CN110765174A - 一种基于可离线的spc数据采集方法及系统 - Google Patents

一种基于可离线的spc数据采集方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于可离线的SPC数据采集方法及系统，首先，操作员在数据采集客户端登录时需要校验是否有使用权限，在与SPC系统连线时能够通过SPC系统在线验证操作员身份和权限，在与SPC系统离线时能够根据最后一次成功登录结果验证身份，或者通过SPC系统下载验证码文件，利用移动存储设备复制到客户端，完成离线登录方式验证身份；然后，数据采集客户端依据设置的样本属性，采集样本数据；最后，将采集到的实时样本数据保存成结构化数据文件，在网络正常场景下通过FTP将文件上传到服务端文件系统；SPC数据接收线程持续扫描与数据采集客户端约定的数据文件上传路径，并从上传路径中移到备份路径。采用本发明能够提高数据采集效率和可靠性。

Description

一种基于可离线的SPC数据采集方法及系统
技术领域
本发明属于数据统计技术领域，具体涉及一种基于可离线的SPC数据采集方法方法及系统。
背景技术
统计过程控制(简称SPC)是一种借助数理统计方法的过程控制工具，它根据抽样数据分析及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，以达到控制质量的目的。SPC系统聚焦在对样本数据的分析和处理，但对数据采集的过程，并不是SPC重点实现的能力。SPC数据采集客户端，是针将SPC系统接入到企业自动化体系中，为了灵活可靠的实现设备实时样本数据采集、减轻SPC面向数据采集任务的负担而研发的一种SPC配套计算机软件系统。
随着工业自动化应用的普及，不同行业对统计过程数据分析的要求逐渐增多，SPC软件的应用场景也越来越多，使用的频率也逐渐加快，通过SPC对过程的管理也逐渐深化。目前SPC系统在获取样本数据的方式主要有四种，人工数据录入、结构化数据文件的导入、网络数据实时接收、串口数据的实时接收。人工数据录入和结构化文件的导入由于需要人工操作，效率与两种实时数据接收方式比较起来，效率比较低。但是后者存在因为网络异常等不受控的因素，导致丢失采样数据，进一步造成用于分析的样本数据链出现缺失，影响问题的及时发现，使得整个SPC系统实用的可靠性受到影响。
例如某企业对厂区输气管道温度的统计过程控制，要求SPC系统接收采样数据频率在1～2秒/次，所有厂区内的管道电子温度采集器需要将数据发送给SPC系统，用于SPC进行统计过程数据分析。该企业的要求特点：设备数据上报间隔短且密集，具有数据集中并发特征；企业发展意愿强烈，厂区的设备数量可能会逐渐扩展并接入SPC系统，要求SPC系统在接收数据的能力上具备良好的可扩展性；每一个数据采集点上报的数据需要保持连贯才符合SPC系统依赖的统计学约束，对实时数据采集客户端的可靠性要求高。以上企业的要求作为系统设计的需求和质量属性，通过已有的四种SPC系统数据采集方式并不能实现和满足。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于可离线的SPC数据采集方法及系统，能够提高数据采集效率和可靠性。
技术方案：为实现上述目的，本发明所述的一种基于可离线的SPC数据采集方法，包括如下步骤：
(1)离线登录客户端：操作员在数据采集客户端登录时需要校验是否有使用权限，在与SPC系统连线时能够通过SPC系统在线验证操作员身份和权限，在与SPC系统离线时能够根据最后一次成功登录结果验证身份，或者通过SPC系统下载验证码文件，利用移动存储设备复制到客户端，完成离线登录方式验证身份；
(2)数据采集客户端依据设置的样本属性，采集样本数据；
(3)将采集到的实时样本数据保存成结构化数据文件，在网络正常场景下通过FTP将文件上传到服务端文件系统；SPC数据接收线程持续扫描与数据采集客户端约定的数据文件上传路径，并从上传路径中移到备份路径。
进一步地，所述步骤(1)包括以下步骤：
(11)客户端启动后，访问者输入用户名和密码提交验证操作；
(12)客户端尝试与SPC服务端建立连接并请求SPC服务端做登录身份验证；
(13)连接正常时，SPC服务端将验证结果返回给客户端，客户端根据返回结果决定是否允许访问者登录，当无法和SPC服务端建立连接时，客户端开始离线验证模式；
(14)客户端扫描本地保存的最后一次成功登录用户的离线验证文件，若不存在该文件，则拒绝用户登录；若存在该文件，则将用户的用户名、密码、设备号等数据串做不可逆对称加密，将加密结果与离线验证文件中的密文比较，比较结果相同，认可登录并授权使用；
(15)在客户端成功登录以后，立刻将此次登录的用户名、密码、当前设备号等数据串做不可逆对称加密，并保存或覆盖客户端的离线验证文件，以便下次离线验证使用；
(16)为防止本次登录和上次登录的用户不是同一个用户而导致客户端无法离线登录，可以在能够连接到SPC服务页面的终端，使用该用户登录到SPC服务，下载该用户的离线验证文件，通过移动存储设备，将该密文文件复制到客户端，以供客户端离线身份验证使用；
(17)客户端每次重新生成离线验证文件时，会记录生成离线验证文件时间的对称加密密文，在离线模式下验证访问者身份时，首先对离线验证文件登录成功时间密文解密，然后和当前时间比较，如果超过客户端允许的离线验证文件有效时间，则判定离线验证文件为失效文件，拒绝离线登录操作。
进一步地，步骤(2)所述样本属性主要包括数据的度量单位、采集时间、样本所属批次、工单、产品种类、工艺站点、班次和抽样时机。
进一步地，所述步骤(2)包括以下步骤：
(21)程序启动从本地加载历史样本数据属性文件到内存，并从文件中读取该属性的版本号；
(22)根据配置的更新间隔频次，间隔一段时间后尝试连接SPC服务端，尝试失败，则在客户端界面上显示离线状态，等待下一次尝试；尝试成功，则从SPC服务端获取当前最新的样本数据属性的版本号，和客户端当前内存中生效的样本数据属性版本号进行比较；如不一致，从服务端获取最新的样本数据属性和版本号保存到本地样本数据属性文件，并在界面上显示更新提醒；
(23)客户端操作员根据需要，选择是否更新，选择更新则读取最新版本的样本数据属性文件，并加载到内存；更新后客户端将用最新的样本数据属性数据替换原有的，并即时生效反映到客户端界面上。
进一步地，所述步骤(3)包括以下步骤：
(31)启动客户端并加载SPC要求的数据属性，等待接收数据；
(32)接收到数据保存到本地结构化文件，并按照约定格式命名；
(33)与SPC系统建立FTP传输通信，通信建立成功，将文件通过FTP传输到SPC服务端文件系统中约定的路径；如果通信建立失败，则客户端界面显示离线提醒，并等待一段时间后重新尝试建立传输；
(34)SPC服务端定期扫描与数据采集客户端约定的文件上传路径；
(35)SPC服务端发现上传的数据文件后，读取文件中的数据并清洗，使用清洗后的数据进行统计过程分析计算，得出结果用于调整生产过程；
(36)SPC服务端完成处理后将数据文件移走到备份目录。
本发明还提供一种基于可离线的SPC数据采集系统，包括数据采集模块和SPC数据接收模块；所述数据采集模块运行在客户端，接收设备实时上报的生产数据和采样质检设备的度量数据，并生成到采集数据文件；所述SPC数据接收模块是运行在服务端，用于接收客户端上报采集数据文件，解析文件中的数据并存入服务端数据库；数据采集模块在生成采集数据文件后通过FTP传输方式，将文件上传到SPC数据接收模块指定的路径下。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果：1、样本数据采集过程中第一时间将传输状态下的数据流保存到存储设备形成文件，尽可能避免了因客观环境不可控因素导致的数据丢失，提升可靠性；2、通过调整客户端上传和离线重连的频率实现数据回传的效率和时效性；3、SPC服务端采用文件主动扫描方式处理上传的样本数据文件，避免实时通信导致的并发问题，也避免为解决此问题构建的复杂结构带来的系统建设成本上升和系统可靠性降低，实现SPC服务端数据计算和数据采集相分离；4、客户端可以通过多点部署实现数据采集的分布式化，新增样本采集点更容易通过数据采集客户端接入到系统，实现高扩展性。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明揭示了一种相对SPC系统可以离线采集数据的系统，包括数据采集模块和SPC数据接收模块；其中数据采集模块是运行在客户端，主要实现接收设备实时上报的生产数据或者是采样质检设备的度量数据，并生成到采集数据文件；其中SPC数据接收模块是运行在服务端，用于接收客户端上报采集数据文件，解析文件中的数据并存入服务端数据库；数据采集模块在生成采集数据文件后通过FTP传输方式，将文件上传到SPC数据接收模块指定的路径下。
如图1所示，本发明还提供一种基于可离线的SPC数据采集方法，包括以下步骤：
1、客户端离线登录：操作员在数据采集客户端登录时需要校验是否有使用权限，在与SPC系统连线时能够通过SPC系统在线验证操作员身份和权限，在与SPC系统离线时能够根据最后一次成功登录结果验证身份，或者通过SPC系统下载验证码文件，利用移动存储设备复制到客户端，完成离线登录方式验证身份。
操作步骤如下：
(1)客户端启动后，访问者输入用户名和密码提交验证操作。
(2)客户端尝试与SPC服务端建立连接并请求SPC服务端做登录身份验证。
(3)连接正常时，SPC服务端将验证结果返回给客户端。客户端根据返回结果决定是否允许访问者登录。当无法和SPC服务端建立连接时，客户端开始离线验证模式。
(4)客户端扫描本地保存的最后一次成功登录用户的离线验证文件，若不存在该文件，则拒绝用户登录。若存在该文件，则将用户的用户名、密码、设备号等数据串做不可逆对称加密，将加密结果与离线验证文件中的密文比较，比较结果相同，认可登录并授权使用。
(5)在客户端成功登录以后，立刻将此次登录的用户名、密码、当前设备号等数据串做不可逆对称加密，并保存或覆盖客户端的离线验证文件，以便下次离线验证使用。
(6)为防止本次登录和上次登录的用户不是同一个用户而导致客户端无法离线登录，可以在能够连接到SPC服务页面的终端，使用该用户登录到SPC服务，下载该用户的离线验证文件，通过移动存储设备，将该密文文件复制到客户端，以供客户端离线身份验证使用。
为了提高客户端安全性，防止人为构造无法连接SPC服务场景，依赖老旧离线验证文件恶意登录客户端。客户端每次重新生成离线验证文件时，会记录生成离线验证文件时间的对称加密密文。在离线模式下验证访问者身份时，首先对离线验证文件登录成功时间密文解密，然后和当前时间比较，如果超过客户端允许的离线验证文件有效时间，则判定离线验证文件为失效文件，拒绝离线登录操作。
2、数据属性离线处理：数据采集客户端在采集样本数据之前，需要设置样本数据属性，例如采集到的样本数据的度量单位、采集时间、样本所属批次、工单、产品种类、工艺站点、班次、抽样时机等等。客户端的样本数据属性需要在与SPC系统连线时完成同步，在与SPC系统断连时能够加载最后一次更新的样本数据属性。
(1)程序启动从本地加载历史样本数据属性文件到内存，并从文件中读取该属性的版本号。
(2)根据配置的更新间隔频次，间隔一段时间后尝试连接SPC服务端。
(3)尝试失败，则在客户端界面上显示离线状态，等待下一次尝试。尝试成功，则从SPC服务端获取当前最新的样本数据属性的版本号，和客户端当前内存中生效的样本数据属性版本号进行比较。如不一致，从服务端获取最新的样本数据属性和版本号保存到本地样本数据属性文件，并在界面上显示更新提醒。
客户端操作员根据需要，选择是否更新，选择更新则读取最新版本的样本数据属性文件，并加载到内存。更新后客户端将用最新的样本数据属性数据替换原有的，并即时生效反映到客户端界面上。
3、离线数据采集：数据采集客户端运行于PC终端机，PC终端机支持串口、网络端口和键盘输入。数据采集客户端的数据接收来自串口、网络端口、键盘输入、或者结构化数据文件导入。数据采集客户端将收集到的实时数据保存成结构化数据文件，在网络正常场景下通过FTP将文件上传到服务端文件系统。
SPC数据接收线程持续扫描与数据采集客户端约定的数据文件上传路径。在扫描到文件后，触发SPC系统的流程，在数据文件被SPC系统成功处理后，从上传路径中移到备份路径。操作步骤如下：
(1)启动客户端并加载SPC要求的数据属性，等待接收数据。
(2)接收到数据保存到本地结构化文件，并按照约定格式命名。
(3)尝试与SPC系统建立FTP传输通信，通信建立成功，将文件通过FTP传输到SPC服务端文件系统中约定的路径。如果通信建立失败，则客户端界面显示离线提醒，并等待一段时间后重新尝试建立传输。
(4)SPC服务端定期扫描与数据采集客户端约定的文件上传路径。
(5)发现文件后触发SPC服务端后续处理流程。
(6)SPC服务端完成处理后将数据文件移走到备份目录。

Claims (6)

1.一种基于可离线的SPC数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)离线登录客户端：操作员在数据采集客户端登录时需要校验是否有使用权限，在与SPC系统连线时能够通过SPC系统在线验证操作员身份和权限，在与SPC系统离线时能够根据最后一次成功登录结果验证身份，或者通过SPC系统下载验证码文件，利用移动存储设备复制到客户端，完成离线登录方式验证身份；
(2)数据采集客户端依据设置的样本属性，采集样本数据；
(3)将采集到的实时样本数据保存成结构化数据文件，在网络正常场景下通过FTP将文件上传到服务端文件系统；SPC数据接收线程持续扫描与数据采集客户端约定的数据文件上传路径，并从上传路径中移到备份路径。
2.根据权利要求1所述的一种基于可离线的SPC数据采集方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：
(11)客户端启动后，访问者输入用户名和密码提交验证操作；
(12)客户端尝试与SPC服务端建立连接并请求SPC服务端做登录身份验证；
(13)连接正常时，SPC服务端将验证结果返回给客户端，客户端根据返回结果决定是否允许访问者登录，当无法和SPC服务端建立连接时，客户端开始离线验证模式；
(14)客户端扫描本地保存的最后一次成功登录用户的离线验证文件，若不存在该文件，则拒绝用户登录；若存在该文件，则将用户的用户名、密码、设备号等数据串做不可逆对称加密，将加密结果与离线验证文件中的密文比较，比较结果相同，认可登录并授权使用；
(15)在客户端成功登录以后，立刻将此次登录的用户名、密码、当前设备号等数据串做不可逆对称加密，并保存或覆盖客户端的离线验证文件，以便下次离线验证使用；
(16)为防止本次登录和上次登录的用户不是同一个用户而导致客户端无法离线登录，可以在能够连接到SPC服务页面的终端，使用该用户登录到SPC服务，下载该用户的离线验证文件，通过移动存储设备，将该密文文件复制到客户端，以供客户端离线身份验证使用；
(17)客户端每次重新生成离线验证文件时，会记录生成离线验证文件时间的对称加密密文，在离线模式下验证访问者身份时，首先对离线验证文件登录成功时间密文解密，然后和当前时间比较，如果超过客户端允许的离线验证文件有效时间，则判定离线验证文件为失效文件，拒绝离线登录操作。
3.根据权利要求1所述的一种基于可离线的SPC数据采集方法，其特征在于，步骤(2)所述样本属性主要包括数据的度量单位、采集时间、样本所属批次、工单、产品种类、工艺站点、班次和抽样时机。
4.根据权利要求1所述的一种基于可离线的SPC数据采集方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：
(21)程序启动从本地加载历史样本数据属性文件到内存，并从文件中读取该属性的版本号；
(22)根据配置的更新间隔频次，间隔一段时间后尝试连接SPC服务端，尝试失败，则在客户端界面上显示离线状态，等待下一次尝试；尝试成功，则从SPC服务端获取当前最新的样本数据属性的版本号，和客户端当前内存中生效的样本数据属性版本号进行比较；如不一致，从服务端获取最新的样本数据属性和版本号保存到本地样本数据属性文件，并在界面上显示更新提醒；
(23)客户端操作员根据需要，选择是否更新，选择更新则读取最新版本的样本数据属性文件，并加载到内存；更新后客户端将用最新的样本数据属性数据替换原有的，并即时生效反映到客户端界面上。
5.根据权利要求1所述的一种基于可离线的SPC数据采集方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：
(31)启动客户端并加载SPC要求的数据属性，等待接收数据；
(32)接收到数据保存到本地结构化文件，并按照约定格式命名；
(33)与SPC系统建立FTP传输通信，通信建立成功，将文件通过FTP传输到SPC服务端文件系统中约定的路径；如果通信建立失败，则客户端界面显示离线提醒，并等待一段时间后重新尝试建立传输；
(34)SPC服务端定期扫描与数据采集客户端约定的文件上传路径；
(35)SPC服务端发现上传的数据文件后，读取文件中的数据并清洗，使用清洗后的数据进行统计过程分析计算，得出结果用于调整生产过程；
(36)SPC服务端完成处理后将数据文件移走到备份目录。
6.一种基于可离线的SPC数据采集系统，其特征在于，包括数据采集模块和SPC数据接收模块；所述数据采集模块运行在客户端，接收设备实时上报的生产数据和采样质检设备的度量数据，并生成到采集数据文件；所述SPC数据接收模块是运行在服务端，用于接收客户端上报采集数据文件，解析文件中的数据并存入服务端数据库；数据采集模块在生成采集数据文件后通过FTP传输方式，将文件上传到SPC数据接收模块指定的路径下。
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