CN110022365A - 基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于MT‑Connect的机床运行状态远程监控系统，包括：数据采集终端、服务器和客户端，其中，数据采集终端用于采集机床的当前运行状态，生成机床数据，并与服务器建立无线连接，并基于MQTT协议实现数据传输。服务器通过基于MQTT协议接收机床数据，并且将不同数据源的数据格式转化为预设格式，以及缓冲数据并通过HTTP提供数据检索服务。客户端用于通过HTTP提出数据检索请求，以根据数据检索请求获取机床的当前运行状态。该系统可以让生产管理人员实时掌握生产现场机床运行状况，低成本、安全可靠的实现不同类型机床的远程运行状态监控，对机床设备的管理和维护具有重要的工业应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及工业通信技术领域，特别涉及一种基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统。
背景技术
如何提高机床运转效率，实现机床运转状况实时监控和分析对提升企业管理水平和生产效率具有重要的现实意义。然而，目前在我国存量巨大的普通机床无数据通讯功能，数控机床行业也缺乏统一数据集成标准，造成不同厂家设备通讯接口无法有效兼容。现有机床数据集成解决方案主要面向具有数据通讯功能的数控机床，通过花费大量时间开发专用的通信接口中间件实现多台设备联网监控的功能。总体上讲，不同厂家间机床设备的统一联网仍然存在诸多困难，具体包括：
1、传统机床联网中间件开发不仅需要购买机床通讯接口授权，而且要针对特定的接口进行二次定制化开发，实施成本较高，主要面向具有通讯功能的数控机床，对于无通讯功能的普通机床没有很好的联网解决方案，这增加了机床监控和维护的不便。
2、由于一般制造企业工控网与办公网隔离，传统机床联网方案主要面向单一车间，难以有效实现利用统一平台实现异地工厂跨车间多机床运行状态远程实时监控。
发明内容
本申请是基于发明人对以下问题的认识和发现做出的：
MT-Connect由美国制造技术协会推出，是一种用于实现不同装置、设备和系统之间的互联和交互操作的接口规范。另外，随着物联网技术的发展，NB-IOT技术得到了运营商层面的全面支持，同时具有超强的穿透力，解决了以往工业现场移动信号干扰的问题。此外，以MQTT为代表的物联网即时通讯协议为解决分布式、不可靠的网络环境提供了成熟的支持。因此，有必要利用现有技术提供一种改进机床运行状态远程监控系统来克服现有技术的缺陷。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统，该系统可以让生产管理人员实时掌握生产现场机床运行状况，低成本、安全可靠的实现不同类型机床的远程运行状态监控，对机床设备的管理和维护具有重要的工业应用价值。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统，包括：数据采集终端，所述数据采集终端包括数据采集单元和数据传输单元，所述数据采集单元用于采集机床的当前运行状态，生成机床数据，并且所述数据传输单元通过2G/3G/4G网络与服务器建立无线连接，并基于MQTT协议实现数据传输；服务器，所述服务器与所述数据传输单元通过无线网络建立无线连接，所述服务器包括MQTT服务端模块、数据处理模块、数据适配模块和数据发布模块，以通过所述MQTT服务端模块和所述数据处理模块基于MQTT协议接收所述数据传输单元传输的所述机床数据，并且通过所述数据适配模块将不同数据源的数据格式转化为预设格式，以及通过所述数据发布模块用于缓冲数据并通过HTTP提供数据检索服务；客户端，用于通过HTTP向所述数据发布模块提出数据检索请求，以根据所述数据检索请求获取所述机床的当前运行状态。
本发明实施例的基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统，不仅可以实现通过移动互联网络及时远程反映机床运行状态，如工作状态、报警状态、空闲状态以及机床各关键部件运行参数，进而指导机床的运行管理与维护工作；而且能够适用于各类普通机床和数控机床，无需机床厂家接口授权，降低系统开发、部署和维护成本，从而可以让生产管理人员实时掌握生产现场机床运行状况，低成本、安全可靠的实现不同类型机床的远程运行状态监控，对机床设备的管理和维护具有重要的工业应用价值。
另外，根据本发明上述实施例的基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述数据采集单元包括4路继电器输出、4路开关量模块、1路RS232接口和多种传感器，其中，开关量模块用于采集机床的运行指示灯通电状态，以获取机床的当前运行状态，RS232接口用于支持具有数据通讯接口的机床数据采集，传感器用于采集温度、电流、振动中的一项或多项数据。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述数据采集终端连接所述机床的电源供电线路采用双控开关接线，以一路开关由所述数据采集终端的继电器控制，另一路由所述机床的总控开关控制，并且所述机床的运行三色指示灯和蜂鸣器的通电线路分别并联到所述数据采集终端的4个开关量采集端子。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述数据传输单元由STM32主控芯片和支持2G/3G/4G网络的NB-IOT模块组成，以在所述数据采集终端启动时，所述STM32主控芯片配置网络连接所需要的信息，并通过所述NB-IOT模块发送连接请求至所述MQTT服务端模块，连接成功后，开关量模块、RS232端口和传感器数据由所述主控芯片转化后，通过所述NB-IOT模块将机床运行状态数据按照机床XML信息模型生成json格式的数据流，通过publish指令将数据流推送至所述MQTT服务端模块。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述服务器中，所述MQTT服务端模块接收来自所述数据采集端的连接请求，并验证接收数据的所述数据采集端发布的数据是否为监视项数据，并且在验证通过后，当所述监视项数据改变时向数据订阅者转发订阅的监视项数据。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述服务器中，所述数据处理模块向所述MQTT服务端模块发送数据订阅请求，当所述MQTT服务端模块接收到相应主题数据时，将所述相应主题数据转发至所述数据处理模块，是的所述数据处理模块解析订阅数据获得设备id信息及数据项信息，并根据所述机床XML信息模型验证所订阅数据，验证数据并将信息转发至所述数据适配模块。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述服务器中，所述数据适配模块接收到验证数据后，将所述验证数据转成MT-Connect格式，并再传至所述数据发布模块。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述服务器中，所述数据发布模块接收到所述MT-Connect格式的MT-Connect数据，并根据所述机床XML信息模型中的MT-ConnectStreams解析机床采样值、事件值和状态值，并且存储到数据缓存区并开放数据访问接口，使得所述客户端通过设备统一资源标识符URI向所述服务器发送数据请求，所述数据发布模块返回机床状态及数据项信息。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述客户端包括服务器管理模块、设备管理模块、数据统计模块和图形显示模块，其中，所述服务器管理模块用于对MT-Connect服务器的IP地址信息和端口信息进行维护，所述设备管理模块主要用于设备静态信息进行维护，所述图形显示模块主要用于显示所述机床的当前运行状态，并提供相应人机交互功能，所述图形显示模块通过向所述服务器发送Current请求指令，是的所述数据发布模块则返回机床状态及数据项信息，在解析所述数据项信息后以图形方式显示，所述数据统计模块根据设备历史运行数据对设备进行综合效率分析和设备故障率分析。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述静态信息包括设备id、设备URI、设备名称和监控数据项中的一项或多项。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统的结构示意图；
图2为根据本发明一个具体实施例的基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统的结构示意图；
图3为根据本发明一个实施例的数据采集终端的组成结构示意图。
附图标记说明：
客户端1、服务器2、数据采集终端3、机床4、服务器管理模块11、设备管理模块12、图形显示模块13、数据统计模块14、数据发布模块21、数据适配模块22、数据处理模块23、MQTT服务端模块24、NB-IOT模块34、STM32芯片32、指示灯33、开关量模块34、RS232接口35、传感器36和电源37。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统。
图1是本发明一个实施例的基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统的结构示意图。
如图1所示，该基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统100包括：数据客户端1、服务器2和采集终端3。
其中，数据采集终端3包括数据采集单元和数据传输单元，数据采集单元用于采集机床的当前运行状态，生成机床数据，并且数据传输单元通过2G/3G/4G网络与服务器建立无线连接，并基于MQTT协议实现数据传输；服务器2与数据传输单元通过无线网络建立无线连接，服务器2包括MQTT服务端模块、数据处理模块、数据适配模块和数据发布模块，以通过MQTT服务端模块和数据处理模块基于MQTT协议接收数据传输单元传输的机床数据，并且通过数据适配模块将不同数据源的数据格式转化为预设格式，以及通过数据发布模块用于缓冲数据并通过HTTP提供数据检索服务。客户端1用于通过HTTP向数据发布模块提出数据检索请求，以根据数据检索请求获取机床的当前运行状态。本发明实施例的系统100可以让生产管理人员实时掌握生产现场机床运行状况，低成本、安全可靠的实现不同类型机床的远程运行状态监控，对机床设备的管理和维护具有重要的工业应用价值。
其中，预设格式可以为标准格式，当然，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。
可以理解的是，如图2所示，本发明实施例的系统100包括：多个客户端1、一个服务器2以及多个数据采集终端3。其中，数据采集终端3为工业级远程数据采集模块，支持2G/3G/4G网络，与服务器2通过无线连接；服务器2用于缓存不同数据采集终端的数据，并提供统一的访问接口；客户端1通过HTTP向服务器提出数据检索请求，服务器2返回相应数据。
具体而言，如图2所示，数据采集终端3由数据采集单元和数据传输单元组成，数据采集单元用于采集机床运行状态，通过开关量模块、RS232模块和传感器获取机床的当前运行状态及加工参数；数据传输单元通过2G/3G/4G网络与服务器2建立无线连接，并基于MQTT协议将机床4运行状态数据传输至服务器2。
服务器2，由MQTT服务端模块24、数据处理模块23、数据适配模块22和数据发布模块21组成，其中，数据适配模块22用于将不同数据源的数据格式转化为标准格式；数据发布模块21用于缓冲数据适配模块上传的标准数据，并通过HTTP提供数据检索服务。
客户端1，通过HTTP向服务器2提出数据检索请求，用于显示机床4实时运行状态并提供相应人机交互功能和数据统计功能。
下面将通过具体实施例对基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统进行详细阐述。
在本发明的一个实施例中，如图2和3所示，数据采集终端3由NB-IOT模块31、STM32芯片32、指示灯33、开关量模块34、RS232接口35、传感器36、电源37组成；通过开关量模块34、RS232接口35及传感器36与机床4进行连接，获取机床4的当前运行状态及设备运行参数；在STM32芯片32的控制下通过NB-IOT模块31与服务器2建立无线连接，并基于MQTT协议将机床运行状态数据传输至服务器2。
其中，数据采集终端3由数据采集和数据传输单元组成，具体地：
如图2和3所示，数据采集单元包括4路继电器输出、4路开关量模块34、1路RS232接口35和多种传感器36；开关量模块34用于采集机床的运行指示灯通电状态，实现机床运行4状态的获取；RS232接口35用于支持具有数据通讯接口的机床数据采集；传感器36用于采集温度、电流、振动等其他数据，提供更多的机床4运行状态监控功能。
数据采集终端3所连接机床的电源供电线路采用双控开关接线，一路开关由数据采集终端3的继电器控制，一路由机床的总控开关控制；机床4的运行三色指示灯和蜂鸣器的通电线路分别并联到数据采集终端3的4个开关量采集端子，实现机床4运行状态的采集以及机床4供电的控制。
进一步而言，数据采集终端3由STM32主控芯片32和支持2G/3G/4G网络的NB-IOT模块31组成。数据采集终端3启动时，STM32主控芯片32配置网络连接所需要的信息，通过NB-IOT模块31发送连接请求至MQTT服务端模块24，连接成功后，开关量模块34、RS232端口35和传感器36数据由主控芯片转化后，通过NB-IOT模块31将机床4运行状态数据按照机床XML信息模型生成json格式的数据流，通过publish指令将数据流推送至MQTT服务端模块24。
上述为数据采集终端3的详细阐述，进一步而言，如图2所示，服务器2主要用于接收数据采集终端3上传的各项机床运行状态数据，通过数据处理、整合与转换并发布数据，同时接收客户端1的HTTP数据请求并返回查询数据。服务器2由数据发布模块21、数据处理模块22数据适配模块23和MQTT服务端模块24组成；MQTT服务端模块24接收来自数据采集终端3的连接请求并接收数据，同时向数据处理模块22转发订阅的监视项数据；数据处理模块22解析订阅数据并将信息转发至数据适配模块23；数据适配模块23将数据转成MT-Connect格式再传给数据发布模块24；数据发布模块24将数据存储到数据缓存区并开放数据访问接口。
具体地，在服务器2中，MQTT服务端模块24接收来自数据采集端3的连接请求，并验证接收数据的数据采集端3发布的数据是否为监视项数据，并且在验证通过后，当监视项数据改变时向数据订阅者转发订阅的监视项数据。
在服务器2中，数据处理模块23向MQTT服务端模块24发送数据订阅请求，当MQTT服务端模块24接收到相应主题数据时，将相应主题数据转发至数据处理模块23，使得数据处理模块23解析订阅数据获得设备id信息及数据项信息，并根据机床XML信息模型验证所订阅数据，验证数据并将信息转发至数据适配模块22。
在服务器2中，数据适配模块22接收到验证数据后，将验证数据转成MT-Connect格式，并再传至数据发布模块21。
在服务器2中，数据发布模块21接收到MT-Connect格式的MT-Connect数据，并根据机床XML信息模型中的MT-Connect Streams解析机床采样值、事件值和状态值，并且存储到数据缓存区并开放数据访问接口，使得客户端1通过设备URI(Uniform ResourceIdentifiers，统一资源标识符)向服务器2发送数据请求，数据发布模块21返回机床状态及数据项信息。
上述为服务器2的详细阐述，进一步而言，下面将结合图2对客户端1进行详细阐述。
如图2所示，客户端1主要用于显示机床实时运行状态并提供相应人机交互功能和数据统计功能，客户端1可以为智能手机、平板、电脑等智能终端，在此不做具体限定。用户可以根据授权的范围查看机床设备的运行状态及运行统计数据。客户端1由服务器管理模块11、设备管理模块12、图形显示模块13和数据统计模块14组成；服务器管理模块11用于服务器连接参数维护；设备管理模块12用于设备静态信息的维护；图形显示模块13用于显示机床实时运行状态并提供相应人机交互功能；数据统计模块14用于提供必要的统计过程分析功能。其中，在本发明的一个实施例中，静态信息包括设备id、设备URI、设备名称和监控数据项中的一项或多项。
具体地，在客户端1中，服务器管理模块11用于对MT-Connect服务器的IP地址、端口等信息进行维护；设备管理模块12主要用于设备静态信息的维护，如设备id、设备URI、设备名称、监控数据项等；图形显示模块13主要用于显示机床4实时运行状态并提供相应人机交互功能，图形显示模块13通过向MT-Connect服务器发送Current请求指令，数据发布模块21则返回机床状态及数据项信息，客户端1解析数据项信息并以图形方式显示；数据统计模块14则是基于设备历史运行数据，实现设备综合效率分析、设备故障率分析等功能。
进一步地，下面将对基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统实现机床运行状态远程监控的过程进行说明，包括以下步骤：
步骤S01，数据采集。本发明实施例的数据采集流程如下：将数据采集终端的开关量34、RS232接口35和传感器36接入到机床4的对应位置。开关量模块34接入机床信号灯电路，开关量有4路输入，分别对应机床正常运行状态、报警状态、空闲状态和蜂鸣器输出，当机床运行时，机床对应的信号灯状态同时输入开关量模块，用于采集设备的实时运行状态。RS232接口35用于支持具有数据通讯接口的机床数据采集，可以根据需要拓展机床数据采集的范围和种类，如机床进给速度、加工工件数量等。传感器36由多种传感器组成，根据实际数据采集需求配置，如铂电阻温度传感器、非接触式电涡流振动传感器等。铂电阻温度传感器布置于主轴箱、刀具和电机等位置，用于监控关键位置的温度变化；非接触式电涡流振动传感器可安置于主轴的X方向和Y方向，用于监控主轴转动过程中振动信号的变化，通过信号处理后将数字量信号接入STM32芯片32，便于后期的数据处理与数据传输。
步骤S02，数据传输。本发明实施例的数据传输单元是利用STM32芯片32和NB-IOT通讯模块31实现，采用了低功耗的STM32L452的MCU，另外，考虑到工业现场电磁环境复杂，干扰较多，本发明实施例采用NB-IOT通讯模块31，NB-IoT技术具有室内覆盖能力强，抗干扰能力强等特点，比LTE技术提升20dB增益，且同时具有低功耗特性。STM32芯片32的主要作用是完成开关量34接入信号和传感器36接入信号的转换处理，负责RS232接口35数据包的解析和转换。NB-IoT模块31插入SIM卡后设置成自动入网模式，在数据获取后，根据机床XML信息模型封装成json格式的数据包，其中包含机床id、机床名称、机床位置、数据项(id，名称，所属主题等)及数据值等信息，封装完成后将数据包转为16进制，由STM32芯片32调用AT指令将机床运行数据通过移动网络发送到指定IP的服务器2。
步骤S03，数据接收。数据接收主要由MQTT服务端模块24完成，MQTT服务端模块24接收来自数据采集端的连接请求，认证通过后，MQTT服务端模块24解析接收到的数据包获取对应的机床信息和数据信息，同时，MQTT服务端模块24检索所有订阅该数据项的所有订阅者，并向数据订阅者转发订阅的数据项。本发明的实施例中订阅者是数据处理模块23，订阅所有数据项。当订阅的数据项值发生变化时由MQTT服务器端模块24推送至数据处理模块23。
步骤S04，数据处理。数据处理模块23通过订阅服务在MQTT服务端模块24中创建订阅项，接着，数据处理模块23向MQTT服务端模块24发送数据订阅请求，当MQTT服务器端24接收到相应主题数据时，将数据转发至数据处理模块23，数据处理模块23解析订阅数据获得设备id信息及数据项信息，根据机床XML信息模型验证所订阅数据，验证数据并将信息转发至数据适配模块22。
步骤S05，数据适配。由于不同机床的机械结构不同，安装的传感器36数量有所不同。另外，不同机床通过RS232接口35获取的数据也有所不同。需要通过数据适配模块22将不同数据源数据转换为标准MT-Connect格式。标准MT-Connect格式依赖于机床XML信息模型。机床XML信息模型用来描述设备信息和数据采集模块获得机床运行状态数据，主要包括机床运行过程中的电压、电流、温度和振动的SAMPLE数据类型的建模以及机床报警状态的EVENT数据类型建模，XML信息模型的元素由数据元素和结构化元素构成，结构化元素用于表达设备的物理、逻辑部件。在进行XML信息模型建模时，根据数据采集模块采集的数据以及机床组网的应用需求。数据适配模块22接收到验证数据后，按照机床XML信息模型将数据转成MT-Connect格式，然后再传给数据发布模块21。
步骤S06，数据发布。数据发布模块21接收到标准格式的MT-Connect数据，根据机床XML信息模型中的MT-Connect Streams解析机床采样值、事件值和状态值，将数据存储到数据缓存区并开放数据访问接口，客户端1通过设备URI(统一资源标识符)向数据发布模块发送HTTP数据请求，数据发布模块21返回机床状态及数据项信息。
步骤S07，数据访问与数据统计。数据访问接口参数如MT-connect服务器的IP地址、端口等信息由服务器管理模块维护11，设备静态信息如设备id、设备URI、设备名称、监控数据项等信息由设备管理模块维护12。数据访问接口参数配置完成后，图形显示模块13根据配置的数据参数向MT-connect服务器发送Current请求指令，获取机床设备的实时运行参数，通过发送Sample指令获取历史缓存数据，并将机床运行数据以图形化方式显示并提供人机交互功能。数据统计模块14则是基于机床历史运行数据，实现设备综合效率分析、设备故障率分析等功能。
综上，与现有技术相比，本发明基于MT-Connect机床运行状态远程监控系统能够采集机床运行状态信息，如工作状态、报警状态、空闲状态以及机床各关键部件运行参数，这些机床运行信息能够准确地指导设备管理部门和生产部门进行设备维护和生产调度等工作，从而提高车间管理水平，提升设备运行效率和设备维护水平。
与现有技术相比，本发明基于MT-Connect机床运行状态远程监控系统能够采集机床运行状态信息，如工作状态、报警状态、空闲状态和开关机状态等，这些机床运行信息能够准确地指导设备管理部门和生产部门进行设备维护和生产调度等工作，从而提高车间管理水平，提升设备运行效率和设备维护水平。
另外，现有技术通过购买数控机床接口授权，再利用接口授权开发通讯中间件的形式实现设备联网，不同厂家机床通讯接口不同，开发成本较高。机床联网的同时需要在车间现场部署网线、串口线、交换机和工控机等硬件，单台机床联网成本较高。为解决机床多通讯协议的集成问题，本发明通过数据采集终端并基于MT-Connect协议，将不同厂家机床运行状态数据进行整合，有效降低机床联网成本。
此外,现有技术主要面向制造企业车间内部工控局域网中机床联网，由于一般企业工控网与办公网隔离，现有技术很难有效实现异地工厂多机床远程统一联网应用。为解决企业跨工厂机床联网困难的问题，本发明采用价格低廉且相对可靠的工业物联网模组开发数据采集终端，并在物联网模组中集成NB-IOT模块，实现2G/3G/4G远程无线通讯,突破车间局域网的限制，直接将数据传输至云端服务器，减少了部署和维护的成本，具有易扩展、低成本和升级便捷等优势。
最后，本发明实施例的系统中数据采集终端可以无限拓展网络传输距离和节点数量。
根据本发明实施例提出的基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统，不仅可以实现通过移动互联网络及时远程反映机床运行状态，如工作状态、报警状态、空闲状态以及机床各关键部件运行参数，进而指导机床的运行管理与维护工作；而且能够适用于各类普通机床和数控机床，无需机床厂家接口授权，降低系统开发、部署和维护成本，从而可以让生产管理人员实时掌握生产现场机床运行状况，低成本、安全可靠的实现不同类型机床的远程运行状态监控，对机床设备的管理和维护具有重要的工业应用价值。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统基于MT-Connect的机床运行状态远程监控系统，其特征在于，包括：
数据采集终端，所述数据采集终端包括数据采集单元和数据传输单元，所述数据采集单元用于采集机床的当前运行状态，生成机床数据，并且所述数据传输单元通过2G/3G/4G网络与服务器建立无线连接，并基于MQTT协议实现数据传输；
服务器，所述服务器与所述数据传输单元通过无线网络建立无线连接，所述服务器包括MQTT服务端模块、数据处理模块、数据适配模块和数据发布模块，以通过所述MQTT服务端模块和所述数据处理模块基于MQTT协议接收所述数据传输单元传输的所述机床数据，并且通过所述数据适配模块将不同数据源的数据格式转化为预设格式，以及通过所述数据发布模块用于缓冲数据并通过HTTP提供数据检索服务；
客户端，用于通过HTTP向所述数据发布模块提出数据检索请求，以根据所述数据检索请求获取所述机床的当前运行状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集单元包括4路继电器输出、4路开关量模块、1路RS232接口和多种传感器，其中，开关量模块用于采集机床的运行指示灯通电状态，以获取机床的当前运行状态，RS232接口用于支持具有数据通讯接口的机床数据采集，传感器用于采集温度、电流、振动中的一项或多项数据。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据采集终端连接所述机床的电源供电线路采用双控开关接线，以一路开关由所述数据采集终端的继电器控制，另一路由所述机床的总控开关控制，并且所述机床的运行三色指示灯和蜂鸣器的通电线路分别并联到所述数据采集终端的4个开关量采集端子。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据传输单元由STM32主控芯片和支持2G/3G/4G网络的NB-IOT模块组成，以在所述数据采集终端启动时，所述STM32主控芯片配置网络连接所需要的信息，并通过所述NB-IOT模块发送连接请求至所述MQTT服务端模块，连接成功后，开关量模块、RS232端口和传感器数据由所述主控芯片转化后，通过所述NB-IOT模块将机床运行状态数据按照机床XML信息模型生成json格式的数据流，通过publish指令将数据流推送至所述MQTT服务端模块。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述服务器中，所述MQTT服务端模块接收来自所述数据采集端的连接请求，并验证接收数据的所述数据采集端发布的数据是否为监视项数据，并且在验证通过后，当所述监视项数据改变时向数据订阅者转发订阅的监视项数据。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，在所述服务器中，所述数据处理模块向所述MQTT服务端模块发送数据订阅请求，当所述MQTT服务端模块接收到相应主题数据时，将所述相应主题数据转发至所述数据处理模块，使得所述数据处理模块解析订阅数据获得设备id信息及数据项信息，并根据所述机床XML信息模型验证所订阅数据，验证数据并将信息转发至所述数据适配模块。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述服务器中，所述数据适配模块接收到验证数据后，将所述验证数据转成MT-Connect格式，并再传至所述数据发布模块。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述服务器中，所述数据发布模块接收到所述MT-Connect格式的MT-Connect数据，并根据所述机床XML信息模型中的MT-ConnectStreams解析机床采样值、事件值和状态值，并且存储到数据缓存区并开放数据访问接口，使得所述客户端通过设备统一资源标识符URI向所述服务器发送数据请求，所述数据发布模块返回机床状态及数据项信息。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述客户端包括服务器管理模块、设备管理模块、数据统计模块和图形显示模块，其中，所述服务器管理模块用于对MT-Connect服务器的IP地址信息和端口信息进行维护，所述设备管理模块主要用于设备静态信息进行维护，所述图形显示模块主要用于显示所述机床的当前运行状态，并提供相应人机交互功能，所述图形显示模块通过向所述服务器发送Current请求指令，是的所述数据发布模块则返回机床状态及数据项信息，在解析所述数据项信息后以图形方式显示，所述数据统计模块根据设备历史运行数据对设备进行综合效率分析和设备故障率分析。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述静态信息包括设备id、设备URI、设备名称和监控数据项中的一项或多项。
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