CN104571054A - 纺织车间实时数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纺织车间实时数据采集系统，包括人员信息采集设备、计算机控制设备、多个产量采集设备和多个运行效率采集设备，人员信息采集设备用于采集纺织车间内各类人群的当前数量，每一个产量采集设备设置在一台织机上，用于采集对应织机的生产布长，每一个运行效率采集设备设置在一台织机上，用于采集对应织机的运行效率，计算机控制设备与人员信息采集设备、多个产量采集设备和多个运行效率采集设备分别连接，基于人员信息采集设备、多个产量采集设备和多个运行效率采集设备的采集结果确定报警策略。通过本发明，能够对纺织车间的各个织机的工作状况实时监控，同时能够统计纺织车间内部的各类人员的即时数量。

Description

纺织车间实时数据采集系统

技术领域

本发明涉及纺织车间数据采集领域，尤其涉及一种纺织车间实时数据采集系统。

背景技术

纺织车间是一种典型的设备密集型场所，织机的数量可能上千台，每台织机的工作状态需要实时数据采集，同时，大型纺织车间也需要各类不同的操作人员参与设备操作、仪器读表和人员管理等活动，传统的设备和人员数据现场采集模式不仅浪费人力物力，而且实时性不强，采集效果不够理想，在当前数据采集模式网络化的发展趋势下，如何将计算机测控技术、网络技术合理地运用到纺织行业，是数据采集设备厂商急需解决的问题之一。

现有技术中也存在一些应用计算机网络的纺织车间数据采集方案，但是这些方案数据采集点过于分散，例如，有的数据采集方案只采集设备运营状况，有的数据采集方案只采集人员进出情况，而没有将设备的数据采集和人员信息的数据采集结合在一起，同时，现有的各个数据采集方案对设备和人员的采集结果精度不高，无法满足纺织车间管理方的数据采集要求。

因此，需要一种新的纺织车间实时数据采集系统，将对纺织车间内部各个织机的数据采集与各类人员的数据采集集成在一起，同时能够提高采集的数据的精度和实时性，为纺织车间管理方的管理提供重要参考数据。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种纺织车间实时数据采集系统，改造现有的过于分散的数据采集模式，对每一个织机的织布长度和运行效率制定合理的运算方案，以获得更高精度的采集数据，同时引用采集效果更直接的图像采集和识别技术对纺织车间内的各类人员数量进行识别和统计，将系统的采集面覆盖纺织车间内的所有织机和所有人群。

根据本发明的一方面，提供了一种纺织车间实时数据采集系统，所述数据采集系统包括人员信息采集设备、计算机控制设备、多个产量采集设备和多个运行效率采集设备，所述人员信息采集设备用于采集纺织车间内各类人群的当前数量，每一个产量采集设备设置在一台织机上，用于采集对应织机的生产布长，每一个运行效率采集设备设置在一台织机上，用于采集对应织机的运行效率，所述计算机控制设备与所述人员信息采集设备、所述多个产量采集设备和所述多个运行效率采集设备分别连接，基于所述人员信息采集设备、所述多个产量采集设备和所述多个运行效率采集设备的采集结果确定报警策略。

更具体地，在所述纺织车间实时数据采集系统中，还包括：无线通信接口，与远端的纺织车间管理平台通过无线通信链路实现数据收发；U盘通信接口，用于插入外部U盘，接收所述外部U盘内置的各类人群的图像模板，所述各类人群的图像模板为对穿有所述纺织车间的不同类别预设衣装的操作人员拍摄所得图像进行模板化处理后获得，用于识别纺织车间内的不同类别的操作人员；存储器，与所述U盘通信接口连接，以接收所述各类人群的图像模板，还用于存储预设织机纬密、人员上限灰度阈值、人员下限灰度阈值、预定最少布长阈值和预定最小运行效率，所述人员上限灰度阈值和所述人员下限灰度阈值用于将图像中的操作人员和背景分离；每一个产量采集设备与所述存储器连接，包括打纬次数采集器、第一计时器和运算逻辑器件，所述打纬次数采集器用于采集对应织机的打纬次数，所述第一计时器用于为所述每一个产量采集设备的布长采集实时计时，所述运算逻辑器件与所述存储器、所述打纬次数采集器和所述第一计时器分别连接，计算对应织机每小时的生产布长，所述对应织机每小时的生产布长为预设织机纬密与对应织机每小时的打纬次数的乘积；每一个运行效率采集设备包括经停次数采集器、纬停次数采集器、第二计时器和微处理器，所述经停次数采集器用于采集对应织机的经停次数，所述纬停次数采集器用于采集对应织机的纬停次数，所述第二计时器用于为所述每一个运行效率采集设备的运行效率采集实时计时，所述微处理器与所述经停次数采集器、所述纬停次数采集器和所述第二计时器分别连接，基于每小时的对应织机的经停次数和纬停次数计算对应织机的运行效率；所述人员信息采集设备包括多个图像识别器和一个加法器，每一个图像识别器位于所述纺织车间的不同角落位置上方，用于采集负责区域内的各类人群的当前数量；每一个图像识别器包括图像采集单元、预处理单元、人员分割单元和模板匹配单元，所述图像采集单元用于采集其所在图像识别器的负责区域内的区域图像，所述预处理单元与所述图像采集单元连接，用于对所述区域图像按顺序依次执行灰度化和自适应递归滤波处理，以输出滤波后的图像，所述人员分割单元与所述存储器和所述预处理单元分别连接，以将滤波后的图像中灰度值在所述人员上限灰度阈值和所述人员下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个人员子图像，所述模板匹配单元与所述存储器和所述人员分割单元分别连接，以将每一个人员子图像与所述各类人群的图像模板逐一匹配，匹配成功则确定所述每一个人员子图像对应的人员类型，匹配失败则确定所述每一个人员子图像对应的是外来人员，所述加法器与每一个图像识别器的模板匹配单元连接，累计各类人群的当前数量，所述各类人群包括外来人员和不同类别的操作人员；所述计算机控制设备与存储器、每一个产量采集设备的运算逻辑器件、每一个运行效率采集设备的微处理器和加法器分别连接，当存在运算逻辑器件输出的生产布长小于等于预定最少布长阈值时，发出织机织布数量异常报警信号，当存在微处理器输出的运行效率小于等于预定最小运行效率时，发出织机运行状态异常报警信号，当加法器输出的各类人群的当前数量中的外来人员数量非零时，发出外人入侵报警信号；其中，所述无线通信接口与所述计算机控制设备连接，以无线发送所述织机织布数量异常报警信号、所述织机运行状态异常报警信号或所述外人入侵报警信号，还用于无线接收纺织车间管理平台发送的控制信号。

更具体地，在所述纺织车间实时数据采集系统中，所述数据采集系统还包括：供电电源，与所述计算机控制设备连接，用于在所述计算机控制设备的控制下为所述数据采集系统内除了所述供电电源以外的电子设备提供电源供应。

更具体地，在所述纺织车间实时数据采集系统中，所述无线通信接口为GPRS移动通信接口、3G移动通信接口或4G移动通信接口中的一种。

更具体地，在所述纺织车间实时数据采集系统中，所述图像采集单元、所述预处理单元、所述人员分割单元和所述模板匹配单元分别采用不同的FPGA芯片来实现。

更具体地，在所述纺织车间实时数据采集系统中，所述无线通信接口还将加法器输出的各类人群的当前数量转发给纺织车间管理平台。

更具体地，在所述纺织车间实时数据采集系统中，所述数据采集系统还包括：液晶显示屏，与所述计算机控制设备连接，用于实时显示与所述织机织布数量异常报警信号、所述织机运行状态异常报警信号或所述外人入侵报警信号分别对应的警示文字，还用于实时显示加法器输出的各类人群的当前数量。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的纺织车间实时数据采集系统的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的纺织车间实时数据采集系统的产量采集设备的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的纺织车间实时数据采集系统的实施方案进行详细说明。

纺机，又称纺织机器，是把天然纤维或化学纤维加工成为纺织品所需要的各种机械设备。广义的纺织机械还包括生产化学纤维的化工机械。纺织机械是纺织工业的生产手段和物质基础，其技术水平、质量和制造成本，直接关系到纺织工业的发展。

生产化学纤维的机械虽然包括多种化工机械，现被认为是纺织机械的延伸，属广义的纺织机械。把棉、麻、丝、毛等不同的纤维加工成纺织品所需要的工序不尽相同，有的完全不同，所以需要的机器也各式各样，种类繁多。

纺织机械通常按生产过程分类，计有：纺纱设备、织造设备、印染设备、整理设备、化学纤维抽丝设备、缫丝设备和无纺织布设备。纺纱设备又分为加工短纤维和加工长纤维两类。棉和棉型化纤属短纤维类，毛、麻、绢及其混纺化纤属长纤维类。两类纤维的加工工序不同，设备也不能通用，只不过某些机器的设计原理相近。即使同一类设备，机器的结构也相类似，但由于原料的性质和对织物的最终要求不同，一般也不能通用。

由于纺机对纺织品生产的重要性，因此，大多纺织车间都对纺机定制了数据采集系统，以确定纺机是否正常工作，但现有技术中的纺机数据采集系统采集对象分散，没有进行所有纺机的统一采集布局，也没有与人员种类、数量采集系统相结合，采集数据精度也一般。

本发明的纺织车间实时数据采集系统，将每一个产量采集设备设置在一台织机上，用于采集对应织机的生产布长，每一个运行效率采集设备设置在一台织机上，用于采集对应织机的运行效率，同时采用图像采集识别技术作为纺织车间内部人员种类数量采集的重要手段，使得数据采集覆盖面更广泛、数据更准确。

图1为根据本发明实施方案示出的纺织车间实时数据采集系统的结构方框图，所述数据采集系统包括：人员信息采集设备2、计算机控制设备1、多个产量采集设备3和多个运行效率采集设备4，所述人员信息采集设备2用于采集纺织车间内各类人群的当前数量，每一个产量采集设备3设置在一台织机上，用于采集对应织机的生产布长，每一个运行效率采集设备4设置在一台织机上，用于采集对应织机的运行效率，所述计算机控制设备1与所述人员信息采集设备2、所述多个产量采集设备3和所述多个运行效率采集设备4分别连接，基于所述人员信息采集设备2、所述多个产量采集设备3和所述多个运行效率采集设备4的采集结果确定报警策略，其中，多个产量采集设备3的数量为n个，多个运行效率采集设备4的数量为m个，n和m皆为大于1的自然数。

接着，继续对本发明的纺织车间实时数据采集系统的具体结构进行进一步的说明。

所述数据采集系统还包括：无线通信接口，与远端的纺织车间管理平台通过无线通信链路实现数据收发。

所述数据采集系统还包括：U盘通信接口，用于插入外部U盘，接收所述外部U盘内置的各类人群的图像模板，所述各类人群的图像模板为对穿有所述纺织车间的不同类别预设衣装的操作人员拍摄所得图像进行模板化处理后获得，用于识别纺织车间内的不同类别的操作人员。

所述数据采集系统还包括：存储器，与所述U盘通信接口连接，以接收所述各类人群的图像模板，还用于存储预设织机纬密、人员上限灰度阈值、人员下限灰度阈值、预定最少布长阈值和预定最小运行效率，所述人员上限灰度阈值和所述人员下限灰度阈值用于将图像中的操作人员和背景分离。

如图2所示，每一个产量采集设备3与所述存储器连接，包括打纬次数采集器6、第一计时器7和运算逻辑器件5，所述打纬次数采集器6用于采集对应织机的打纬次数，所述第一计时器5用于为所述每一个产量采集设备3的布长采集实时计时，所述运算逻辑器件5与所述存储器、所述打纬次数采集器6和所述第一计时器7分别连接，计算对应织机每小时的生产布长，所述对应织机每小时的生产布长为预设织机纬密与对应织机每小时的打纬次数的乘积。

每一个运行效率采集设备4包括经停次数采集器、纬停次数采集器、第二计时器和微处理器，所述经停次数采集器用于采集对应织机的经停次数，所述纬停次数采集器用于采集对应织机的纬停次数，所述第二计时器用于为所述每一个运行效率采集设备4的运行效率采集实时计时，所述微处理器与所述经停次数采集器、所述纬停次数采集器和所述第二计时器分别连接，基于每小时的对应织机的经停次数和纬停次数计算对应织机的运行效率。

所述人员信息采集设备2包括多个图像识别器和一个加法器，每一个图像识别器位于所述纺织车间的不同角落位置上方，用于采集负责区域内的各类人群的当前数量。

每一个图像识别器包括图像采集单元、预处理单元、人员分割单元和模板匹配单元，所述图像采集单元用于采集其所在图像识别器的负责区域内的区域图像，所述预处理单元与所述图像采集单元连接，用于对所述区域图像按顺序依次执行灰度化和自适应递归滤波处理，以输出滤波后的图像，所述人员分割单元与所述存储器和所述预处理单元分别连接，以将滤波后的图像中灰度值在所述人员上限灰度阈值和所述人员下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个人员子图像，所述模板匹配单元与所述存储器和所述人员分割单元分别连接，以将每一个人员子图像与所述各类人群的图像模板逐一匹配，匹配成功则确定所述每一个人员子图像对应的人员类型，匹配失败则确定所述每一个人员子图像对应的是外来人员，所述加法器与每一个图像识别器的模板匹配单元连接，累计各类人群的当前数量，所述各类人群包括外来人员和不同类别的操作人员。

所述计算机控制设备1与存储器、每一个产量采集设备3的运算逻辑器件5、每一个运行效率采集设备4的微处理器和加法器分别连接，当存在运算逻辑器件5输出的生产布长小于等于预定最少布长阈值时，发出织机织布数量异常报警信号，当存在微处理器输出的运行效率小于等于预定最小运行效率时，发出织机运行状态异常报警信号，当加法器输出的各类人群的当前数量中的外来人员数量非零时，发出外人入侵报警信号。

其中，所述无线通信接口与所述计算机控制设备1连接，以无线发送所述织机织布数量异常报警信号、所述织机运行状态异常报警信号或所述外人入侵报警信号，还用于无线接收纺织车间管理平台发送的控制信号。

其中，所述数据采集系统还可以包括：供电电源，与所述计算机控制设备1连接，用于在所述计算机控制设备1的控制下为所述数据采集系统内除了所述供电电源以外的电子设备提供电源供应，所述无线通信接口可选用GPRS移动通信接口、3G移动通信接口或4G移动通信接口中的一种，所述图像采集单元、所述预处理单元、所述人员分割单元和所述模板匹配单元分别采用不同的FPGA芯片来实现，所述无线通信接口还可以将加法器输出的各类人群的当前数量转发给纺织车间管理平台，所述数据采集系统还可以包括：液晶显示屏，与所述计算机控制设备1连接，用于实时显示与所述织机织布数量异常报警信号、所述织机运行状态异常报警信号或所述外人入侵报警信号分别对应的警示文字，还用于实时显示加法器输出的各类人群的当前数量。

另外，从应用上分，纺织机械制造业分为两类：一类是制造整台机器的，另一类是制造专用零配件的(如锭子、摇架、钢领、钢丝圈、织针、针布、综丝、停经片等)。制造整台的纺织机械厂专用设备占全厂设备的比例不大，因此在一定条件下可以变换品种生产其他机械。制造专用零配件的工厂专用设备、专用流水线的比例较大(特别是织针、针布)，变换品种比较困难。

在各加工工种中，铸工比例在逐步缩小，冷冲压、磨削、电镀、抛光等所占比重在逐步增加。数控机床、多工位自动机床局部取代专用机床，使生产的适应性、灵活性增强。纺织机械的工艺性强，结构复杂、零件多，在出厂前都需要进行预装配或部分装配，然后进行生产试验或局部生产试验，以保证机器质量符合要求。纺织机械厂均设有设备完善的试验部门。纺织机械的零件种类繁多，如双针筒圆袜机零件达1200-1500种，零件的加工工序多道多样。如果一个工厂同时生产多种机器，则需妥善安排零件的生产节奏和前后衔接，保证最终在装配线上能如期提供整台机装配所需的零件品种和数量。

现代的纺织机械业多采用计算机、系统工程等新的管理手段和方法管理企业。纺织机械业与其他许多工业部门是相互依存和相互促进的。例如制造织针的钢材要求有较好的延伸性、韧性、必要的硬度、刚性和弹性，这就需要冶金工业为之冶炼轧制专用的钢材。纺织机械配套需要电机工业提供特殊功能的电动机，如力矩电机、步进电机；高起动转矩、高工作时间率、能耐受恶劣环境的纺织专用电机；调速性能良好的直流电机、变频电机等。要求电子电器工业提供经得起每年8000小时连续运转的优质元件和较复杂的自动控制装置和微处理机、微计算机。需要石油化学工业提供长期浸泡在润滑油脂中不变性变形并优于有色金属的耐油合成树脂，用以制造传动件、轴承和密封件等；还需要各种性能优良的工程塑料、增强塑料代替资源日益短缺的木材，或代替金属以减轻重量和惯性、提高抗腐蚀性、抗磨耗等性能。需要橡胶工业提供各种传动带、皮辊包覆材料、皮圈、各种缓冲零件等，还需要其他机械工业提供通用减速器、通用传动件、通用离合器、联轴节、制动器等机械零件。

此外，为满足航天技术、汽车工业、兵器工业需要发展起来的新技术、新材料、新结构，如高精度、高转速滚动轴承、碳纤维增强塑料、微型压缩空气管路和阀件、液力转矩变换器、液力传动和射流技术等，也开始用于纺织机械以促进其高速化、高效化。

采用本发明的纺织车间实时数据采集系统，针对现有纺织车间数据采集系统缺乏统一的机器、人员信息采集平台且采集精度不高的技术问题，为每一台织机设置一个专用产量采集设备和一个专用运行效率采集设备，用于实时采集对应织机的生产布长和运行效率，同时，有针对性的图像采集识别技术的应用，帮助纺织车间管理者快速获得纺织车间内部不同种类人群的数量，提高了纺织车间数据采集的效率和准确性。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种纺织车间实时数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统包括人员信息采集设备、计算机控制设备、多个产量采集设备和多个运行效率采集设备，所述人员信息采集设备用于采集纺织车间内各类人群的当前数量，每一个产量采集设备设置在一台织机上，用于采集对应织机的生产布长，每一个运行效率采集设备设置在一台织机上，用于采集对应织机的运行效率，所述计算机控制设备与所述人员信息采集设备、所述多个产量采集设备和所述多个运行效率采集设备分别连接，基于所述人员信息采集设备、所述多个产量采集设备和所述多个运行效率采集设备的采集结果确定报警策略。

2.如权利要求1所述的纺织车间实时数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统还包括：

无线通信接口，与远端的纺织车间管理平台通过无线通信链路实现数据收发；

U盘通信接口，用于插入外部U盘，接收所述外部U盘内置的各类人群的图像模板，所述各类人群的图像模板为对穿有所述纺织车间的不同类别预设衣装的操作人员拍摄所得图像进行模板化处理后获得，用于识别纺织车间内的不同类别的操作人员；

存储器，与所述U盘通信接口连接，以接收所述各类人群的图像模板，还用于存储预设织机纬密、人员上限灰度阈值、人员下限灰度阈值、预定最少布长阈值和预定最小运行效率，所述人员上限灰度阈值和所述人员下限灰度阈值用于将图像中的操作人员和背景分离；

每一个产量采集设备与所述存储器连接，包括打纬次数采集器、第一计时器和运算逻辑器件，所述打纬次数采集器用于采集对应织机的打纬次数，所述第一计时器用于为所述每一个产量采集设备的布长采集实时计时，所述运算逻辑器件与所述存储器、所述打纬次数采集器和所述第一计时器分别连接，计算对应织机每小时的生产布长，所述对应织机每小时的生产布长为预设织机纬密与对应织机每小时的打纬次数的乘积；

每一个运行效率采集设备包括经停次数采集器、纬停次数采集器、第二计时器和微处理器，所述经停次数采集器用于采集对应织机的经停次数，所述纬停次数采集器用于采集对应织机的纬停次数，所述第二计时器用于为所述每一个运行效率采集设备的运行效率采集实时计时，所述微处理器与所述经停次数采集器、所述纬停次数采集器和所述第二计时器分别连接，基于每小时的对应织机的经停次数和纬停次数计算对应织机的运行效率；

所述人员信息采集设备包括多个图像识别器和一个加法器，每一个图像识别器位于所述纺织车间的不同角落位置上方，用于采集负责区域内的各类人群的当前数量；

每一个图像识别器包括图像采集单元、预处理单元、人员分割单元和模板匹配单元，所述图像采集单元用于采集其所在图像识别器的负责区域内的区域图像，所述预处理单元与所述图像采集单元连接，用于对所述区域图像按顺序依次执行灰度化和自适应递归滤波处理，以输出滤波后的图像，所述人员分割单元与所述存储器和所述预处理单元分别连接，以将滤波后的图像中灰度值在所述人员上限灰度阈值和所述人员下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个人员子图像，所述模板匹配单元与所述存储器和所述人员分割单元分别连接，以将每一个人员子图像与所述各类人群的图像模板逐一匹配，匹配成功则确定所述每一个人员子图像对应的人员类型，匹配失败则确定所述每一个人员子图像对应的是外来人员，所述加法器与每一个图像识别器的模板匹配单元连接，累计各类人群的当前数量，所述各类人群包括外来人员和不同类别的操作人员；

所述计算机控制设备与存储器、每一个产量采集设备的运算逻辑器件、每一个运行效率采集设备的微处理器和加法器分别连接，当存在运算逻辑器件输出的生产布长小于等于预定最少布长阈值时，发出织机织布数量异常报警信号，当存在微处理器输出的运行效率小于等于预定最小运行效率时，发出织机运行状态异常报警信号，当加法器输出的各类人群的当前数量中的外来人员数量非零时，发出外人入侵报警信号；

其中，所述无线通信接口与所述计算机控制设备连接，以无线发送所述织机织布数量异常报警信号、所述织机运行状态异常报警信号或所述外人入侵报警信号，还用于无线接收纺织车间管理平台发送的控制信号。

3.如权利要求2所述的纺织车间实时数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统还包括：

供电电源，与所述计算机控制设备连接，用于在所述计算机控制设备的控制下为所述数据采集系统内除了所述供电电源以外的电子设备提供电源供应。

4.如权利要求2所述的纺织车间实时数据采集系统，其特征在于：

所述无线通信接口为GPRS移动通信接口、3G移动通信接口或4G移动通信接口中的一种。

5.如权利要求2-4任一所述的纺织车间实时数据采集系统，其特征在于：

所述图像采集单元、所述预处理单元、所述人员分割单元和所述模板匹配单元分别采用不同的FPGA芯片来实现。

6.如权利要求2-4任一所述的纺织车间实时数据采集系统，其特征在于：

所述无线通信接口还将加法器输出的各类人群的当前数量转发给纺织车间管理平台。

7.如权利要求2-4任一所述的纺织车间实时数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统还包括：

液晶显示屏，与所述计算机控制设备连接，用于实时显示与所述织机织布数量异常报警信号、所述织机运行状态异常报警信号或所述外人入侵报警信号分别对应的警示文字，还用于实时显示加法器输出的各类人群的当前数量。