CN104539677A - 一种基于物联网的数控机床共享系统及方法 - Google Patents

一种基于物联网的数控机床共享系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的数控机床共享系统及方法,所述系统包括:感知层,用于采集数控机床设备的基本信息和实时工作状态信息;资源数据库中心,用于存储数控机床设备的基本信息、数控机床设备的实时工作状态信息、数控机床设备的借还状态信息、用户信息以及共享网站信息;在线共享平台,用于供用户浏览、查找所需数控机床设备、提交使用数控机床设备的预约申请以及供设备拥有者发布新资源;设备管理平台,用于对资源数据库中心的信息进行访问,并进行处理。本发明以物联网的RFID技术、传感技术、计算机技术和互联网技术为依托,能实现设备信息存储、设备状态的实时在线监控、自动生成设备的工作日程以便实现设备共享预约、登记、归还登记等功能。

Description

一种基于物联网的数控机床共享系统及方法
技术领域
本发明涉及一种数控机床共享系统及方法,尤其是一种基于物联网的数控机床共享系统及方法,属于数控机床资源的管理、共享领域。
背景技术
数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。其加工精度高,具有稳定的加工质量、具有高度柔性,生产率高,机床自动化程度高,可以减轻劳动强度。对数控机床的使用需求越来越高,但是相对的机床设备成本也比较高,并且许多情况下数控机床的使用频率不高,由于企业信息化水平及企业资金的差异,导致制造资源的局部稀缺性,产生了数控机床资源共享的需求。通过设备资源的共享可以为企业节省支出,发挥制造业产业集聚效应,是提高制造企业竞争力的有效途径。然而在设备管理中,大多数企业都使用分散管理封闭使用的传统管理机制,造成设备重复购置、信息封闭、利用率低、资源浪费等问题。在传统的设备共享主要是依靠相关人员的人际网对信息的掌握,或者是基于互联网的资源共享,这样的方式中,对设备的信息也主要是依靠人工的采集输入,信息有一定的滞后性,无法做到实时了解设备的情况,提高了机床共享的难度。
物联网(Internet of Things,简称IoT)的概念,最早于1999年由美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,简称MIT)提出,早期的物联网是指依托射频识别(Frequency Identification,简称RFID)技术和设备,按照约定的协议与互联网结合,使物品信息实现智能化识别和管理,实现物品信息互联而形成的网络。但随着年代的发展,物联网被赋予越来越丰富和广泛的内涵,在工业和信息化部电信研究院2011年发布的《物联网白皮书》中认为:物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸,它利用在感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别,通过网络传输互联,进行计算、处理和知识挖掘,实现人与物、物与物的信息交互和无缝连接,达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有数控机床设备重复购置,利用率低、资源浪费等缺陷,提供一种可以实现优化共享利用数控机床设计资源的基于物联网的数控机床共享系统。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述系统的数控机床共享方法。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
一种基于物联网的数控机床共享系统,其特征在于:所述系统包括感知层、资源数据库中心、在线共享平台以及设备管理平台,所述感知层、在线共享平台和设备管理平台分别与资源数据库中心连接,其中:
所述感知层,用于采集数控机床设备的基本信息和实时工作状态信息;
所述资源数据库中心,用于存储数控机床设备的基本信息、数控机床设备的实时工作状态信息、数控机床设备的借还状态信息、用户信息以及共享网站信息;
所述在线共享平台,用于供用户浏览、查找所需数控机床设备、提交使用数控机床设备的预约申请以及供设备拥有者发布新资源;
所述设备管理平台,用于对资源数据库中心的信息进行访问,并进行处理。
作为一种实施方案,所述感知层由RFID卡和传感器组成,所述RFID卡用于存储数控机床设备的基本信息,所述传感器用于采集数控机床设备的实时工作状态信息;所述设备管理平台还用于通过RFID读写器对RFID卡进行读写操作,同时RFID读写器通过传输网络将读写的数据发送到资源数据库中心。
作为一种实施方案,所述数控机床设备的基本信息包括11个数据项,分别为设备名称、设备编号、所属单位、存放地点、管理员、生产厂家、设备型号、生产日期、购置日期、录入人和录入时间。
作为一种实施方案,所述RFID卡的存储空间为1K Byte,分为16个扇区,其中11个扇区一一对应存储数控机床设备的11个数据项。
作为一种实施方案,所述数控机床设备的实时工作状态信息包括生产操作状态、运行情况和人员物料使用状况信息。
作为一种实施方案,所述在线共享平台包括用户登录模块、通知公告展示模块、新闻动态展示模块、设备信息展示模块和搜索模块,其中:
所述用户登录模块,用于提供用户名输入框、密码输入框、验证码输入框和登录按钮给已注册用户登录、提供注册链接给需要注册的新用户以及提供找回密码链接给丢失密码需要找回的已注册用户;
所述通知公告展示模块,用于展示通知公告的名字,通过点击通知公告的名字可查看对应的通知公告详细信息;
所述新闻动态展示模块,用于展示新闻动态标题,通过点击新闻动态标题可链接到详细新闻动态页面;
所述设备信息展示模块,用于展示数控机床设备的名称、编号、型号、生产厂家和规格参数信息;
所述搜索模块,用于输入关键字对数控机床设备进行搜索。
作为一种实施方案,所述设备管理平台包括新增设备模块、设备借出模块、设备归还模块、设备查询模块和射频卡原始数据模块。
本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到:
一种基于物联网的数控机床共享系统的数控机床共享方法,其特征在于所述方法包括:
1)在每个数控机床设备上设置RFID卡,给每台设备配置唯一的ID,并利用传感器对设备进行实时监控,同时资源数据库中心存储着RFID卡和传感器采集的信息,若需增加设备,进入步骤2);否则,进入步骤3);
2)对新增数控机床设备建立新的ID,同时配置RFID卡,管理员通过设备管理平台输入新增数控机床设备的基本信息,向RFID读写器发出写入指令,通过无线信号使RFID读写器与RFID卡之间建立起通信关系,RFID读写器发出的电磁波触发RFID卡进行工作,然后对RFID卡进行验证,验证通过后对RFID卡进行写入操作,同时RFID读写器通过传输网络将写入的基本信息发送到资源数据库中心;
3)用户通过在线共享平台注册个人账号,搜索并选择合适的数控机床设备,进入预约页面,填写个人信息、预约时间和使用要求后提交申请;
4)管理员在设备管理平台根据数控机床设备的工作状态信息判断是否满足借出要求,若满足,则对用户的申请进行处理;否则,返回申请失败信息给用户,向用户推荐可用的数控机床设备。
作为一种实施方案,步骤2)所述资源数据库中心在接收到数控机床设备的基本信息后,将信息存储到对应的数据表中,所述数据表包括:
设备信息登记表,用于存储所有数控机床设备的基本信息和附加信息;
设备使用者信息登记表,用于登记设备借用人的基本信息和预约/借出/归还时间及费用;
设备管理员信息表,用于登记设备管理员的基本信息和联系方式;
网站注册用户信息表,用于存储用户注册时的用户名、密码以及在预约设备时填写的个人详细信息;
预约审批表,用于存储设备预约记录的用户名、用户详细信息、设备名称、设备编号和审批结果信息。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果:
1、本发明系统及方法以物联网的RFID(无线射频识别)技术、传感技术、计算机技术和互联网技术为依托,能实现设备信息存储、设备状态的实时在线监控、自动生成设备的工作日程以便实现设备共享预约、登记、归还登记等功能,解决了传统的数控机床设备重复购置,利用率低、资源浪费等问题。
2、本发明系统及方法由采集设备信息的RFID(无线射频识别)卡和传感器组成的感知层、资源数据库中心、在线共享平台以及设备管理平台组成,通过感知层采集相关信息并存储到资源数据库中心,设备管理平台可以对资源数据库中心的信息进行访问和处理,在线共享平台可以对资源数据库中心的信息进行访问,以供用户浏览、查找所需数控机床设备以及提交使用申请。
附图说明
图1为本发明实施例1的基于物联网的数控机床共享系统结构框图。
图2为本发明实施例1的设备管理平台的使用界面示意图。
图3为本发明实施例1的在线共享平台的使用页面示意图。
图4为本发明实施例1的用户申请共享流程示意图。
具体实施方式
实施例1:
如图1所示,本实施例的基于物联网的数控机床共享系统包括感知层、资源数据库中心、在线共享平台以及设备管理平台,所述感知层、在线共享平台和设备管理平台分别与资源数据库中心连接,所述感知层由RFID卡(又称RFID电子标签)和传感器组成,所述设备管理平台是采用程序开发语言(如采用VB程序语言)编写的管理软件,下面对各个部分进行详细介绍:
所述RFID卡用于存储数控机床设备的基本信息,所述数控机床设备的基本信息包括11个数据项,分别为设备名称、设备编号、所属单位、存放地点、管理员、生产厂家、设备型号、生产日期、购置日期、录入人和录入时间;RFID卡的存储空间为1KByte,分为16个扇区,每个扇区4块(block),每块16字节(byte),计划每个扇区存储一个数据项(共利用了11个扇区),由于每个扇区的第四块存储该扇区的密钥A、密钥B和存储条件,所以每个扇区只使用前3块,分配如下表1所示。
表1RFID卡存储空间分配表
所述传感器用于采集数控机床设备的实时工作状态信息,数控机床设备的实时工作状态信息包括生产操作状态、运行情况和人员物料使用状况信息;由传感器实时监控设备的状态,并根据企业的加工安排和共享请求给出数控机床的日程安排。
所述资源数据库中心,用于存储数控机床设备的基本信息、数控机床设备的实时工作状态信息、数控机床设备的借还状态信息、用户信息以及共享网站信息;由于RFID卡存储空间有限,将设备管理过程中产生的数据量较大的信息存储到数据库中心,使数据安全有效,保存时间长,同时方便共享和管理,根据需要存储的信息分类,由于存储信息量不大,所以将系统所需的数据存储在一个数据库的五张数据表中。采用程序语言编写好设备管理平台,选择相应的数据库软件(如设备管理平台采用VB程序语言编写,由于在使用VB程序语言做数据库编程时,Access一向被视为最好的数据库选择,且产生的数据量也不多,所以选择Access作为存储相关信息的数据库),并建立相应的表,五张数据表具体如下:
设备信息登记表,表名称为tb_EquipmentInfo,用于存储所有数控机床设备的基本信息和附加信息;
设备使用者信息登记表,表名称为tb_EquipmentUser,用于登记设备借用人的基本信息和预约/借出/归还时间及费用;
设备管理员信息表,表名称为tb_EquipmentManager,用于登记设备管理员的基本信息和联系方式;
网站注册用户信息表,表名称为tb_user,用于存储用户注册时的用户名、密码以及在预约设备时填写的个人详细信息;
预约审批表,表名称为tb_order,用于存储设备预约记录的用户名、用户详细信息、设备名称、设备编号和审批结果(未审批/审批通过/审批不通过)信息;
上述数据表的详细说明如下表2所示。
表2数据库结构设计表
所述设备管理平台在建立感知层和资源数据库中心后进行开发,用于对上述资源数据库中心的信息进行管理和控制RFID读写器读写操作,可供管理员使用,它实现了两大功能:一个是对RFID卡进行读写,另一个是对资源数据库中心的信息进行读取修改;该平台采用程序开发语言开发的使用界面如图2所示,其功能模块包括:新增设备模块、设备借出模块、设备归还模块、设备查询模块和射频卡原始数据模块,共五大功能模块。由于功能模块较多,每个模块下还有许多操作,所以使用界面中,每个功能模块对应一个标签,一共有“新增设备”、“设备借出”、“设备归还”、“设备查询”和“射频卡原始数据”五个标签,另外有一个ListBox控件用来显示操作结果,管理员通过使用界面进行设备的添加、借出和归还登记。
RFID读写过程中,设备管理平台向RFID读写器发出读写指令,通过无线信号RFID读写器和RFID卡之间就会建立起通信关系,RFID读写器发出的电磁波触发RFID卡进行工作,然后对RFID卡的身份进行验证,验证通过后RFID读写器对RFID卡进行读写操作,RFID读写器利用传输网络(无线网络或Internet网络)将读取或写入的信息直接发送到数据库中心。
根据上述的设备管理平台,可及时的了解设备的信息,方便的对设备进行出租借还,首先要把设置的信息通过物联网发布,让有需要的用户能及时找到满足要求的设备,考虑到网页开发的Web端不需下载安装,比软件使用要更加方便,因此开发一个在线共享平台;该在线共享平台用于供用户浏览、查找所需数控机床设备、提交使用数控机床设备的预约申请以及供设备拥有者发布新资源,使用页面如图3所示,包括用户登录模块、通知公告展示模块、新闻动态展示模块、设备信息展示模块和搜索模块,其中:
所述用户登录模块,体现在首页的“用户登录”区域,提供用户名输入框、密码输入框、验证码输入框和登录按钮给已注册用户登录、提供注册链接给需要注册的新用户以及提供找回密码链接给丢失密码需要找回的已注册用户;
所述通知公告展示模块,体现在首页的“通知公告”区域和首页导航栏的“通知公告”链接,主要是取出最近发布的几条通知公告,将通知公告的名字展示出来,通过点击通知公告的名字可查看对应的通知公告详细信息;
所述新闻动态展示模块,体现在首页的“新闻动态”区域和首页导航栏的“新闻动态”链接,主要是展示最新发布的新闻动态标题,通过点击新闻动态标题可链接到详细新闻动态页面;
所述设备信息展示模块,体现在首页的“最近设备”区域和首页导航栏的“设备一览”链接,最近设备区主要是取出最新购置的设备,将其名称、编号、型号、生产厂家、规格参数等主要信息展示出来,用户可以点击进入设备详细信息页面查看,也可点击对应的预约按钮直接进入预约页面;“设备一览”链接则可以展示所有数控机床设备的名称、编号、型号、生产厂家和规格参数信息;
所述搜索模块用于对数控机床设备进行搜索,体现在首页的“设备搜索”区域和首页导航栏的“高级搜索”链接,在“设备搜索”区域提供的是模糊搜索,通过搜索框可以输入一个或多个关键字,点击搜索按钮即可进入搜索结果列表页面;而点击“高级搜索”链接,进入高级搜索页,可以需要按照设备名称、编号等条件对设备进行搜索。
在线共享平台的使用页面的首页还有顶部banner图片区域、友情链接区域、下载中心等,导航栏中还有预约流程、下载中心等链接。
上述系统的一种数控机床共享方法,包括以下步骤:
1)在每个数控机床设备上设置RFID卡,给每台设备配置唯一的ID,并利用传感器对设备进行实时监控,同时资源数据库中心存储着RFID卡和传感器采集的信息,若需增加设备,进入步骤2);否则,进入步骤3);
2)对新增数控机床设备建立新的ID,同时配置RFID卡,管理员通过设备管理平台输入新增数控机床设备的基本信息,向RFID读写器发出写入指令,通过无线信号使RFID读写器与RFID卡之间建立起通信关系,RFID读写器发出的电磁波触发RFID卡进行工作,然后对RFID卡进行验证,验证通过后对RFID卡进行写入操作,同时RFID读写器通过传输网络将写入的基本信息发送到资源数据库中心;
3)如图4所示,用户通过在线共享平台注册个人账号,搜索并选择合适的数控机床设备,进入预约页面,填写个人信息、预约时间和使用要求后提交申请;
4)如图4所示,管理员在设备管理平台根据数控机床设备的工作状态信息判断是否满足借出要求,若满足,则对用户的申请进行处理;否则,返回申请失败信息给用户,向用户推荐可用的数控机床设备。
设备共享:在满足借出要求后对用户的申请进行处理,即对用户提交的信息进行审核,如果审核通过,则自动修改设备使用者信息登记表中的设备使用日程,用户登录设备管理处的网站,可以查看预约审核结果,通过审核后,则可持有效证件到设备存放地点使用设备,管理员在设备管理平台上通过RFID读写器读取RFID卡的信息,根据管理处的规章制度决定该设备的借出是否收费,并在页面相关栏输入,然后输入用户信息,最后将所有结果提交到资源数据库中心进行存储。
设备归还:用户将设备交还到管理员处,管理员选择该次借出信息,将设备状态更改为已归还,同时按照计费结果收取用户一定的费用。
综上所述,本发明系统及方法以物联网的RFID(无线射频识别)技术、传感技术、计算机技术和互联网技术为依托,能实现设备信息存储、设备状态的实时在线监控、自动生成设备的工作日程以便实现设备共享预约、登记、归还登记等功能,解决了传统的数控机床设备重复购置,利用率低、资源浪费等问题。
以上所述,仅为本发明专利较佳的实施例,但本发明专利的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内,根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变,都属于本发明专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于物联网的数控机床共享系统,其特征在于:所述系统包括感知层、资源数据库中心、在线共享平台以及设备管理平台,所述感知层、在线共享平台和设备管理平台分别与资源数据库中心连接,其中:
所述感知层,用于采集数控机床设备的基本信息和实时工作状态信息;
所述资源数据库中心,用于存储数控机床设备的基本信息、数控机床设备的实时工作状态信息、数控机床设备的借还状态信息、用户信息以及共享网站信息;
所述在线共享平台,用于供用户浏览、查找所需数控机床设备、提交使用数控机床设备的预约申请以及供设备拥有者发布新资源;
所述设备管理平台,用于对资源数据库中心的信息进行访问,并进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的数控机床共享系统,其特征在于:所述感知层由RFID卡和传感器组成,所述RFID卡用于存储数控机床设备的基本信息,所述传感器用于采集数控机床设备的实时工作状态信息;所述设备管理平台还用于通过RFID读写器对RFID卡进行读写操作,同时RFID读写器通过传输网络将读写的数据发送到资源数据库中心。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的数控机床共享系统,其特征在于:所述数控机床设备的基本信息包括11个数据项,分别为设备名称、设备编号、所属单位、存放地点、管理员、生产厂家、设备型号、生产日期、购置日期、录入人和录入时间。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的数控机床共享系统,其特征在于:所述RFID卡的存储空间为1K Byte,分为16个扇区,其中11个扇区一一对应存储数控机床设备的11个数据项。
5.根据权利要求2所述的一种基于物联网的数控机床共享系统,其特征在于:所述数控机床设备的实时工作状态信息包括生产操作状态、运行情况和人员物料使用状况信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的数控机床共享系统,其特征在于:所述在线共享平台包括用户登录模块、通知公告展示模块、新闻动态展示模块、设备信息展示模块和搜索模块,其中:
所述用户登录模块,用于提供用户名输入框、密码输入框、验证码输入框和登录按钮给已注册用户登录、提供注册链接给需要注册的新用户以及提供找回密码链接给丢失密码需要找回的已注册用户;
所述通知公告展示模块,用于展示通知公告的名字,通过点击通知公告的名字可查看对应的通知公告详细信息;
所述新闻动态展示模块,用于展示新闻动态标题,通过点击新闻动态标题可链接到详细新闻动态页面;
所述设备信息展示模块,用于展示数控机床设备的名称、编号、型号、生产厂家和规格参数信息;
所述搜索模块,用于输入关键字对数控机床设备进行搜索。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的数控机床共享系统,其特征在于:所述设备管理平台包括新增设备模块、设备借出模块、设备归还模块、设备查询模块和射频卡原始数据模块。
8.一种基于权利要求2所述系统的数控机床共享方法,其特征在于所述方法包括:
1)在每个数控机床设备上设置RFID卡,给每台设备配置唯一的ID,并利用传感器对设备进行实时监控,同时资源数据库中心存储着RFID卡和传感器采集的信息,若需增加设备,进入步骤2);否则,进入步骤3);
2)对新增数控机床设备建立新的ID,同时配置RFID卡,管理员通过设备管理平台输入新增数控机床设备的基本信息,向RFID读写器发出写入指令,通过无线信号使RFID读写器与RFID卡之间建立起通信关系,RFID读写器发出的电磁波触发RFID卡进行工作,然后对RFID卡进行验证,验证通过后对RFID卡进行写入操作,同时RFID读写器通过传输网络将写入的基本信息发送到资源数据库中心;
3)用户通过在线共享平台注册个人账号,搜索并选择合适的数控机床设备,进入预约页面,填写个人信息、预约时间和使用要求后提交申请;
4)管理员在设备管理平台根据数控机床设备的工作状态信息判断是否满足借出要求,若满足,则对用户的申请进行处理;否则,返回申请失败信息给用户,向用户推荐可用的数控机床设备。
9.根据权利要求8所述的一种数控机床共享方法,其特征在于:步骤2)所述资源数据库中心在接收到数控机床设备的基本信息后,将信息存储到对应的数据表中,所述数据表包括:
设备信息登记表,用于存储所有数控机床设备的基本信息和附加信息;
设备使用者信息登记表,用于登记设备借用人的基本信息和预约/借出/归还时间及费用;
设备管理员信息表,用于登记设备管理员的基本信息和联系方式;
网站注册用户信息表,用于存储用户注册时的用户名、密码以及在预约设备时填写的个人详细信息;
预约审批表,用于存储设备预约记录的用户名、用户详细信息、设备名称、设备编号和审批结果信息。
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