CN102662069B - 基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统及方法。它包括：云计算中心，该系统模块实现检测客户与检测实验室之间的数据交流和数据存储及处理。云计算中心为公有云或私有云，具有物联网功能的检测系统，该系统模块实现检测信息及检测数据的自动采集、存储、解析及传输。它将试验方法、检测仪器、现代物流技术、软件系统有机的结合为一个整体，既解决现有仪器设备无法实现实验数据海量存储和互联网应用的技术难题，同时也避免企业采购检测仪器自建实验室的一次性投入。

Description

基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统及方法

技术领域

本发明公开了一种塑料包装检测技术，尤其涉及一种基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统及方法。

背景技术

随着社会经济和科学技术的不断进步，人们对商品包装的质量要求以及包装材料的性能和安全性要求越来越高。因此，为了确保包装实际效果的稳定，包装材料检测行业应运而生，而塑料包装材料检测则是包装材料检测中的一个重要领域。

目前一个企业或者组织对其塑料包装材料有性能检测需求时通常面临两种选择，一是自行采购检测仪器构建实验室进行检测，二是将样品送往政府检测机构或其他第三方检测机构进行检测，并获得最终检测结果。

第一种方式，企业自行采购检测仪器构建实验室进行检测可以应用于日常生产的检测和质量控制，但是这种模式需要企业自己具备实验室,这就必然要求企业投入大量的资金购买检测仪器,培养具备专业检测技能的实验人员,并最终完成实验室的构建.这种大规模的财力、人力和物力的投入仅适用于规模较大或者收益较高的企业，对于一般的中小企业来说就有点力不从心了。

对于有能力构建自己实验室的企业来说，目前市面的包装材料检测仪器良莠不齐，大部分还停留在单片机控制系统的技术阶段，绝大多数的检测仪器仅仅是从单一试验机的角度去设计和应用，针对单个实验过程进行数据结果的输入和少量数据存储及图表输出，因而，对于实验室海量历史数据的存储和分析的需求不能予以满足。迄今为止，在整个塑料包装检测行业内从来没有能够提供海量的历史数据存储和分析以及对实验数据的互联网应用。

而对于第二种方式：第三方委托检测的方式，由于其费用高、周期长（需要经过沟通、柜台填单、报告领取等环节）的特点，一般多用于产品质量纠纷取证和产品质量问题原因分析时采用，很少应用于企业日常生产的质量控制。目前虽然有些领先的检测服务供应商也在逐渐应用电子商务技术来提升各个环节的效率和方便性。但是依然无法从根本上改变其服务模式和应用范围。

无论是企业自己建立的实验室，还是第三方检测机构建立的实验室，都属于一般的传统检测实验室，在传统检测实验室中，检测试验完毕后，须检测员人工从检测仪器上进行检测数据的读取、记录，以备试验报告的制作。在制作试验报告时，除了将从检测仪器上读取的数据记录下来以外，还需要对这些数据进行必要的计算和处理，传统检测行业中这些操作只能通过人工进行。现在包装检测行业中所应用的实验室管理系统，会将试验报告进行存储管理，但是这种实验室管理系统中的试验数据都是人工进行录入，只是简单的实现了将纸质报告转化为电子报告进行存储，并没有实现真正意义上的数据的自动化处理及报告的自动生成。

发明内容

本发明的目的就是为解决以上由于设备设计技术落后而造成的无法进行检测数据自动化处理、持续数据积累和分析的问题，同时也为了解决自建实验室一次性投入大，委托第三方检测机构周期长、费用高、操作不便的问题，提供一种基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统及方法，它将试验方法、检测仪器、网络技术有机的结合成为一个整体，既解决现有仪器设备无法实现的试验数据海量存储和互联网应用的技术难题，同时也能够避免企业采购检测仪器自建实验室的一次性投入，提供第三方检测机构无法提供的短周期、低成本、自助式的新型塑料包装材料检测服务，该发明在提升企业产品质量和保障食品药品安全卫生方面将体现不可估量的社会价值。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统，它包括至少一个远程检测实验室系统和云计算中心；其中，

远程检测实验室系统包括：

若干试验单元，每个试验单元均设有至少一个包装材料检测仪，每台包装材料检测仪都嵌入唯一全球标识码，此标识码包含厂商信息、出厂信息、批次信息，该标识码预置于包装材料检测仪的存储器中；包装材料检测仪中配置有传感器组和数据收发模块I，传感器组检测包装材料检测仪的工作环境数据，包装材料检测仪检测包装材料，包装材料检测仪将各数据进行原编码格式存储，并通过数据收发模块I传输；

至少一台数据采集服务器，该数据采集服务器设有数据收发模块II，数据采集服务器通过数据收发模块II接收各试验单元发送的全部原编码格式数据并进行处理，实现工作环境数据和包装材料数据的自动采集、存储、解析；数据采集服务器与云计算中心连接；

云计算中心分为：

私有云或/和公有云，其中私有云即客户的数据作为单独的数据群存储于该系统提供商私有的基础设施之上的数据库服务器中，由该系统提供商提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制；所述公有云，即通过系统提供商租用第三方提供商提供的能够使用的云来达到系统运行和提供数据服务的目的；

云计算中心完成有检测需求的客户与远程检测实验室系统之间的数据交流、数据存储、处理、报告下载，页面展示。

所述传感器组包括温度、湿度、重量、压力、微量氧、微量水、震动、倾角、距离、力值、电流、电压、速度中的至少一种，传感器与放大电路连接，放大电路将传感器输出的原始信号放大处理后送入A/D转换电路，A/D转换电路与包装材料检测仪的CPU连接，包装材料检测仪还与显示器连接，同时CPU与数据收发模块I连接。

所述数据采集服务器包括：

数据解析单元，将接收到的原编码格式数据解析为可读数据；

二级数据存储单元，将解析完毕的可读数据进行存储；

数据整理与上报单元，将解析完毕的可读数据发送至云计算中心。

所述包装材料检测仪为用于检测塑料包装材料的拉力机、撕裂度仪、氧气透过率测试仪、水蒸气透过率测试仪或密封性测试仪；所述数据收发模块I、II均为有线网络模块或无线网络模块，其中，无线网络模块为Zigbee、蓝牙、GPRS、3G、4G、WIFI或CDMA模块。

所述云计算中心包括：

远程检测实验室系统服务模块，该模块收集客户检测需求信息，并将相关需求信息下发到相应远程检测实验室系统的数据采集服务器；

数据采集、存储、管理系统模块，该模块接收由远程检测试验室系统完成检测后上传的解析后的可读格式的数据，并进行存储、管理；

报告自动生成系统模块，该模块从数据采集、存储、管理系统模块中获取检测的数据并按照从远程检测实验室系统接收到的报告需求对数据进行处理，最终制作成检测报告/分析报告，供客户下载；同时最终将报告也传输至远程检测实验室系统。

所述远程检测实验室系统服务模块包括：

客户自助实验室管理子模块，客户在此模块中进行远程检测实验室系统基础数据管理，包括企业门户设置、企业电子账户管理、企业供应商管理、包装材料信息管理、实验室成员账号及权限管理；

数据服务子模块，客户在此模块中进行检测需求的提交、检测单进度跟踪查看、检测报告查看下载、分析报告查看下载；

检测实验室管理子模块，远程检测实验室系统在此模块中进行检测实验室技术人员账号及权限设置、实验室仪器信息设置、实验室检测项目设置、收费标准设置、客户样品签收、试验样品制作、试验实施、报告管理、客户信息管理、实验室能效统计分析。

所述数据采集、存储、管理系统模块包括：

数据同步与解析单元子模块，自动接收远程检测实验室系统的原编码格式检测数据；

试验原始数据存储子模块，对接收到的试验数据进行存储；

管理、业务数据存储子模块，对远程检测实验室系统中的业务数据进行存储、管理。

所述报告自动生成系统模块包括：

报告请求与服务接口子模块，接收客户在远程检测实验室服务系统模块中提交的报告请求；

报告自动生成子模块，对检测数据进行处理，并生成报告；

模板制作与管理子模块，对于检测报告、分析报告所需要的模板进行制作、管理。

所述原编码格式数据按照三类数据进行不同的封装处理，一类是设备数据帧，主要包含传感器信息；第二类是信息采集设备通讯帧，包含试验参数及辅助信息采集系统采集的其他数据信息；第三类控制帧，控制帧使作为系统总站的数据服务器使用下行指令实现对设备的控制：

（1）设备数据帧：帧头包含帧同步字、设备编号、试验编号、试验类型信息；数据部分依据上报信息的不同分为“设备信息”、“试验参数”、“实时数据”、“试验结果”，每类信息根据所上报具体内容的不同又选择多种帧格式，每种帧格式以“特征编码”来区分；帧尾主要用来保存自帧头第一字节到帧尾前一字节的逐字节异或校验码；

（2）信息采集设备通讯帧：也由“帧头”、“数据”和“帧尾”三部分组成，帧头部分包含帧同步字、设备编号、试验编号、设备类型、备用信息、特征编码信息；数据部分包含样品信息和操作员信息两种数据，分别发送至数据采集服务器与试验仪器；帧尾主要用来保存自帧头第一字节到帧尾前一字节的逐字节异或校验码；

（3）控制帧：帧头包含帧同步字、服务器编号、目标机编号、备用信息、特征编码信息；数据部分下达包含关机指令、召唤仪器时间、设定仪器时间、召唤仪器传感器、开关信息、开关控制、召唤仪器参数、启动停止实验、召唤仪器日志指令集；帧尾主要用来保存自帧头第一字节到帧尾前一字节的逐字节异或校验码。

一种采用基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统的检测方法，它的过程为：

步骤1，实验室及系统硬件配置

设立远程检测实验室系统，并为实验室配置具有物联网功能的包装材料检测仪；

步骤2，网络及软件系统配置

通过远程检测实验室系统的数据采集服务器登录至云计算中心，配置客户账号、实验室技术人员账号、实验室仪器信息、实验室检测项目信息、收费标准这些基础数据；

步骤3，客户实验室信息设置

客户使用客户账号登录云计算中心，配置客户实验室门户、成员账号、供应商、检测材料、电子账户信息；

步骤4，检测需求提交

客户登录云计算中心，提交检测委托单，并将检测材料通过物流传输到远程检测实验室系统；

步骤5，远程检测实验室系统进行试验实施

检测实验室接收物流传输的检测材料，并登录云计算中心根据客户检测需求进行样品制作、试验实施；

步骤6，检测数据采集、传输、解析

试验开始后，具有物联网功能的远程检测实验室系统将检测数据进行自动采集、解析、存储并传输至云检测中心的子模块数据采集、存储、管理系统模块进行数据同步、存储；

步骤7，检测报告自动生成

数据解析完毕后，云计算中心的报告自动生成系统模块将数据按照数据模板进行报告制作，完成后将报告发布至客户界面，并进行报告费用扣除；

步骤8，检测报告下载

客户登录云计算中心，下载检测报告。

所述步骤2-8的业务实施过程为：

步骤501、有检测需求的企业成为远程检测实验室系统客户；

步骤502、远程检测实验室系统管理员登录系统，为客户开通客户实验室管理员账号；

步骤503、客户使用管理员账号登录配置本企业实验室的门户、用户账号及权限、供应商信息、检测材料、企业电子账户信息；

步骤504、客户企业在发生检测需求时进行材料抽样，并进行封装；

步骤505、登录云计算中心，进入数据服务子模块，填写检测委托单，提交检测需求，并打印检测委托单号条形码，贴至封装好的样品封装箱上；

步骤506、样品转交物流进行传递；

步骤507、远程检测实验室系统接收试样，并登录云计算中心，进入检测实验室管理子模块进行样品签收、试验样品制作，将试验样品送至包装材料检测仪器上，试验开始；

步骤508、试验实施，包装材料检测仪器进行检测；

步骤509、试验完毕后，报告自动生成，检测费用自动扣除；

步骤510、客户登录云计算中心，进入数据服务子模块进行检测报告下载。

所述步骤6-8中的数据处理过程为：

步骤601、试样进入检测仪器后，包装材料检测仪采集试样信息；

步骤602、包装材料检测仪实施检测过程，对原始格式的检测数据进行存储和发送；

步骤603、数据采集服务器接收包装材料检测仪发送的原始格式的检测数据；

步骤604、数据采集服务器的数据解析单元将原始格式的检测数据解析为可读格式的数据；

步骤605、数据采集服务器完成对解析后的数据的存储及往云计算中心的发送；

步骤606、云计算中心的数据同步与解析单元子模块接收数据采集、整理与上报单元发送的可读格式数据，并进行存储和管理；

步骤607、数据同步与解析单元子模块将数据接收完毕后，报告自动生成子模块从试验原始数据存储子模块中取得本次试验的检测数据，并结合模板制作与管理子模块中的检测报告模板完成报告的自动生成，并通过报告请求与服务接口子模块报告请求与服务接口子模块将报告数据传送至数据服务子模块；

步骤608、客户登录云计算中心，进入数据服务子模块进行检测报告下载。

所述步骤7-8中分析报告处理过程为：

步骤701、客户登录报告自动生成系统模块，选择需要的分析报告类型；

步骤702、报告请求与服务接口子模块接收来自报告自动生成系统模块的分析请求；

步骤703、报告自动生成子模块按照分析请求，从试验原始数据存储子模块中取得满足分析请求的数据群，并进行数据处理、分析，按照模板制作与管理模块中的报告模板生成分析报告，通过报告请求与服务接口模块将生成的分析报告传输至数据服务子模块，并进行报告费用扣除；

步骤704、用户进入报告自动生成系统模块下载分析报告。

本发明的仪器设备与数据采集上报系统之间采用双向无线通讯，支持Zigbee和（或）蓝牙和（或）GPRS、CDMA、3G三类通讯手段，实现了检测数据的自动传输，无需人为参与；并通过物联网与云计算技术，实现包装材料检测仪器与云计算中心之间的双向通讯。

在报告自动生成系统中设置报告请求与服务接口单元，通过该接口单元，按照服务系统中用户的请求在报告生成系统中自动生成检测报告，并传输至客户服务系统以供用户查看下载。现在存在一部分电子报告的管理系统，而这些所谓电子报告不过是将数据人工录入到系统中的报告模板而已，本系统中的报告生成过程完全无人为参与，从检测仪器产生数据开始，由数据采集、管理、存储系统进行数据采集、存储，并传输至报告生成系统，报告生成系统在接收到服务系统的报告请求后，按照报告模板管理模块中设置的报告模板将数据与模板相结合，生成检测报告，并最终发布到客户的服务系统，供客户下载。

通过仪器设备与数据采集、管理、存储系统之间的双向无线通讯技术，将试验的实时数据以实时数据报告的模式传输至客户服务系统。与传统实验室相比，客户不仅可以查看试验结果，还可以通过实验实时数据报告详细了解整个试验过程中的试验数据，掌握试验的整个过程。

在该系统中，费用的自动收取也结合了进来，客户在自己的企业门户中有自己的电子账户，针对每次客户的不同检测需求，按检测结果收费。所谓按结果收费，与之对应的是按需求收费，传统的第三方委托检测中，都是当客户提出检测要求时（一般为将委托检测单提交至检测机构时）客户须将检测费用一并提交至检测机构，而该系统中则是客户在自己的企业电子账户中具备一定的可用值，在检测报告出具时系统按照检测结果进行费用计算并最终进行扣除，以此来达到按结果收费的效果。从而，客户无需在每次提交检测需求时都要进行费用相关的工作处理，仅需定期（或按照系统提示）进行费用充值即可。

现在行业中都以检测报告的出具作为一个检测试验的结束，每一个检测报告都以一个独立的个体形式存在，但是如果将所有的独立个体集中起来，将形成一个庞大的信息集群，从中可以挖掘出非常多有价值的信息。该系统中设置试验数据的存储管理单元，将对海量的历史试验数据进行存储，并在接收到客户通过服务系统提出的分析需求后对相同或不同的材料、试验之间进行比对、分析，并最终生成分析报告供客户查看、下载。客户可以利用系统中提供的分析工具，从整个信息集群中挖掘到有价值的信息，为企业对于包装材料的生成或使用提供有效指导。

本发明的有益效果是：

1、解决了有塑料包装材料检测需求的客户因资金、技术人员、场地等原因不能建设自己企业的检测实验室的问题；从而使得客户无需投入大量资金购入检测仪器、培养技术人员、设立场地建立实验室，就可以拥有自己的远程实验室进行包装材料的质量控制；

2、解决了传统实验室的检测数据止步于报告，无法形成数据群进行数据挖掘的问题；将客户实验室的数据进行集中存储、管理，并进行试样、供应商多维度分析，为客户的质量把控、改进、企业发展提供了价值信息和有力依据；

3、解决了传统实验室检测数据必须依赖于人工读取、记录、计算、处理、报告出具的问题，完全实现数据自动化采集、传输、处理和报告生成，在降低人力成本和时间成本的同时，大幅度提高检测数据的准确性；

4、实验室可以通过检测数据的自动化采集、传输，获得整个实验过程的实时数据，把握整个试验的试验过程，而不是仅仅获得试验结果数据，从而对实验的有效性提供了判断依据。

5、通常检测仪器制造商只精通于检测技术，技术着力点集中在如何制造出更精准的仪器，即检测数据上；检测机构和检测服务提供商通常只精于检测过程管理和检测结果（基于检测数据的结论）的提供；信息系统的开发商只是精于信息和软件技术，而对于检测技术和检测服务业务知之甚少。故而缺乏土壤和环境能够站在多个专业角度，从整个社会效益和行业进步的方向去进行创新思维，是造成购买设备自建实验室和委托检测这两种传统模式得以存在数十年而没有新的创新的根源，当然云计算和物联网技术的发展成熟也是该发明的必要条件。故而本发明的创新立意角度和多种专业技术的有效融合就变得颇有难度。

6、在目前包装性能检测实验室还停留在单机操作、手工处理数据和本地应用的阶段。本发明通过一系列软硬件系统的有效结合，通过发达的现代物流网络,将多个实验室组成具有集群检测服务能力的巨型实验室,并将该实验室的服务范围延展到了互联网乃至世界的每一个角落，使实验室的仪器等基础设施、人力资源、实验数据存储空间、软件系统运算与服务能力等资源都能够做到随需扩展，增加了实体实验室的分布式管理、试验报告的全自动处理以及数据服务的云模式等等,使该巨型的包装检测集群实验室达到最佳资源利用率和最大效率。本发明完全颠覆了传统包装检测实验室的功能、服务范围、管理和资源配置方式、信息处理方式等，创造了一种全新型服务统一、集群管理的包装检测实验室。

附图说明

图1为本发明的硬件系统结构图；

图2为传感器组与检测包装仪的连接图；

图3为本发明的系统模块图；

图4为本发明总体流程图；

图5为业务实施流程图；

图6为本发明数据处理流程图；

图7为本发明分析报告流程图。

其中，1.包装材料检测仪，2.数据采集服务器，3.云计算中心，101.传感器组，102.CPU，103.数据收发模块I，104.放大电路，105.A/D转换电路，106.显示器，201.数据收发模块II，202.数据解析单元，203.二级数据存储单元，204.数据采集、整理与上报系统，，301.远程检测实验室系统服务模块，302.客户自助实验室管理子模块，303.数据服务子模块，304.检测实验室管理子模块，305.报告自动生成系统模块，306.报告请求与服务接口子模块，307.报告自动生成子模块，308.模板制作与管理子模块，309.数据采集、存储、管理系统模块，310.数据同步与解析单元子模块，311.实验原始数据存储子模块，312.管理、业务数据存储子模块。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

图1、图3中，一种基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统，它包括至少一个远程检测实验室系统和云计算中心3；其中，

远程检测实验室系统包括：

若干试验单元，每个试验单元均设有至少一个包装材料检测仪1，每台包装材料检测仪1都嵌入唯一全球标识码，此标识码包含厂商信息、出厂信息、批次信息，该标识码预置于包装材料检测仪的存储器中；包装材料检测仪1中配置有传感器组101和数据收发模块I103，传感器组101检测包装材料检测仪1的工作环境数据，包装材料检测仪1检测包装材料，包装材料检测仪1将各数据进行原编码格式存储，并通过数据收发模块I103传输；

至少一台数据采集服务器2，该数据采集服务器2设有数据收发模块II201，数据采集服务器2通过数据收发模块201接收各试验单元发送的全部原编码格式数据并进行处理，实现工作环境数据和包装材料数据的自动采集、存储、解析；数据采集服务器2与云计算中心3连接；

云计算中心3分为：

私有云或/和公有云，其中私有云即客户的数据作为单独的数据群存储于该系统提供商私有的基础设施之上的数据库服务器中，由该系统提供商提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制；所述公有云，即通过系统提供商租用第三方提供商提供的能够使用的云来达到系统运行和提供数据服务的目的。

云计算中心3完成有检测需求的客户与远程检测实验室系统之间的数据交流、数据存储、处理、报告下载，页面展示。

图2中，所述传感器组101包括温度、湿度、重量、压力、微量氧、微量水、震动、倾角、距离、力值、电流、电压、速度中的至少一种，传感器与放大电路104连接，放大电路104将传感器输出的原始信号放大处理后送入A/D转换电路105，A/D转换电路105与包装材料检测仪1的CPU102连接，包装材料检测仪1还与显示器106连接，同时CPU102与数据收发模块I103连接。包装材料检测仪1通过传感器组101（至少包含一个传感器）中获取数据，经过放大电路104放大处理后，送入A/D转换电路105中转换化为高精度的数字信号。之后转化的数字信号交由CPU102进行分析处理。处理后的结果通过显示器106直观展示，同时通过数据收发模块I103将数据进行传递。

所述数据采集服务器2包括：

数据解析单元202，将接收到的原编码格式数据解析为可读数据；

二级数据存储单元203，将解析完毕的可读数据进行存储；

数据整理与上报单元204，将解析完毕的可读数据发送至云计算中心3。

所述包装材料检测仪1为用于检测塑料包装材料的拉力机、撕裂度仪、氧气透过率测试仪、水蒸气透过率测试仪或密封性测试仪；所述数据收发模块I、II为有线网络模块或无线网络模块；无线网络模块为Zigbee、蓝牙、GPRS、3G、4G、WIFI或CDMA模块。

所述云计算中心3包括：

远程检测实验室系统服务模块301，该模块收集客户检测需求信息，并将相关需求信息下发到相应远程检测实验室系统的数据采集服务器2；

数据采集、存储、管理系统模块309，该模块接收由远程检测试验室系统完成检测后上传的解析后的可读格式的数据，并进行存储、管理；

报告自动生成系统模块305，该模块从数据采集、存储、管理系统模块309中获取检测的数据并按照从远程检测实验室系统接收到的报告需求对数据进行处理，最终制作成检测报告/分析报告，供客户下载；同时最终将报告也传输至远程检测实验室系统。

所述远程检测实验室系统服务模块301包括：

客户自助实验室管理子模块302，客户在此模块中进行远程检测实验室系统基础数据管理，包括企业门户设置、企业电子账户管理、企业供应商管理、包装材料信息管理、实验室成员账号及权限管理；

数据服务子模块303，客户在此模块中进行检测需求的提交、检测单进度跟踪查看、检测报告查看下载、分析报告查看下载；

检测实验室管理子模块304，远程检测实验室系统在此模块中进行检测实验室技术人员账号及权限设置、实验室仪器信息设置、实验室检测项目设置、收费标准设置、客户样品签收、试验样品制作、试验实施、报告管理、客户信息管理、实验室能效统计分析。

所述数据采集、存储、管理系统模块309包括：

数据同步与解析单元子模块310，自动接收远程检测实验室系统的检测数据；

试验原始数据存储子模块311，对接收到的试验数据进行存储；

管理、业务数据存储子模块312，对远程检测实验室系统中的业务数据进行存储、管理。

所述报告自动生成系统模块305包括：

报告请求与服务接口子模块306，接收客户在远程检测实验室服务系统模块中提交的报告请求；

报告自动生成子模块307，对检测数据进行处理，并生成报告；

模板制作与管理子模块308，对于检测报告、分析报告所需要的模板进行制作、管理。

所述原编码格式数据按照三类数据进行不同的封装处理，一类是设备数据帧，主要包含传感器信息；第二类是信息采集设备通讯帧，包含试验参数及辅助信息采集系统采集的其他数据信息；第三类控制帧，控制帧使作为系统总站的数据服务器使用下行指令实现对设备的控制：

（1）设备数据帧：帧头包含帧同步字、设备编号、试验编号、试验类型信息；数据部分依据上报信息的不同分为“设备信息”、“试验参数”、“实时数据”、“试验结果”，每类信息根据所上报具体内容的不同又选择多种帧格式，每种帧格式以“特征编码”来区分；帧尾主要用来保存自帧头第一字节到帧尾前一字节的逐字节异或校验码；

（2）信息采集设备通讯帧：也由“帧头”、“数据”和“帧尾”三部分组成，帧头部分包含帧同步字、设备编号、试验编号、设备类型、备用信息、特征编码信息；数据部分包含样品信息和操作员信息两种数据，分别发送至数据采集服务器与试验仪器；帧尾主要用来保存自帧头第一字节到帧尾前一字节的逐字节异或校验码；

（3）控制帧：帧头包含帧同步字、服务器编号、目标机编号、备用信息、特征编码信息；数据部分下达包含关机指令、召唤仪器时间、设定仪器时间、召唤仪器传感器、开关信息、开关控制、召唤仪器参数、启动停止实验、召唤仪器日志指令集；帧尾主要用来保存自帧头第一字节到帧尾前一字节的逐字节异或校验码。

本发明中包装材料检测仪1与具有无线数据收发功能的数据采集服务器2之间可以是N:1的关系，即一个数据采集服务器2可以同时与多个包装材料检测仪1进行通讯。这意味着远程检测实验室系统可以是多个地理位置不同的实体包装检测实验室，根据包装检测的业务量需求可以无限扩展和增加，而云计算中心3不需做出任何改变。两者之间通讯采用有线或无线模式，采用无线模式时其无线通讯方式支持支持Zigbee和（或）蓝牙和（或）GPRS、CDMA、3G、4G以及Wi-Fi等通讯手段。数据采集服务器2是一台经过改造的专用计算机，在普通计算机的基础上增加了数据收发模块II201和数据采集、处理与上报系统。数据采集、处理与上报系统包含数据解析单元202、二级数据存储单元203、数据整理与上报单元204等部分组成，其中数据解析单元202将包装材料检测仪1发送的过来的数据进行解析并存储在二级数据存储单元203，根据云计算中心3发送过来的调度指令，数据采集服务器2可以利用数据整理与上报单元204对本地数据进行运算和预处理，也可以承担一部分分布式运算任务来减轻云计算中心的运算压力，在数据处理完成之后，数据整理与上报单元204根据上报要求选择数据并通过数据压缩模块对上报数据进行无损压缩处理。上报前的数据压缩是为了减少网络带宽压力，挺高数据处理效率，压缩采用Deflate算法。

同时为了能够完成云计算中心3到包装材料检测仪1之间两级网络的双向通讯，每台包装材料检测仪1在入网之前都嵌入了唯一全球标识码，此标识码包含厂商信息、出厂信息、批次信息等，该标识码可以预置于仪器存储器中，也可以被接入系统解释和定义，这样系统可以针对各类厂商的非标准仪器进行接入，来无限扩展不断增加的检测项目需求。多级（按照多级设计，当前应用是两级）网络仪器寻址方式，让云计算中心3可以通过多级网络准确向仪器发送指令和甄别来自不同包装材料检测仪1的数据。这些技术保障让某一实体实验室可以根据业务需求灵活增减仪器设备，而不影响整个系统。

云计算中心本身采用虚拟化技术来提供不断扩展的计算机硬件资源，构建Iaas（基础设施即服务）平台向用户提供无限的检测数据存储空间扩展服务，构建Saas（软件即服务）平台，在该平台上运行为企业用户提供远程包装性能检测实验室服务系统，该系统在服务模式上同样借鉴云计算的技术理念，用户通过在线的委托之后只需要等待数据和结果的在线服务即可，根本不需要关心哪个实验室完成的试验，哪个仪器设备和实验人员做出的检测，试验数据存储在哪里，这一切都将由本发明的系统自动协调完成。由于本发明突破了检测仪器的物联网瓶颈，使试验过程数据可以完成自动的上传和采集，故而在试验报告和数据分析报告环节突破了现有包装材料检测实验室试验报告要依赖手工编辑或手工导入试验数据的模式，通过试验报告模板预定义及一定的数据映射关系，可以实现全自动的试验报告生成功能，即试验完成之后试验报告就可以自动生成。

图4中是本发明的流程图，包括以下步骤：

步骤1，实验室及系统硬件配置

设立远程检测实验室系统，并为实验室配置具有物联网功能的包装材料检测仪；

步骤2，网络及软件系统配置

通过远程检测实验室系统的数据采集服务器登录至云计算中心，配置客户账号、实验室技术人员账号、实验室仪器信息、实验室检测项目信息、收费标准这些基础数据；

步骤3，客户实验室信息设置

客户使用客户账号登录云计算中心，配置客户实验室门户、成员账号、供应商、检测材料、电子账户信息；

步骤4，检测需求提交

客户登录云计算中心，提交检测委托单，并将检测材料通过物流传输到远程检测实验室系统；

步骤5，远程检测实验室系统进行试验实施

检测实验室接收物流传输的检测材料，并登录云计算中心根据客户检测需求进行样品制作、试验实施；

步骤6，检测数据采集、传输、解析

试验开始后，具有物联网功能的远程检测实验室系统将检测数据进行自动采集、解析、存储并传输至云检测中心的子模块数据采集、存储、管理系统模块进行数据同步、存储；

步骤7，检测报告自动生成

数据解析完毕后，云计算中心的报告自动生成系统模块将数据按照数据模板进行报告制作，完成后将报告发布至客户界面，并进行报告费用扣除；

步骤8，检测报告下载

客户登录云计算中心，下载检测报告。

图5中，所述步骤2-8的业务实施过程为，

步骤501、有检测需求的企业成为远程检测实验室系统客户；

步骤502、远程检测实验室系统管理员登录系统，为客户开通客户实验室管理员账号；

步骤503、客户使用管理员账号登录配置本企业实验室的门户、用户账号及权限、供应商信息、检测材料、企业电子账户信息；

步骤504、客户企业在发生检测需求时进行材料抽样，并进行封装；

步骤505、登录云计算中心，进入数据服务子模块，填写检测委托单，提交检测需求，并打印检测委托单号条形码，贴至封装好的样品封装箱上；

步骤506、样品转交物流进行传递；

步骤507、远程检测实验室系统接收试样，并登录云计算中心，进入检测实验室管理子模块进行样品签收、试验样品制作，将试验样品送至包装材料检测仪器上，试验开始；

步骤508、试验实施，包装材料检测仪器进行检测；

步骤509、试验完毕后，报告自动生成，检测费用自动扣除；

步骤510、客户登录云计算中心，进入数据服务子模块进行检测报告下载。

图6中，所述步骤6-8中的数据处理过程为，

步骤601、试样进入检测仪器后，包装材料检测仪采集试样信息；

步骤602、包装材料检测仪实施检测过程，对原始格式的检测数据进行存储和发送；

步骤603、数据采集服务器接收包装材料检测仪发送的原始格式的检测数据；

步骤604、数据采集服务器的数据解析单元将原始格式的检测数据解析为可读格式的数据；

步骤605、数据采集服务器完成对解析后的数据的存储及往云计算中心的发送；

步骤606、云计算中心的数据同步与解析单元子模块接收数据采集、整理与上报单元发送的可读格式数据，并进行存储和管理；

步骤607、数据同步与解析单元子模块将数据接收完毕后，报告自动生成子模块从试验原始数据存储子模块中取得本次试验的检测数据，并结合模板制作与管理子模块中的检测报告模板完成报告的自动生成，并通过报告请求与服务接口子模块报告请求与服务接口子模块将报告数据传送至数据服务子模块；

步骤608、客户登录云计算中心，进入数据服务子模块进行检测报告下载。

图7中，所述步骤7-8中分析报告处理过程为：

步骤701、客户登录报告自动生成系统模块，选择需要的分析报告类型；

步骤702、报告请求与服务接口子模块接收来自报告自动生成系统模块的分析请求；

步骤703、报告自动生成子模块按照分析请求，从试验原始数据存储子模块中取得满足分析请求的数据群，并进行数据处理、分析，按照模板制作与管理模块中的报告模板生成分析报告，通过报告请求与服务接口模块将生成的分析报告传输至数据服务子模块，并进行报告费用扣除；

步骤704、用户进入报告自动生成系统模块下载分析报告。

Claims (9)

1.一种基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统，其特征是，它包括至少一个远程检测实验室系统和云计算中心；其中，

远程检测实验室系统包括：

若干试验单元，每个试验单元均设有至少一个包装材料检测仪，每台包装材料检测仪都嵌入唯一全球标识码，此标识码包含厂商信息、出厂信息、批次信息，该标识码预置于包装材料检测仪的存储器中；所述包装材料检测仪与传感器组和数据收发模块I连接，传感器组检测包装材料检测仪的工作环境数据，包装材料检测仪检测包装材料，包装材料检测仪将各数据进行原编码格式存储，并通过数据收发模块I传输；

至少一台数据采集服务器，该数据采集服务器设有数据收发模块II，数据采集服务器通过数据收发模块II接收各试验单元发送的全部原编码格式数据并进行处理，实现工作环境数据和包装材料数据的自动采集、存储、解析；数据采集服务器与云计算中心连接；

云计算中心包括：

私有云或/和公有云，其中私有云即客户的数据作为单独的数据群存储于该系统提供商私有的基础设施之上的数据库服务器中，由该系统提供商提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制；所述公有云，即通过系统提供商租用第三方提供商提供的能够使用的云来达到系统运行和提供数据服务的目的；

云计算中心完成有检测需求的客户与远程检测实验室系统之间的数据交流、数据存储、处理、报告下载，页面展示；

所述云计算中心包括：

远程检测实验室系统服务模块，该模块收集客户检测需求信息，并将相关需求信息下发到相应远程检测实验室系统的数据采集服务器；

数据采集、存储、管理系统模块，该模块接收由远程检测试验室系统完成检测后上传的解析后的可读格式的数据，并进行存储、管理；

报告自动生成系统模块，该模块从数据采集、存储、管理系统模块中获取检测的数据并按照从远程检测实验室系统接收到的报告需求对数据进行处理，最终制作成检测报告/分析报告，供客户下载；同时最终将报告也传输至远程检测实验室系统；

所述远程检测实验室系统服务模块包括：

客户自助实验室管理子模块，客户在此模块中进行远程检测实验室系统基础数据管理，包括企业门户设置、企业电子账户管理、企业供应商管理、包装材料信息管理、实验室成员账号及权限管理；

数据服务子模块，客户在此模块中进行检测需求的提交、检测单进度跟踪查看、检测报告查看下载、分析报告查看下载；

检测实验室管理子模块，远程检测实验室系统在此模块中进行检测实验室技术人员账号及权限设置、实验室仪器信息设置、实验室检测项目设置、收费标准设置、客户样品签收、试验样品制作、试验实施、报告管理、客户信息管理、实验室能效统计分析；

所述数据采集、存储、管理系统模块包括：

数据同步与解析单元子模块，自动接收远程检测实验室系统的检测数据；

试验原始数据存储子模块，对接收到的试验数据进行存储；

管理、业务数据存储子模块，对远程检测实验室系统中的业务数据进行存储、管理；

所述报告自动生成系统模块包括：

报告请求与服务接口子模块，接收客户在远程检测实验室服务系统模块中提交的报告请求；

报告自动生成子模块，对检测数据进行处理，并生成报告；

模板制作与管理子模块，对于检测报告、分析报告所需要的模板进行制作、管理。

2.如权利要求1所述的基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统，其特征是，所述传感器组包括温度、湿度、重量、压力、微量氧、微量水、震动、倾角、距离、力值、电流、电压、速度中的至少一种，传感器与放大电路连接，放大电路将传感器输出的原始信号放大处理后送入A/D转换电路，A/D转换电路与包装材料检测仪的CPU连接，包装材料检测仪还与显示器连接，同时CPU与数据收发模块I连接。

3.如权利要求1所述的基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统，其特征是，所述数据采集服务器包括：

数据解析单元，将接收到的原编码格式数据解析为可读数据；

二级数据存储单元，将解析完毕的可读数据进行存储；

数据整理与上报单元，将解析完毕的可读数据发送至云计算中心。

4.如权利要求1或2所述的基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统，其特征是，所述包装测仪为用于检测塑料包装材料的拉力机、撕裂度仪、氧气透过率测试仪、水蒸气透过率测试仪或密封性测试仪；所述数据收发模块I、II为有线网络模块或无线网络模块；无线网络模块为Zigbee、蓝牙、GPRS、3G、4G、WIFI或CDMA模块。

5.如权利要求1所述的基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统，其特征是，所述原编码格式数据按照三类数据进行不同的封装处理，一类是设备数据帧，主要包含传感器信息；第二类是信息采集设备通讯帧，包含试验参数及辅助信息采集系统采集的其他数据信息；第三类控制帧，控制帧使作为系统总站的数据服务器使用下行指令实现对设备的控制：

（1）设备数据帧：帧头包含帧同步字、设备编号、试验编号、试验类型信息；数据部分依据上报信息的不同分为“设备信息”、“试验参数”、“实时数据”、“试验结果”，每类信息根据所上报具体内容的不同又选择多种帧格式，每种帧格式以“特征编码”来区分；帧尾主要用来保存自帧头第一字节到帧尾前一字节的逐字节异或校验码；

（2）信息采集设备通讯帧：也由“帧头”、“数据”和“帧尾”三部分组成，帧头部分包含帧同步字、设备编号、试验编号、设备类型、备用信息、特征编码信息；数据部分包含样品信息和操作员信息两种数据，分别发送至数据采集服务器与试验仪器；帧尾主要用来保存自帧头第一字节到帧尾前一字节的逐字节异或校验码；

（3）控制帧：帧头包含帧同步字、服务器编号、目标机编号、备用信息、特征编码信息；数据部分下达包含关机指令、召唤仪器时间、设定仪器时间、召唤仪器传感器、开关信息、开关控制、召唤仪器参数、启动停止实验、召唤仪器日志指令集；帧尾主要用来保存自帧头第一字节到帧尾前一字节的逐字节异或校验码。

6.一种采用权利要求1-5任一所述的基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统的检测方法，其特征是，它的过程为：

步骤1，实验室及系统硬件配置

设立远程检测实验室系统，并为实验室配置具有物联网功能的包装材料检测仪；

步骤2，网络及软件系统配置

通过远程检测检测实验室系统的数据采集服务器登录至云计算中心，配置客户账号、实验室技术人员账号、实验室仪器信息、实验室检测项目信息、收费标准这些基础数据；

步骤3，客户实验室信息设置

客户使用客户账号登录云计算中心，配置客户实验室门户、成员账号、供应商、检测材料、电子账户信息；

步骤4，检测需求提交

客户登录云计算中心，提交检测委托单，并将检测材料通过物流传输到远程检测实验室系统；

步骤5，远程检测实验室系统进行试验实施

检测实验室接收物流传输的检测材料，并登录云计算中心根据客户检测需求进行样品制作、试验实施；

步骤6，检测数据采集、传输、解析

试验开始后，具有物联网功能的远程检测实验室系统将检测数据进行自动采集、解析、存储并传输至云检测中心的子模块数据采集、存储、管理系统模块进行数据同步、存储；

步骤7，检测报告自动生成

数据解析完毕后，云计算中心的报告自动生成系统模块将数据按照数据模板进行报告制作，完成后将报告发布至客户界面，并进行报告费用扣除；

步骤8，检测报告下载

客户登录云计算中心，下载检测报告。

7.如权利要求6所述的基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统的检测方法，其特征是，所述步骤3中，

步骤301、有检测需求的企业成为远程检测实验室系统客户；

步骤302、远程检测实验室系统管理员登录系统，为客户开通客户实验室管理员账号；

步骤303、客户使用管理员账号登录配置本企业实验室的门户、用户账号及权限、供应商信息、检测材料、企业电子账户信息；

步骤304、客户企业在发生检测需求时进行材料抽样，并进行封装；

步骤305、登录云计算中心，进入数据服务子模块，填写检测委托单，提交检测需求，并打印检测检测委托单号条形码，贴至封装好的样品封装箱上；

步骤306、样品转交物流进行传递；

步骤307、远程检测实验室系统接收试样，并登录云计算中心，进入检测实验室管理子模块进行样品签收、试验样品制作，将试验样品送至包装材料检测仪器上，试验开始；

步骤308、试验实施，包装材料检测仪器进行检测；

步骤309、试验完毕后，报告自动生成，检测费用自动扣除；

步骤310、客户登录云计算中心，进入数据服务子模块进行检测报告下载。

8.如权利要求6所述的基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统的检测方法，其特征是，所述步骤6中，

步骤601、试样进入检测仪器后，包装材料检测仪采集试样信息；

步骤602、包装材料检测仪实施检测过程，对原始格式的检测数据进行存储和发送；

步骤603、数据采集服务器接收包装材料检测仪发送的原始格式的检测数据；

步骤604、数据采集服务器的数据解析单元将原始格式的检测数据解析为可读格式的数据；

步骤605、数据采集服务器完成对解析后的数据的存储及往云计算中心的发送；

步骤606、云计算中心的数据同步与解析单元子模块接收数据采集、整理与上报单元发送的可读格式数据，并进行存储和管理；

步骤607、数据同步与解析单元子模块将数据接收完毕后，报告自动生成子模块从试验原始数据存储子模块中取得本次试验的检测数据，并结合模板制作与管理子模块中的检测报告模板完成报告的自动生成，并通过报告请求与服务接口子模块报告请求与服务接口子模块将报告数据传送至数据服务子模块；

步骤608、客户登录云计算中心，进入数据服务子模块进行检测报告下载。

9.如权利要求6所述的基于物联网和云技术的塑料包装材料检测系统的检测方法，其特征是，所述步骤7为，

步骤701、客户登录报告自动生成系统模块，选择需要的分析报告类型；

步骤702、报告请求与服务接口子模块接收来自报告自动生成系统模块的分析请求；

步骤703、报告自动生成子模块按照分析请求，从试验原始数据存储子模块中取得满足分析请求的数据群，并进行数据处理、分析，按照模板制作与管理模块中的报告模板生成分析报告，通过报告请求与服务接口模块将生成的分析报告传输至数据服务子模块，并进行报告费用扣除；

步骤704、用户进入报告自动生成系统模块下载分析报告。

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