基于云计算的工业设备数据采集与分析方法及云服务平台与流程

1.本发明涉及林业安全领域，尤其涉及基于云计算的工业设备数据采集与分析方法及云服务平台。


背景技术：

2.传统工厂的设备是离散型的，相互之间没有关联，生产数据通常也是采用excel表格进行数据管理，其实现方式比较简单，容易遗漏、不规范，不易查询，且不能支持多人同时协同处理，同时保存数据信息比较单一，信息关联性比较差；还存在设备分散、设备资料及设备数据相对分散、易丢失、缺乏统一管理，还可能因为不能及时对设备做报修，拖延设备的维修时间，导致生产无法进行，最终完成不了指定的产量。随着工业4.0的发展，越来越多的工厂迫切需求建立数字化的工厂。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了至少解决现有技术的不足之一，提供基于云计算的工业设备数据采集与分析方法及云服务平台。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：具体的，提出基于云计算的工业设备数据采集与分析方法，包括以下：网关设备获取设备层的设备相关信息，将设备相关信息发送至云服务器，并予以存储；云服务器接收云平台信息系统的控制指令；云服务器根据所述控制指令对所述设备相关信息进行分析处理，响应所述控制指令。
5.进一步，所述网关设备与设备层的设备以及云服务器建立连接的方式具体包括以下，网关建立边缘驱动，并与设备进行连接；网关设备与平台服务器联网形成数据交互；在云服务信息系统上建立设备模型，并打印标签贴到对应的设备；网关定时进行设备数据采集，并将数据上传至平台服务器；平台服务器根据所接收的数据及时间实时更新数据库中设备运行信息。
6.进一步，上述建立边缘驱动具体包括以下，建立网关设备，一个网关可以带多个设备；建立物联设备，物联设备与现实设备的ip对应。
7.建立边缘实例，分配边缘驱动到物联设备，并将物联设备绑定到网关设备。
8.进一步，将所述设备相关信息进行数据存储时，采用分布式存储的方法，具体的，存储时的数据在入库时根据入库人员的主动选择确定安全等级，所述安全等级分为低等级与高等级，若安全等级定义为低等级时则按照普通的分布式存储方式，若安全等级定义为
高等级时，首先将对应的数据存储于分布式节点中的一个节点中，之后将对应的数据进行数据分割，为分割得到的多个子数据段分配一个唯一性id，将多个子数据段分别存储于其他分布式节点中，并将所述id与对应的分布式节点关联，在存储有对应的数据的单独节点损坏时，通过所述数据分割的逆操作进行数据恢复，并通过上述方式重新进行数据存储。
9.进一步，所述设备相关信息具体包括设备状态、设备名称、设备ip、设备运行时间、设备加工数。
10.本发明还提出基于云计算的工业设备数据采集与分析的云服务平台，包括，设备层，具体为各类制造单元，用于完成工厂的生产任务；网关设备，用于获取设备层的设备相关信息，将设备相关信息发送至云服务器，并予以存储；云服务器，用于接收云平台信息系统的控制指令，并根据所述控制指令对所述设备相关信息进行分析处理，响应所述控制指令；云平台信息系统，用于获取用户的请求并形成对应的控制指令。
11.进一步，所述网关设备具体包括，数据采集模块，用于获取包括设备状态、设备名称、设备ip、设备运行时间、设备加工数；数据发送模块，通过调用内置的网络模块将数据采集模块采集的数据发送至云服务器；数据存储模块，用于将设备相关信息予以储存。
12.进一步，具体的所述网络模块为3g通讯模块、4g通讯模块、wifi模块或有线联网模块中的任意一种，当所述网络模块为有线联网模块时，所述网关设备通过宽带网进行数据交互。
13.进一步，所述云平台信息系统具体包括，系统设置子系统，用于创建管理部门、创建管理用户、创建管理角色以及操作权限授权，用户的操作权限限定了用户可以操作的模块，保证了数据的安全访问；平台管理子系统，用于建立工厂的设备模型及工厂日历，设备与网关设备连接后，在平台子系统上安装实际的设备情况建立属于工厂的设备模型，工厂日历为调度人员提供工厂班次管理功能，可以对企业上班时间进行合理规划；设备管理子系统，用于显示查看设备状态、设备的详细情况；订单管理子系统，用于创建订单，订单内容包括订单名称、订单编号、客户信息、约定类型、加工类型、产品附件；生产管理子系统，用于总生产计划划分为各车间计划，车间计划分派成各产线任务，把产线任务分配到各设备负责人，再合理排班加工完成任务；产品档案子系统，用于建立产品库和产品工艺，实现产品归类，统一管理相同产品的加工步骤、加工工艺，加工图纸，加工产品要在产品库建档，创建的产品包括产品名称、产品型号、基本单位、产品描述；在线服务子系统，用于服务报修和建立知识库；服务报修是针对工厂设备发生故障时进行报修，知识库是可以建立与存放工作文档。
14.进一步，所述云服务平台为基于b/s架构开发的应用平台。
15.本发明的有益效果为：本发明能够通过建立云服务平台，智能化地对工厂的设备数据采集及监控，实现企业生产管理数字化，规范化，透明化，可以实时的查看设备的运行状态，并且规范了产品工艺发放流程，实现工艺标准化，提高产品稳定性；也有助于企业分析工厂的运行情况，提高设备的有效利用率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
17.图1所示为本发明基于云计算的工业设备数据采集与分析方法流程图；图2所示为本发明基于云计算的工业设备数据采集与分析的云服务平台的结构框图。
具体实施方式
18.以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。
19.参照图1，实施例1，本发明提出基于云计算的工业设备数据采集与分析方法，包括以下：步骤110、网关设备获取设备层的设备相关信息，将设备相关信息发送至云服务器，并予以存储；步骤120、云服务器接收云平台信息系统的控制指令；步骤130、云服务器根据所述控制指令对所述设备相关信息进行分析处理，响应所述控制指令。
20.作为本发明的优选实施方式，所述网关设备与设备层的设备以及云服务器建立连接的方式具体包括以下，网关建立边缘驱动，并与设备进行连接；网关设备与平台服务器联网形成数据交互；在云服务信息系统上建立设备模型，并打印标签贴到对应的设备；网关定时进行设备数据采集，并将数据上传至平台服务器；平台服务器根据所接收的数据及时间实时更新数据库中设备运行信息。
21.作为本发明的优选实施方式，上述建立边缘驱动具体包括以下，建立网关设备，一个网关可以带多个设备；建立物联设备，物联设备与现实设备的ip对应。
22.建立边缘实例，分配边缘驱动到物联设备，并将物联设备绑定到网关设备。
23.另外网关设备与平台服务器形成关联及数据交互，包括如下步骤：
（一）网关设备采集设备的数据；（二）网关设备按照设定的周期将采集实时监测的数据上传至平台服务器；（三）平台服务器将接收数据，完成数据信息交互。
24.作为本发明的优选实施方式，将所述设备相关信息进行数据存储时，采用分布式存储的方法，具体的，存储时的数据在入库时根据入库人员的主动选择确定安全等级，所述安全等级分为低等级与高等级，若安全等级定义为低等级时则按照普通的分布式存储方式，若安全等级定义为高等级时，首先将对应的数据存储于分布式节点中的一个节点中，之后将对应的数据进行数据分割，为分割得到的多个子数据段分配一个唯一性id，将多个子数据段分别存储于其他分布式节点中，并将所述id与对应的分布式节点关联，在存储有对应的数据的单独节点损坏时，通过所述数据分割的逆操作进行数据恢复，并通过上述方式重新进行数据存储。
25.在本优选实施方式中，通过在采集数据时，对重要数据与一般数据进行区分，进而针对性存储，对于重要数据将其分割分别存入分布式节点中进行备份，在数据丢失时，找回并重新按照此操作保存，能够确保重要数据的安全性。
26.作为本发明的优选实施方式，所述设备相关信息具体包括设备状态、设备名称、设备ip、设备运行时间、设备加工数。
27.参照图2，本发明还提出基于云计算的工业设备数据采集与分析的云服务平台，包括，设备层，具体为各类制造单元，用于完成工厂的生产任务；网关设备，用于获取设备层的设备相关信息，将设备相关信息发送至云服务器，并予以存储；云服务器，用于接收云平台信息系统的控制指令，并根据所述控制指令对所述设备相关信息进行分析处理，响应所述控制指令；云平台信息系统，用于获取用户的请求并形成对应的控制指令。
28.作为本发明的优选实施方式，所述网关设备具体包括，数据采集模块，用于获取包括设备状态、设备名称、设备ip、设备运行时间、设备加工数；数据发送模块，通过调用内置的网络模块将数据采集模块采集的数据发送至云服务器；数据存储模块，用于将设备相关信息予以储存。
29.作为本发明的优选实施方式，具体的所述网络模块为3g通讯模块、4g通讯模块、wifi模块或有线联网模块中的任意一种，当所述网络模块为有线联网模块时，所述网关设备通过宽带网进行数据交互。
30.作为本发明的优选实施方式，所述云平台信息系统具体包括，系统设置子系统，用于创建管理部门、创建管理用户、创建管理角色以及操作权限授权，用户的操作权限限定了用户可以操作的模块，保证了数据的安全访问；平台管理子系统，用于建立工厂的设备模型及工厂日历，设备与网关设备连接后，在平台子系统上安装实际的设备情况建立属于工厂的设备模型，工厂日历为调度人员提供工厂班次管理功能，可以对企业上班时间进行合理规划；
设备管理子系统，用于显示查看设备状态、设备的详细情况；订单管理子系统，用于创建订单，订单内容包括订单名称、订单编号、客户信息、约定类型、加工类型、产品附件；生产管理子系统，用于总生产计划划分为各车间计划，车间计划分派成各产线任务，把产线任务分配到各设备负责人，再合理排班加工完成任务；产品档案子系统，用于建立产品库和产品工艺，实现产品归类，统一管理相同产品的加工步骤、加工工艺，加工图纸，加工产品要在产品库建档，创建的产品包括产品名称、产品型号、基本单位、产品描述；在线服务子系统，用于服务报修和建立知识库；服务报修是针对工厂设备发生故障时进行报修，知识库是可以建立与存放工作文档。
31.作为本发明的优选实施方式，所述云服务平台为基于b/s架构开发的应用平台。
32.具体的，所述的云平台信息系统，其系统设置子系统用于创建管理部门、创建管理用户、创建管理角色以及操作权限授权，用户的操作权限限定了用户可以操作的模块，保证了数据的安全访问。
33.如所述的云平台信息系统，其平台管理子系统用于建立工厂的设备模型及工厂日历，设备与网关设备连接后，在平台子系统上安装实际的设备情况建立属于工厂的设备模型。工厂日历为调度人员提供工厂班次管理功能。可以对企业上班时间进行合理规划。
34.如所述的云平台信息系统，其设备管理子系统用于显示查看设备状态、设备的详细情况。
35.设备总览卡片背景颜色代表nc状态：绿色代表运行；橙色代表停止；红色代表报警；灰色代表设备离线；设备总览卡片上的当前数代表加工件数，目标数代表目标件数，进度条展示加工进度，卡片上有显示设备名字、设备编码、设备的类型、运行状态、运行方式等。
36.设备总览可以切换不同的展示方式，展示方式有：列表视图、卡片视图、折叠视图；设备详情按照建立的工厂模型显示设备的详情，包括设备编码、设备名称、设备类型、设备状态等；设备详情还包括设备系统信息、软硬件版本、设备状态信息、加工程序、报警信息等；设备的状态数据历史记录用图形化显示，方便企业查看。
37.建立好了产品后创建产品工艺，产品工艺中药设置好原材料归给、加工程序、工序。一个产品工艺可有多个工序。
38.如所述的云平台信息系统，其产品档案子系统用于建立产品库和产品工艺，实现产品归类，统一管理相同产品的加工步骤、加工工艺，加工图纸。加工产品要在产品库建档，创建的产品包括产品名称、产品型号、基本单位、产品描述。
39.产品工艺建立好进行发布后才可以使用，产品工艺发布后，产品才能发布。
40.优化的，只有在产品库里发布的产品才能添加进订单，进行生产排产。
41.如所述的云平台信息系统，其订单管理子系统用于创建订单，订单内容包括订单名称、订单编号、客户信息、约定类型、加工类型、产品附件。可实现与erp等管理软件对接。
42.一个订单可以添加多个产品，包括选择产品型号、生产数量、交货时间及描述信息。
43.选择产品型号是已在产品档案子系统已发布的产品。
44.所述的的云平台信息系统，其生产管理子系统用于总生产计划划分为各车间计划，车间计划分派成各产线任务，把产线任务分配到各设备负责人，再合理排班加工完成任务。
45.总生产计划是由创建的订单转化而来。总生产计划包括计划编码、工厂计划状态、下发计划进度条、已完成数、目标数、生产进度条、距离交货剩余时间、工厂计划生产责任人。
46.计划编码是唯一的，用于区分相同产品的工厂计划。
47.工厂计划状态有三种：新的计划、生产中、生产完成。
48.将工厂计划下发到车间，包括车间的选择、目标数和车间计划生产责任人。
49.一个工厂计划可以下发给多个车间，也可以分多次下发到同一个车间；总生产计划由工厂负责人下发到车间，总生产计划转为车间计划。车间计划包括车间计划编码、车间计划状态、下发计划进度条、已完成数、目标数、生产进度条、距离交货剩余时间、车间计划生产责任人。
50.车间计划编码是唯一的，用于区分相同产品的车间计划；总生产计划下发到车间计划时，车间负责人在手机微信小程序接收到提醒信息。
51.车间计划状态有三种：新的计划、已分配、生产中、生产完成。
52.车间计划由车间负责人下发到小组，选择对应的小组，填入对应的产能计算百分比；在日历视图上选择相对应的生产日期。
53.选择日期只能选择当天以及往后的时间；且日历视图上有提示交货日期，交货日期不做为限制生产日期；选择后日历视图的日期，日期背景变绿，上方出现数值红点，就给这一天分配了任务，当天已有任务，也会在日历视图显示出来。
54.下发到当天的小组任务需要在当天排班生产完成；下发车间计划只能选择本车间内的小组，不能跨车间去选择小组分配任务。
55.车间计划下发到小组时，小组负责人在手机微信小程序接收到提醒信息。
56.将小组任务分配到各设备、制造单元、柔性智能制造单元。
57.在页面的筛选器快速寻找到小组任务；点击小组，页面跳转到日历视图；通过日历视图可以看到小组所分配到的任务，点击已接受任务的日期选择产线任务分配任务；小组任务分配到设备为选择相应的工序，选择设备，填写目标数量；选择是否启用工厂日历班次；选择加工计数方式；加工计数方式有两种，方式一：到时间根据机床运行自动开始计数。方式二：需手动确认，根据机床运行开始计数。
58.小组任务分配到设备，设备负责人在手机微信小程序接收到提醒信息。
59.生产管理子系统还有生产监控，生产监控可以查看设备的执行任务，亦可以说是设备任务加工日程表；生产监控点击设备任务列表的工序名称，获取加工作业图纸、作业指导书和工序
属性。
60.所述的云平台信息系统，其在线服务子系统用于服务报修和建立知识库；服务报修是针对工厂设备发生故障时进行报修，知识库是可以建立与存放工作文档。
61.服务报修可通过设备上二维码扫码报修、平台报修。
62.在线服务子系统还记录了以往的报修记录，方便企业追溯设备的使用情况。
63.所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例中的方案的目的。
64.另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
65.所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储的介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
66.尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
67.以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。