CN112771366A

CN112771366A - 远程控制光谱仪的系统

Info

Publication number: CN112771366A
Application number: CN201980062700.4A
Authority: CN
Inventors: 皮埃尔·戈万; 安东尼·布朗热
Original assignee: Greentropism
Current assignee: Greentropism
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2021-05-07
Also published as: AU2019348492A1; CA3114192A1; JP2022516687A; EP3857202A1; US20210348968A1; FR3086402A1; US11619547B2; WO2020064790A1; FR3086402B1

Abstract

本发明涉及一种用于远程控制光谱仪的系统(1)，包括：‑至少一个光谱测量设备(30)，其包括光谱仪(3)和辅助模块(5a，5b，5c，5d)，该光谱测量设备(30)配置为测量关于物体和/或过程的光谱测量数据；‑控制设备(2)，其配置为控制光谱测量设备(30)，包括：·用于控制光谱测量设备(30)的装置；·用于获取和处理光谱测量数据的装置；和·用于远程通信的装置；以及‑至少一个接口模块(4)，其配置为与控制设备(2)远程通信，其中：‑远程控制设备(2)配置为经由因特网与接口模块(4)通信；并且‑光谱测量设备(30)是可互换的。本发明还涉及一种用于远程控制光谱测量系统(30)的设备(2)，该设备配置为在根据本发明的用于远程控制光谱仪的系统(1)中使用。

Description

远程控制光谱仪的系统

技术领域

本发明涉及一种远程光谱仪控制系统。本发明还涉及一种用于对这种系统的光谱仪进行控制的设备。

本发明的领域是但不限于远程分析领域。

背景技术

光谱测量法是用于物质、化合物或分子的识别、量化和表征的基本工具。其被应用在许多科学领域中，诸如物理学、有机化学、测量或医学。光谱测量法在工业领域中也非常重要，例如用于生产中的质量控制、混合物的控制、在线清洁或监测厌氧消化中心。

它的主要优点之一是非常快的检测时间。

然而，在某些情况下，操作者直接在现场驱动或操作光谱仪是不可能或非常困难的。实际上，光谱仪能够用在对人类危险的或在诸如洁净室的访问受限的环境中。在没有任何操作者的情况下，可能需要执行永久和持续的测量或检查，操作者在其出现期间仅能进行偶尔的测量。

为了在这种情形下使用光谱仪，需要具有用于光谱仪的远程控制系统。

发明内容

本发明的目的是改进当前的远程控制系统。

本发明的目的是提供一种光谱仪远程控制系统，其代表了一种用于在操作人员难以接近的环境中执行光谱分析的全局解决方案，无论操作者离分析地点的距离有多远。

本发明的另一目的是提供一种光谱仪远程控制系统，在该光谱仪远程控制系统中能够使用任何类型的光谱仪来执行任何类型的光谱分析。

本发明的又一目的是提供一种用于远程控制光谱测量设备的设备，该控制设备能够在远程光谱仪控制系统中实现。

这些目标中的至少一个是利用光谱仪远程控制系统实现的，该光谱仪远程控制系统包括：

-至少一个光谱测量设备，其包括光谱仪和辅助模块，所述光谱测量设备配置为测量关于物体和/或过程的光谱测量数据；

-控制设备，其配置为控制光谱测量设备，包括：

·控制光谱测量设备的装置，

·获得和处理光谱测量数据的装置，

·远程通信的装置；以及

-至少一个接口模块，其配置为与远程控制设备通信，其中：

-远程控制设备配置为经由Internet与接口模块通信，并且

-光谱测量设备是可互换的。

根据本发明的系统向一个或更多个操作者提供利用接口模块或诸如智能手机或膝上型计算机的个人设备经由Internet连接来访问和控制一个或更多个光谱测量设备的装置。在个人设备上只需要网络浏览器，并且因此，操作者能够从任何地点登录。系统允许访问光谱仪系统，管理其辅助模块，所述辅助模块对于光谱仪的正确操作、光谱仪的控制以及光谱仪系统的配置和维护是必需的，诸如光源、阀或中继器。接口模块上不需要特定的应用程序，整个应用程序都安装在控制设备上。

同样，根据本发明的系统可与任何类型的光谱测量设备一起操作，该控制设备允许远程控制任何类型(例如使用不同的光谱测量技术或来自不同的制造商)的光谱仪及其辅助模块，并且尤其是没有装配远程控制资源的光谱仪及其辅助模块。

在下文中可以很好的理解的是，根据本发明的系统可以包括一个或更多个光谱测量设备以及一个或更多个接口模块，即使仅提到或描述了上述元素中的一个。

术语“物体和/或过程”意指能够用本系统对其进行光谱测量的任何物体、材料、流体、制造过程、转换过程等。

有利地，接口模块是可互换的。

因此，根据本发明的系统可以使用任何类型的接口模块进行操作。

例如，接口模块可以包括以下中的至少一个：

-智能手机，

-智能手表，

-数字平板电脑，

-膝上型计算机，

-台式计算机。

根据特别有利的实施例，远程控制设备还可以配置成经由有线或无线本地网络与接口模块通信。

因此，操作者能够在控制设备附近，例如从与光谱测量设备的房间相邻的房间，经由以太网或WLAN(或WiFi)连接与其接口模块连接。因此，操作者能够经由本地网络连接，并且另一操作者能够在更远的距离处经由Internet连接。

根据本发明的一个实施例，用于控制光谱测量设备的装置至少可以包括：

-用于配置光谱测量设备的装置；

-用于控制光谱仪的装置；和/或

-用于控制辅助模块的装置。

有利地，用于获得和处理控制设备的光谱测量数据的装置包括包含参考光谱的模型和预测库的数据库，

根据一个实施例，检测设备还可以包括警报装置，该警报装置配置为当检测设备在光谱测量设备的操作中、由光谱测量设备所测量的物体和/或过程中的已检测到异常时向接口模块传递警报信号。

根据另一个实施例，光谱仪可以是微型光谱仪。

根据另一个实施例，本发明涉及一种用于远程控制光谱测量设备的控制设备，该设备包括：

-用于控制光谱测量设备的装置，

-用于获取和处理光谱测量数据的装置，

-用于远程通信的装置，

所述控制设备被配置为在根据本发明的光谱仪远程控制系统中使用。

附图说明和具体实施例

在查看非限制示例和附图的详细描述后，其他优点和特点将显现，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的远程光谱仪控制系统的示意图，以及

图2是根据本发明的一个实施例的控制设备和接口模块的软件模块的图。

应该理解，如下描述的实施例绝不是限制性的。特别地，可以想象本发明的变型仅包括与其他公开的特征分离的、下述特征的选择，如果该特征的选择足以提供技术优势或者将本发明与现有技术区分开。该选择至少包括一个优选是功能性的、没有结构细节或者仅具有部分结构细节——如果该部分结构细节单独足以提供技术优点或者将本发明与现有技术区分开——的特征。

特别地，如果从技术的角度来看没有防止这种组合，则描述的所有变型和实施例能够彼此组合。

在附图中，几个附图的共有元素具有相同的附图标记。

图1示例性地示出了根据本发明的一个实施例的光谱仪远程控制系统的示例。系统1包括控制设备2、至少一个光谱测量设备30以及至少一个接口设备/模块4。光谱测量设备30包括光谱仪3和多个辅助模块或设备5a、5b、5c、5d。

光谱仪3配置为对尤其是在操作者不可能或很难访问的环境中发现的物质或化合物的质谱、吸收光谱、反射光谱、透射反射光谱和/或透射光谱进行测量，并通过扩展，测量呈现任何类型的光谱数据表示，包括多光谱或高光谱成像数据。这些环境能够是例如有毒环境诸如厌氧消化中心、具有化学或爆炸危险或存在其他危险的环境、人类或机器人操作者难以访问的环境或只有遥控飞机能进入的环境、或者需要永久控制的环境，或非常敏感的环境(如洁净室)。

控制设备2和光谱测量设备30位于相同的本地网络中。例如，光谱测量设备30能够设置在实验室、厂房、化学处理室等中，并且控制设备2能够设置在附近的房间中，例如在与光谱测量设备30相同的建筑中。

控制设备2包括主控制器板21和用于辅助模块5a-5d的至少一个辅助控制器板22。主控制器板21配置为控制光谱仪并且将控制设备2连接到接口模块4。至少一个辅助控制器板22连接到主控制器板21并且配置为控制辅助模块5a-5d。

控制设备2也可以包括锁定的或演变中的数据库。数据库包括用于预测数据和参考模型的库。然后，控制设备2能够配置为分析所测量的光谱数据并且执行算法处理，从而允许将这些输入光谱测量数据的结构与参考数据进行比较。根据参考模型演变的分析数据允许输出量化和/或分类分析的结果。

光谱仪3、辅助模块5a-5d以及控制设备2通过诸如计算机总线(“通用串行总线”，USB；“通用接口总线”，GBIP)或以太网的本地网络通信装置进行连接。辅助设备或模块5a-5d设置在相同的本地网络中并且也通过前述的本地通信装置连接至控制设备2。

接口模块4以特别有利的方式经由Internet连接与控制设备2进行接连。为了保护在控制设备2与接口模块4之间交换的数据，该连接是安全连接。安全连接能够通过例如经由计算机通道创建的虚拟专用网(VPN)来实现。参照图1，Internet连接10能够经由云11以允许例如控制设备2发起“中继”连接点。这允许避免将本地连接端口开放到控制设备2和光谱测量设备30所位于的网络基础设施。

接口模块4是远程使用光谱测量设备30的操作者的输入和输出设备。接口模块4被设置在距光谱仪3和控制设备2一定距离处。接口模块4与光谱测量设备30之间的距离能够显著的变化。操作者能够从任何位置访问控制设备2。当操作者在安装光谱仪的房间旁边的房间中使用其接口模块4时，该距离能够是几米外。距离也能够是几千公里。

为了实现控制设备2与接口模块4的连接，能够使用一个或更多个路由器6。控制设备2能够经由以太网或经由无线连接(WLAN)与这样的路由器6通信。控制设备2还配备有到本地网络和/或Internet的接入点7。

辅助模块5a-5d可以包括例如用于光谱仪3的光源、中继器、干触点开关、阀等。

控制设备2配备有允许控制、管理和配置光谱仪3以及所有辅助模块5a-5d的特定应用程序。嵌入式应用程序特定于与控制设备2一起使用的光谱测量设备30。控制设备2特别允许远程地或不远程地执行以下动作(非详尽列表)：

-光谱仪3的配置，

-频谱测量会话的开始，

-获取原始光谱测量数据，

-使用嵌入在控制设备2中的数据库根据预测模型和参考模型对光谱测量数据进行处理并计算光谱，以及

-对嵌入在控制设备2中的资源诸如软件模块和数据库的维护的管理，也就是说，例如对它们的定期和/或临时的更新的管理。

控制设备2还允许远程执行：

-辅助模块5a-5d的配置，以使光谱测量设备30适应当前测量约束，

-辅助模块5a-5d的控制，例如对电磁阀和/或继电器的控制，或各种设备的接通，

-辅助模块5a-5d的维护管理。

举例来说，可以控制光谱仪的光源的接通和断开。当光源与光纤关联时，这一点尤其重要。事实上，例如出于尺寸或易于安装的原因，光纤允许将测量点远离光谱仪几米。然后仅在需要将光发送到要分析的材料或物体时才打开光源，从而允许延长光源的寿命。

有利地，特别是可以执行连续和自动的循环光谱测量分析，同时如果需要的话，可以远程控制光谱测量设备30。

当分析结果与预期结果不一致时，如果光谱仪3或辅助模块5a-5d中的一个显示异常、故障或附近故障的迹象，则控制设备2向接口模块4传递警报信号。该警报信号能够例如通过电子邮件或SMS发送给一个或更多个操作者。在这种情况下，警告操作者所获得的分析结果可能是错误的。如果需要的话，操作者还能够及时地在现场或远程进行干预，以将光谱测量设备30恢复到理想的工作状态。

接口模块4能够是任何类型的操作者终端，只要它具有Internet连接功能和web浏览器即可。接口模块4能够是例如台式计算机、膝上型计算机、平板电脑或智能手机等。

特别有利地，为了连接至控制设备2并访问光谱测量设备30的功能，接口模块4不需要配备有用于控制光谱仪和/或辅助模块的应用程序。唯一需要的是web浏览器，操作者可在该web浏览器上与个人或机构帐户连接以访问控制设备2。由于在接口模块4上未安装用于控制光谱测量设备30的应用程序，所以这种配备有用于连接至控制设备2的web浏览器的接口模块4也被称为“瘦客户端”。一旦用户或操作者与他的帐户连接，就可以通过查看嵌入式应用程序的图形界面来使用安装在控制设备2上的控制应用程序。

当然，根据本发明的系统1能够包括多个接口模块4。因此，多个用户或操作者能够使用他们的计算机、智能手机、平板电脑或其他类型的接口模块4来远程连接至控制设备2。在这种情况下，每个用户能够具有个人帐户，他必须利用密码连接该个人帐户以访问控制设备2的功能。

根据一个实施例，除了在控制设备与接口模块之间的远程因特网连接之外，远程光谱仪控制系统1还具有在接口模块与控制设备之间的本地连接，该接口模块位于控制设备和光谱仪附近。该本地连接在图1中用附图标记15表示，并能够例如通过WLAN或以太网来实现。因此，位于靠近光谱仪3和控制设备2的安装位置(例如，在附近的房间中)的用户或操作者也能够用他的接口模块连接到所述光谱仪和控制设备。

替代地或附加地，控制设备可以例如以触摸屏的形式直接设置有集成的图形界面。然后，操作者可以从该图形界面控制光谱测量设备。

图2示出了安装在控制设备2和接口模块4上的软件块的框图以及它们的交互(如箭头所示)的示例。如上所述，控制设备2，更确切地说是它的主控制器板，包括数据库，特别是用于预测数据和参考模型24的库23，以及用于控制光谱测量设备、处理由光谱测量设备测量的光谱测量数据31并与接口模块通信的控制网络应用程序25。网络应用程序25的图形用户界面41(GUI)存在于接口模块4上。当操作者经由web应用程序41连接到控制设备2时，将web仪表板42被加载到接口模块4上，从而允许查看传感器、中继器或其他辅助设备5a-5d的状态、任何错误消息以及在操作者发起分析期间获得的光谱。

根据本发明的系统能够例如在厌氧消化中心的监测站中实施。这允许对在厌氧消化中心子组件之间循环的材料的质量进行连续分析。当发生任何故障时，远程控制设备能够为远程操作者生成警报，例如，允许在现场派遣人员之前进行其他的远程分析。

实施例的其他示例包括在生产线上使用光谱测量系统，例如用于质量、数量、工艺流程、转化、发酵、烹饪，或在废物分类中心安装这种系统。

根据本发明的系统包括任何类型的光谱仪。它可以例如包括微型光谱仪，特别是嵌入在旨在光谱分析的系统中的微型光谱仪，或递送吸收、反射、透射反射和/或透射的测量的任何其他类型的质谱仪或光学光谱仪。

当然，本发明不限于已经描述的示例，并且能够在不脱离本发明的范围的情况下对这些示例进行多种修改。

Claims

1.一种光谱仪远程控制系统(1)，包括：

-至少一个光谱测量设备(30)，其包括光谱仪(3)和辅助模块(5a，5b，5c，5d)，所述光谱测量设备(30)配置为测量关于物体和/或过程的光谱测量数据；

-控制设备(2)，其配置为控制所述光谱测量设备(30)，包括：

·用于控制所述光谱测量设备(30)的装置，

·用于获取和处理光谱测量数据的装置，和

·用于远程通信的装置；以及

-至少一个接口模块(4)，其配置为与所述远程控制设备(2)通信，其中：

-所述远程控制设备(2)配置为经由Internet与所述接口模块(4)通信，并且

-所述光谱测量设备(30)是可互换的。

2.根据权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，所述接口模块(4)是可互换的。

3.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其特征在于，用于控制所述光谱测量设备(30)的装置至少包括：

-用于配置所述光谱测量设备(30)的装置；

-用于驱动所述光谱仪(3)的装置；和/或

-用于驱动所述辅助模块(5a，5b，5c，5c)的装置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其特征在于，用于获取和处理所述控制设备(2)的光谱测量数据的装置包括数据库，所述数据库包括参考光谱的模型和预测库。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述接口模块(4)包括以下至少之一：

-智能手机，

-智能手表，

-数字平板电脑，

-膝上型计算机，

-台式计算机。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述远程控制设备(2)还配置为经由有线或无线本地网络与所述接口模块(4)通信。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述控制设备(2)还包括用于生成警报的装置，所述用于生成警报的装置配置为当所述远程控制设备(2)在所述光谱测量设备(30)的操作中、由所述光谱测量设备所测量的物体和/或过程中已检测到异常时向所述接口模块(4)传递警报信号。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中，所述光谱仪(3)是微型光谱仪。

9.一种用于远程控制光谱测量设备(30)的控制设备(2)，所述设备包括：

-用于控制所述光谱测量设备(30)的装置，

-用于获取和处理光谱测量数据的装置，以及

-用于远程通信的装置，

所述控制设备(2)配置为在根据前述权利要求中任一项所述的光谱仪远程控制系统(1)中使用。