拖动和下拉到窗口520上并且将逻辑对象的输出连接到逻辑运算符，可以在传感器所收集的数据上执行逻辑操作。因此，如图5所示，被标识为温度传感器9、温度传感器4以及温度传感器5的温度传感器的输出可以被输入到数据库I以及数据平均逻辑运算符，该数据平均逻辑运算符对来自传感器的温度读数求平均。数据平均运算符的输出也可以被输入到数据库I。此外，如果温度读数满足标准，则数据平均逻辑运算符可以包括生成信号的一个或多个内部逻辑运算符。信号可以被输出到警告设备，例如在屏幕截图上被标识为LEDl的发光二极管。图5也描述了连接到标识为LED2的LED的加速计传感器的输出以及被标识为GSM5的GSM模块。
[0025]本领域的技术人员将意识到接口 500使用户能够发现网络设备及其能力，并且使用户能够收集和操控来自传感器的数据，而无需具备设备的运转特性或设备运转所依据的通信协议的专业知识。可以利用提供数据处理环境的图示的模型的简单的拖动和下拉技术收集、处理以及储存数据。窗口 520的图形描述可以被存储在存储介质中。
[0026]图6是根据实施例的用于环境条件监控以及报告的系统的逻辑视图的示意图。参考图6，多个传感器节点612可以被分布在制造环境周围的位置中。通过举例的方式，传感器612可以被置于接近工作工具或位于装配线上的重要位置。传感器可以被分布在制造设施中的各种位置，或可以被地理分布在不同设施中。
[0027]传感器节点612通信耦合到目录服务模块620。在一些实施例里，目录服务模块620发现并维护在传感器节点612上的网络设备的目录。目录可以访问客户机662。应用部件GUI630通信耦合到目录服务620并且提供服务以允许用户构造应用，例如利用参考图5描述的图形技术。应用部件GUI630可以利用来自传感器节点612、一个或多个功能或逻辑模块632的输入，以及来自一个或多个网络服务、电子邮件以及数据库端点/连接器634的输入。由应用部件⑶1630生成的图形构造被输入到模型/编码生成器640，该模型/编码生成器640将图形构造转换为可以在处理设备上执行的应用程序。在一些实施例里，应用可以被存储在算法库642中，并且也可以被传递到应用平台变换器/发布器模块660，该应用平台变换器/发布器模块660发布应用以便由客户机662使用。应用也可以被发布以便由传感器节点中的处理器218使用。
[0028]在前述讨论里，说明了示例性处理的【具体实施方式】，然而，应该理解的是，在可替换的实施方式中，一些动作不需要按照如上所述的顺序执行。在可替换的实施例里，一些动作可以被改变，以不同顺序执行，或者可以被完全省略，这取决于具体情况。此外，在各种可替换的实施方式里，所描述的动作可以通过计算机、控制器、处理器、可编程器件、固件或任何其他合适的设备实施，并且可以基于存储在一个或多个计算机可读介质上或存储或编程到这些设备(例如包括实时传输计算机可读指令到这些设备)中的指令。在软件的背景下，如上所述的动作可以代表计算机指令，当被一个或多个处理器执行时，计算机指令执行所叙述的操作。在使用计算机可读介质的情况下，计算机可读介质可以是能够由设备访问以实施存储于其上的指令的任何可获得的介质。
[0029]虽然说明了各种实施例，但本领域的技术人员将意识到可以在不背离本发明的情况下进行改进或变化。所述示例说明了各种实施例，并且不意图限制本发明。因此，除非限制是由于相关现有技术所必须的，否则本说明书和权利要求书应该被不受限制地解释。
【权利要求】
1.一种数据获取设备，包括: 多个传感器以检测环境条件； 可配置的处理器，其耦合到所述多个传感器，其中所述可配置的处理器被配置为: 接收来自所述多个传感器的一个或多个信号； 处理所述一个或多个信号以生成表示所述环境条件的环境数据；以及 第一输入/输出模块以传输所述数据到远程设备。
2.根据权利要求1所述的数据获取设备，其中所述多个传感器包括光传感器、加速计、温度传感器、湿度传感器以及位置传感器中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的数据获取设备，进一步包括耦合到所述可配置的处理器的协处理器，其中所述协处理器可以选择性地耦合到一个或多个外部传感器设备以接收环境数据。
4.根据权利要求3所述的数据获取设备，进一步包括第二输入/输出模块，其耦合到所述协处理器以接收来自一个或多个外部计算设备的数据。
5.根据权利要求1所述的数据获取设备，其中所述第一输入/输出模块包括下述装置中的至少一个: 将所述设备耦合到有线网络的第一通信接口 ；以及 将所述设备耦合到无线网络的第二通信接口。
6.根据权利要求1所述的数据获取设备，其中所述处理器被进一步配置为: 分析所述环境数据；以及` 当一个或多个环境参数超过阈值时，生成警告信号。
7.根据权利要求1所述的数据获取设备，其中所述处理器进一步配置为； 响应于所述环境数据生成一个或多个命令信号；以及 将所述一个或多个命令信号传输到换能器。
8.根据权利要求1所述的数据获取设备，其中所述多个传感器包括各自的能力列表；并且其中所述处理器进一步被配置为: 收集来自所述传感器的所述各自的能力列表；以及 将所述各自的能力列表与相应的传感器的图形表示关联；以及 使所述相应的传感器的图形表示可经由输入/输出接口被外部设备使用。
9.根据权利要求8所述的数据获取设备，其中所述处理器进一步被配置为: 呈现可经由输入/输出接口被外部设备使用的所述相应的传感器的图形表示: 接收来自外部设备的输入，其中所述输入提供关于所述相应的传感器的操作的至少一个指令；以及 响应于所述输入，根据所述指令配置所述相应的传感器。
10.根据权利要求9所述的数据获取设备，其中所述处理器进一步被配置为实现与至少一个远程数据获取设备的端到端通信。
11.一种监控环境条件的方法，包括: 在安装在电子设备上的多个环境传感器中检测多个环境传感器中的环境条件；以及 在耦合到多个传感器的可配置的处理器中接收来自所述多个传感器的一个或多个信号;在所述可配置的处理器中处理所述一个或多个信号以生成表示所述环境条件的环境数据；以及 传输所述数据到远程设备。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个传感器包括光传感器、加速计、温度传感器、湿度传感器以及位置传感器中的至少一个。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个传感器包括各自的能力列表；并且进一步包括: 收集来自所述传感器的所述各自的能力列表；以及 将所述各自的能力列表与相应的传感器的图形表示关联；以及 使所述相应的传感器的图形表示可经由输入/输出接口被外部设备使用。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括: 呈现可经由输入/输出接口被外部设备使用的所述相应的传感器的图形表示: 接收来自外部设备的输入，其中所述输入提供关于所述相应的传感器的操作的至少一个指令；以及 响应于所述输入，根据所述指令配置所述相应的传感器。
15.根据权 利要求14所述的方法，其中所述处理器进一步被配置为实现与至少一个远程数据获取设备的端到端通信。
【文档编号】H04Q9/00GK103733638SQ201280039568
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年6月13日 优先权日:2011年6月15日
【发明者】S·利, A·萨卢尔, J·J·舒瓦, B·S·霍华德, L·N·哈兹勒赫斯特 申请人:波音公司