CN110850825A - 基于事件时间的工业过程数据处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业过程数据采集技术，尤其涉及到一种基于事件时间的工业过程数据处理方法，建立数据的事件时间‑处理时间映射关系，记录数据的处理时间，并更具该映射关系计算出该数据的事件时间。本发明用于解决工业过程数据采集中由于网络延迟、网络波动的情况，接收到的数据具有很大的时滞性的问题，导致数据与数据之间无法进行同步，无法进行关联，失去分析的价值。

Description

基于事件时间的工业过程数据处理方法
技术领域
本发明涉及工业过程数据采集技术，尤其涉及到一种基于事件时间的工业过程数据处理方法。
背景技术
工业生产过程中的的数据量较大，一台机器可能有十几种传感器数据；其次为便于后续数据应用，信号采样率也不能太低。传统的RS485及CAN带宽明显不足，而USB信号传输距离短，以太网是个相对较好的选择。
工业过程数据常用于设备故障预测及制造过程优化，需要对传感器搜集的加工过程信号和控制器中读取的设备状态信号进行协同分析，要求各类数据具有良好的同步性。
工业现场由于数据量大、长时间采集、长传输距离及复杂的网络拓扑等原因，极易导致网络延迟，网络波动的情况，接收到的数据具有很大的时滞性，导致数据与数据之间无法进行同步，无法进行关联，失去分析的价值。传统的数据处理都采用处理时间(Processing Time，即接收数据机器的系统时间)作为基准，实际生产过程中由于传输数据量、网络延迟、数据拷贝等因素，系统具有较大的时滞。
传统的解决方式是使用工业以太网，采用工业以太网的方式采集数据具有较高的准确性和实时性。工业数据分析对数据传输的完整性，各类数据的协同性要求高，对实时性的要求没有那么高。但是工业以太网一般需要专用芯片、协议复杂，且部分程序需要收费，采用工业以太网的采集大量设备的过程数据对企业来说成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于事件时间的工业过程数据处理方法，用于解决工业过程数据采集中由于网络延迟、网络波动的情况，接收到的数据具有很大的时滞性的问题，导致数据与数据之间无法进行同步，无法进行关联，失去分析的价值。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种基于事件时间的工业过程数据处理方法，其特征在于：建立数据的事件时间-处理时间映射关系，记录数据的处理时间，并更具该映射关系计算出该数据的事件时间。
进一步地，所述事件时间-处理时间映射关系为：
e＝f(p)＝p-Δt-f-1(t)
其中：
e为事件时间，
p为处理时间，
Δt为时间扰动因子，
f-1(t)为数据偏移时间。
进一步地，所述时间扰动因子包括网络延迟和处理延迟。
进一步地，所述处理延迟包括采集系统处理延迟和服务器处理延迟。
进一步地，计算数据的事件时间：
S1、记录数据包在传输过程中每个节点的时间
服务器发送数据包，写入服务器当前时间，记为时间1；
采集系统接收数据包，写入采集系统当前时间，记为时间2；
采集系统处理并回数据包，采集系统从采集卡读取数据，写入采集数据的长度，写入采集频率，写入采集系统当前时间，回写数据包，记为时间3；
服务器接收数据包，写入服务器当前时间，记为时间4；
接收数据包中的数据，记录服务器当前时间，即为处理时间，记为时间5；
S2、要素计算
网络延迟＝(时间4+时间2-时间3-时间1)/2；
采集系统处理延迟＝时间3-时间2；
服务器处理延迟＝时间5-时间4；
数据偏移时间＝接收数据包中数据的长度/采集频率；
S3、根据映射关系计算事件时间
事件时间＝时间5-服务器处理延迟-网络延迟-采集系统处理延迟-数据偏移时间。
本发明的有益效果为：本发明是在传统以太网Tcp/Ip协议的基础上，对应用层的通信的数据包进行重新设计，记录传输中关键参数，得到事件时间和处理时间的映射关系，再用来补偿处理时间，得到事件时间。事件时间(Event Time)是数据在其生成设备上发生的时间，排除了网络延迟、处理延迟和网络波动，接收到的所有数据均准确无时滞。工业过程数据各采集器采集的数据与数据之间统一按照事件时间关联，能有效的进行同步，使得数据有了分析的价值。而且本方法中的计算方法是以服务器时间(即处理时间)为基准进行补偿，对应设备上的时间要求不高，在进行数据采集时可以不作调校，简化过程，提高效率。
附图说明
图1为实施例中事件时间-处理时间映射关系示意图。
图2为实施例中事件时间-处理时间映射关系计算示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的说明。
采集系统用于采集工业过程各种传感器中的数据，如电流、振动、温度等；
服务器从多个采集系统搜集数据，并进行集成与存储。
一种基于事件时间的工业过程数据处理方法，下面以服务器与某一采集系统的数据处理方法为例。
如图1所示，建立事件时间-处理时间的映射关系
所述事件时间-处理时间映射关系为：
e＝f(p)＝p-Δt-f-1(t)
其中：
e为事件时间，即数据实际产生的时间；
p为处理时间，即处理完毕的时间；
Δt为时间扰动因子，即网络延迟、采集系统处理延迟和服务器处理延迟，其中：网络延迟为服务器与采集系统的实时网络延迟，采集系统处理延迟为采集系统接收数据产生的延迟，服务器处理延迟为服务器接收数据产生的延迟；
f-1(t)为数据偏移时间，收到数据的长度/采样频率。
如图2所示，计算事件时间
S1、记录数据包在传输过程中每个节点的时间，包括：
服务器发送数据包，写入服务器当前时间，记为时间1；
采集系统接收数据包，写入采集系统当前时间，记为时间2；
采集系统处理并回数据包，采集系统从采集卡读取数据，写入采集数据的长度，写入采集频率，写入采集系统当前时间，回写数据包，记为时间3；
服务器接收数据包，写入服务器当前时间，记为时间4；
接收数据包中的数据，记录服务器当前时间，即为处理时间，记为时间5；
S2、要素计算
网络延迟＝(时间4+时间2-时间3-时间1)/2；
采集系统处理延迟＝时间3-时间2；
服务器处理延迟＝时间5-时间4；
数据偏移时间＝接收数据包中数据的长度/采集频率；
S3、根据映射关系计算事件时间
事件时间＝时间5-服务器处理延迟-网络延迟-采集系统处理延迟-数据偏移时间。
至此得到工业过程各种传感器数据的事件时间，再相互关联同步得到准确有分析价值的完整数据。
以上说明仅为本发明的应用实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于事件时间的工业过程数据处理方法，其特征在于：建立数据的事件时间-处理时间映射关系，记录数据的处理时间，并更具该映射关系计算出该数据的事件时间。
2.根据权利要求1所述的基于事件时间的工业过程数据处理方法，其特征在于：所述事件时间-处理时间映射关系为：
e＝f(p)＝p-Δt-f-1(t)
其中：
e为事件时间，
p为处理时间，
Δt为时间扰动因子，
f-1(t)为数据偏移时间。
3.根据权利要求2所述的基于事件时间的工业过程数据处理方法，其特征在于：所述时间扰动因子包括网络延迟和处理延迟。
4.根据权利要求3所述的基于事件时间的工业过程数据处理方法，其特征在于：所述处理延迟包括采集系统处理延迟和服务器处理延迟。
5.根据权利要求4所述的基于事件时间的工业过程数据处理方法，其特征在于：
计算数据的事件时间：
S1、记录数据包在传输过程中每个节点的时间
服务器发送数据包，写入服务器当前时间，记为时间1；
采集系统接收数据包，写入采集系统当前时间，记为时间2；
采集系统处理并回数据包，采集系统从采集卡读取数据，写入采集数据的长度，写入采集频率，写入采集系统当前时间，回写数据包，记为时间3；
服务器接收数据包，写入服务器当前时间，记为时间4；
接收数据包中的数据，记录服务器当前时间，即为处理时间，记为时间5；
S2、要素计算
网络延迟＝(时间4+时间2-时间3-时间1)/2；
采集系统处理延迟＝时间3-时间2；
服务器处理延迟＝时间5-时间4；
数据偏移时间＝接收数据包中数据的长度/采集频率；
S3、根据映射关系计算事件时间
事件时间＝时间5-服务器处理延迟-网络延迟-采集系统处理延迟-数据偏移时间。
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