CN112084152A - 一种电子测量仪器全生命周期管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子测量仪器全生命周期管理系统，包括边缘监测端、系统平台、移动端，边缘监测端与电子测量仪器电连接，边缘监测端与系统平台通过无线网络连接，系统平台与移动端通过网络连接。边缘监测端包括仪器监测模块和机内管理程序，系统平台端包括数据库系统、文件系统、数据管理模块、仪器状态管理模块、生命周期建模模块等，移动端包括微信小程序、手机APP等。本发明实现仪器制造厂家、仪器用户、计量机构的连接，即可为仪器用户提供及时的服务，也可为仪器制造厂家提供基本的产品服务平台，通过仪器数据的反馈，实现了仪器的远程运维。连接仪器计量检测机构，便于用户对仪器进行计量检测，也为计量检测机构开展业务提供了高效的手段。

Description

一种电子测量仪器全生命周期管理系统

技术领域

本发明属于电子测量仪器管理领域，具体涉及一种电子测量仪器全生命周期管理系统。

背景技术

电子测量仪器是现代科技至关重要的基础性手段，全面保障着电子装备和产品的开发、生产、维护、验证等全生命周期各环节，是工业技术的核心要素之一。由于仪器的基准性，国家相关制度也要求对其进行预防性维护，包括计量、校准等。仪器管理的重点内容包括仪器故障监测、仪器使用率监测、仪器预防性维护、仪器软件升级、仪器维修等。在物联网技术的冲击下，仪器相关的管理与应用技术，面临着显著的和传统信息技术融合的趋势和挑战。现有的技术一般基于传统的企业资产管理系统将仪器资产作为企业资产的一类进行管理，尽管可以实现从仪器的购买入库到报废的全生命周期管理，但这种管理实际上只是一种简单的业务管理，没有考虑仪器自身的特性，所依据的数据种类不足，影响了仪器资产的高效管理。主要缺点包括：(1)仪器使用率基于借用单据等办公业务数据，与仪器实际情况可能存在较大出入；(2)对仪器的异常环境缺乏监测与报警；(3)对仪器的技术状态缺乏实时监测，包括仪器软件升级、仪器计量提醒等；(4)没有有效手段联通仪器用户与仪器厂家；(5)仪器制造、使用、计量维护等业务脱节。

目前可用的方法包括两大类：(1)基于台账与业务数据的管理方法；(2)基于物联网的管理方法。

以下给予详细的介绍：

(1)基于台账与人员业务数据的管理方法与系统。目前有相当多的系统提供支持，如OA办公自动化系统，各类企业资产管理系统等。这种方法以仪器的借领用、仪器的维修申请、仪器的计量记录、仪器的报废等业务活动数据为依据进行仪器管理，可实现仪器生命周期中主要数据的记录、分析和统计。

这种方法和系统的数据缺乏实时性和客观性，以人的主观数据为主，可能和实际情况相差很大。无法实现仪器状态的实时性监测，仪器状态实际上脱离了系统的管理。同时也无法进行预测性维护、仪器准确的使用率统计等极有价值的业务目标。

(2)基于物联网的管理方法与系统。这种方法相对于第一种管理方法，主要在仪器现场提供了联网手段，通过物联网网关、网络接入转换模块、无线网卡、RFID等手段实现仪器状态和位置的实时感知，将这些数据接入OA或资产管理系统。这种方法在数据种类和管理能力上有较大提升，对仪器的管理效果带来质的提升。尤其是网络接入层面，可选的技术手段相当丰富，包括基于2G/3G/4G移动通信的接入技术、有线网络接入技术、蓝牙和RFID连接技术等。同时由于数据获取能力相对于第一种方法有了较大提升，使得系统可以提供多维度、多层次的仪器管理数据，带来仪器管理水平质的提升。

虽然这种方法在数据种类和管理能力上有较大提升，但平台端无法解决至关重要的仪器用户、仪器厂家、计量机构三方互联问题。由于是基于通用的物联网监测技术，所获得的仪器监测数据缺乏针对性，难以实现高价值的业务目标，因此也无法提供与用户的研发、制造等业务信息系统的协同手段，难以实现OT和IT的融合。

发明内容

针对现有的电子测量仪器管理存在的问题，本发明提供了一种电子测量仪器全生命周期管理系统，真正实现仪器全生命周期管理，有效提升仪器资产管理水平。

本发明采用以下的技术方案：

一种电子测量仪器全生命周期管理系统，包括边缘监测端、系统平台、移动端，边缘监测端与电子测量仪器电连接，边缘监测端与系统平台通过无线网络连接，系统平台与移动端通过网络连接。

优选地，所述边缘监测端通过USB线缆与电子测量仪器连接，边缘监测端包括仪器监测模块和机内管理程序，仪器监测模块用于获取机内管理程序采集到的仪器内部信息并发送至系统平台，仪器监测模块还能监测所处环境的温度、湿度信息以及仪器震动信息并送至系统平台；

机内管理程序用于获取电子测量仪器内部的检测信息、错误信息、状态信息、工作日志和使用信息，机内管理程序能接收通过系统平台传递过来的程控指令或者数据文件，并执行指定操作。

优选地，系统平台端包括数据库系统、文件系统、数据管理模块、仪器状态管理模块、生命周期建模模块、仪器参数模块、仪器故障管理模块、仪器计量管理模块、仪器报警模块、使用率计算模块、仪器控制模块、租户管理模块、权限控制模块、身份认证模块、仪器资源管理模块、多媒体通信模块和日志模块，并提供移动端支持和对外开放系统接口；

数据管理模块对数据库系统和文件系统进行操作，包括数据与文件的增加、删除、修改和查询，数据管理模块实现对系统平台产生的各类结构化、非结构化数据的有效管理，包括系统平台产生的所有结构化数据，各类监测产生的时序数据，以及仪器升级程序、计量证书、数据文件、时序文件、仪器图片、仪器手册这些非结构化的数据或文档；

仪器状态管理模块用于电子测量仪器在各类状态之间的切换，包括连接、离线、异常、正常、故障、报废状态之间的切换；

生命周期建模模块根据仪器管理需要进行生命周期各阶段建摸，包括从仪器采购到仪器报废之间进行任意阶段划分；

仪器参数模块对不同门类、不同型号的电子测量仪器，提供和仪器指标相符的参数设置功能；

仪器故障管理模块存储电子测量仪器标准的故障代码、故障现象、故障原因和解决方法；

仪器计量管理模块根据仪器参数模块设定的计量周期，进行计量活动的管理，包括计量请求、计量进度监控、计量接单、计量结算和计量证书存储；

仪器报警模块对超标超限的数据进行报警，包括将报警信息通过移动端推送到用户手机、平板电脑上；

使用率计算模块根据边缘监测端传送的仪器状态数据进行使用率计算；

仪器控制模块能下发用户输入的GPIB指令，进行仪器远程控制操作，包括故障代码获取、仪器机内信息查询和仪器环境信息查询；

租户管理模块对不同租户及每个租户下的用户进行新增、审核、删除操作，并对系统进行逻辑隔离，使得不同租户只允许看到自己的数据；租户包括仪器制造厂家、仪器用户、仪器计量检测机构；每个租户可有一个或多个用户；

权限控制模块对系统进行数据库字段级的内容控制，并控制增加、删除、修改、查询操作权限；

身份认证模块用于对用户实现可信认证；

仪器资源管理模块用于仪器型号的添加、仪器升级程序的发布、仪器手册的发布；

多媒体通信模块支持用户进行语音与视频通信；

日志模块用于对系统平台所有操作进行记录；

移动端支持提供对移动端的数据支持，移动端包括微信小程序、手机APP；

平台提供数据发布/订阅机制，不同类型的租户可使用这种机制实现数据交互；

系统接口为Web Service接口，每个租户通过调用Web Service接口实现仪器、用户、计量数据的交互功能。

优选地，仪器制造厂家通过平台发布仪器资源，仪器资源包括仪器手册、仪器升级程序、仪器操作视频、仪器计量周期，并设定仪器正常工作所要求的指标范围，还能根据仪器实时监测到的数据，进行分析挖掘，从而改进仪器设计；

仪器用户根据所拥有的仪器型号，在系统平台上与仪器制造厂家发布的仪器资源绑定，从而获得仪器工作异常报警，并能及时升级仪器程序，并在对仪器状态监测的基础上，进行仪器资产的有效管理，实现与信息系统的融合；并能在需要时，与仪器制造厂家、仪器计量检测机构进行多媒体沟通；

仪器计量检测机构通过系统平台获取用户的计量检测需求，并及时反馈计量进度，上传计量数据，发布计量证书；

同时系统平台积累的数据也为更好的计量服务提供决策支持，包括服务改进、计量检测趋势分析，并实时获取用户的计量检测需求。

本发明具有的有益效果是：

本发明通过仪器监测模块获取了多维度的仪器状态数据，并通过物联网技术实时上报，同时可实现仪器机内程序的升级；

本发明在仪器环境数据、仪器内部状态数据、仪器维护数据的基础上，综合评判，可多角度、全方位的对仪器的有效性实施精准管理；

本发明提供的电子测量仪器全生命周期管理系统，可实现仪器制造厂家、仪器用户、计量机构的连接。即可为仪器用户提供及时的服务，帮助用户实现仪器设备的有效性管理、质量管理、预测性维护、使用率管理等业务，也可为仪器制造厂家提供基本的产品服务平台，通过仪器数据的反馈，实现了仪器的远程运维，为用户提供及时、周到的服务。在获取仪器大数据的基础上，也可帮助仪器厂家进行仪器产品的改进。同时，连接仪器计量检测机构，既便于用户对仪器进行计量检测，也为计量检测机构开展业务提供了高效的手段。

因此，本发明提供了一种面向电子测量仪器制造厂家、仪器用户、仪器计量检测机构的电子测量仪器全生命周期管理平台，可有效解决各方交互脱节问题，促进行业发展。

附图说明

图1为边缘监测端与电子测量仪器连接的示意图。

图2为电子测量仪器全生命周期管理系统的功能模块示意图。

图3为不同类型的租户使用系统平台的业务逻辑示意图。

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至图3，一种电子测量仪器全生命周期管理系统，包括边缘监测端、系统平台、移动端，边缘监测端与电子测量仪器电连接，边缘监测端与系统平台通过无线网络连接，系统平台与移动端通过网络连接。

其中，如图1，边缘监测端通过USB线缆与电子测量仪器连接，边缘监测端能够测量或感知所连接仪器的状态和变化，并转化为可传输、可处理的信息，是实现仪器物联网的首要环节。

边缘监测端包括仪器监测模块和机内管理程序，仪器监测模块用于获取机内管理程序采集到的仪器内部信息并发送至系统平台，仪器监测模块还能监测所处环境的温度、湿度信息以及仪器震动信息并送至系统平台。

机内管理程序用于获取电子测量仪器内部的检测信息、错误信息、状态信息、工作日志和使用信息等，机内管理程序能接收通过系统平台传递过来的程控指令或者数据文件，并执行指定操作，包括升级仪器机内软件。

如图2，系统平台端包括数据库系统、文件系统、数据管理模块、仪器状态管理模块、生命周期建模模块、仪器参数模块、仪器故障管理模块、仪器计量管理模块、仪器报警模块、使用率计算模块、仪器控制模块、租户管理模块、权限控制模块、身份认证模块、仪器资源管理模块、多媒体通信模块和日志模块，并提供移动端支持和对外开放系统接口。

系统平台以数据库系统和文件系统结合的模式提供对结构化数据、非结构化数据、数据文件的支持。

数据管理模块对数据库系统和文件系统进行操作，包括数据与文件的增加、删除、修改和查询等，数据管理模块实现对系统平台产生的各类结构化、非结构化数据的有效管理，包括系统平台产生的所有结构化数据，各类监测产生的时序数据，以及仪器升级程序、计量证书、数据文件、时序文件、仪器图片、仪器手册等非结构化的数据或文档。

仪器状态管理模块用于电子测量仪器在各类状态之间的切换，包括连接、离线、异常、正常、故障、报废等状态之间的切换。状态种类可自定义。

生命周期建模模块根据仪器管理需要进行生命周期各阶段建摸，包括从仪器采购到仪器报废之间进行任意阶段划分。

仪器参数模块对不同门类、不同型号的电子测量仪器，提供和仪器指标相符的参数设置功能。如可设置仪器工作的温度范围、湿度范围、计量周期等参数。

仪器故障管理模块存储电子测量仪器标准的故障代码、故障现象、故障原因和解决方法。

仪器计量管理模块根据仪器参数模块设定的计量周期，进行计量活动的管理，包括计量请求、计量进度监控、计量接单、计量结算和计量证书存储等。

仪器报警模块对超标超限的数据进行报警，包括将报警信息通过移动端推送到用户手机、平板电脑上。

使用率计算模块根据边缘监测端传送的仪器状态数据进行使用率计算。

仪器控制模块能下发用户输入的GPIB指令，进行仪器远程控制操作，包括故障代码获取、仪器机内信息查询，并在边缘监测端的支持下获取仪器所处的环境信息。

租户管理模块对不同租户及每个租户下的用户进行新增、审核、删除等操作，并对系统进行逻辑隔离，使得不同租户只允许看到自己的数据。每个租户可有一个或多个用户。

租户包括仪器制造厂家、仪器用户、仪器计量检测机构三类。

权限控制模块对系统进行数据库字段级的内容控制，并控制增加、删除、修改、查询等操作权限。

身份认证模块用于对用户实现可信认证。

仪器资源管理模块用于仪器型号添加、仪器升级程序发布、仪器手册等技术资料的发布。

多媒体通信模块支持用户进行语音与视频通信。

日志模块用于对系统平台所有操作进行记录。

移动端支持提供对移动端的数据支持，移动端包括微信小程序、手机APP；

平台提供数据发布/订阅机制，不同类型的租户可使用这种机制实现数据交互；

系统接口为Web Service接口，每个租户通过调用Web Service接口实现仪器、用户、计量数据的交互功能。

仪器制造厂家通过系统平台可将仪器型号及对应的仪器故障代码、仪器升级软件、仪器手册、仪器工作条件等发布出来。仪器用户可根据自己购买的仪器型号，订阅该型号相关信息，从而可以在仪器厂家发布新内容时及时获得更新。而仪器计量检测机构则可以通过平台获取仪器计量需求，并提供及时服务。逻辑流程如图3所示。

仪器制造厂家通过平台发布仪器资源，仪器资源包括仪器手册、仪器升级程序、仪器操作视频、仪器计量周期等资料，并设定仪器正常工作所要求的指标范围，还能根据仪器实时监测到的数据，进行分析挖掘，从而改进仪器设计。

仪器用户根据所拥有的仪器型号，在系统平台上与仪器制造厂家发布的仪器资源绑定，从而获得仪器工作异常报警，并能及时升级仪器程序，并在对仪器状态监测的基础上，进行仪器资产的有效管理，实现与信息系统的融合。并能在需要时，与仪器制造厂家、仪器计量检测机构进行多媒体沟通。

仪器计量检测机构通过系统平台获取用户的计量检测需求，并及时反馈计量进度，上传计量数据，发布计量证书。

同时系统平台积累的数据也为更好的计量服务提供决策支持，包括服务改进、计量检测趋势分析，并实时获取用户的计量检测需求。

系统平台既提供了面向仪器的数据采集交互支持，又提供了基于多媒体通信的人机协同交互支持。系统平台基于仪器全方位的监测数据，同时结合仪器厂家提供的专业服务和计量检测机构的实时支持，通过这种深度交互，可使各参与者获益。仪器用户有效提升了仪器管理水平，可实现仪器使用率管理、仪器健康管理等高价值业务目标。仪器制造厂家则获得了仪器状态数据的反馈与积累，实现远程运维，并为仪器改进奠定基础。计量检测结构则可以实时获得计量检测需求，并实时提供服务。

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)

1.一种电子测量仪器全生命周期管理系统，其特征在于，包括边缘监测端、系统平台、移动端，边缘监测端与电子测量仪器电连接，边缘监测端与系统平台通过无线网络连接，系统平台与移动端通过网络连接。

2.根据权利要求1所述的一种电子测量仪器全生命周期管理系统，其特征在于，所述边缘监测端通过USB线缆与电子测量仪器连接，边缘监测端包括仪器监测模块和机内管理程序，仪器监测模块用于获取机内管理程序采集到的仪器内部信息并发送至系统平台，仪器监测模块还能监测所处环境的温度、湿度信息以及仪器震动信息并送至系统平台；

机内管理程序用于获取电子测量仪器内部的检测信息、错误信息、状态信息、工作日志和使用信息，机内管理程序能接收通过系统平台传递过来的程控指令或者数据文件，并执行指定操作。

3.根据权利要求1所述的一种电子测量仪器全生命周期管理系统，其特征在于，系统平台端包括数据库系统、文件系统、数据管理模块、仪器状态管理模块、生命周期建模模块、仪器参数模块、仪器故障管理模块、仪器计量管理模块、仪器报警模块、使用率计算模块、仪器控制模块、租户管理模块、权限控制模块、身份认证模块、仪器资源管理模块、多媒体通信模块和日志模块，并提供移动端支持和对外开放系统接口；

数据管理模块对数据库系统和文件系统进行操作，包括数据与文件的增加、删除、修改和查询，数据管理模块实现对系统平台产生的各类结构化、非结构化数据的有效管理，包括系统平台产生的所有结构化数据，各类监测产生的时序数据，以及仪器升级程序、计量证书、数据文件、时序文件、仪器图片、仪器手册这些非结构化的数据或文档；

仪器状态管理模块用于电子测量仪器在各类状态之间的切换，包括连接、离线、异常、正常、故障、报废状态之间的切换；

生命周期建模模块根据仪器管理需要进行生命周期各阶段建摸，包括从仪器采购到仪器报废之间进行任意阶段划分；

仪器参数模块对不同门类、不同型号的电子测量仪器，提供和仪器指标相符的参数设置功能；

仪器故障管理模块存储电子测量仪器标准的故障代码、故障现象、故障原因和解决方法；

仪器计量管理模块根据仪器参数模块设定的计量周期，进行计量活动的管理，包括计量请求、计量进度监控、计量接单、计量结算和计量证书存储；

仪器报警模块对超标超限的数据进行报警，包括将报警信息通过移动端推送到用户手机、平板电脑上；

使用率计算模块根据边缘监测端传送的仪器状态数据进行使用率计算；

仪器控制模块能下发用户输入的GPIB指令，进行仪器远程控制操作，包括故障代码获取、仪器机内信息查询和仪器环境信息查询；

租户管理模块对不同租户及每个租户下的用户进行新增、审核、删除操作，并对系统进行逻辑隔离，使得不同租户只允许看到自己的数据；租户包括仪器制造厂家、仪器用户、仪器计量检测机构；每个租户可有一个或多个用户；

权限控制模块对系统进行数据库字段级的内容控制，并控制增加、删除、修改、查询操作权限；

身份认证模块用于对用户实现可信认证；

仪器资源管理模块用于仪器型号的添加、仪器升级程序的发布、仪器手册的发布；

多媒体通信模块支持用户进行语音与视频通信；

日志模块用于对系统平台所有操作进行记录；

移动端支持提供对移动端的数据支持，移动端包括微信小程序、手机APP；

平台提供数据发布/订阅机制，不同类型的租户可使用这种机制实现数据交互；

系统接口为Web Service接口，每个租户通过调用Web Service接口实现仪器、用户、计量数据的交互功能。

4.根据权利要求3所述的一种电子测量仪器全生命周期管理系统，其特征在于，仪器制造厂家通过平台发布仪器资源，仪器资源包括仪器手册、仪器升级程序、仪器操作视频、仪器计量周期，并设定仪器正常工作所要求的指标范围，还能根据仪器实时监测到的数据，进行分析挖掘，从而改进仪器设计；

仪器用户根据所拥有的仪器型号，在系统平台上与仪器制造厂家发布的仪器资源绑定，从而获得仪器工作异常报警，并能及时升级仪器程序，并在对仪器状态监测的基础上，进行仪器资产的有效管理，实现与信息系统的融合；并能在需要时，与仪器制造厂家、仪器计量检测机构进行多媒体沟通；

仪器计量检测机构通过系统平台获取用户的计量检测需求，并及时反馈计量进度，上传计量数据，发布计量证书；

同时系统平台积累的数据也为更好的计量服务提供决策支持，包括服务改进、计量检测趋势分析，并实时获取用户的计量检测需求。

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