CN112100255A - 一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，其特征在于，包括：对钢铁全流程数据进行格式定义，设计符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式；客户端根据出口钢卷号和当前机组代号，向服务端请求钢铁全流程质量数据；服务端根据客户端发送的出口钢卷号和当前机组代号，根据设计符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式，向客户端发送符合通用数据格式的全流程质量数据；客户端接收服务端发送的全流程质量数据后，采用预设协议进行反序列化为单工序数据。本发明解决了现有技术中，对外数据通讯普遍存在高度定制无法通用，接口传输效率低，接口双方编程复杂等相关问题。
Description
技术领域
本发明属于数据通讯技术领域，具体涉及一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法和系统。
背景技术
钢铁行业工艺流程复杂，主要包括铁前系统、炼铁系统、炼钢系统、连铸系统、热轧系统、冷轧系统和相应的公辅设施。概况来说，其大致可以分为以高温、周期不等的化学变化为主的冶炼过程，以及以高速、负荷瞬变的物理变化为主的轧钢过程。其主要特点包括：流程长、工序多、大型设备集中、各参数多且耦合性强。为监控钢铁全流程的质量问题，目前我国不少钢铁集团上线了钢铁全流程质量数据平台，融合了原有L1、L2、MES、ERP等孤立系统的相关数据。
全流程质量数据平台需要提供对外数据通讯接口，一方面是给下游或者上游客户作为参考，另外可以给相关专业分析工具进一步挖掘这些数据的价值。发明人对现有各全流程质量数据平台实地考察发现，现有技术中，对外数据通讯普遍存在高度定制无法通用，接口传输效率低，接口双方编程复杂等相关问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法和系统。
一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，包括：
S100.对钢铁全流程数据进行格式定义，设计符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式；
S200.客户端根据出口钢卷号和当前机组代号，向服务端请求钢铁全流程质量数据；
S300.服务端根据客户端发送的出口钢卷号和当前机组代号，根据设计符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式，向客户端发送符合通用数据格式的全流程质量数据；
S400.客户端接收服务端发送的全流程质量数据后，采用预设协议进行反序列化为单工序数据。
进一步地，S100中，对钢铁全流程数据进行格式定义，包括对外通讯数据定义和远程调用的接口方法定义。
进一步地，对外通讯数据定义至少包括：基于长度的物料跟踪消息、基于时间的物料跟踪消息、单参数详细消息、申请消息、单工序数字物料消息、全流程数字物料消息。
进一步地，远程调用的接口方法定义至少包括：获取单工序数字物料接口、获取全流程数字物料接口。
进一步地，S300具体过程为：
S301.根据出口钢卷号和当前机组代号，获取指定工序的生产实绩数据；
S302.对指定生产工序进行物料跟踪，获取物料的生产数据，并与带钢长度和/或生产时间映射；
S303.将生产实绩数据与生产数据整合成符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式数据；
S304.通用数据格式数据采用Protobuf协议序列化；
S305.将Protobuf协议序列化后的数据传输到客户端。
进一步地，S400中，采用Protobuf协议进行反序列化为单工序数据。
进一步地，S200和S400采用异步模式进行工作。
进一步地，服务端与客户端通过高速以太网进行通讯连接。
本发明还公开了一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯系统，包括：
通用定义模块、服务端模块、客户端模块；
通用定义模块，用于完成对外通讯的数据定义以及远程调用的接口方法定义；
服务端模块，用于接收客户端发送的出口钢卷号和当前机组代号，根据设计符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式，向客户端发送符合通用数据格式的全流程质量数据；
客户端模块，用于根据出口钢卷号和当前机组代号，向服务端请求数据；还用于接收服务端发送的全流程质量数据后，采用预设协议进行反序列化为单工序数据。
服务端模块工作流程为：
S301.根据出口钢卷号和当前机组代号，获取指定工序的生产实绩数据；
S302.对指定生产工序进行物料跟踪，获取物料的生产数据，并与带钢长度和/或生产时间映射；
S303.将生产实绩数据与生产数据整合成符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式数据；
S304.通用数据格式数据采用Protobuf协议序列化；
S305.将Protobuf协议序列化后的数据传输到客户端模块。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明通过设计符合钢铁质量数据的通用数据格式，首先对数据平台中的时序数据进行跟踪整合，形成基于炉号的时间数据和基于卷号及长度的工艺数据，采用ProtoBuf进行数据序列化，使用gRPC进行数据通讯。具有以下优点：
1.本发明通过proto来定义接口，从而可以有更加严格的接口约束条件，且支持转成C#，java，等等主要程序语言。
2.通过protobuf可以将数据序列化为二进制编码，相比XML或者JSON格式，这会大幅减少需要传输的数据量，从而大幅提高性能。
3.gRPC可以方便地支持流式通信，用于传递大量数据。
4.数据解析速度比其他方式(例如XML方式)快20-100倍。
5.接口通用，编程足够简单。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例一中，一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法的流程图；
图2为本发明实施例二中，一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法结构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决现有技术中存在的对外数据通讯普遍存在高度定制无法通用，接口传输效率低，接口双方编程复杂等相关问题，本发明实施例提供一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法和系统。
实施例一
本实施例公开了一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，其特征在于，包括：
S100.对钢铁全流程数据进行格式定义，设计符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式。
具体的，S100中，对钢铁全流程数据进行格式定义，包括对外通讯数据定义和远程调用的接口方法定义。
在一些优选实施例中，对外通讯数据定义至少包括：基于长度的物料跟踪消息、基于时间的物料跟踪消息、单参数详细消息、申请消息、单工序数字物料消息、全流程数字物料消息。
具体的，基于长度的物料跟踪消息包括：长度，单精度浮点格式；工艺参数值，单精度浮点格式；通常对于热轧，冷轧等处理线，需要进行基于长度物料跟踪。
基于时间的物料跟踪消息包括：时间，日期时间格式；工艺参数值，单精度浮点格式；通常，在炼钢的各工序，需要进行基于时间物料跟踪。
单参数详细消息包括：工艺质量参数名称，字符串格式；基于长度的物料跟踪信息，标记为repeated；基于时间的物料跟踪信息，标记为repeated；
申请消息包括：出口钢卷号，字符串格式；机组代码，字符串格式；
单工序数字物料消息包括：出口钢卷号，字符串格式；当前机组代码，字符串格式；入口钢卷号，字符串格式；上工序机组代码，字符串格式；开始生产时间，日期时间格式；结束生产时间，日期时间格式；单参数详细消息，标记为repeated；数字属性，格式为map，key类型是字符串，value类型是单精度浮点；字符串属性，格式为map，key类型是字符串，value类型是字符串；
在实际生产中，例如针对硅钢常化酸洗机组，标记为repeated的单参数详细消息，用于记录影响常化质量的所有工艺参数的基于长度的物料跟踪消息和/或基于时间的物料跟踪消息。数字属性存储针对常化钢卷的长度，切头长度，切位长度，重量，内径，外径等。字符串属性用于存储针对常化钢卷的质量等级，缺陷描述，计划号等。
例如针对转炉炼钢工序，标记为repeated的单参数详细消息，用于记录影响转炉炼钢的所有工艺参数的基于时间的物料跟踪消息。数字属性存储针对本炉钢的原料温度，成品温度，原料成分，成品成分等。字符串属性用于存储针对本炉钢的炉次号，质量描述等。
全流程数字物料消息包括：单工序数字物料消息，标记为repeated。
其中，远程调用的接口方法定义至少包括：获取单工序数字物料接口、获取全流程数字物料接口。具体的，获取单工序数字物料接口，输入是申请消息，输出是单工序数字物料消息；获取全流程数字物料接口，输入是申请消息，输出是全流程数字物料消息。
S200.客户端根据出口钢卷号和当前机组代号，向服务端请求钢铁全流程质量数据。
在一些优选实施例中，服务端与客户端通过高速以太网进行通讯连接。其中服务端模块可以运行在Windows/Linux/MacOS平台中，可以采用主流的语言进行编程实现，包括C++、Java、Python、Objective-C、C#、JavaNano、JavaScript、Ruby、Go、PHP等。
其中客户端模块可以运行在Windows/Linux/MacOS平台中，可以采用主流的语言进行编程实现，包括C++、Java、Python、Objective-C、C#、JavaNano、JavaScript、Ruby、Go、PHP等。客户端和服务器使用gRPC进行数据通讯。
S300.服务端根据客户端发送的出口钢卷号和当前机组代号，根据设计符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式，向客户端发送符合通用数据格式的全流程质量数据。
具体的，S300具体过程为：
S301.根据出口钢卷号和当前机组代号，获取指定工序的生产实绩数据；
S302.对指定生产工序进行物料跟踪，获取物料的生产数据，并与带钢长度和/或生产时间映射；
S303.将生产实绩数据与生产数据整合成符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式数据；
S304.通用数据格式数据采用Protobuf协议序列化；
S305.将Protobuf协议序列化后的数据传输到客户端。
S400.客户端接收服务端发送的全流程质量数据后，采用预设协议进行反序列化为单工序数据。在一些优选实施例中，采用Protobuf协议进行反序列化为单工序数据。
在一些优选实施例中，S200和S400采用异步模式进行工作。
在一些优选实施例中，由于针对大数据传输，无论客户端还是服务端，需要将最大消息长度设为合理的值，优选使用100兆，默认为4兆无法满足需求。
例如，在现场的实施例中，某卷钢常化酸洗机组的单工序数字物料消息数据长度为8226111字节，若采用主流的Json序列化，其字符串长度为26962253(包括中文)，因此本发明数据长度仅为Json的1/3到1/6之间。实际数据序列化与解析时间几乎忽略不计，而Json序列化与反序列化需要2秒以上，甚至偶尔死机。针对全流程10个以上工序，本发明的优势很显著，传输数据更快，计算资源需求更小。
本实施例公开的一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，通过设计符合钢铁质量数据的通用数据格式，首先对数据平台中的时序数据进行跟踪整合，形成基于炉号的时间数据和基于卷号及长度的工艺数据，采用ProtoBuf进行数据序列化，使用gRPC进行数据通讯。具有以下优点：
1.本发明通过proto来定义接口，从而可以有更加严格的接口约束条件，且支持转成C#，java，等等主要程序语言。
2.通过protobuf可以将数据序列化为二进制编码，相比XML或者JSON格式，这会大幅减少需要传输的数据量，从而大幅提高性能。
3.gRPC可以方便地支持流式通信，用于传递大量数据。
4.数据解析速度比其他方式(例如XML方式)快20-100倍。
5.接口通用，编程足够简单。
实施例二
本实施例公开了一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯系统，其特征在于，包括：通用定义模块、服务端模块、客户端模块；
通用定义模块，用于完成对外通讯的数据定义以及远程调用的接口方法定义。
在一些优选实施例中，对外通讯数据定义至少包括：基于长度的物料跟踪消息、基于时间的物料跟踪消息、单参数详细消息、申请消息、单工序数字物料消息、全流程数字物料消息。
具体的，基于长度的物料跟踪消息包括：长度，单精度浮点格式；工艺参数值，单精度浮点格式；通常对于热轧，冷轧等处理线，需要进行基于长度物料跟踪。
基于时间的物料跟踪消息包括：时间，日期时间格式；工艺参数值，单精度浮点格式；通常，在炼钢的各工序，需要进行基于时间物料跟踪。
单参数详细消息包括：工艺质量参数名称，字符串格式；基于长度的物料跟踪信息，标记为repeated；基于时间的物料跟踪信息，标记为repeated；
申请消息包括：出口钢卷号，字符串格式；机组代码，字符串格式；
单工序数字物料消息包括：出口钢卷号，字符串格式；当前机组代码，字符串格式；入口钢卷号，字符串格式；上工序机组代码，字符串格式；开始生产时间，日期时间格式；结束生产时间，日期时间格式；单参数详细消息，标记为repeated；数字属性，格式为map，key类型是字符串，value类型是单精度浮点；字符串属性，格式为map，key类型是字符串，value类型是字符串。
全流程数字物料消息包括：单工序数字物料消息，标记为repeated。
服务端模块，用于接收客户端发送的出口钢卷号和当前机组代号，根据设计符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式，向客户端发送符合通用数据格式的全流程质量数据。
在一些优选实施例中，服务端模块工作流程为：
根据出口钢卷号和当前机组代号，获取指定工序的生产实绩数据；
对指定生产工序进行物料跟踪，获取物料的生产数据，并与带钢长度和/或生产时间映射；
将生产实绩数据与生产数据整合成符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式数据；
通用数据格式数据采用Protobuf协议序列化；
将Protobuf协议序列化后的数据传输到客户端模块。
客户端模块，用于根据出口钢卷号和当前机组代号，向服务端请求数据；还用于接收服务端发送的全流程质量数据后，采用预设协议进行反序列化为单工序数据。在本实施例中，客户端模块采用异步模式进行工作。
本实施例公开的一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯系统，通过设计符合钢铁质量数据的通用数据格式，首先对数据平台中的时序数据进行跟踪整合，形成基于炉号的时间数据和基于卷号及长度的工艺数据，采用ProtoBuf进行数据序列化，使用gRPC进行数据通讯。具有以下优点：
1.本发明通过proto来定义接口，从而可以有更加严格的接口约束条件，且支持转成C#，java，等等主要程序语言。
2.通过protobuf可以将数据序列化为二进制编码，相比XML或者JSON格式，这会大幅减少需要传输的数据量，从而大幅提高性能。
3.gRPC可以方便地支持流式通信，用于传递大量数据。
4.数据解析速度比其他方式(例如XML方式)快20-100倍。
5.接口通用，编程足够简单。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
Claims (10)
1.一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，其特征在于，包括：
S100.对钢铁全流程数据进行格式定义，设计符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式；
S200.客户端根据出口钢卷号和当前机组代号，向服务端请求钢铁全流程质量数据；
S300.服务端接收客户端发送的出口钢卷号和当前机组代号，根据设计符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式，向客户端发送符合通用数据格式的全流程质量数据；
S400.客户端接收服务端发送的全流程质量数据后，采用预设协议进行反序列化为单工序数据。
2.如权利要求1的一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，其特征在于，S100中，对钢铁全流程数据进行格式定义，包括对外通讯数据定义和远程调用的接口方法定义。
3.如权利要求2的一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，其特征在于，对外通讯数据定义至少包括：基于长度的物料跟踪消息、基于时间的物料跟踪消息、单参数详细消息、申请消息、单工序数字物料消息、全流程数字物料消息。
4.如权利要求2的一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，其特征在于，远程调用的接口方法定义包括一个或多个：获取单工序数字物料接口、获取全流程数字物料接口。
5.如权利要求1的一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，其特征在于，S300具体过程为：
S301.根据出口钢卷号和当前机组代号，获取指定工序的生产实绩数据；
S302.对指定生产工序进行物料跟踪，获取物料的生产数据，并与带钢长度和/或生产时间映射；
S303.将生产实绩数据与生产数据整合成符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式数据；
S304.通用数据格式数据采用Protobuf协议序列化；
S305.将Protobuf协议序列化后的数据传输到客户端。
6.如权利要求1的一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，其特征在于，S400中，采用Protobuf协议进行反序列化为单工序数据。
7.如权利要求1的一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，其特征在于，S200和S400采用异步模式进行工作。
8.如权利要求1的一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯方法，其特征在于，服务端与客户端通过高速以太网进行通讯连接。
9.一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯系统，其特征在于，包括：通用定义模块、服务端模块、客户端模块；
通用定义模块，用于完成对外通讯的数据定义以及远程调用的接口方法定义；
服务端模块，用于接收客户端发送的出口钢卷号和当前机组代号，根据设计符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式，向客户端发送符合通用数据格式的全流程质量数据；
客户端模块，用于根据出口钢卷号和当前机组代号，向服务端请求数据；还用于接收服务端发送的全流程质量数据后，采用预设协议进行反序列化为单工序数据。
10.如权利要求9的一种钢铁全流程质量数据平台的对外数据通讯系统，其特征在于，服务端模块工作流程为：
S301.根据出口钢卷号和当前机组代号，获取指定工序的生产实绩数据；
S302.对指定生产工序进行物料跟踪，获取物料的生产数据，并与带钢长度和/或生产时间映射；
S303.将生产实绩数据与生产数据整合成符合钢铁全流程质量数据的通用数据格式数据；
S304.通用数据格式数据采用Protobuf协议序列化；
S305.将Protobuf协议序列化后的数据传输到客户端模块。
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