本发明涉及一种与相对于机器被远程地设置的后台管理系统(服务器场、云服务系统、计算中心、网络服务器等)进行无线、直接和实时通信的机器控制装置。该机器优选为车辆测试装置或者车辆升降装置。
背景技术：
在现有技术中，具有控制装置的机器是已知的，但是这些机器或控制装置不能直接地、无线地和实时地与服务器场交换数据。相反，已知的机器是通过电缆连接到本地个人计算机(pc)，然后可以连接到网络。
因此，迄今为止已知的机器不能无线地、直接地与网络通信，即不经过所连接的pc，因此也不能独立地向网络发送数据。需要多个缓冲步骤和通过pc中继数据的硬件架构也不允许实时传输数据；即在时间上，数据传输跟不上自机器的传感器和致动器所产生的数据。因此，实时数据的处理和使用受到阻碍，这成为了提高可靠性，生产可用性，成本效率和/或有效实施和维护/维修活动规划的障碍。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种机器控制装置，其能够直接地、无线地且具有实时能力与网络交换数据。本发明的另一个目的是提供一种后台管理系统，用于处理和评估从机器控制装置发送的数据，以便能够向用户提供关于机器的状态、其它属性和功能的信息。另一个目标是提供相关的修理和维护方法以及机器的启动方法，除了更有效的工作操作之外，例如在维修或维护期间，它们可以确保更高的成本效率，并且为用户提供更高的安全性。总之，目的是提供一种在可靠性，生产可用性，成本效率和/或维护和修理活动的实施和规划能力方面得到改进的机器。
本发明的发明目的通过独立的专利权利要求来实现。在从属专利权利要求中描述了本发明进一步的优选改进。
本发明用于控制机器的控制装置可以被设置用于与机器的一个或多个致动器交换数据。除此之外，数据可以包含控制信号以及关于致动器的测量值和状态信息。此外，控制装置可以被设置为与机器的一个或多个传感器交换数据。控制装置和致动器/传感器之间的数据交换可以具有单向或双向设计。
特别地，该机器可以包括车辆升降装置，车辆制动试验台，车辆测试车道，车辆测功机，废气测量装置和/或用于机动车辆的其它测试装置。
控制装置与执行器/传感器之间的数据交换优选以有线的方式进行。特别地，当致动器/传感器具有无线传输模块时，考虑到更好的可维护性，可访问性，操作灵活性和重量节省，控制装置和致动器/传感器之间的数据交换可以优选以无绳的方式进行，例如通过控制装置和致动器或传感器之间的无线电链路。
进一步地，控制装置可以包含处理单元。处理单元可以是，例如，微控制器，asic或微处理器。特别地，处理单元可以被设置为用于控制机器的致动器和/或从传感器获取数据。
而且，控制装置可以包含无线收发单元，其可以特别地被设置为优选地根据处理单元的命令将来自致动器和/或传感器的数据无线传输到一个或多个本地或优选全球的网络，和/或从网络接收数据。该网络可以是本地或全球网络。特别地，该网络优选为互联网。
控制装置可以优选地固定地连接到机器。控制装置本身的无线收发单元可以是无线电芯片，特别地，优选为微电子无线局域网(wlan)模块。然而，无线收发单元也可以是控制一个或多个其它无线传输路径的微电子模块，例如标准化的方法，诸如蓝牙，gsm，umts，lte等，或者也可以是专有方法。因此，控制装置允许机器将数据，例如致动器和/或传感器的遥测数据，发送至优选为互联网的网络，或者直接发送至连接网络/互联网的路由器等，即不经过连接的pc等。此外，无线收发单元使得以无绳的方式，即无线地向车辆测试装置发送数据是可行的。
此外，控制装置的硬件结构的复杂性被减少，使得可以非常快速地处理数据，使其具有实时能力。在本上下文中，“实时能力”意在特指控制装置能够跟上控制路径的事件。换句话说，这可能意味着，例如，当升降平台在向上或向下移动遇到障碍物时，控制装置能够足够迅速地触发车辆升降平台的紧急停止，例如在几毫秒之内。这也意味着传感器产生的测量值数据，例如其可以从传感器以每10，20，30或50毫秒的时间间隔生成(或者更大或更小的时间间隔)，可以从控制装置以相同或相近的频率接收，然后中继/传输至网络。这种实施能力可以通过例如本发明特别优选的控制装置来实现，控制装置包括实质上仅具有无线收发单元，处理单元(特别优选地，两者组合成单个微电子模块)，以及电连接线和输入/输出线用作其主要组件。这些可以组合成一个核心模块。电路的复杂性以及该核心模块的必要微电子模块的所需数量的减少使得控制装置可以提供非常迅速的数据处理；特别地，当处理单元是功能强大的现代微控制器、asic或具有高处理速度的微处理器时，可以进一步辅助实时能力。例如可以通过几mhz到几ghz的高时钟频率和/或多个处理器核心以及快速缓存来实现高操作速度。当然，核心模块可能包含额外的微电子组件，尽管这可能以控制装置中的数据处理速度为代价。
控制装置或机器与网络(优选互联网)的直接、实时能力的无线通信拥有许多应用优点，其可以特别地概括为以下关键字：可靠性，机器可用性，成本效率和/或提高维护和修理活动的规划能力。因此，可靠性可以被提高，例如可以通过迅速识别机器的次要工作差异，例如与目标值的偏差不可见，但可以在升降装置的千斤顶螺钉的测量数据中被识别，基于实时传输的遥测数据，并适当调整可能的维护周期，以防止重大修理或缺陷。这反过来提高了机器可用性，也提高了成本效率，因为缺陷可能被完全避免。维护和/或维修活动也可能被预先计划和/或预测。数据还可以帮助识别可能需要的替换部件。进一步地，对于双向数据链路，可以及时地且轻易地安装对装置控制固件的更新。与网络的无绳连接还可以在设置和定位机器方面实现最大的灵活性。
此外，控制装置或机器可以经由网络连接到后台管理系统，控制装置的数据可以向其发送和/或从其发送数据到控制装置。
后台管理系统优选为服务器场、计算中心等，且可以经由互联网连接至控制装置或机器，与后台管理系统的连接使得例如可以省去相当大量数据的数据存储器的供应。一个相当小的数据存储器，其足够小且足以缓冲要在近期发送到网络或从网络接收的数据。实际的数据存储发生在后台管理系统中，其可以安装在机器的远程处。后台管理系统特别优选地维护包含针对每个控制装置或机器的装置特有信息的电子装置文件。例如，机器的特有配置也可以存储在这里，例如升降平台在特定用户的基础上建立截止电平或抗压碎保护停止。将数据存储和计算密集型软件功能从机器或控制装置外部化到后台管理系统，因此可以使得协助数据处理实时能力的控制单元的处理速度进一步加快。
进一步地，控制装置可以具有安装有处理单元和无线收发单元或核心模块的电子模块，并且这些可以通过电路板的带状导体彼此电连接。电路板还可以设有用于联入和联出致动器和/或传感器以及电源连接器的线路的输入端和输出端。还可以任选地提供用于数据链路的电缆连接，例如usb连接和/或跳线。控制装置的电路板上的部件数量减少了使得设计紧凑。
而且，处理单元和/或控制装置具有用于控制装置固件的存储器，以及可选地用于缓冲输入和输出数据的优选易失性存储器。存储器模块优选尺寸足够小以使得控制装置具有优先紧凑的设计，且容量足够大使得固件和至少来自传感器/致动器的数据以及它们的控制命令可以被缓存一段指定的时间，例如从几秒钟到几小时。
此外，控制装置的存储器在启动之前的传输不包括固件。控制装置可以被设置为依靠传输装置经由网络通过数据链路从后台管理系统获得或接收并存储固件。进一步地，控制装置可以被设置为以同样的方式获取固件更新。固件和更新的集中管理使得机械和电子组件的制造和输送相同或非常相似，并且可以在后来进行单独的特定用户配置，例如在启动时。然后，该配置也可以安全地存储在机器集中管理的设备文件中。即使进行新的购买，用户也会更容易，因为他/她可以轻易地将测试设备的先前版本的配置转移到新的测试设备。此外，装置固件不能在现场被损坏或更改，这进一步提高了运行可靠性。
而且，由于后台管理系统可以提供因特网接入软件等，与后台管理系统的连接对于用户也是有利的，使得授权用户可以获得或显示有关机器的实时数据/信息，在任何时间和任何具有互联网连接的远程点，甚至可以通过远程控制进行。远程控制在机器指导下基本上不可用，但可以将其激活或设置。机器的显示及其测量值可以通过图形人机界面提供给用户。
进一步地，连接后台管理系统的数据链路可以是控制装置和支持接入网络或因特网设备之间的至少一个有线数据链路径。该数据链路可以优选在机器启动期间建立，且优选临时建立。该数据链路也可以在用于传输数据或安装固件更新的操作期间使用。基本上有利的是，利用该数据链路/该通信路径，可以实现对控制装置和后台管理系统的完全访问的另一种方法。支持接入网络或因特网设备可以是，例如pc或诸如智能电话的某些其他具有接入互联网能力的电子设备。此外，可以在支持接入网络或因特网设备和后台管理系统之间提供至少一个无绳或有绳的数据链路径。
进一步地，无线收发单元可以设有密码模块，密码模块可以被设置为用于加密或解密由无线收发单元发送或接收的数据，或用于向数据提供数字签名。这确保了传输数据的机密性和完整性，以及对认证用户数据的独占访问。
控制装置也可以被设置用来以可能是规则的或不规则的预定时间间隔向网络发送数据，以便经由网络将数据发送到后台管理系统。数据可能特别包含机器致动器和传感器的测量值和状态信息。传输优选地在“推送方法”中进行。例如，处理单元指示传感器对测量数据进行测量，记录数值并将其发送到控制装置。在输入测量数据等之后，处理单元可以立即命令将这些数据传输到网络和后台管理系统。传输通过无线收发单元和网络或网关之间的无线数据连接而进行，例如路由器。后台管理系统然后可以经其所连接的网络接收数据。用户还可以获得对数据的访问，例如通过使用网络应用或其他接口登录到后台管理系统上的适当的设备文件，以及获取已经从控制装置发送至后台管理系统的预先存储的信息项和/或实时数据(“牵引式”)。因此，用户可以获得关于机器的可操作性、一般状态等的综合“现场”概述。对于双向数据链路，用户还可以远程地向控制装置转发指令和控制命令，例如用于远程控制机器。
发送的数据优选为机器的一个或多个传感器的测量数据，和/或机器的一个或多个致动器的测量数据或状态数据。
消息队列遥测传输(mqtt)协议可以优选地用于控制装置和网络之间的传输。因此可以减少发送的数据量，从而进一步提高实时能力。在本发明的含义内，也可以使用结合这些性质的专有协议。
本发明的后台管理系统可以被设置为从本发明的控制装置的输送获取数据，或者向控制装置输送或收发数据。进一步地，后台管理系统、可以连接至一个或多个网络，且包括被设置为用于接收、存储、处理和/或发送数据至控制装置或连接网络的用户终端的多个计算机。后台管理系统优选地是服务器场、计算中心等。后台管理系统可以被设置用于输出基于用户/用户终端经由网络输入的请求、经由超文本标记语言(html)协议输出的请求数据，和以预定的时间间隔更新其显示。
此外，后台管理系统可以被设置成为每个控制装置或机器存储包含关于机器信息的数字设备文件，特别是服务动作，错误存储条目(诊断故障代码(dtc))，传感器和致动器的原始发送数据，原始数据的评估数据，或一个或多个在机器上实现的机器和/或固件的配置，设备文件的数据可以以加密形式存储。
而且，后台管理系统可以被设置为用于评估传输自控制装置机器的传感器和致动器的原始数据，并生成包含关于机器的状态、使用及其使用时间等的评估数据。
进一步地，后台管理系统可以被配置为当在评估期间已经识别出预定事件时，自动地将评估数据发送给用户/用户终端。例如，评估数据可以包含关于对机器维修需要，以及预定事件(可能是机器中的缺陷)已经被检测到的信息。在发生缺陷的情况下，通过向一个或多个用户终端发送包含关于缺陷信息的消息，然后立即通知一个或多个预定用户。因此，维修技术人员可以预先获得关于缺陷，可能的修理，以及所需的更换部件和工具的所有信息，即在到达有问题的机器之前，就以有效和针对性的方式开展修理。同样的方法适用于其它的工作任务，如维护。此外，根据本发明可以提供相应的方法。
评估数据可以是根据机器的传感器和致动器的预定模式处理的原始数据。例如，在后台管理系统中，安装在机器上并测量致动器(例如千斤顶螺钉的电动机)温度的温度传感器的原始数据可以按时间平均化并与在系统中预定的最大平均值进行比较。如果平均温度超过最大平均值，则可能判定致动器过载或存在缺陷，并将自动消息发送给预定的用户。该消息可以包括，例如图形显示的所有温度数据，以及基于观察到的温度曲线被认为是合理的自动生成的错误诊断。用户(例如维修技术人员)可以最优地计划可能需要的维修，并且以最小的时间支出在现场进行修理；例如，不再需要现场错误诊断，或者需要的时间更少。
进一步可能的情况可能是评估数据包含关于机器是否可能需要维护或有缺陷的信息。例如，车辆升降平台的千斤顶螺旋只有轻微的异常行为可能表明，尽管在此时不存在缺陷，但是早期维护可以防止缺陷，从而可以防止由于缺陷导致的延长的生产停机时间。此外，可以确保机器被合理和正确地使用。例如，后台管理系统可向服务技术人员或其他用户输出警告，例如当提升平台的提升臂中的应变计太频繁地检测出设备规格之外的应变时，例如因为车辆根据设计没有相对于提升柱定位，并且被放置在记录点上。此外，例如当它们没有在一段延长时间内被接通时，不可操作的机器可能被检测到，因此致动器不再被电流/电压驱动。换句话说，在没有电流/电压值的情况下，可以假设机器已经被停止运行。在这种情况下，可以联系用户，例如为用户提供更适合于他/她的操作的机器。
处理诸如电压、电流等的致动器值的原始数据以及诸如温度、应变、路径、压力、取向等的传感器的原始数据，因此可以为用户提供相当大的附加值。特别是可以提前进行维护和维修活动(“预测维护”)。在一种最佳实施方式中，机器不再因缺陷而失效。
根据本发明，还可以提供至少包括后台管理系统和控制装置的系统。此外，系统的控制装置可以被设置用于使得在接收到预定命令序列被输入之后(例如通过机器上的键盘)，控制装置向后台管理系统发送紧急信号。系统的后台管理系统可以向预定的联络点发送呼叫或消息，这样可以将紧急请求通知给在预定的联络点的用户，同时显示机器的数据。这样能够直接、迅速地报告给预定的服务中心。
进一步地，控制装置可以被设置成在将控制命令发送至机器的致动器之前，使得控制装置向后台管理系统发送请求，并且当后台管理系统不能发送控制命令时则不发送控制命令。这使得机器的使用可以被集中授权，即启用或阻止。
根据本发明的用于启动控制装置的方法可以具有通过电缆连接将pc或其它支持接入因特网的电气设备连接到控制装置的步骤。此外，pc可以连接到后台管理系统所连接的网络，并且固件可以从为机器预定的后台管理系统中的存储器位置(在特定机器的设备文件中)下载，并且可以存储在控制装置中。这使得(例如提供具有相同或类似硬件的机器)可以仅通过用户根据他/她的愿望利用软件以用户特定的方式在现场设置机器。此外，该方法不必仅用于启动。进一步的使用范例将提供后台管理系统和控制装置之间的固件更新和数据传输，特别是例如当无绳连接失败或无法建立连接时。后述情况优选用于临时使用，例如在无绳数据链路故障的情况下。
总之，本发明因此能够提供一种机器或机器控制装置，用于以直接的、实时的和无绳的方式与网络(优选互联网)交换数据。因此，对于后台管理系统，可以实时地或只稍微延迟地将机器的遥测数据显示在远程计算机、智能电话等上，从而从接收到的数据创建诊断和评估数据，使得这些维护和维修活动是可预测的和/或可规划的，例如，用于由后台管理系统安装在机器上的固件更新且不需要现场的服务技术人员，用于机器可被远程控制，用于准备好指示机器每次使用成本的租赁模型，用于集中地、安全地存储特定机器的数据和配置等。此外，还提供了后台管理系统及相应的维护和启动方法。综上所述，机器的维护和修理活动的可靠性，生产可用性，成本效率和/或规划能力和可预测性得到改善。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行详细说明，其示意图如下：
图1示出了根据本发明的设有控制装置的机器，其连接至本发明的后台管理系统，
图2示出了在启动期间的根据本发明的设有控制装置的机器，
图3示出了根据本发明的控制装置。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的各种实施例进行详细说明。相同或相似的元件在附图中由相同的附图标记表示。然而，本发明并不仅限于所描述的实施例特征，而是还包括对所述实施例特征的修改以及独立权利要求的保护范围内的各种实施例特征的组合。
图1所示的机器1，特别地，其具有控制装置110，传感器120-122(多于和少于三个传感器都是可能的)，以及致动器130-132(多于和少于三个致动器都是可能的)。例如，机器1可以是一种机动车辆升降装置，一种车辆制动试验台，一种机动车辆测功机等。特别地，该机器可以包括车辆升降装置，车辆制动试验台，车辆测试车道，车辆测功机，废气测量装置和/或用于机动车辆的其它测试装置。
在图3中更详细地示出的控制装置110被无线地或无绳地连接至网络(优选为互联网)。存储各个机器1的电子设备文件201-203(多于或少于三个设备文件都是可能的)的后台管理系统2被连接到网络。因此，专用设备文件201-203与每个机器1相关联。设备文件201-203可由授权用户查看。例如，这可以通过将用户设备3a-3b(例如pc，智能电话等)连接到后台管理系统2来进行。为此，数据链路5，在本实施例中的数据链路5c1，5c2，或5c3，例如可以通过http协议和htm显示来建立。然后，用户可以获取他/她被授权的某个机器1的设备文件201-203的存储数据，实时跟踪遥测数据，远程控制机器1等等。
控制装置110经由图3所示的无线收发单元1102发送和接收数据。无线收发单元1102优选地是位于控制装置的电路板上的wlan模块或蓝牙模块。无线收发单元1102可以经由路由器4或一些其他网关单元与网络建立的无线连接5a。然后数据可以在控制装置110与连接至其的用户设备3a-3c之间，经由数据链路5a-5c到后台管理系统2来实时地发送和接收。
此外，图2示出了例如机器1的启动。请参图3的示意图所示，控制装置110具有用于电缆连接的一个或多个端子1106，例如usb，迷你usb等，维修技术人员在启动期间通过电缆连接5d连接计算机6或具有移动因特网功能的终端。进一步地，与网络建立数据链路5e。在该系统配置中，从后台管理系统2下载在启动前未安装在控制装置110上的机器1的固件，并将其安装在控制装置110上。用于电缆连接的端子1106可以通过可选的机械桥1107(图3)被“激活”或启用。类似地，当无线连接5a不被假定为或不能被建立时，例如在机器1的维护/修理期间或在无线收发单元1102有缺陷事故的情况下，终端1106可以替代地用于电缆连接。
图3还示出了控制装置110和到达机器1的致动器和传感器120-123，130-132的电连接1110。连接1110可以具有无绳或有绳的设计。可以使用总线连接或单独的连接。状态值、传感器测量值、控制命令等通过连接1110在致动器和传感器120-123，130-132和控制装置110之间交换或传输。连接1110连接到控制装置110的一个或多个输入1104和一个或多个输出1105。控制装置110优选地位于电路板上，或者特别优选地由所述输入和输出1104、1105，电缆数据终端1106，电压端子1107，所描述的桥1108和额外的数据链路终端1109所构成的电路板上。同样位于电路板上的无线收发单元1102和处理单元1103，其可以共同位于核心模块1101中。带状导体或电缆线1120在图3中通过示例被完全示出。控制装置110的上述组件也可以通过其它方式彼此电连接。例如，可以省略在核心模块1101和输入/输出1104、1105之间示出的连线，并由输入/输出1104、1105和无线收发单元1102和/或处理单元1103之间的单独连接1120代替。有利的是，控制装置110具有优选的小数量的部件，使得其复杂性和制造成本保持在较低水平，并且用于无绳或无线发送和接收数据的单元可以被直接集成。使得除了别的以外，后者可以将数据直接发送到后台管理系统2，而不在其间连接pc。
对于每个设备文件201-204或机器1，输入到后台管理系统2中的(原始)数据将被存储和评估，以能够向用户提供相关的处理信息，例如机器本身和/或其使用的状态。例如，如果观察到延长的时间段没有对机器1施加电压，则将来自后台管理系统2的信息发送至服务技术人员等，以通知系统可能已经停止运行。对于具有两列的升降平台，也可以监视千斤顶螺栓或液压阀。例如，如果确定这些元件在长时间内输出不同的操作值或状态值，则来自后台管理系统2的消息可以提供可能需要执行这些组件的维护的通知，以便防止可能产生的缺陷。负载传感器还可以提供关于在重量规格内是否使用提升装置的信息。后台管理系统2被设置成使得原始数据可以被处理成有意义的、可快速转译的评估数据和/或评估消息。以下是评估消息的一个示例：监视机器1的致动器的温度传感器的值。温度曲线的预定模式由主管理系统2的评估逻辑系统(优选以自动方式)检测，例如在预定连续时间段内的测量温度值的时间平均值的超出数。在这种情况下，以自动的方式识别即将发生的确定缺陷或与观察到的温度分布图案相关的缺陷，并且通知负责的服务技术人员。该信息可以是，例如所述有问题的致动器可能即将发生缺陷，并且最好尽快被替换。
此外，发送遥测数据允许用户监视和远程控制机器1，用户可以在用户设备3a-3c上发送请求，例如通过后台管理系统2提供的服务，诸如可以在因特网上调用的人机图形界面。
进一步地，后台管理系统2还可以被配置为使得机器1的动作受到后台管理系统2启用状态的控制，例如用以防止未经授权的对测试设备访问和使用，或用于批准基于使用的花费和租赁申请。例如，控制装置110的固件可以被配置为在执行动作之前，例如提升升降平台的负载臂，最初被发送到后台管理系统2的请求，该请求而后再发回一个启动命令。
此外，紧急程序也可以通过控制装置110或集成系统中的后台管理系统2来实现。例如，在测试设备1的键盘上输入指定的紧急序列可以触发经由网络和后台管理系统2发送的直接消息至服务技术人员。然后，服务技术人员可以基于来自机器1的实时数据立即对紧急情况进行诊断。
总之，可以提供一种机器1或控制装置110，其可直接地、无绳地且实时地连接到后台管理系统2并与其进行通信。设有机器1或控制装置110和后台管理系统2的系统因此开启了新的技术的可行性，通过该技术，可以用更好的规划和更高的成本效益维护和修理机器1，其操作更可靠，生产时间更长。