CN106603978A - 一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置及方法，包括中央处理器模块、数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、数据交互显示模块以及电源供电模块，所述中央处理器模块为ARM微处理器，所述数据采集模块包括射频识别模块、条码识别模块和拍照摄像模块，所述数据交互显示模块包括输入模块和输出模块，所述输入模块包括人工输入模块和智能输入模块，所述输出模块包括动画显示模块和图表显示模块。本发明可以对生产现场过程数据进行远距离实时监控和精益化、可视化管理，且可以通过微信、短信、邮件等方式实时订阅现场过程数据，显示方式多样化，包括动画、图表、曲线、报表等方式，方便携带易操作，智能化程度高。

Description

一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置及方法

技术领域

本发明涉及工业生产线的数据采集及管理技术领域，尤其涉及一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置及方法。

背景技术

随着工业现场生产过程中工艺、效率、质量的要求越来越高和自动化、信息化技术的日益快速发展，对现场过程数据的智能采集、处理、分析、挖掘等功能越来越迫切，其根本就是实现数据智能采集。在工业生产过程中目前市场上用的比较多的是通过触摸屏、计算机等进行数据采集，使用起来较为不便而且无法随身携带，不适用于一些特定的使用环境，对于如何提高生产效率、减轻人员负担、提高生产质量等成为了工业自动化过程中急需解决的一个问题。

如申请号为：201510639910.3的中国专利公开了一种通用工业生产信息采集系统及方法，所述系统包括多个进出料条码扫码枪模块、多个控制节点模块以及一个数据服务器模块，每个进出料条码扫码枪模块对应一个控制节点模块，所述多个控制节点模块均与数据服务器模块连接，所述控制节点模块用于接收进出料条码扫码枪模块上传的条码信息、并实时收集与其连接的加工机器的加工参数，生成时间戳，上传收集到的条码信息、加工机器的加工参数和生成的时间戳数据服务器模块，所述数据服务器模块用于收集、存储各控制节点模块上传的信息，生成数据报表以及进行原料来源查询、加工历史信息查询。该信息采集系统使用控制节点模块与扫码枪的一一对应来采集数据，采集任务繁重且数据采集较慢，另外使用扫码枪对生产系统进行进出料的监控，生产效率不高。

又如申请号为：201410724872.2的中国专利公开了一种生产线的RFID数据采集系统，包括数据采集系统和控制系统，所述的数据采集系统包括RFID标签、RFID天线和触发设备，该生产线的采集系统主要是通过RFID来采集，采集方式单一，且对采集后的数据没有处理和分析，智能化程度不高。

发明内容

为克服现有技术中存在的生产线采集方式单一，不能对数据进行智能解读，导致生产效率低下等问题，本发明提供了一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置及方法。

具体技术方案为：一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置，包括中央处理器模块、数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、数据交互显示模块以及电源供电模块，所述数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块和数据交互显示模块依次相连，所述数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、数据交互显示模块以及电源供电模块均和中央处理器模块相连，所述中央处理器模块为ARM微处理器，用于协调各模块进行工作，所述数据采集模块包括射频识别模块、条码识别模块和拍照摄像模块，所述数据交互显示模块包括输入模块和输出模块，所述输入模块包括人工输入模块和智能输入模块，所述输出模块包括动画显示模块和图表显示模块，所述电源供电模块为锂电池。

在此基础上，所述射频识别模块包括接收单元和读取单元，所述接收单元和读取单元相连，所述接收单元为射频天线，所述读取单元用于读取电子标签，所述接收单元还包括防碰撞单元。

在此基础上，所述拍照摄像模块包括图像拍摄单元、图像保存单元和图像识别单元，所述图像拍摄单元、图像保存单元和图像识别单元依次相连。

在此基础上，所述数据存储模块包括本地存储模块、外部存储模块和数据压缩模块，所述数据压缩模块与本地存储模块和外部存储模块均相连，所述本地存储模块中设置有SD存储卡。

在此基础上，还包括网络通信模块，所述网络通信模块与中央处理器相连，所述网络通信模块包括通信接口和心跳检测模块，所述心跳检测模块设置在通信接口外部，所述通信接口包括2G/3G/4G通信接口、WIFI通信接口和蓝牙通信接口。

在此基础上，还包括多媒体模块，所述多媒体模块包括音频播放模块、视频播放模块和语音输入识别模块，所述语音输入识别模块与中央处理器模块相连。

在此基础上，还包括人工智能服务模块，所述人工智能服务模块与中央处理器模块相连，用于对数据进行智能分析和汇总，所述人工智能服务模块包括专家意见库、设备参数库、挖掘算法单元、人工智能分析单元和评估报告单元。

本发明还提供了一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集方法：

步骤1：将采集装置上电，并进行程序初始化，同时判断网络连接是否正常，待网络连接通信正常后，进行数据采集；

步骤2：将采集到的数据进行数据汇总和分析；

步骤3：将数据进行压缩后存储，并发送至数据交互显示模块；

步骤4：根据数据分析结果进行管理决策。

在此基础上，所述步骤2中还包括对采集到的数据通过人工智能算法和数据挖掘进行数据智能分析。

在此基础上，所述步骤2中的数据挖掘的具体步骤为：通过人工或智能根据一定条件对数据进行筛选，并将此次所得数据与数据库中的数据进行比较，进行直接或间接的挖掘分析后，解释分析结果，并给出相应的智能提示。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所提供的一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置及方法可以对生产现场过程数据进行远距离实时监控和精益化、可视化管理。通过微信、短信、邮件等方式可以实时订阅现场过程数据及异常报警数据，显示方式多样化，另外支持与设备控制器多网络方式通信，传输安全可靠，对数据包加密提高安全性、对数据包压缩可以节省网络带宽。

2、本发明可以通过光学对焦可以实现对一维条码、二维条码识别。还可以通过射频天线可以实现本装置对电子标签进行“感知”识别，从而获取标签多字节数据。采集方式多样，适用于不同生产线的需求。

3、本发明还支持人工智能分析对过程数据进行逻辑判断、智能处理、分析、挖掘、汇总。智能化程度高，提高了生产效率和生产质量，同时也减轻了操作人员的负担和出错率。另外本发明支持本地存储或外部存储，存在多样化数据存储方式，使得数据存储效率最大化，有助于后期查询和维护。

附图说明

图1是本发明一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置的结构示意图；

图2是本发明一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置的数据采集功能示意图；

图3是本发明一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明披露了一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置，该智能采集装置以安卓系统为核心，可以实现远距离无线监控，携带方便、传输可靠、功能强大。安卓系统基于Linux进行开发，其系统架构分成四层，分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行层和Linux内核层，通过API框架可以完全访问，因此，本发明可以高效实现可工业现场设备数据的智能采集、处理、分析、挖掘和显示，快速的与工业设备无缝集成通信，操作方便、实现灵活、可靠性高。

如图1和图2所示，本发明包括中央处理器模块、数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、数据交互显示模块以及电源供电模块，所述数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块和数据交互显示模块依次相连进行数据传递，所述数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、数据交互显示模块以及电源供电模块均和中央处理器模块相连，所述中央处理器模块为ARM微处理器，型号选用STM32系列，其主要协调各模块进行工作并实现数据采集、显示，具有体积小、功耗低、成本低、性能高等特点。

数据采集模块包括射频识别模块、条码识别模块和拍照摄像模块，其中所述射频识别模块包括接收单元和读取单元，所述接收单元和读取单元相连，所述接收单元为射频天线，所述读取单元用于读取电子标签，所述射频识别模块通过射频天线可以“感知”电子标签，实现电子标签多字节数据读取，所述接收单元还包括防碰撞单元，该单元采用防碰撞算法，抗干扰能力强，读写距离远。相比条码识别，无需人工对焦等。所述条码识别模块包括一维条码、二维条码等采集方式，需要进行光学对焦，本发明中的采集方式多样，适用于不同生产线的需求。所述拍照摄像模块包括图像拍摄单元、图像保存单元和图像识别单元，所述图像拍摄单元、图像保存单元和图像识别单元依次相连。所述拍照摄像模块可以通过拍摄照片历史保存或图像识别，针对现场状况可以通过拍照上传，待事后具体处理和分析。

数据存储模块包括本地存储模块、外部存储模块和数据压缩模块，所述数据压缩模块与本地存储模块和外部存储模块均相连，所述本地存储模块中设置有SD存储卡，通过压缩模块压缩数据后存储可以节省SD卡占用空间。外部存储可以通过网络与外部设备通信，将过程数据通过接口调用存储至外部智能设备。

数据交互显示模块包括输入模块和输出模块，所述输入模块包括人工输入模块和智能输入模块，所述输出模块包括动画显示模块和图表显示模块，所述交互显示模块可以实现人机交互，通过终端显示可以将采集的过程数据经处理后多样化显示，输入包括人工输入、智能输入等方式，输出包括显示动画、图表、报表、表格等。

优选地，本发明汇总的电源供电模块为锂电池，选用锂电池进行充放电，使用寿命长、性能稳定、可靠性高，当电池耗尽时自动提示充电操作，方便快捷。

如图1所示，本发明还包括网络通信模块，所述网络通信模块与中央处理器相连，所述网络通信模块包括通信接口和心跳检测模块，所述心跳检测模块设置在通信接口外部，所述通信接口包括2G/3G/4G通信接口、WIFI通信接口和蓝牙通信接口。根据现场设备智能控制器通信方式实现本发明装置与设备无缝集成通信，网络模块具有实时心跳检测功能，该心跳检测模块即能够实时监测通信接口与设备的连接状况，并在通信异常时给出提示，能够保持与设备的高可靠性实时连接。该心跳检测模块的工作原理为：网络通信单元类似于服务器，外部智能设备类似于客户端，外部智能设备每隔一段时间就发送信息到网络通信单元，如有信息反馈，就说明两者连接正常，若没有，说明两者已经断开。

如图1所示，本发明还包括多媒体模块，所述多媒体模块包括音频播放模块、视频播放模块和语音输入识别模块，所述语音输入识别模块与中央处理器模块相连。通过语音识别可以智能输入而无需手动输入，音频、视频播放功能可以提示信息操作，中央处理器根据音频和视频中的要求进行相应的操作，减轻工作负担，提高操作效率。

如图1所示，本发明还包括人工智能服务模块，所述人工智能服务模块与中央处理器模块相连，用于对数据进行智能分析和汇总，所述人工智能服务模块包括专家意见库、设备参数库、挖掘算法单元、人工智能分析单元和评估报告单元。具体解释如下：

(1)专家意见库

专家意见库用于储存专家对各种设备的参考意见，该意见为针对现场异常的原因，及故障的处理方法。在数据采集中若遇到相关的情况，本装置可以根据该情况提取相应的专家意见，以缩短故障处理时间和提高工作效率。另外，本专家意见库可以根据所采集到的数据进行更新扩展，使意见库不断完善。

(2)设备参数库主要包括设备的基本参数，即为设备铭牌上的参数，包括出厂日期、额定功率、出厂设定等参数。主要用于当设备发生故障或错误时，可以通过查找，进行局部或全部提取参数，进行批量查询和修改。

(3)挖掘算法库

挖掘算法库主要用来对存储的过程数据进行直接或间接的挖掘分析，进而对存储的数据进分析筛选。例如当生产过程中设备发生故障时，将错误信息过滤出来，再通过多媒体模块及时将数据信息显示出来或者发送到外部智能设备，以便及时解决问题。数据挖掘一般由下面三个阶段组成：数据准备、数据挖掘、结果表达和解释。通过数据挖掘分析，可以快速过滤无用数据，使有用数据一览无余。

(4)人工智能库

人工智能库主要根据人工智能算法以及累计的经验对数据进行智能分析，即通过在人工智能库中预先设置智能算法结合已存储的数据，进行大数据分析，并根据分析结果进行智能提示、智能判断、提供可行性准确结果。

(5)评估报告库

评估报告库主要用于对人工智能分析得到的结果进行显示报告，方便操作人员的查询和操作，以及记录。

本发明针对上述的智能采集装置，还披露了一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集方法，该方法采用ARM架构的微处理器协调网络通信模块实现数据采集。根据设备控制器采用通讯协议，保证本发明装置与控制器的高可靠性通信连接，针对现场设备数据进行采集、处理、分析、挖掘、存储、显示等。数据采集主要包括工业设备控制器数据采集、条形码数据采集、图像数据采集、语音数据采集、电子标签数据采集等，有效实现人机交互功能。

如图3所示，具体步骤如下：

步骤1：将采集装置上电，并进行程序初始化，同时判断网络连接是否正常，待网络连接通信正常后，其中网络通信可以为2G/3G/4G、WIFI和蓝牙，装置与现场设备如PLC/DCS/RTU等设备智能控制器，进行自动连接且可以优选最佳网络，保证数据的最快传输，连接正常后才可以进行数据采集；

步骤2：将采集到的数据进行数据汇总和分析，优选地，本发明中还包括对采集到的数据通过人工智能算法和数据挖掘进行数据智能分析。数据挖掘的具体步骤为：通过人工或智能根据一定条件对数据进行筛选，并将此次所得数据与数据库中的数据进行比较，进行直接或间接的挖掘分析后，解释分析结果，并给出相应的智能提示。步骤2通过上述的人工智能模块实现，本发明装置通过人工智能和人工相结合，分析得出利于生产的最优结果。

步骤3：将数据进行压缩后存储，并发送至数据交互显示模块，如本地存储模块中设置有SD存储卡，外部存储可以通过网络与外部设备通信，将过程数据通过接口调用存储至外部智能设备。通过所述交互显示模块可以实现人机交互，通过终端将采集的过程数据经处理后多样化显示，输出包括显示动画、图表、报表、表格等。

步骤4：根据数据分析结果进行管理决策，分析结果通过评估报告显示，并且会根据专家意见库和大数据的分析结果给出相应的处理意见，最后由操作人员整合后给出管理决策。

本发明提供的基于安卓的工业无线数据采集系统及方法具有数据采集、处理、挖掘、存储、显示等功能，具有使用便捷、操作简单、分析结果更精确等优点。本发明装置通过人工智能和人工相结合，分析得出利于生产的最优结果，可以大大提高数据采集效率、降低设备故障率、提高生产效率。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置，其特征在于：包括中央处理器模块、数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、数据交互显示模块以及电源供电模块，所述数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块和数据交互显示模块依次相连，所述数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、数据交互显示模块以及电源供电模块均和中央处理器模块相连，所述中央处理器模块为ARM微处理器，用于协调各模块进行工作，所述数据采集模块包括射频识别模块、条码识别模块和拍照摄像模块，所述数据交互显示模块包括输入模块和输出模块，所述输入模块包括人工输入模块和智能输入模块，所述输出模块包括动画显示模块和图表显示模块，所述电源供电模块为锂电池。

2.根据权利要求1所述的一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置，其特征在于：所述射频识别模块包括接收单元和读取单元，所述接收单元和读取单元相连，所述接收单元为射频天线，所述读取单元用于读取电子标签，所述接收单元还包括防碰撞单元。

3.根据权利要求1所述的一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置，其特征在于：所述拍照摄像模块包括图像拍摄单元、图像保存单元和图像识别单元，所述图像拍摄单元、图像保存单元和图像识别单元依次相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置，其特征在于：所述数据存储模块包括本地存储模块、外部存储模块和数据压缩模块，所述数据压缩模块与本地存储模块和外部存储模块均相连，所述本地存储模块中设置有SD存储卡。

5.根据权利要求1所述的一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置，其特征在于：还包括网络通信模块，所述网络通信模块与中央处理器相连，所述网络通信模块包括通信接口和心跳检测模块，所述心跳检测模块设置在通信接口外部，所述通信接口包括2G/3G/4G通信接口、WIFI通信接口和蓝牙通信接口。

6.根据权利要求1所述的一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置，其特征在于：还包括多媒体模块，所述多媒体模块包括音频播放模块、视频播放模块和语音输入识别模块，所述语音输入识别模块与中央处理器模块相连。

7.根据权利要求1所述的一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集装置，其特征在于：还包括人工智能服务模块，所述人工智能服务模块与中央处理器模块相连，用于对数据进行智能分析和汇总，所述人工智能服务模块包括专家意见库、设备参数库、挖掘算法单元、人工智能分析单元和评估报告单元。

8.一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集方法，其特征在于：

步骤1：将采集装置上电，并进行程序初始化，同时判断网络连接是否正常，待网络连接通信正常后，进行数据采集；

步骤2：将采集到的数据进行数据汇总和分析；

步骤3：将数据进行压缩后存储，并发送至数据交互显示模块；

步骤4：根据数据分析结果进行管理决策。

9.根据权利要求8所述的一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集方法，其特征在于：所述步骤2中还包括对采集到的数据通过人工智能算法和数据挖掘进行数据智能分析。

10.根据权利要求8所述的一种基于安卓系统的工业无线数据智能采集方法，其特征在于：所述步骤2中的数据挖掘的具体步骤为：通过人工或智能根据一定条件对数据进行筛选，并将此次所得数据与数据库中的数据进行比较，进行直接或间接的挖掘分析后，解释分析结果，并给出相应的智能提示。