CN109917689A - 嵌入式系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种嵌入式系统，适用于监控多个外部设备。嵌入式系统内包括有处理装置、接口卡以及储存装置。接口卡连接处理装置以及多个外部设备。处理装置通过接口卡连接多个外部设备，并对多个外部设备进行对应的监控及控制。储存装置连接处理装置。储存装置储存视觉化操作控制逻辑模块及视觉化编排图控画面模块。处理装置通过视觉化操作控制逻辑模块来决定这些外部设备的控制逻辑，以使外部设备依照控制逻辑进行运转。处理装置通过视觉化编排图控画面模块来产生视觉化监控画面。视觉化监控画面包括这些外部设备的设备信息。

Description

嵌入式系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种嵌入式系统。

背景技术

在设备监控的技术领域中，一般的设备监控系统是利用可编程序控制器(Programmable Logic Controller,PLC)作为底层控制器，以控制连接于可编程序控制器的仪表设备(或称外部设备)，并且设备管理者必须依据设备监控需求来额外编写可编程序控制器的监控程序，以加入控制逻辑。除此之外，一般的设备监控系统还需通过网络经由数据收集与监控系统(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)来取得可编程序控制器的接点，以使显示设备数据于数据收集与监控系统的监控画面。也就是说，一般的设备监控系统需要由专业程序设计人员来编辑监控程序，并且需要架设较为复杂且大量的周边通讯设备，因而导致一般的设备监控系统具有架设成本过高、维护不易、监控系统结构复杂等缺点。因此，如何设计一种监控系统可有效监控仪表设备，并且具有架设成本较低以及系统结构较简单等优点，是本领域目前重要的课题之一。

发明内容

本发明提供一种嵌入式系统以及设备监控及控制方法，可利用嵌入式系统监控及控制多个外部设备，且嵌入式系统中具有视觉化操作控制逻辑模块及视觉化编排图控画面模块。其中，视觉化操作控制逻辑模块可通过图形化接口对多个外部设备进行监控。视觉化操作控制逻辑模块可通过选取的方式对多个外部设备进行控制及设定。

本发明的嵌入式系统适用于监控及控制多个外部设备。嵌入式系统包括一处理装置、至少一接口卡以及一储存装置。接口卡连接处理装置以及多个外部设备。处理装置通过接口卡对多个外部设备进行对应的监控及控制。储存装置连接处理装置。储存装置内储存有一视觉化操作控制逻辑模块及一视觉化编排图控画面模块。处理装置通过视觉化操作控制逻辑模块来决定多个外部设备的多个控制逻辑，以使多个外部设备依照多个控制逻辑进行对应的运转。处理装置通过视觉化编排图控画面模块来产生视觉化监控画面，并且视觉化监控画面包括多个外部设备的设备信息。

本发明的一种设备监控及控制方法适用于嵌入式系统。嵌入式系统通过至少一接口卡对多个外部设备进行对应的监控及控制。设备监控及控制方法包括以下步骤：决定多个外部设备的多个控制逻辑，以使多个外部设备依照多个控制逻辑进行相对应的运转。产生视觉化监控画面，且视觉化监控画面中用以显示多个外部设备的各种不同的设备信息。

基于上述，本发明的嵌入式系统以及设备监控及控制方法，可提供设备管理者通过执行储存在嵌入式系统中的视觉化操作控制逻辑模块以及视觉化编排图控画面模块，来决定外部设备的控制逻辑，并且产生视觉化监控画面。因此，设备管理者可便利地架设嵌入式系统，且无须复杂的设备监控系统设计，即可有效地监控多个外部设备。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的嵌入式系统的示意图。

图2为本发明一实施例的视觉化操作控制逻辑的示意图。

图3为本发明一实施例的视觉化编排图控画面的示意图。

图4为本发明一实施例的设备监控及控制方法的流程图。

符号说明：

100：嵌入式系统；

110：处理装置；

120：储存装置；

121：视觉化操作控制逻辑模块；

122：视觉化编排图控画面模块；

130：连接端口；

200_1、200_2、200_N：外部设备；

310：输入单元；

320：显示单元；

400、500：画面；

410～430、411～415、421～423、431～433：控制逻辑指令；

510：选单图示；

511、512、513、514：功能图标；

520、530、540、550：图形化显示界面；

521、531、541、551：信息图标；

S610、S620、S630、S640、S650、S660：步骤。

具体实施方式

为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，是代表相同或类似部件。

图1为本发明一实施例的嵌入式系统的示意图。参考图1，嵌入式系统100包括处理装置110以及储存装置120。嵌入式系统100内建有一智能控制网关(Smart ControlGateway,SCG)功能，此智能控制网关用以监控以及控制外部设备200_1、200_2～200_N，其中N为大于0的正整数。在本实施例中，处理装置110连接储存装置120，并且通过至少一接口卡连接多个外部设备200_1、200_2～200_N。在本实施例中，储存装置120储存有一视觉化操作控制逻辑模块121以及一视觉化编排图控画面模块122。在本实施例中，处理装置110通过视觉化操作控制逻辑模块121来决定外部设备200_1、200_2～200_N各别的控制逻辑(control logic)，以使外部设备200_1、200_2～200_N分别依照对应的控制逻辑进行运转。并且，处理装置110通过视觉化编排图控画面模块122产生监控画面。

在本实施例中，视觉化操作控制逻辑模块121内建有多个控制逻辑指令(例如图2所示)，并且内建的控制逻辑指令可以对应控制多个不同的外部设备。在本实施例中，视觉化操作控制逻辑模块121可依据使用者的需求新增或删除所需的控制逻辑指令，且每一控制逻辑指令系用已对应专属的外部设备200_1、200_2～200_N。当使用者使用一个新的外部设备时，若内建的视觉化操作控制逻辑模块121无法对应到新的外部设备，则使用者可通过网络(Internet)连线的方式，到远端的服务器(Server)进行对应的下载，并将下载下来的新的控制逻辑指令储存在储存装置120中。

视觉化编排图控画面模块122内建有多个外部设备200_1、200_2～200_N并且内建的图形化显示界面可以对应显示多个不同的外部设备(例如图3所示)。在本实施例中，可依据实用者的需求新增或删除所需的图形化显示界面，且每一图形化显示界面用于对应专属的外部设备200_1、200_2～200_N。通过视觉化编排图控画面模块122，使用者可即时监控及显示外部设备200_1、200_2～200_N的当前状态。

在本实施例中，嵌入式系统100用以监控及控制外部设备200_1、200_2～200_N各别的设备状态，其中外部设备200_1、200_2～200_N可例如是空调设备、空压设备、水塔设备或冰机设备等诸如此类的仪表设备或机器。具体而言，在本实施例中，设备管理者可将嵌入式系统100安装至设备机房、工厂或控制中心等，并且连接外部设备200_1、200_2～200_N。设备管理者可通过嵌入式系统100执行智能控制网关功能，在本实施例中，智能控制网关功能包括有视觉化操作控制逻辑模块121以及视觉化编排图控画面模块122，用来监控及控制外部设备200_1、200_2～200_N。此外，在一实施例中，嵌入式系统100可进一步连接输入单元310，例如键盘、鼠标或控制按钮等，以使设备管理者可通过输入单元310拖拉或选取视觉化操作控制逻辑模块121以及视觉化编排图控画面模块122。并且，嵌入式系统100可进一步连接显示单元320，以使设备管理者可通过显示单元320来监控外部设备200_1、200_2～200_N，并以视觉化编排图控画面模块122来呈现外部设备200_1、200_2～200_N的状态。

在本实施例中，嵌入式系统100可依据输入单元310拖拉或选取视觉化编辑外部设备200_1、200_2～200_N对应的控制逻辑，以使外部设备200_1、200_2～200_N的可分别依据对应的控制逻辑进行运转。具体而言，嵌入式系统100可通过处理装置110视觉化操作控制逻辑模块121来拖拉或选取外部设备200_1、200_2～200_N各别的控制逻辑，以使嵌入式系统100可通过远端控制的方式来同时控制外部设备200_1、200_2～200_N。

在本实施例中，智能控制网关功能的视觉化操作控制逻辑模块121可例如是Google Blockly或诸如此类的视觉化程序设计语言(Visual programming language,VPL)。视觉化操作控制逻辑模块121可提供视觉化的控制逻辑的拖拉组合，以达到积木式的程序编写功能。也就是说，设备管理者可通过视觉化操作控制逻辑模块121来编写程序语言，以产生对应的控制逻辑。因此，嵌入式系统100可依据设备管理者编写的控制逻辑来自动控制外部设备200_1、200_2～200_N。

在本实施例中，嵌入式系统100可依据输入单元310编排在监控画面中的外部设备200_1、200_2～200_N的图形化显示界面。具体而言，嵌入式系统100可通过视觉化编排图控画面模块122来产生外部设备200_1、200_2～200_N的视觉化监控画面，以使嵌入式系统100可通过显示单元320来显示监控画面。

在本实施例中，智能控制网关功能的视觉化编排图控画面模块122可例如具有人机接口(Human Machine Interface,HMI)编辑器、数据收集与监控系统(SupervisoryControl and Data Acquisition,SCADA)编辑器等诸如此类的编辑器功能。视觉化编排图控画面模块122可提供图形化的监控画面编排功能。也就是说，设备管理者可通过视觉化编排图控画面模块122来依据特定监控需求来自行完成监控画面的设计，以使嵌入式系统100可依据设备管理者设计的视觉化监控画面来提供至显示单元320，以显示监控画面。

此外，在本实施例中，视觉化操作控制逻辑模块121以及视觉化编排图控画面模块122内部建置有多个不同的设备规格数据库，并且这些不同的设备规格数据库对应于多个外部设备200_1、200_2～200_N的规格数据。因此，当设备管理者在建置嵌入式系统100时，设备管理者可拖拉或选取视觉化操作控制逻辑模块121以及拖拉或选取视觉化编排图控画面模块122来选取对应外部设备的对应设备规格数据，以便利地设定外部设备200_1、200_2～200_N各别的控制逻辑以及视觉化监控画面。另外，在一实施例中，设备管理者无需手动更新设备规格数据，设备规格数据库也可通过与外部的电脑设备或服务器进行通讯连接，以进行数据更新。

在本实施例中，处理装置110可例如是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可程序化逻辑装置(ProgrammableLogic Device,PLD)、其他类似处理装置或这些装置的组合。

在本实施例中，储存装置120可例如是动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory,DRAM)、快闪存储器(Flash memory)或非挥发性随机存取存储器(Non-Volatile Random Access Memory,NVRAM)等。储存装置120可储存本发明各实施例所述的模块以及数据，以使处理装置110可通过读取储存装置120的模块以及数据来实现本发明各实施例所述的嵌入式系统以及设备监控及控制方法。

在本实施例中，嵌入式系统100的设备主机可选择性设置不同通讯接口类型的多个接口卡，并且这些接口卡为可插拔。在本实施例中，处理装置110经由具有对应通讯接口类型的这些接口卡的至少其中之一的连接端口130与外部设备200_1、200_2～200_N进行通讯。在本实施例中，连接端口130可例如是通用串行总线(USB)接口、RS-485接口或以太(Ethernet)接口等诸如此类的通讯接口类型，但本发明并不限于此。在本实施例中，连接端口130的通讯接口类型依据外部设备200_1、200_2～200_N的通讯接口类型来决定。也就是说，嵌入式系统100可适用于监控各式不同的通讯接口类型的外部设备。设备管理者可依据不同监控需求来将对应的接口卡设置在嵌入式系统100中的主机板，以提供特定通讯接口类型的连接端口。因此，本实施例的连接端口130可为一个或多个，而不限于图1所示。

举例而言，在一实施例中，外部设备200_1、200_2～200_N若具有相同通讯接口类型，则外部设备200_1、200_2～200_N可彼此串联连接，并且连接至具有相同通讯接口的一个连接端口130。然而，在另一实施例中，外部设备200_1、200_2～200_N若具有不同的多种通讯接口类型，则设备管理者可依据这些通讯接口类型来增设多种接口卡，以使外部设备200_1、200_2～200_N可各别连接至相应的通讯接口类型的多个连接端口。

在本实施例中，当嵌入式系统100开始监控外部设备200_1、200_2～200_N时，处理装置110通过连接端口130持续接收外部设备200_1、200_2～200_N的设备状态信号，以持续更新外部设备200_1、200_2～200_N的设备信息。在本实施例中，外部设备200_1、200_2～200_N可各别包括各式感测器，以使外部设备200_1、200_2～200_N可通过感测器所感测的设备信息(例如温度、压力、电压等)，来对应提供设备状态信号至嵌入式系统100。并且，在本实施例中，处理装置110依据预先设定的控制逻辑来通过连接端口130输出控制信号至外部设备200_1、200_2～200_N，以控制外部设备200_1、200_2～200_N。也就是说，本实施例的连接端口130可同时接收外部设备200_1、200_2～200_N的设备状态信号，并输出控制信号至外部设备200_1、200_2～200_N。

图2为本发明一实施例的视觉化操作控制逻辑的示意图，搭配图1以及图2。当设备管理者通过输入单元310来操作嵌入式系统100，并且通过显示单元320来监控外部设备200_1、200_2～200_N时，处理装置110可执行视觉化操作控制逻辑模块121，以编辑外部设备200_1、200_2～200_N的动作。在本实施例中，显示单元320可显示视觉化操作控制逻辑模块121的画面内容的一部分或全部画面。可如图2所示。在本实施例中，画面400的内容可例如包括多个视觉化的控制逻辑指令410、420、430，以供设备管理者设计关于特定设备的程序语言。设备管理者可通过编排或拉选这些控制逻辑指令410、420、430的方式，来组成或实现特定设备的逻辑控制。

举例而言，外部设备200_1、200_2～200_N可例如包括冷却水、冰机、水泵以及水塔。设备管理者可设计监控冷却水、冰机、水泵以及水塔的监控程序。因此，在图2中，控制逻辑指令411～415用来表示冷却水的水温监控程序。在控制逻辑指令411中，设备管理者可选择监控冷却水回水温。在控制逻辑指令412中，设备管理者可选择特定运算功能，例如相加或相减。在控制逻辑指令413中，设备管理者可选择监控冷却水出水温。在控制逻辑指令414中，设备管理者可选择特定条件功能，例如大于或小于。在控制逻辑指令415中，设备管理者可选择温度的门槛值为3℃。也就是说，当处理装置110执行控制逻辑指令410时，嵌入式系统100可监控冷却水的回水温与下水温，并且判断冷却水的回水温与下水温的温差是否低于3℃，以进一步决定是否执行控制逻辑指令420、430。

在图2中，控制逻辑指令421～423用以表示冰机以及水塔的控制程序。当处理装置110判断冷却水的回水温与下水温的温差低于3℃时，处理装置110执行控制逻辑指令420。在控制逻辑指令421中，设备管理者可选择控制冰机来冷却水泵，并且操作冰机以比例微积分(Proportion Integration Differentiation,PID)的调节方式来加载冰机至58赫兹(Hz)，以冷却水泵。在控制逻辑指令422中，设备管理者可设定延迟1000毫秒(ms)的时间。在控制逻辑指令423中，设备管理者可设定以PID的调节方式来加载水塔至58赫兹(Hz)。也就是说，当处理装置110执行控制逻辑指令420时，处理装置110可经由连接端口130来输出控制信号至冰机以及水塔，以控制冰机以及水塔的负载。

在图2中，控制逻辑指令430包括组合多个控制逻辑指令431～433来表示冰机以及水塔的控制程序。当处理装置110判断冷却水的回水温与下水温的温差未低于3℃时，处理装置110执行控制逻辑指令430。在控制逻辑指令431中，设备管理者可选择控制冰机来冷却水泵，并且操作冰机以比例微积分(Proportion Integration Differentiation,PID)的调节方式来减载冰机至46赫兹(Hz)。在控制逻辑指令432中，设备管理者可设定延迟2500毫秒(ms)的时间。在控制逻辑指令433中，设备管理者可设定以PID的调节方式来减载水塔至46赫兹(Hz)。也就是说，当处理装置110执行控制逻辑指令430时，处理装置110可经由连接端口130来输出控制信号至冰机以及水塔，以控制冰机以及水塔的负载。

因此，当设备管理者将嵌入式系统100连接至外部设备200_1、200_2～200_N后，设备管理者即可通过视觉化操作控制逻辑模块121来快速地编辑外部设备200_1、200_2～200_N的控制逻辑，而有效控制外部设备200_1、200_2～200_N。也就是说，本实施例的嵌入式系统100可提供便捷的监控系统架设优点。

图3为本发明一实施例的视觉化编排图控画面的示意图，搭配图1以及图3。当设备管理者完成如上述图2的控制逻辑编辑之后，处理装置110执行视觉化编排图控画面模块122来产生对应的视觉化监控画面至显示单元320，以使显示单元320可例如显示如图3所示的监控画面500。举例而言，在图3中，画面500的内容可包括选单图示510以及多个图形化显示界面520、530、540、550，其中这些图形化显示界面520、530、540、550可例如是呈现如上述图2实施例的冷却水、冰机、水泵以及水塔的多个不同的设备图形。选单图示510可包括多个功能图标511、512、513、514。设备管理者可例如通过点击选单图示510的这些功能图标511、512、513、514来新增、删除或选择这些图形化显示界面520、530、540、550。这些图形化显示界面520、530、540、550对应的图示信息可由内部建置的设备规格数据库直接取得。设备管理者可通过编排或拉选图形化显示界面520、530、540、550，以编辑监控画面500。

在图3中，图形化显示界面520、530、540、550可各别包括信息图标521、531、541、551，以对应显示冷却水、冰机、水泵以及水塔的设备信息。这些功能图标511、512、513、514可例如分对应显示冷却水、冰机、水泵以及水塔的负载程度、温度、压力、或电压等诸如此类的数值参数的设备信息。值得注意的是，这些功能图标511、512、513、514可随着对应的外部设备的设备状态信号来不断更新，以提供即时的设备信息。因此，本实施例的视觉化编排图控画面模块122可提供便利的监控画面编辑功能，以使于显示单元320上显示即时的设备信息，以利于设备管理者监控。

图4为本发明一实施例的设备监控及控制方法的流程图。参考图1以及图4，本实施例的设备监控及控制方法可至少适用于图1实施例的嵌入式系统100，以使嵌入式系统100可进行如下述的步骤流程。在本实施例中，嵌入式系统100依据输入单元310拖拉或选取视觉化操作控制逻辑模块121，以编辑多个外部设备200_1、200_2～200_N的多个控制逻辑(步骤S610)。在本实施例中，视觉化操作控制逻辑模块121制定外部设备200_1、200_2～200_N的多个控制逻辑，并且依据这些控制逻辑来通过接口卡的连接端口130输出多个控制信号至外部设备200_1、200_2～200_N，以使外部设备200_1、200_2～200_N分别依照这些控制逻辑进行运转(步骤S620)。

在本实施例中，嵌入式系统100依据输入单元310拖拉或选取视觉化编排图控画面模块122，以编排在监控画面中的这些外部设备200_1、200_2～200_N的多个图形化显示界面(步骤S630)。在本实施例中，处理装置110经由视觉化编排图控画面模块122的编辑结果来产生对应的视觉化监控画面，并且此视觉化监控画面包括外部设备200_1、200_2～200_N的各种不同的设备信息(步骤S640)。在本实施例中，嵌入式系统100输出视觉化监控画面至显示单元320，以使显示单元320依据视觉化监控画面显示监控画面(步骤S650)。在本实施例中，嵌入式系统100通过接口卡的连接端口130持续接收外部设备200_1、200_2～200_N各别的设备状态信号，以持续更新外部设备200_1、200_2～200_N的各种不同的设备信息，并且对应更新视觉化监控画面(步骤S660)。因此，本实施例的设备监控及控制方法，可有效地监控及控制多个外部设备。

然而，关于本实施例的嵌入式系统100的相关装置特征、实施细节以及技术特征，可参考上述图1至图3的实施例内容，而获致足够的启示、建议以及实施说明，因此不再赘述。

综上所述，本发明的嵌入式系统以及设备监控及控制方法，可利用建置有本发明的嵌入式系统的单一主机来同时监控多个外部设备，而无需建置复杂的系统结构。本发明的嵌入式系统包括内建视觉化操作控制逻辑模块以及视觉化编排图控画面模块，设备管理者可通过操作视觉化操作控制逻辑模块以及视觉化编排图控画面模块即可便利地编辑这些外部设备的各别控制逻辑以及监控画面。因此，本发明的嵌入式系统以及设备监控及控制方法可有效监控这些外部设备，并且具有建置成本较低以及系统结构较简单的优点。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (6)

1.一种嵌入式系统，适用于监控及控制多个外部设备，所述嵌入式系统包括：

处理装置；

至少一接口卡，连接所述处理装置以及所述多个外部设备，所述处理装置通过所述至少一接口卡对所述多个外部设备进行对应的监控及控制；以及

储存装置，连接所述处理装置，并且所述储存装置储存视觉化操作控制逻辑模块以及视觉化编排图控画面模块，

其中所述处理装置通过所述视觉化操作控制逻辑模块来决定所述多个外部设备的多个控制逻辑，以使所述多个外部设备依照所述多个控制逻辑进行运转，其中所述处理装置通过所述视觉化编排图控画面模块来产生视觉化监控画面，并且所述视觉化监控画面包括所述多个外部设备的设备信息。

2.根据权利要求1所述的嵌入式系统，其中所述嵌入式系统连接显示单元，并且所述嵌入式系统传输所述视觉化监控画面至所述显示单元，以使所述显示单元依据所述视觉化监控画面显示监控画面。

3.根据权利要求2所述的嵌入式系统，其中所述嵌入式系统连接输入单元，

当所述显示单元显示所述视觉化操作控制逻辑模块的视觉化程序编辑接口时，所述处理装置依据所述输入单元拖拉或选取所述多个外部设备的所述多个控制逻辑，

当所述显示单元显示所述视觉化编排图控画面模块的所述监控画面时，所述处理装置依据所述输入单元编排在所述监控画面中的所述多个外部设备的多个图形化显示界面。

4.根据权利要求3所述的嵌入式系统，其中所述视觉化操作控制逻辑模块以及所述视觉化编排图控画面模块内部建置有多个不同的设备规格数据库，并且所述多个不同的设备规格数据库用以提供所述多个外部设备对应的多个设备规格数据，

其中所述视觉化操作控制逻辑模块以及所述视觉化编排图控画面模块依据所述多个不同的设备规格数据来产生对应的所述多个控制逻辑以及对应的所述多个图形化显示界面。

5.根据权利要求1所述的嵌入式系统，其中所述嵌入式系统包括提供不同通讯接口类型的多个接口卡，并且所述多个接口卡为可插拔，其中所述处理装置经由所述多个接口卡的至少其中之一与具有对应通讯接口类型的所述多个外部设备进行通讯。

6.根据权利要求1所述的嵌入式系统，其中所述处理装置通过所述至少一接口卡的至少一连接端口持续接收所述多个外部设备的多个设备状态信号，以持续更新所述多个外部设备的各种不同的设备信息，并且所述处理装置依据所述多个控制逻辑来通过所述至少一连接端口输出多个控制信号至所述多个外部设备。