CN112804490B - 一种基于视频传输信号的生产数据采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于视频传输信号的生产数据采集方法，包括以下步骤：在显示器中对数据进行标记，得到标记区域；向处理端传输视频信号，并获取标记区域内的图像帧信号；对标记区域内的数字进行分割提取和识别；将采样周期内的所有数字识别结果转换为标准工业协议，并通过标准工业协议传输数据。本发明利用图像方式采集关键工业数据，适应范围广，可以有效解决信息系统通讯协议、数据接口缺失的问题；不占用生产网络通信带宽，保证工业生产稳定性；环境干扰小，数字识别正确率极高，采集稳定可靠；接收端不需要返回信息，信息通讯本质安全，不需另外使用网络安全防护装置，节约了数据采集综合成本。

Description

一种基于视频传输信号的生产数据采集方法
技术领域
本发明涉及工业互联网生产数据集成领域，尤其涉及一种基于视频传输信号的生产数据采集方法。
背景技术
生产数据采集是工业互联网的最初一公里，所有的工业网络化、信息化、智能化系统都必须首先解决生产数据采集的问题。如公开号CN211427142U的实用新型公开了一种能源生产数据采集装置。
但现代工业的复杂性导致了大型生产企业生产信息系统种类繁多，各类新老SCADA系统并存，对这些五花八门的生产信息系统进行数据集中采集常常面临以下问题1、加装数据采集硬件对生产通信带宽的占用过大；2、部分老旧生产信息系统数据通信协议非标准或者已经淘汰，无法找到对应的数据采集驱动；3、数据采集过程中需加装通信安全防火墙，增加了采集成本。即现有技术的问题导致较多的生产数据无法被新设备直接获取，且扩展性和通用性都较差。
发明内容
针对现有技术数据采集手段通用性差的问题，本发明提供了一种基于视频传输信号的生产数据采集方法，通过标记区域的形式划定待识别的数据，利用图像处理得到识别结果，最终通过标准工业协议传输数据，提高了通用性，适用于绝大多数设备。
以下是本发明的技术方案。
一种基于视频传输信号的生产数据采集方法，包括以下步骤：在显示器中对数据进行标记，得到标记区域；向处理端传输视频信号，并获取标记区域内的图像帧信号；对标记区域内的数字进行分割提取和识别；将采样周期内的所有数字识别结果转换为标准工业协议，并通过标准工业协议传输数据。
由于一些老式设备的数据直接显示在显示器，无法直接传输，本发明通过在显示器显示的图像上标记，提取出需要的数字并进行分割和识别，以标准工业协议的方式传输，便于在其他设备上共享，提高了通用性和扩展性。
作为优选，所述标记过程包括：画出若干待采集的标记区域，为标记区域附加时间区间属性，生成数据滤网。数据滤网用于过滤掉标记区域外的图像，由于同一区域在不同时间可能显示不同类型的数据，因此加上时间区间属性，表示仅在特定的时间段内生效，同时由于数据滤网本身不携带图像信息，可以在类似情况中反复使用。
作为优选，所述标记区域为将待采集的数据包围的封闭几何图形；所述标记区域内包括了包围数据的封闭几何图形在显示器二维坐标系中的路径点坐标集合。一般为圈或框等几何图形。
作为优选，所述标记区域内的图像帧信号的获取过程包括：根据时间区间将数据滤网叠加在对应帧的图像上，滤去标记区域外图像，得到标记区域内的图像帧信号。叠加的过程类似过滤，仅保留有需求的部分。
作为优选，所述滤去标记区域外图像的过程包括：遍历各标记区域内的图像与标记区域边界接触部分，采用该接触部分未出现的颜色覆盖标记区域外图像。为了便于后续的处理，将区域外图像统一着色，防止误识别。
作为优选，对标记区域内的数字进行分割提取的过程包括：对每个标记区域内的图像进行二值化处理，并通过基于垂直、水平方向直方图和连通区域标记的数字图像处理方式分割并提取待采集的光学数字。采用成熟技术进行分割提取，可靠性和效率更高。
作为优选，对标记区域内的数字进行识别的过程包括：将分割提取后的数字输入训练好的SVM神经网络进行数字识别。
作为优选，所述标准工业协议为工业标准OPC协议。
本发明的实质性效果包括：利用图像方式采集关键工业数据，适应范围广，可以有效解决信息系统通讯协议、数据接口缺失的问题；通过视频信号提取光学数字不占用生产网络通信带宽，保证工业生产稳定性；通过视频通信协议获取目标数字信息，环境干扰小，数字识别正确率极高，采集稳定可靠；利用的视频信号为单向传输，接收端不需要返回信息，信息通讯本质安全，不需另外使用网络安全防护装置，节约了数据采集综合成本。
附图说明
图1是本发明实施例中VGA视频协议的行同步信号HSYNC和场同步信号VSYNC信号时序图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本申请的技术方案进行描述。另外，为了更好的说明本发明，在下文中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
实施例：
一种基于视频传输信号的生产数据采集方法，包括以下步骤：在显示器中对数据进行标记，得到标记区域；向处理端传输视频信号，并获取标记区域内的图像帧信号；对标记区域内的数字进行分割提取，将分割提取后的数字输入训练好的SVM神经网络进行数字识别；将采样周期内的所有数字识别结果转换为工业标准OPC协议，并通过工业标准OPC协议传输数据。
在本实施例中，工厂操作人员通过电脑显示器观察生产监控系统的组态画面上的变量数字变化来决定操作计划，操作员电脑主机与显示器通过VGA协议进行视频传输，使用本方法进行数据采集所需的原始视频信号从工厂操作员电脑主机的视频输出信号中提取。
其中标记过程包括：画出若干待采集的标记区域，为标记区域附加时间区间属性，生成数据滤网。数据滤网用于过滤掉标记区域外的图像，由于同一区域在不同时间可能显示不同类型的数据，因此加上时间区间属性，表示仅在特定的时间段内生效，同时由于数据滤网本身不携带图像信息，可以在类似情况中反复使用。
标记区域为将待采集的数据包围的封闭几何图形；标记区域内包括了包围数据的封闭几何图形在显示器二维坐标系中的路径点坐标集合。一般为圈或框等几何图形。
本实施例标记区域内的图像帧信号的获取过程包括：根据时间区间将数据滤网叠加在对应帧的图像上，滤去标记区域外图像，得到标记区域内的图像帧信号。叠加的过程类似过滤，仅保留有需求的部分。
滤去标记区域外图像的过程包括：遍历各标记区域内的图像与标记区域边界接触部分，采用该接触部分未出现的颜色覆盖标记区域外图像。为了便于后续的处理，将区域外图像统一着色，防止误识别。
其中对标记区域内的数字进行分割提取的过程包括：对每个标记区域内的图像进行二值化处理，并通过基于垂直、水平方向直方图和连通区域标记的数字图像处理方式分割并提取待采集的光学数字。采用成熟技术进行分割提取，可靠性和效率更高。
本实施例中，视频传输信号遵循VGA视频传输标准协议，VGA协议主要由行同步信号HSYNC、场同步信号VSYNC，以及R、G、B三组颜色控制信号构成。在VGA 协议下，屏幕有效图像帧位于场同步信号VSYNC的显示区域。
本实施例的实质性效果包括：利用图像方式采集关键工业数据，适应范围广，可以有效解决信息系统通讯协议、数据接口缺失的问题；通过视频信号提取光学数字不占用生产网络通信带宽，保证工业生产稳定性；通过视频通信协议获取目标数字信息，环境干扰小，数字识别正确率极高，采集稳定可靠；利用的视频信号为单向传输，接收端不需要返回信息，信息通讯本质安全，不需另外使用网络安全防护装置，节约了数据采集综合成本。
本申请实施例以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于视频传输信号的生产数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
在显示器中对数据进行标记，得到标记区域；
向处理端传输视频信号，并获取标记区域内的图像帧信号；
对标记区域内的数字进行分割提取和识别；
将采样周期内的所有数字识别结果转换为标准工业协议，并通过标准工业协议传输数据；
标记过程包括：画出若干待采集的标记区域，为标记区域附加时间区间属性，生成数据滤网；数据滤网用于过滤掉标记区域外的图像，由于同一区域在不同时间显示不同类型的数据，因此加上时间区间属性，表示仅在特定的时间段内生效；
所述标记区域内的图像帧信号的获取过程包括：根据时间区间将数据滤网叠加在对应帧的图像上，滤去标记区域外图像，得到标记区域内的图像帧信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于视频传输信号的生产数据采集方法，其特征在于，所述标记区域为将待采集的数据包围的封闭几何图形；所述标记区域内包括了包围数据的封闭几何图形在显示器二维坐标系中的路径点坐标集合。
3.根据权利要求1所述的一种基于视频传输信号的生产数据采集方法，其特征在于，所述滤去标记区域外图像的过程包括：遍历各标记区域内的图像与标记区域边界接触部分，采用该接触部分未出现的颜色覆盖标记区域外图像。
4.根据权利要求1所述的一种基于视频传输信号的生产数据采集方法，其特征在于，对标记区域内的数字进行分割提取的过程包括：对每个标记区域内的图像进行二值化处理，并通过基于垂直、水平方向直方图和连通区域标记的数字图像处理方式分割并提取待采集的光学数字。
5.根据权利要求1所述的一种基于视频传输信号的生产数据采集方法，其特征在于，对标记区域内的数字进行识别的过程包括：将分割提取后的数字输入训练好的SVM神经网络进行数字识别。
6.根据权利要求1所述的一种基于视频传输信号的生产数据采集方法，其特征在于，所述标准工业协议为工业标准OPC协议。
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