CN112084101A - 一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统 - Google Patents

一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统 Download PDF

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张全金
牛博
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Abstract

本发明公开一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统，包括运行于电子测量仪器内部的监测程序和安装在电子测量仪器外部的人体红外感知装置，人体红外感知装置与电子测量仪器电连接，人体红外感知装置与监测程序以串口模式进行通信。人体红外感知装置包括长方体的壳体，在壳体的正端面上设置有人体红外热释感应器，壳体安装在电子测量仪器的上部或者下部；监测程序包括仪器主程序进程监测模块、仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块等模块。本发明提供了一种可操作性强、针对性强的电子测量仪器使用率统计系统，可为电子测量仪器的使用率统计提供真实、有效的数据，切实、有效地解决仪器资产使用率统计不准确的问题。

Description

一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统
技术领域
本发明涉及电子测量仪器使用率统计领域，具体涉及一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统。
背景技术
电子测量仪器是电子制造、航空航天、国防军工等领域的重资产，其效能管理成为实现机构业务目标和创新管理的重要因素，而使用率则是其中的一个关键指标。电子测量仪器一般有两种工作模式，分别是人工操作模式和计算机程控模式。测量仪器的实际工作过程一般包括测试准备、正式测试、结果分析等基本过程。目前常用的仪器使用率监测方法，包括电流监测、瞬时功率监测、前面板交互事件监测、总线流量监测、开关机事件监测、操作视频分析、微振动监测等方式来进行，误差较大且适用面有限，无法准确获得使用率数据，严重影响机构自身仪器资产的调配和采购决策。
电子测量仪器使用率一般用一定时间长度内的实际使用时长除以这段时间长度的总时长来表示。为了获取仪器的实际使用时长，目前可用的方法包括：(1)监测仪器的开关机时间作为使用时间；(2)通过监测仪器的电压电流和实时功率识别出使用时长；(3)通过监测仪器前面板操作事件计算工作时长；(4)通过监测仪器总线流量计算工作时长；(5)通过分析仪器现场视频或图像，识别出使用模式进而计算出使用时长；(6)通过监测仪器的微振动来获取仪器开关机工作状态。仪器开机后，内置风扇的转动产生微振动，通过微振动传感器对振动信息进行监测，如监测到振动，则认为仪器处于开机工作状态。
以下给予详细的介绍：
(1)监测仪器的开关机时间，将其作为仪器使用时间。即仪器开机即认为处于工作状态，关机则仪器处于闲置状态。这种方式误差很大，因为仪器开机并不一定被使用，还可能处于闲置空转状态。
(2)通过监测仪器的电压电流和实时功率识别出使用模式。通过串联到仪器供电线路中的电路模块，获取仪器工作时的电压电流变化数据，通过电流数据和仪器状态之间的关系，确定仪器的工作状态，得出仪器的实际使用情况。这种方法存在多方面的局限性，一是很多电子测量仪器开机即工作在额定功率下，功率波动很小，此时该方法基本无效；二是对于某些仪器而言，即使产生功率波动，由于仪器内部组件组合工作的复杂性，所产生的功率波动也无法体现出仪器处于真实使用状态。此外，该方法要求很高的电流计量精度，小型模块难以达成要求。
(3)通过监测仪器前面板操作事件计算工作时长。该方法认为如果存在前面板操作则仪器处于使用状态。如前所述，由于测量仪器的实际工作过程一般包括测试准备、正式测试、结果分析等基本过程。该种方法无法识别测试准备和结果分析过程。前面板操作还忽略了仪器外接键盘、鼠标等输入设备时的事件，使得仪器使用率计算不准确。
(4)通过监测仪器总线流量计算工作时长。该种方法以仪器总线接口中存在数据或程控指令流量为依据判断仪器处于使用状态。该种方法只适合仪器的程控工作模式且同样无法识别测试准备和结果分析过程。
(5)通过分析仪器现场视频或图像识别出使用模式。通过摄像头和多种传感器，采集设备和工作人员的现场数据，通过特征提取、数据挖掘、机器学习等方法分析、识别设备的使用状况。此时往往要求人员对仪器进行操作或者相关设备进行指定的动作或仪器产生有意义的数据界面。该方法误差也很大，例如仪器在程控模式下，没有人员在现场进行操作。而由于仪器测试数据的随机性，从测试数据判断是否使用本身就未必精确，且基本不可能设计出可适用所有测试界面的通用方法。
(6)通过监测仪器的微振动来获取仪器开关机工作状态。仪器开机后，内置风扇的转动等物理运动会产生微振动，通过微振动传感器对振动信息进行监测，如监测到振动，则认为仪器处于开机工作状态。该方法难以解决摆放在一起的仪器之间的振动传导问题。且仪器一旦开机，风扇就会转动，振动监测也随之产生信息，因此该方法实质上还是用仪器开关机时间作为仪器使用时间。
发明内容
针对现有的监测方法都难以高效、准确地获取电子测量仪器的使用率数据的问题，本发明提供了一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统。
本发明采用以下的技术方案：
一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统，包括运行于电子测量仪器内部的监测程序和安装在电子测量仪器外部的人体红外感知装置，人体红外感知装置与电子测量仪器电连接，人体红外感知装置与监测程序以串口模式进行通信。
优选地，人体红外感知装置包括长方体的壳体，在壳体的正端面上设置有人体红外热释感应器，壳体安装在电子测量仪器的上部或者下部；
人体红外感知装置能探测电子测量仪器前方是否有人员存在，并将探测结果发送到监测程序。
优选地，监测程序包括仪器主程序进程监测模块、仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块、仪器前面板事件监测模块、仪器开机和关机监测模块、参数配置模块、使用率计算模块和数据库模块；
仪器开机和关机监测模块监测电子测量仪器是否开机或者关机，当监测到仪器开机时，仪器主程序进程监测模块、仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块、仪器前面板事件监测模块、参数配置模块、使用率计算模块和数据库模块开始运行；
仪器主程序进程监测模块监测仪器主程序是否处于运行状态，当主程序在运行状态，仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块、仪器前面板事件监测模块进行监测；
仪器键盘和鼠标监测模块通过监测电子测量仪器的外接键盘有无键盘输入事件发生，通过监测外接鼠标获取有无鼠标移动和按键事件发生；
仪器屏幕触摸事件监测模块对仪器触摸屏监测有无触摸事件发生；
仪器前面板事件监测模块对前面板按钮或旋钮监测有无操作前面板事件产生；
通过仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块判断有无人员对电子测量仪器进行操作；
仪器程控命令监测模块用于监测电子测量仪器是否处于程控状态，且主控计算机有无发送GPIB指令，且仪器程控接口有无返回测量数据；
仪器使用率计算模块进行仪器每天实际使用率和开机率的计算，实际使用率以电子测量仪器每天有效工作时长在每天排班时长中的占比来表示，开机率以指定日期区间内仪器存在开机情况的天数在总天数中的占比来表示；
参数配置模块用于配置如下参数：
(1)仪器的排班时间，即每天电子测量仪器可工作的开始时间和结束时间，分别在每天进行设定；
(2)仪器工作考核时间区间长度，即考虑仪器操作所需准备时间和测试数据判读时间在内的时间区间长度。
优选地，实际使用率RU计算公式为：
Figure BDA0002685988530000031
其中M为用户将仪器的排班时间按一定时间长度Δt划分的时间区间数，此时用Δt作为使用时长，由用户考虑操作仪器时的事前准备时间和事后的结果分析时间综合设定，系统也对该值提供了默认值；
系统默认值设置为：每天排班时间按12小时，每10分钟划为一个时间区间，则一天的时间区间数M的值为72，而Δt的值为10分钟；
fi为0或者1，fi的值遵照以下规则：在对应时间区间内，若仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块中的至少一个模块监测到对应的事件发生，则fi的值为1；若仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块均没有事件发生，但是人体红外感知装置监测到有人员存在的事件发生，则fi的值也为1，但此种情况下fi不允许连续两个时间区间均为1，此种事件状态下，若一个时间区间上fi值为1，如在下一个时间区间中，即使此种事件保持，则fi值为0；若仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块均没有事件发生，人体红外感知装置也没有监测到有人员存在的事件发生，则fi的值也为0；
在得到每天实际使用率的基础上，即可得到一定天数范围内的使用率；
Figure BDA0002685988530000041
其中RUall为指定日期范围内的整体使用率，RUj为该日期范围内每天的实际使用率，N为日期范围内的天数；
开机率OU计算公式为：
Figure BDA0002685988530000042
其中，dfj为第j天电子测量仪器是否开过机，如是，则值为1，否则为0；N为指定日期范围的总天数。
本发明具有的有益效果是：
本发明提供的电子测量仪器使用率统计系统，采用了基于仪器测试工作过程分析的时间区间分析方法，能较全面准确的反应仪器的真实使用情况；本发明基于电子测量仪器前方区域内的人员感知、结合仪器外部输入事件监控、GPIB指令监控来判断仪器是否工作的方法，能真实反映仪器的工作状态；本发明获取电子测量仪器工作信息的方式多样、全面，综合起来既可用于人工操作模式，也可用于程控模式，适用面广；本发明特别针对电子测量仪器的技术特征，设计了基于电子测量仪器前方区域内的人员感知、结合仪器IO事件监控、GPIB指令监控的监测方法，针对性强，准确度高。
本发明提供了一种可操作性强、针对性强的电子测量仪器使用率统计系统，可为电子测量仪器的使用率统计提供真实、有效的数据，切实、有效地解决仪器资产使用率统计不准确的问题。
附图说明
图1为适用于电子测量仪器使用率的统计系统的连接示意图。
图2为适用于电子测量仪器使用率的统计系统的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
结合图1和图2，一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统，包括运行于电子测量仪器内部的监测程序和安装在电子测量仪器外部的人体红外感知装置，人体红外感知装置与电子测量仪器通过USB线连接，人体红外感知装置与监测程序以串口模式进行通信。如图1所示。
人体红外感知装置包括长方体的壳体，厚度为1厘米，长度为7厘米，宽度为4.5厘米。
在壳体的正端面上设置有人体红外热释感应器，壳体安装在电子测量仪器的上部或者下部。
壳体用胶粘、捆绑、螺丝紧固等方式安装在上方或下方合适位置，无论在哪个位置，都要求菲涅尔透镜和仪器前面板方向保持一致。
人体红外热释感应器通过热释电效应，感知仪器前方左右60度、上下60度，前方1米范围内是否有人体存在，并可感知人体的运动。
人体红外感知装置能探测电子测量仪器前方是否有人员存在，并将探测结果发送到监测程序。
人体红外感知装置通过USB线与电子测量仪器连接，并通过USB供电。在仪器开机后，人体红外感知装置随即开始工作，如探测到仪器前方有人员存在，则产生人员存在信号，并发送给监测程序。信号格式如表1所示。
表1
序号 事件类型 事件发生时间 监测频率
1 人员存在 年/月/日时:分:秒 实时
2 人员离开 年/月/日时:分:秒 实时
由于电子测量仪器在人工操作模式下，在正式进行测试测量工作之前，一般需要将被测件和仪器通过线缆连接起来，这部分工作所花时间(记为preT)应该也算作仪器使用时间的一部分。且测量结束，对测试数据的判读也需要一定时间(记为proT)。结合下文考核时间区间长度，可以获得preT和proT的值。
例如，将仪器工作考核时间区间长度设定为10分钟，当检测到人员存在时，不妨假定其正在进行包括线缆连接在内的测试前的准备工作，根据实际测试情况，10分钟基本可以满足大多数测试准备工作，因此可将preT的值记为10分钟；同样的，测量结束后对测试数据的判读时间，根据经验也不超过10分钟，当检测到人员存在并正进行判读时，将proT的值记为10分钟。但根据前面的算法，不存在连续两个preT，也不存在连续两个proT。
监测程序包括仪器主程序进程监测模块、仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块、仪器前面板事件监测模块、仪器开机和关机监测模块、参数配置模块、使用率计算模块和数据库模块。
如图2所示，仪器开机和关机监测模块监测电子测量仪器是否开机或者关机，当监测到仪器开机时，仪器主程序进程监测模块、仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块、仪器前面板事件监测模块、参数配置模块、使用率计算模块和数据库模块开始运行，并将监测结果保存数据库模块，供仪器使用率计算模块使用。
仪器主程序进程监测模块监测仪器主程序是否处于运行状态，只有主程序在运行状态，才能说明仪器可能处于工作状态。如主程序进程在操作系统进程列表中不存在，则意味着故障的发生或仪器主程序被人为结束。只有仪器主程序处于运行状态，后续的事件监测才有意义。
当主程序在运行状态，仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块、仪器前面板事件监测模块进行后续监测。
仪器键盘和鼠标监测模块通过监测电子测量仪器的外接键盘有无键盘输入事件发生，通过监测外接鼠标获取有无鼠标移动和按键事件发生。
仪器屏幕触摸事件监测模块对仪器触摸屏监测有无触摸事件发生。
仪器前面板事件监测模块对前面板按钮或旋钮监测有无操作前面板事件产生。
通过仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块判断有无人员对电子测量仪器进行操作，上述监测事件任何一个发生则证明电子测量仪器正在使用。
仪器程控命令监测模块用于监测电子测量仪器是否处于程控状态，且主控计算机有无发送GPIB指令或仪器程控接口中有无仪器对外传送的测量数据。主控计算机为上位机，在电子测量仪器自动模式下，由主控计算机控制电子测量仪器工作，GPIB指令涵盖了电子测量仪器核心程控指令。只有在一定时间范围内监测到仪器接收到GPIB指令或仪器对外传送了测量数据，才能说明主控计算机控制仪器进行测量操作。
上述事件格式如表2所示。
表2
Figure BDA0002685988530000061
Figure BDA0002685988530000071
仪器使用率计算模块基于上述模块监测到的数据，进行每天实际使用率和开机率的计算。实际使用率以电子测量仪器每天有效工作时长在每天排班时长中的占比来表示，开机率以指定日期区间内仪器存在开机情况的天数在总天数中的占比来表示。
本发明为此在统计时间范围内，将时间划分为若干个考核时间区间。根据每个考核时间区间内的事件对仪器在该考核时间区间的工作状态进行判定。
参数配置模块用于配置如下参数：
(1)仪器的排班时间，即每天电子测量仪器可工作的开始时间和结束时间，分别在每天进行设定；
(2)仪器工作考核时间区间长度，即考虑仪器操作所需准备时间和测试数据判读时间在内的时间区间长度，由操作者根据实际需要设置，如可设置为10分钟。
实际使用率RU计算公式为：
Figure BDA0002685988530000072
其中M为用户将仪器的排班时间按一定时间长度Δt划分的时间区间数，此时用Δt作为使用时长，由用户考虑操作仪器时的事前准备时间和事后的结果分析时间综合设定，系统也对该值提供了默认值；
系统默认值设置为：每天排班时间按12小时，每10分钟划为一个时间区间，则一天的时间区间数M的值为72，而Δt的值为10分钟；
fi为0或者1，fi的值遵照以下规则：在对应时间区间内，若仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块中的至少一个模块监测到对应的事件发生，即表2中至少一种事件发生，则fi的值为1；
若仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块均没有事件发生，但是人体红外感知装置监测到有人员存在的事件发生，即无表2中事件发生，表1中人员存在事件发生，preT和proT有取值，则fi的值也为1；但此种情况下fi不允许连续两个时间区间均为1，此种事件状态下，若一个时间区间上fi值为1，如在下一个时间区间中，即使此种事件保持，则fi值为0。
若仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块均没有事件发生，人体红外感知装置也没有监测到有人员存在的事件发生，即无表2事件发生，也没有表1中的人员存在事件发生，则fi的值也为0。
在得到每天实际使用率的基础上，即可得到一定天数范围内的使用率；
Figure BDA0002685988530000081
其中RUall为指定日期范围内的整体使用率，RUj为该日期范围内每天的实际使用率，N为日期范围内的天数。
开机率OU计算公式为：
Figure BDA0002685988530000082
其中，dfj为第j天电子测量仪器是否开过机，如是，则值为1，否则为0；N为指定日期范围的总天数。
本发明通过人体红外感知事件和仪器内部IO事件的综合处理，结合仪器实际工作流程分析，得到仪器精准的使用率。可以广泛应用于电子测量仪器的效能管理，助力机构制定合理、高效的电子测量仪器使用计划，有效提升电子测量仪器的投资回报率。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统，其特征在于，包括运行于电子测量仪器内部的监测程序和安装在电子测量仪器外部的人体红外感知装置，人体红外感知装置与电子测量仪器电连接，人体红外感知装置与监测程序以串口模式进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统，其特征在于，人体红外感知装置包括长方体的壳体，在壳体的正端面上设置有人体红外热释感应器，壳体安装在电子测量仪器的上部或者下部；
人体红外感知装置能探测电子测量仪器前方是否有人员存在，并将探测结果发送到监测程序。
3.根据权利要求1所述的一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统，其特征在于，监测程序包括仪器主程序进程监测模块、仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块、仪器前面板事件监测模块、仪器开机和关机监测模块、参数配置模块、使用率计算模块和数据库模块；
仪器开机和关机监测模块监测电子测量仪器是否开机或者关机，当监测到仪器开机时，仪器主程序进程监测模块、仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块、仪器前面板事件监测模块、参数配置模块、使用率计算模块和数据库模块开始运行；
仪器主程序进程监测模块监测仪器主程序是否处于运行状态，当主程序在运行状态，仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块、仪器前面板事件监测模块进行监测；
仪器键盘和鼠标监测模块通过监测电子测量仪器的外接键盘有无键盘输入事件发生，通过监测外接鼠标获取有无鼠标移动和按键事件发生；
仪器屏幕触摸事件监测模块对仪器触摸屏监测有无触摸事件发生；
仪器前面板事件监测模块对前面板按钮或旋钮监测有无操作前面板事件产生；
通过仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块判断有无人员对电子测量仪器进行操作；
仪器程控命令监测模块用于监测电子测量仪器是否处于程控状态，且主控计算机有无发送GPIB指令，或者仪器程控接口有无返回测量数据；
仪器使用率计算模块进行仪器每天实际使用率和开机率的计算，实际使用率以电子测量仪器每天有效工作时长在每天排班时长中的占比来表示，开机率以指定日期区间内仪器存在开机情况的天数在总天数中的占比来表示；
参数配置模块用于配置如下参数：
(1)仪器的排班时间，即每天电子测量仪器可工作的开始时间和结束时间，分别在每天进行设定；
(2)仪器工作考核时间区间长度，即考虑仪器操作所需准备时间和测试数据判读时间在内的时间区间长度。
4.根据权利要求3所述的一种适用于电子测量仪器使用率的统计系统，其特征在于，
实际使用率RU计算公式为：
Figure FDA0002685988520000021
其中M为用户将仪器的排班时间按一定时间长度Δt划分的时间区间数，此时用Δt作为使用时长，由用户考虑操作仪器时的事前准备时间和事后的结果分析时间综合设定，系统也对该值提供了默认值；
系统默认值设置为：每天排班时间按12小时，每10分钟划为一个时间区间，则一天的时间区间数M的值为72，而Δt的值为10分钟；
fi为0或者1，fi的值遵照以下规则：在对应时间区间内，若仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块中的至少一个模块监测到对应的事件发生，则fi的值为1；若仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块均没有事件发生，但是人体红外感知装置监测到有人员存在的事件发生，则fi的值也为1，但此种情况下fi不允许连续两个时间区间均为1，此种事件状态下，若一个时间区间上fi值为1，如在下一个时间区间中，即使此种事件保持，则fi值为0；若仪器键盘和鼠标监测模块、仪器程控命令监测模块、仪器屏幕触摸事件监测模块和仪器前面板事件监测模块均没有事件发生，人体红外感知装置也没有监测到有人员存在的事件发生，则fi的值也为0；
在得到每天实际使用率的基础上，即可得到一定天数范围内的使用率；
Figure FDA0002685988520000022
其中RUall为指定日期范围内的整体使用率，RUj为该日期范围内每天的实际使用率，N为日期范围内的天数；
开机率OU计算公式为：
Figure FDA0002685988520000023
其中，dfj为第j天电子测量仪器是否开过机，如是，则值为1，否则为0；N为指定日期范围的总天数。
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