智能真空表、真空压力智能监控系统和监控方法与流程

本发明涉及真空压力实时监测技术领域，具体而言涉及一种智能真空表、真空压力智能监控系统和监控方法，尤其适用于对真空压力监控和工艺管理要求较高的生产制造领域，如航空、风力发电复合材料部件制造等。

背景技术：

当前某些行业对真空压力监控和工艺管理要求较高，但由于产品特点和产能局限，如航空、风力发电复合材料部件制造行业，产品种类多，产量低，工艺复杂，其核心工艺分别为树脂真空导注和预浸料多次真空压实，仍然以人工完成为主。其真空监控过程由生产员工根据工艺要求，使用模拟真空表监测真空压力，完成压实后在纸质单据上记录时间，检验员加盖质检合格章。

当前工艺管理存在痛点包括：生产过程关键数据(真空压力、保压时间)无记录；工艺标准执行、产品质量依赖于操作员熟练度和责任心；质量问题不易追溯；纸质档案不易准确、量化定位问题，难以有效纠正和预防；缺乏大量生产过程数据的积累，无法通过数据分析手段进行工艺分析和辅助改进决策。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种智能真空表、真空压力智能监控系统和监控方法，通过智能真空表将生产过程中的诸多生产元素和作业过程中的真空压力监控有效结合起来，结合检测技术、物联网技术和软件技术以及自身经验，研发了一种能够兼顾真空压力监测、质量问题报警、生产工艺管理的智能监控系统，并通过丰富的软件应用功能实现了管理效率的大幅提高，数据从无到有，从离散到集约并进一步通过数据挖掘实现提高产品质量、降低成本和持续改进的综合效果。

为达成上述目的，结合图1，本发明提出一种智能真空表，所述智能真空表包括壳体、警示装置、功能按键、标签识别装置、真空检测单元、显示装置和处理单元；

所述标签识别装置、处理单元安装在壳体内，其中，标签识别装置的采集端安装在壳体表面；所述功能按键、警示装置、显示装置安装在壳体表面；所述警示装置、功能按键、标签识别装置、真空检测单元、显示装置均与处理单元电连接；

所述功能按键用于输入外部控制指令；

所述标签识别装置用于根据处理单元的控制指令，对工序涉及的生产元素对应的id标签进行扫描和识别，将识别结果通过处理单元反馈至采集服务器，使采集服务器根据识别结果调取对应的部件标准工艺和监控工艺，将监控工艺下发至处理单元；所述生产元素至少包括作业代码以及与该作业代码相关的工位代码、模具代码、人员代码和部件代码；所述监控工艺包括该作业代码对应的采集接口处的真空压力上限、真空压力下限、采集间隔和保压时间；

所述真空检测单元安装在壳体一侧，包括延伸至壳体之外的插拔部，所述真空检测单元通过插拔部连接至指定的采集接口，对该采集接口对应的模具或产品的真空压力进行采集；

在部件生产过程中，所述处理单元驱使真空检测单元实时采集与之对应的采集接口的真空压力，根据采集服务器下发的监控工艺，判断压力是否合格，直至当前作业工序结束为止；其中，所述处理单元响应于任意时刻压力不合格，驱使警示装置发出警示；

所述显示装置用于显示所属智能真空表采集到的生产元素信息、读取的真空压力值和警示信息。

进一步地，所述标签识别装置包括摄像单元和/或rfid射频识别单元；

所述id标签包括条形码、二维码和rfid标签中的几种或全部。

进一步地，所述警示装置包括蜂鸣器和指示灯。

结合图2，本发明还提及一种真空压力智能监控系统，所述真空压力智能监控系统包括监控系统平台、采集服务器、第一交换机和若干个监控终端；

所述若干个监控终端一一对应地分布在车间内，通过第一交换机与采集服务器连接；每个监控终端均包括与第一交换机连接的网关组件，以及采用车间无线网络与网关组件连接的复数个如前所述的智能真空表；

在作业准备过程中，每个所述智能真空表将采集到的生产元素信息发送至采集服务器，接收采集服务器下发的工艺指令和监控工艺；以及在作业过程中，每个所述智能真空表按照设定周期将实测真空压力上传至采集服务器；

所述采集服务器与监控系统平台连接，用于接收采集服务器转发的所有车间的生产数据，预处理接收到的所有车间的生产数据后，进行统计分析，将统计分析结果通过人机交互界面以显示；所述生产数据至少包括生产元素信息、对应的实测真空压力信息和监测到的警报信息。

进一步地，所述监控系统平台包括依次连接的监控中心、第一交换机、应用服务器和数据服务器；

所述数据服务器与采集服务器连接，接收采集服务器转发的所有车间的生产数据，对接收到的所有车间的生产数据进行处理后发送至应用服务器；

所述应用服务器对处理后的生产数据进行统计分析，将统计分析结果发送至监控中心，通过监控中心的人机交互界面以显示。

进一步地，所述统计分析结果包括各项作业的工作状态、压力曲线、工艺进度、报警情况，以及模具和智能真空表的校验期剩余时长。

进一步地，所述应用服务器内安装有历史数据分析模块，用于根据外部输入的组合条件调取数据服务器中存储的对应的历史数据，对调取的历史数据进行统计分析，以报表或图表形式输出分析结果；所述分析结果包括生产过程质量分析，以及异常状态的规律和成因。

进一步地，所述网关组件包括至少两个网关，当其中一个宕机时，智能真空表自动切换至另一个网关连接。

基于前述真空压力智能监控系统，本发明还提及一种真空压力智能监控系统的监控方法，所述监控方法包括：

s1，采用智能真空表对工序涉及的生产元素对应的id标签进行扫描和识别，将识别结果通过处理单元反馈至采集服务器；所述生产元素至少包括作业代码以及与该作业代码相关的工位代码、模具代码、人员代码和部件代码；

s2，采集服务器对反馈信息进行确认，如果确认无误，下发作业启动成功提示信息至对应的智能真空表，通过显示装置显示；

s3，执行铺层准备工序，并且在完成铺层准备工序后，采用智能真空表扫描作业代码信息，将作业代码信息发送至采集服务器；

s4，采集服务器根据接收到的作业代码信息调取对应的部件标准工艺和监控工艺，将监控工艺下发至智能真空表，所述监控工艺包括该作业代码对应的采集接口处的真空压力上限、真空压力下限、采集间隔和保压时间；

s5，将智能真空表一一对应地插接至所述作业代码对应的采集接口，开始执行真空作业工序，并采用智能真空表实时采集所属采集接口对应的模具或产品的真空压力；

s6，结合监控工艺，判断每个智能真空表采集到的真空压力是否合格，直至当前作业工序结束为止；其中，在作业过程中，如果任意时刻压力不合格，驱使警示装置发出警示；

s7，在作业过程中，每个所述智能真空表按照设定周期将生产数据通过采集服务器上传至监控系统平台，由监控系统平台对所有车间的生产数据进行统计分析，将统计分析结果通过人机交互界面以显示；所述生产数据至少包括生产元素信息、对应的实测真空压力信息和监测到的警报信息。

进一步地，步骤s6中，所述结合监控工艺，判断每个智能真空表采集到的真空压力是否合格，直至当前作业工序结束为止的过程包括以下步骤：

判断当前真空作业工序为真空导注工序或压实工序：

如果是真空导注工序，监控工艺为：在预设时长范围内持续监控产品内部多点实时真空压力直至注胶结束，局部快速释压超过设定值将触发报警；

如果是压实工序，监控工艺为：实测压力在规定保压时间内处于设定上下限之间视为合格，否则报警。

以上本发明的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：

(1)通过智能真空表采集带有id标识的真空作业相关生产元素信息，包括工位、模具、人员、部件代码、作业代码等，实现作业完整id信息的电子化采集和初始化记录，便于作业追溯和管理。

(2)在作业过程中实时采集真空压力，并根据系统设定的算法规则实时判断，对超限压力即时报警，提高对质量问题发现的及时性，提高产品质量，降低质量成本。实时作业和各种分析结果信息可以通过可视化处理在pc端、监控大屏及移动端进行展示，实现管理水平和效率的提升。

(3)长期的生产和工艺数据积累，可通过统计、分析等算法挖掘各种质量问题、异常情况的规律，为工艺和质量改善提供数据依据。

(4)此系统是检测技术、物联网技术和软件技术的有机结合，可以广泛适用于各种对真空压力实时监测和工艺管理需求的工业、制造业场景。

(5)真空检测单元通过插拔部连接至指定的采集接口，对该采集接口对应的模具或产品的真空压力进行采集，可实现“一表多用”，即同一块真空表可同时在多个作业交替使用，降低了用户的使用成本。

(6)智能真空表集成了id识别、真空压力检测、无线通讯、报警提示功能于一体，实现了采集设备的一体化和小型化，并通过无线网关与监控系统平台实时通讯，实现了数据上传和指令接收。

(7)监控软件可实现对模具、智能真空表的有效期进行管理，实现校验期预警提示，对逾期未校验的模具和表计禁用。

(8)每个车间设置为双网关配置，当其中一个宕机时，智能真空表自动切换至另一个网关连接，确保网络通讯质量。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的智能真空表的结构示意图。

图2是本发明的真空压力智能监控系统的结构示意图。

图3是本发明的监控软件的界面示意图。

图4是具体实施例二的系统结构图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

具体实施例一

结合图1，本发明提出一种智能真空表，所述智能真空表包括壳体、警示装置、功能按键、标签识别装置、真空检测单元、显示装置和处理单元。

所述标签识别装置、处理单元安装在壳体内，其中，标签识别装置的采集端安装在壳体表面；所述功能按键、警示装置、显示装置安装在壳体表面；所述警示装置、功能按键、标签识别装置、真空检测单元、显示装置均与处理单元电连接。

所述功能按键用于输入外部控制指令。

所述标签识别装置用于根据处理单元的控制指令，对工序涉及的生产元素对应的id标签进行扫描和识别，将识别结果通过处理单元反馈至采集服务器，使采集服务器根据识别结果调取对应的部件标准工艺和监控工艺，将监控工艺下发至处理单元；所述生产元素至少包括作业代码以及与该作业代码相关的工位代码、模具代码、人员代码和部件代码；所述监控工艺包括该作业代码对应的采集接口处的真空压力上限、真空压力下限、采集间隔和保压时间。

优选的，所述标签识别装置包括摄像单元和/或rfid射频识别单元；对应的，所述id标签包括条形码、二维码和rfid标签中的几种或全部。

所述真空检测单元安装在壳体一侧，包括延伸至壳体之外的插拔部，所述真空检测单元通过插拔部连接至指定的采集接口，对该采集接口对应的模具或产品的真空压力进行采集。

在部件生产过程中，所述处理单元驱使真空检测单元实时采集与之对应的采集接口的真空压力，根据采集服务器下发的监控工艺，判断压力是否合格，直至当前作业工序结束为止。其中，所述处理单元响应于任意时刻压力不合格，驱使警示装置发出警示。

所述显示装置用于显示所属智能真空表采集到的生产元素信息、读取的真空压力值和警示信息。

进一步地，所述警示装置包括蜂鸣器和指示灯。智能真空表接收采集服务器下发的报警规则，对超限压力即时报警，报警方式为蜂鸣器和led指示灯闪烁。优选的，还可以通过组合蜂鸣器和指示灯的报警方式，实现不同状态下的警示效果。例如，当实测压力超过设定上限或下限时，表计将立即报警，蜂鸣器高频鸣响同时红色led报警灯连续闪烁，提醒操作人员处理；当在规定的保压时间内实测压力持续保持在合格压力区间后，表计蜂鸣器低频鸣响同时绿色led闪烁，提示此作业工艺成功完成等。

智能真空表通过摄像头扫描或rfid射频识别带有id标识的真空作业相关生产元素信息，包括工位、模具、人员、部件代码、作业代码等，扫描结果在lcd屏幕显示，便于操作人员核实。全部扫描完毕后，上述信息通过网关上传至数据采集服务器；服务器判定信息完整准确后下发作业启动成功提示，在表计lcd屏幕显示。

在操作人员完成必要的铺层准备后，进入真空导注或压实阶段；此时使用真空表扫描作业id信息，申请压实监测；服务器根据作业id对应的部件标准工艺，下发监控工艺到真空表，包括真空压力上限、下限采集间隔、保压时间等，表计提示接收监控工艺成功后，操作员工将表计连接至模具或产品压力采集接口；表计开始实际测量真空压力，并根据监控工艺要求判断压力是否合格。

在上述监控过程中，表计将实测真空压力根据设定周期(如秒、分钟)上传至服务器，服务器人机界面可实时显示各项作业的状态、压力曲线、工序进度和报警情况。

对于长期积累的生产和工艺数据，管理人员可通过组合条件筛选历史数据，进行统计、分析、比较等方法，既可以输出各种报表，也能够挖掘各种质量问题、异常情况的规律，为工艺和质量改善提供数据依据。

结合图2，本发明还提及一种真空压力智能监控系统，所述真空压力智能监控系统包括监控系统平台、采集服务器、第一交换机和若干个监控终端。

所述若干个监控终端一一对应地分布在车间内，通过第一交换机与采集服务器连接；每个监控终端均包括与第一交换机连接的网关组件，以及采用车间无线网络与网关组件连接的复数个如前所述的智能真空表。网关组件通过网线或光纤连接到服务器交换机，进而连接到服务器；其中光纤连接适用于通讯距离超过100米以上的远程车间。优选的，每个车间设置为双网关配置，当其中一个宕机时，智能真空表自动切换至另一个网关连接。

在作业准备过程中，每个所述智能真空表将采集到的生产元素信息发送至采集服务器，接收采集服务器下发的工艺指令和监控工艺；以及在作业过程中，每个所述智能真空表按照设定周期将实测真空压力上传至采集服务器；优选的，智能真空表可通过zigbee、lora等无线通讯协议网关连接到采集服务器，并接收采集服务器下发的工艺指令和报警规则。

所述采集服务器与监控系统平台连接，用于接收采集服务器转发的所有车间的生产数据，预处理接收到的所有车间的生产数据后，进行统计分析，将统计分析结果通过人机交互界面以显示；所述生产数据至少包括生产元素信息、对应的实测真空压力信息和监测到的警报信息。

应当理解，在本发明中，智能真空表的作用不局限在真空压力采集和监控，而是通过智能真空表完成对整个部件生成全过程相关数据的自动采集和作业过程监控。智能真空表采集的生产元素中包括部件代码和作业代码，以及相关的工位代码、模具代码和人员代码。以其中一个部件a的加工为例，在加工准备阶段，工作人员通过智能真空表自动采集部件a的相关信息，发送至采集服务器甚至监控系统平台，由后台记录当前车间的加工任务(部件a)并对加工任务的细节(包含的作业代码、工位代码、模具代码和人员代码等)已经核实，核实后根据智能真空表采集的作业代码调取部件标准工艺和对应的监控工艺，实现作业过程的全自动监控。

通常，一个部件的加工过程涉及若干个作业过程，自然也可能涉及多个工位、模具和人员。本发明采用智能真空表，以部件代码为基准，作业代码对应的作业流程为数据采集和监控单元，实时采集该部件对应的生产过程中涉及到的人、物、工序等参数和工序中的生产环境参数，实现了全自动数据采集和工序监控。正因为前述设计，进一步的，本发明通过安装在监控系统平台内安装的监控软件，不仅实现了作业过程中的异常真空监控，还实现了部件加工过程的数据统计和分析功能。

具体的，结合图3，所述监控系统平台内安装有监控软件，包括实时监控、历史查询、基础信息维护、报警管理、通讯状态、系统管理等模块，监控软件可实现的功能包括：

接收、存储实时作业数据，并通过可视化技术实时展示整个用户整体作业一览和每个具体作业的工业曲线、报警记录等；允许用户自行设置工艺参数和报警规则；设置报表周期和内容；对历史数据进行筛选、统计、分析，根据用户要求定期生成和输出分析报表；实现对所有生产元素id初始化的功能，包括工位、模具、人员、部件代码、作业代码等；可以实现对用户的分组和权限设定管理；可实现对模具、智能真空表的有效期进行管理，实现校验期预警提示，对逾期未校验的模具和表计禁用。

在一些例子中，所述监控系统平台包括依次连接的监控中心、第一交换机、应用服务器和数据服务器；

所述数据服务器与采集服务器连接，接收采集服务器转发的所有车间的生产数据，对接收到的所有车间的生产数据进行处理后发送至应用服务器；

所述应用服务器对处理后的生产数据进行统计分析，将统计分析结果发送至监控中心，通过监控中心的人机交互界面以显示。优选的，所述统计分析结果包括各项作业的工作状态、压力曲线、工艺进度、报警情况，以及模具和智能真空表的校验期剩余时长。

所述应用服务器内安装有历史数据分析模块，用于根据外部输入的组合条件调取数据服务器中存储的对应的历史数据，对调取的历史数据进行统计分析，以报表或图表形式输出分析结果；所述分析结果包括生产过程质量分析，以及异常状态的规律和成因。

具体实施例二

基于前述真空压力智能监控系统，本发明还提及一种真空压力智能监控系统的监控方法，所述监控方法包括：

s1，采用智能真空表对工序涉及的生产元素对应的id标签进行扫描和识别，将识别结果通过处理单元反馈至采集服务器；所述生产元素至少包括作业代码以及与该作业代码相关的工位代码、模具代码、人员代码和部件代码。

s2，采集服务器对反馈信息进行确认，如果确认无误，下发作业启动成功提示信息至对应的智能真空表，通过显示装置显示。

s3，执行铺层准备工序，并且在完成铺层准备工序后，采用智能真空表扫描作业代码信息，将作业代码信息发送至采集服务器。

s4，采集服务器根据接收到的作业代码信息调取对应的部件标准工艺和监控工艺，将监控工艺下发至智能真空表，所述监控工艺包括该作业代码对应的采集接口处的真空压力上限、真空压力下限、采集间隔和保压时间。

s5，将智能真空表一一对应地插接至所述作业代码对应的采集接口，开始执行真空作业工序，并采用智能真空表实时采集所属采集接口对应的模具或产品的真空压力。

s6，结合监控工艺，判断每个智能真空表采集到的真空压力是否合格，直至当前作业工序结束为止；其中，在作业过程中，如果任意时刻压力不合格，驱使警示装置发出警示。

s7，在作业过程中，每个所述智能真空表按照设定周期将生产数据通过采集服务器上传至监控系统平台，由监控系统平台对所有车间的生产数据进行统计分析，将统计分析结果通过人机交互界面以显示；所述生产数据至少包括生产元素信息、对应的实测真空压力信息和监测到的警报信息。

进一步地，步骤s6中，所述结合监控工艺，判断每个智能真空表采集到的真空压力是否合格，直至当前作业工序结束为止的过程包括以下步骤：

判断当前真空作业工序为真空导注工序或压实工序：

如果是真空导注工序，监控工艺为：在预设时长范围内持续监控产品内部多点实时真空压力直至注胶结束，局部快速释压超过设定值将触发报警。

如果是压实工序，监控工艺为：实测压力在规定保压时间内处于设定上下限之间视为合格，否则报警。

参考图一的所示的系统原理设计，本实施例中制定了如下实施例方案,系统结构如图4所示。根据用户实际情况设置为2个远程车间，1个本地车间；每个车间配备智能真空表20块，真空表识别id采用摄像头扫描识别二维码和条形码方式，表计通过zigbee无线网连接至网关；每个车间配备双网关提高连接可靠性；2个远程车间通过光纤连接至服务器，本地车间网关通过网线连接至服务器。

结合前述监控方法，该用户2个远程车间通过智能真空表对预浸料多次压实工序进行真空压力监控，对本地车间真空导注一次成型工序进行真空压力监控。其中预浸料多次压实工序，工艺规则为实测压力在规定保压时间内处于设定上下限之间视为合格，否则报警；真空导注一次成型工序，工艺规则为长时间持续监控产品内部多点实时真空压力直至注胶结束，局部快速释压超过设定值将触发报警。

以上3个车间两种工艺所采集的生产元素id信息和实时真空压力信息上传到服务器系统后，存储于数据服务器，监控系统软件部署在应用服务器，系统设计为b/s架构，用户可通过pc浏览器直接访问系统，通过人机互动，了解每个作业的具体状态、进度、压力曲线和报警情况，同时还可使用系统提供的各种丰富功能实现历史数据筛选、统计、分析、报表输出等功能。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。