CN109426302B - 一种数据分析设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数据分析技术领域，尤其涉及一种数据分析设备和方法。用以提供一种便携式的数据分析设备。该数据分析设备(10)包括一个数据接口(101)，用于接收工业数据，以及一个数据分析装置(102)，用于对所述工业数据进行分析。可在工业现场实现对工业数据的分析，保护了工业数据的私密性，且对工厂的硬件资源要求不高，实现了对工业数据的高效准确的分析。

Description

一种数据分析设备和方法
技术领域
本发明涉及数据分析技术领域，尤其涉及一种数据分析设备和方法。
背景技术
当前，数据分析的概念和重要性越来越被人们所认可。比如，对于一个工厂而言，若要实现数据分析，通常需要为该工厂建设信息技术(Information Technology，IT)基础设施，即使该工厂已建立IT基础设施，但也可能由于硬件陈旧等原因，无法满足数据处理对硬件运算能力的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种数据分析设备和方法，用于对工业数据进行分析。
第一方面，提供一种数据分析设备，所述数据分析设备为一个便携式设备，包括：一个数据接口，用于接收工业数据；一个数据分析装置，用于对所述工业数据进行分析。
提供了一种工业数据分析的方案，通过提供一种便携式的数据分析设备，可在工业现场实现对工业数据的分析，保护了工业数据的私密性，且对工厂的硬件资源要求不高，实现了对工业数据的高效准确的分析。
可选地，所述数据分析装置包括：至少两个数据分析单元，以及一个数据交换装置，用于实现所述至少两个数据分析单元之间的通信。
多个数据分析单元可实现高效实时的数据分析。
可选地，所述至少两个数据分析单元可插拔地安装于所述设备中，且所述至少两个数据分析单元的数量可根据数据分析的需求而定。
用于工业数据分析的数据分析单元的数量可根据数据分析的需求而定，提供了一种灵活的可裁剪的数据分析方案，以满足不同的工业客户的需求。
可选地，所述设备还包括：一个箱体；一个箱盖，所述箱盖与所述箱体相连接；一个支架，置于所述箱体中，且与所述箱体固定连接，其中，所述数据分析装置安装于所述支架上；一个显示器，置于所述箱盖中，用于显示至少一个用户界面。
该结构实现了一种便携式的数据分析设备，适用于工业现场的数据分析。能够避免该数据分析设备在移动过程中被损坏，保证设备的便携性和可用性。
可选地，所述至少两个数据分析单元中的一个数据分析单元为主数据分析单元，其他数据分析单元为辅数据分析单元，所述显示器及所述数据接口与所述主数据分析单元连接。
可选地，所述数据接口，具体用于：从至少一个工业设备处接收所述工业数据，和/或从至少一个工业数据存储设备处接收所述工业数据。
实现了不同的数据获取的方式。提供不同的数据接口用于工业数据的接收，适配于不同的工厂的硬件资源。
可选地，所述数据分析装置具体用于：按照预先设置的一个工业数据分析程序对所述工业数据进行分析。
可选地，所述工业数据分析程序按照如下方式预先设置：通过至少一个参数设置界面接收对所述工业数据分析程序的算法选择和/或算法参数设置。
可选地，所述工业数据分析程序进一步按照如下方式预先设置：通过至少一个程序开发界面接收对所述工业数据分析程序的设计；所述工业数据分析程序按照如下方式运行：通过至少一个程序运行界面接收运行所述工业数据分析程序的指令后运行所述工业数据分析程序。
其中，用于实现工业数据分析的工业数据分析程序可预先配置，比如可预先选择算法、设置算法参数等。这样在工业现场处则可直接对获取的工业数据进行分析，无需现场配置参数进行调试，节省了时间，实现了工业数据的分析。
可选地，所述设备置于一个工业现场处对所述工业数据进行分析。
第二方面，提供一种数据分析方法，包括：接收工业数据；对所述工业数据进行分析。
提供了一种工业数据分析的方案，通过提供一种便携式的数据分析设备，可在工业现场实现对工业数据的分析，保护了工业数据的私密性，且对工厂的硬件资源要求不高，实现了对工业数据的高效准确的分析。
可选地，从至少一个工业设备处接收所述工业数据，或从至少一个工业数据存储设备处接收所述工业数据。
实现了不同的数据获取的方式。提供不同的数据接口用于工业数据的接收，适配于不同的工厂的硬件资源。
可选地，按照预先设置的一个工业数据分析程序对所述工业数据进行分析。
可选地，在对所述工业数据之前，按照如下方式预先设置所述工业数据分析程序：通过至少一个参数设置界面接收对所述工业数据分析程序的算法选择和/或算法参数设置。
可选地，在对所述工业数据之前，还按照如下方式预先设置所述工业数据分析程序：通过至少一个程序开发界面接收对所述工业数据分析程序的设计；在对所述工业数据进行分析时，可通过至少一个程序运行界面接收运行所述工业数据分析程序的指令后运行所述工业数据分析程序。
其中，用于实现工业数据分析的工业数据分析程序可预先配置，比如可预先选择算法、设置算法参数等。这样在工业现场处则可直接对获取的工业数据进行分析，无需现场配置参数进行调试，节省了时间，实现了工业数据的分析。
可选地，，所述方法是在一个工业现场处执行的。
第三方面，提供一种机器可读介质，所述机器可读介质上存储有机器可读指令，所述机器可读指令在被至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器执行第二方面或第二方面的任一种可能的实现方式提供的方法。
附图说明
图1为本发明实施例提供的数据分析设备的结构示意图。
图2A和图2B为本发明实施例提供的数据分析设备与一个工业系统的连接示意图。
图3为本发明实施例提供的数据分析设备的一种结构示意图。
图4为本发明实施例提供的数据分析设备的软件、硬件和算法的架构图。
图5为本发明实施例提供的数据分析方法的流程图。
附图标记列表：
10：数据分析设备 101：数据接口 102：数据分析装置
1021：数据分析单元 1022：数据交换装置 103：箱体
104：箱盖 105：支架 106：显示器
20：工业系统 201：工业设备 202：工业数据存储设备
10A：硬件 10B：软件 10C：算法库
10B1：数据集成模块 10B2：数据管理模块 10B3：数据分析模块
10B4：结果呈现模块 S501：程序预设置 S502：接收工业数据
S503：分析工业数据 S504：呈现分析结果
具体实施方式
通常，数据分析需要依赖于高性能的硬件资源，比如：大容量的存储介质和具有高计算能力的处理设备。而工厂已有的硬件资源通常不满足对大量的工业数据分析的要求。此外，由于工业系统的特点，工业数据的分析通常需要考虑到工业数据自身的特点，因此需要由具备较丰富的领域技术背景的专家才能完成高效准确的工业数据分析。而考虑到工业数据的私密性，工业客户通常希望数据分析在工业现场完成，而目前的工业数据分析无法在工业现场完成。基于上述原因，目前还没有一种方便工业客户采用、满足私密性要求，且能够实现高效准确的工业数据分析的解决方案。
本发明实施例提供了一种工业数据分析的方案，通过提供一种便携式的数据分析设备，可在工业现场实现对工业数据的分析，保护了工业数据的私密性，且对工厂的硬件资源要求不高，实现了对工业数据的高效准确的分析。
在部分实施例中，用于工业数据分析的数据分析单元的数量可根据数据分析的需求而定，提供了一种灵活的可裁剪的数据分析方案，以满足不同的工业客户的需求。
在部分实施例中，通过不同的数据接口实现工业数据的接收，适配于不同的工厂的硬件资源。
在部分实施例中，用于工业数据分析的数据分析设备包括一个箱体、一个箱盖、置于箱盖中的显示器以及置于箱体中的支架，用于固定用于进行数据分析的数据分析装置。这样，能够避免该数据分析设备在移动过程中被损坏，保证设备的便携性和可用性，可用于工业现场的数据分析。
在部分实施例中，用于实现工业数据分析的工业数据分析程序可预先配置，比如可预先选择算法、设置算法参数等。这样在工业现场处则可直接对获取的工业数据进行分析，无需现场配置参数进行调试，节省了时间，实现了工业数据的分析。
下面结合附图对本发明实施例提供的方法和设备进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的数据分析设备10的结构示意图。该如图1所示，该数据分析设备10包括：
一个数据接口101，用于接收工业数据；
一个数据分析装置102，用于对所述工业数据进行分析。
该数据分析设备10可置于一个工业现场处对工业数据进行分析。
其中，该数据接口101在硬件实现上可为以太网接口、光纤接口、串行接口、无线通信接口等。
该数据接口101可与一个工业系统20中的各个工业设备201连接(如图2A所示)。一个工业设备可为一个可编程逻辑控制器(Programmable Logical Controller，PLC)、一个远程终端单元(Remote Terminal Unit，RTU)、一个传感器等。数据分析设备10通过该数据接口101接收工业数据。
该数据接口101也可与一个工业系统20中的一个工业数据存储设备202连接(如图2B所示)，从该存储设备处获取工业数据。该工业数据存储设备202可为一个工业服务器，比如一个监视控制和数据采集(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)服务器，也可为一个磁盘阵列。该工业数据存储设备202从各个工业设备201处获取工业数据，数据分析设备10通过该数据接口101从该工业数据存储设备202处获取工业数据。可选地，可由操作人员将工业数据存储设备202连接到数据接口101上，并操作数据分析设备10将工业数据从工业数据存储设备202处复制到数据分析设备10上。由操作人员将工业数据存储设备202连接到数据接口101上，数据分析设备10上的工业数据分析程序运行时自动从工业数据存储设备202处获取工业数据。
可选地，该数据接口101可灵活设置，即可直接从各个工业设备201处获取工业数据也可从工业数据存储设备202处获取工业数据。某些工业系统具有较丰富的硬件资源，但缺少一个用于实现工业数据的平台，此情况下，可采用图2B所示的数据接口101的实现方式满足该种工业系统的数据分析需求。另一些工业系统硬件资源贫乏，此情况下，可采用图2A所示的数据接口101的实现方式来支持工业数据的分析，无需对该工业系统进行硬件升级。
此外，该数据接口101也可将数据分析装置102对工业数据进行分析的分析结果发送到工业系统20中的设备上进行存储、展示等。可选地，该数据分析装置102可包括：至少两个数据分析单元1021，比如：微型计算机。其中，该至少两个数据分析单元1021中每一个都包括至少一个处理器和至少一个存储器，其中，至少一个处理器用于进行工业数据的分析，至少一个存储器用于存储工业数据及分析结果。可选地，该至少两个数据分析单元1021中的一个数据分析单元1021为主数据分析单元，其他数据分析单元1021为辅数据分析单元。其中，主数据分析单元可用于对各个辅数据分析单元进行设备管理，将数据分析的任务分配到各个辅数据分析单元来处理。此外，主数据分析单元还可与数据接口101连接。其中，工业数据分析程序可存储于主数据分析单元的存储器和/或辅数据分析单元的存储器中。
此外，该数据分析装置102还可包括一个数据交换装置1022，比如：一个交换机，用于实现该至少两个数据分析单元1021之间的通信。
可选地，该至少两个数据分析单元1021可插拔地安装于所述设备10中，且数量可根据数据分析的需求而定。这样可根据不同工业系统的数据分析需求灵活配置数据分析单元1021的个数。
本发明实施例提供的数据分析设备10是一种便携式的数据分析设备10，一种可选的实现方式可如图3所示。该数据分析设备10可包括：一个箱体103、一个箱盖104、一个支架105和置于箱盖104中的一个显示器106。
可选地，箱盖104与箱体103相连接，且在箱盖104在打开后，箱盖104所在平面与箱体103的上表面保持一定的角度，比如120度、135度等，便于数据分析人员或者客户进行参数配置和观察分析结果。此外，箱盖104与箱体103之前还可以采用其他的连接方式，比如：滑动连接等。
其中，支架105置于箱体103中，且与箱体103固定连接，数据分析装置102安装于支架105上，这样在数据分析设备10移动时，由于数据分析装置102已通过支架105固定于数据分析设备10中，可有效避免数据分析装置102被损坏。
其中，显示器106可与前述的主数据分析单元1021连接，用于显示用户界面。
可选地，数据分析装置102按照预先设置的一个工业数据分析程序对工业数据进行分析，这样可避免在工业现场处花费大量时间进行程序设置，客户只需要进行简单的操作即可实现对工业系统20的数据分析。
数据分析设备10可提供不同的用户界面以实现对工业数据分析程序的预先设置。
比如：提供至少一个程序开发界面接收编程人员对工业数据分析程序的设计；
再比如：提供至少一个参数设置界面接收工业数据分析专家对工业数据分析程序的算法选择和/或算法参数设置。
数据分析设备10还可提供至少一个程序运行界面，接收工业客户或工业数据分析人员运行工业数据分析程序的指令，收到该指令后，数据分析设备10按照预先设置好的工业数据分析程序进行工业数据的分析。
此外，数据分析设备10还可提供至少一个分析结果显示界面，显示数据分析的结果。
除了数据接口101之外，本发明实施例提供的数据分析设备10还可包括用于外接其他显示器的接口，比如高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)，还可把包括用于外接键盘、鼠标等的接口。
如图4所示，本发明实施例提供的数据分析设备10在实现上可包括硬件10A、软件10B和算法库10C。
如前所述，硬件10A可包括至少两个数据分析单元1021，可进行高性能的数据分析。该硬件10A可实现数据分析设备10的便携性。通过将至少两个数据分析单元1021集成在一个便携式设备中，可实现的大量的工业数据的快速分析。工业客户无需购买大量的服务器等设备以建一个数据中心，也避免了繁琐复杂的维护工作。在前述的一个可选方案中，数据分析单元1021可为微信计算机(mini-PC)，其具备尺寸小但运算能力强的优点，便于集成于一个如图3所示的便携式的数据分析设备10中，且能够完成对大量的工业数据的实时分析。由于数据分析单元1021是可插拔地安装于数据分析设备10中，因此可容易地扩展更多的数据分析单元1021以实现更高的计算能力。
即使工业客户有非常严格的数据私密性要求，数据分析设备10的便携性也可使其能够方便可靠地用于工业现场以进行工业数据的分析。数据分析设备10可即插即用，用于进行工业数据分析的工业数据分析程序预先安装且配置，工业客户仅需进行简单的操作，比如前述的在程序运行界面上输入运行指令即可方便地对分析工业数据，分析过程高效，结果准确。
其中，软件10B可包括：
数据集成模块10B1，用于集成通过数据接口101接收的工业数据。
数据管理模块10B2，用于对数据集成模块10B1收集的工业数据进行管理，比如：筛选、合并、修改数据等。
数据分析模块10B3，用于对工业数据进行分析，其中可按照预先选择的算法和设置的算法参数对工业数据进行分析，得到分析结果。
结果呈现模块10B4，用于呈现数据分析模块10B3分析得到的结果，可通过显示器106在前述的分析结果显示界面上显示结果。
软件10B可包括前述的工业数据分析程序，预先存储在前述的至少两个数据分析单元1021中的存储器中，由任一个或多个数据分析单元1021中的处理器调用后实现对工业数据的分析。
如前所述，软件10B中的工业数据分析程序可预先配置，方便地在工业现场进行数据分析。且可向编程人员、工业数据分析专家以及工业客户或工业数据分析人员提供友好的用户界面。编程人员可编写通用的工业数据分析程序，由工业数据分析专家根据待分析数据的特性、客户的分析需求等对工业数据分析程序进行预先配置，工业客户仅需在程序运行界面点击“运行”按钮即可运行工业数据分析程序，完成数据分析并观察数据分析结果。
算法库10C可视为软件10B的一部分，可包括各种数据挖掘算法和机器学习算法，比如：
决策树、回归分析、K-means聚类算法、向量机(Support Vector Machine，SVM)和神经网络等。根据数据分析的需要还可扩展其他算法。工业数据分析专家或者工业客户可从算法库10C中选择算法。可选地算法库10C可为每一种算法的参数设置默认值，如果工业客户无法确定算法的参数值，也可使用算法库10C设置的默认值，或者设置一个参数的取值范围，则选择的算法可在该取值范围能以优化后的参数值运行。可选地，软件10B还可实现最佳算法的选择。
图5为本发明实施例提供的数据分析方法的流程图。该方法可由本发明实施例提供的数据分析设备10在一个工业现场处执行。如图5所示，该方法可包括如下步骤：
S501：程序预设置。
比如：数据分析设备10可通过至少一个程序开发界面接收对工业数据分析程序的设计，通过至少一个参数设置界面接收对工业数据分析程序的算法选择和/或算法参数设置。
S502：接收工业数据。
比如：数据分析设备10可通过数据接口101接收来自工业系统20的工业数据。
其中，数据分析设备10可从至少一个工业设备201处接收工业数据，和/或从至少一个工业数据存储设备202处接收工业数据。
S503：分析工业数据。
比如：数据分析设备10可在通过至少一个程序运行界面接收运行工业数据分析程序的指令后运行工业数据分析程序，对工业数据进行分析。数据分析设备10可按照步骤S501中预先设置的工业数据分析程序对工业数据进行分析。
S504：呈现分析结果。
数据分析设备10可通过前述的至少一个分析结果显示界面，显示数据分析的结果。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种机器可读介质，该机器可读介质上存储用于使一机器执行如本文前述方法的机器可读指令。具体地，可以提供配有该机器可读介质的系统或者装置，在该机器可读介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)或微处理器(Micro Processor Unit，MPU))读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明实施例的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如只读光盘驱动器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、可录光盘(Compact Disk-Recordable，CD-R)、可擦写光盘(Compact Disk-ReWritable，CD-RW)、数字视盘(DigitalVideo Disc-Read Only Memory，DVD-ROM)、数字多功能光盘随机存储器(DigitalVersatile Disc-Random Access Memory，DVD-RAM)、可重写型数字多功能光盘(DigitalVersatile Disc±ReWritable，DVD±RW)等)、磁带、非易失性存储卡和只读存储器(Read-Only Memory，ROM)。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上或云上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
需要说明的是，上述各流程和各设备结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的设备结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.数据分析设备(10)，其特征在于，所述数据分析设备(10)为一个便携式设备，包括：
一个数据接口(101)，用于接收工业数据；
一个数据分析装置(102)，用于对所述工业数据进行分析；
其中，所述数据分析装置(102)具体用于按照预先设置的一个工业数据分析程序对所述工业数据进行分析，所述工业数据分析程序按照如下方式预先设置：
通过至少一个参数设置界面接收对所述工业数据分析程序的算法选择和/或算法参数设置，
其中，算法参数被设置有默认值；或算法参数被设置有取值范围，以使得算法在该取值范围内以优化后的参数值运行。
2.如权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述数据分析装置(102)包括：
至少两个数据分析单元(1021)，以及
一个数据交换装置(1022)，用于实现所述至少两个数据分析单元(1021)之间的通信。
3.如权利要求2所述的设备(10)，其特征在于，
所述至少两个数据分析单元(1021)可插拔地安装于所述设备(10)中，且
所述至少两个数据分析单元(1021)的数量可根据数据分析的需求而定。
4.权利要求1～3任一项所述的设备(10)，其特征在于，还包括：
一个箱体(103)；
一个箱盖(104)，所述箱盖(104)与所述箱体(103)相连接；
一个支架(105)，置于所述箱体(103)中，且与所述箱体(103)固定连接，其中，所述数据分析装置(102)安装于所述支架(105)上；
一个显示器(106)，置于所述箱盖(104)中，用于显示至少一个用户界面。
5.如权利要求4所述的设备(10)，其特征在于，至少两个数据分析单元(1021)中的一个数据分析单元(1021)为主数据分析单元，其他数据分析单元(1021)为辅数据分析单元，所述显示器(106)及所述数据接口(101)与所述主数据分析单元连接。
6.如权利要求1～5任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述数据接口(101)，具体用于：
从至少一个工业设备处接收所述工业数据，和/或
从至少一个工业数据存储设备处接收所述工业数据。
7.如权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，
所述工业数据分析程序进一步按照如下方式预先设置：
通过至少一个程序开发界面接收对所述工业数据分析程序的设计；
所述工业数据分析程序按照如下方式运行：
通过至少一个程序运行界面接收运行所述工业数据分析程序的指令后运行所述工业数据分析程序。
8.如权利要求1～7任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述设备(10)置于一个工业现场处对所述工业数据进行分析。
9.数据分析方法，其特征在于，包括：
接收工业数据；
对所述工业数据进行分析；
其中，在对所述工业数据进行分析时，按照预先设置的一个工业数据分析程序对所述工业数据进行分析，所述工业数据分析程序按照如下方式预先设置：
通过至少一个参数设置界面接收对所述工业数据分析程序的算法选择和/或算法参数设置，
其中，算法参数被设置有默认值；或算法参数被设置有取值范围，以使得算法在该取值范围内以优化后的参数值运行。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接收工业数据，包括：
从至少一个工业设备处接收所述工业数据，或
从至少一个工业数据存储设备处接收所述工业数据。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，
在对所述工业数据进行分析 之前，还包括按照如下方式预先设置所述工业数据分析程序：
通过至少一个程序开发界面接收对所述工业数据分析程序的设计；
对所述工业数据进行分析，具体包括：
通过至少一个程序运行界面接收运行所述工业数据分析程序的指令后运行所述工业数据分析程序。
12.如权利要求9～11任一项所述的方法，其特征在于，所述方法是在一个工业现场处执行的。
13.一种机器可读介质，所述机器可读介质上存储有机器可读指令，所述机器可读指令在被至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器执行权利要求9～12任一项所述的方法。
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