CN114584483A - 一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法 - Google Patents

一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，本发明涉及车间监测技术领域，目前由于生产车间现场环境的复杂性和产品信息的多样性，当车间内环境、设备线路以及生产状态发生异常时，不能及时的知晓，从而会造成一定的经济损失，包括局域网创建、建立通信协议、建立机台信息链表、构造数据包、解码校验、监测预警，建立局域网，提供数据接口，使其与ERP系统、厂办信息管理系统以及财务管理系统实现系数数据的整合。该基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，通过链表数据的监测方法，使得数据的采集以及异常的监测起到很好的效果，提高了整个车间的数据和异常监测的效率。

Description

一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法
技术领域
本发明涉及车间监测技术领域，具体为一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法。
背景技术
工业制造业随着中国经济发展快速崛起，其制造能力的发展直接影响国家经济发展和社会进步，目前大多的产品都是在车间里生产的。
但是目前由于生产车间现场环境的复杂性和产品信息的多样性，当车间内环境、设备线路以及生产状态发生异常时，不能及时的知晓，从而会造成一定的经济损失。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，解决了目前由于生产车间现场环境的复杂性和产品信息的多样性，当车间内环境、设备线路以及生产状态发生异常时，不能及时的知晓，从而会造成一定的经济损失的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，包括以下步骤：
S1、局域网创建：建立局域网，提供数据接口，使其与ERP系统、厂办信息管理系统以及财务管理系统实现系数数据的整合，完成生产数据在局域网内的共用共享；
S2、建立通信协议：建立网络通信协议，使整个系统的数据发送和接收都是以数据包的形式进行，网络通协议的每一帧数据为30～40个字节；
S3、建立机台信息链表：在机台信息表中检索机台芯，将机台的基本属性和方法封装成一个类的文件，然后根据这些属性创建一个机台的信息链表，其链表中的节点就是文件中的每个属性的对象；
S4、构造数据包：首先使数据采集模块获取系统对串口的设定信息和变量声明，然后上位机监控系统根据自定义的通信协议构造一个是数据包，然后以一对多的方式发送3～5个字节的地址码给所有的下位机监测器，当所有的下位机监测器接收到的地址命令后，开始与本地的地址值进行比较，若比较结果与本地的地址值相同时，则根据通信协议构造一帧的数据包回送给上位机监控系统，上位机监控系统确认后正式进入通信状态；
S5、解码校验：进入通信状态后，经确认的上位机监控系统发送一帧数据值给指定的下位机监测器，同下位机监测器回送规定格式的监测数据给上位机监控系统，同时上位机监控系统开始对监测数据进行解码和校验，并将正确的监测数据暂存入数据库的临时表中，最后使正确的数据阈值显示在终端上；
S6、监测预警：当回送的监测数据有异常时，则立刻显示异常的数据信息在终端上，并且发出预警声提醒工作人员，使工作人员及时的做出相应的补救措施。
优选的，所述步骤S1中，提供的数据接口数量大于各个设备之和的总量，方便每个设备都能配备有相应的数据接口，当某一个数据接口发生损坏时，剩余的数据接口能够起到备用的作用。
优选的，所述步骤S2中通信协议包括数据帧的长度和数据位、起始位、停止位、校验方式、波特率、命令以及数据帧头的特征字节，通信协议在同一总线上采用半双工异步进行传输。
优选的，所述步骤S3中，在整个通信过程中，所有与机台信息相关的数据交换对象均来源于机台的信息链表。
优选的，所述步骤S4中数据采集模块包括环境数据采集模块、设备数据采集模块、线路数据采集模块以及生产数据采集模块，环境数据采集模块对车间内的工作环境状态进行采集，设备数据采集模块对车间内各个设备的工作状态进行采集，线路数据采集模块对车间内的线路进行采集，判断线路是否发生故障异常，生产数据采集模块对生产线的数据状况进行采集。
优选的，所述步骤S4中的数据包包括数据字节和校验方式。
优选的，所述步骤S4中，经确认的上位机监控系统进入通信状态后，其他的上位机监控系统继续进行监听工作，等待下一轮的数据命名。
优选的，所述步骤S6中，在发出预警时，通过声光报警器以及终端文件发送以及手机短信的方式进行发送，保证工作人员第一时间知晓，从而降低不必要的经济损失。
有益效果
本发明提供了一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，与现有技术相比具备以下有益效果：
1、该基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，通过链表数据的监测方法，使得数据的采集以及异常的监测起到很好的效果，提高了整个车间的数据和异常监测的效率，当设备线路、环境以及生产数据发生异常时，能够第一时间使工作人员知晓，从而能够及时的做出相应的措施。
2、该基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，实现了对整个车间的机台工作状态和生产情况的实时动态监测，满足了车间的实际需求，而且企业决策层和各相关管理部门能够通过客户机实现动态监测整个生产现场，极大的提高了车间乃至企业的工作效率和经营决策的科学性。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供三种技术方案：
实施例一
一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，包括以下步骤：
S1、局域网创建：建立局域网，提供数据接口，使其与ERP系统、厂办信息管理系统以及财务管理系统实现系数数据的整合，完成生产数据在局域网内的共用共享；
S2、建立通信协议：建立网络通信协议，使整个系统的数据发送和接收都是以数据包的形式进行，网络通协议的每一帧数据为30个字节；
S3、建立机台信息链表：在机台信息表中检索机台芯，将机台的基本属性和方法封装成一个类的文件，然后根据这些属性创建一个机台的信息链表，其链表中的节点就是文件中的每个属性的对象；
S4、构造数据包：首先使数据采集模块获取系统对串口的设定信息和变量声明，然后上位机监控系统根据自定义的通信协议构造一个是数据包，然后以一对多的方式发送3个字节的地址码给所有的下位机监测器，当所有的下位机监测器接收到的地址命令后，开始与本地的地址值进行比较，若比较结果与本地的地址值相同时，则根据通信协议构造一帧的数据包回送给上位机监控系统，上位机监控系统确认后正式进入通信状态；
S5、解码校验：进入通信状态后，经确认的上位机监控系统发送一帧数据值给指定的下位机监测器，同下位机监测器回送规定格式的监测数据给上位机监控系统，同时上位机监控系统开始对监测数据进行解码和校验，并将正确的监测数据暂存入数据库的临时表中，最后使正确的数据阈值显示在终端上；
S6、监测预警：当回送的监测数据有异常时，则立刻显示异常的数据信息在终端上，并且发出预警声提醒工作人员，使工作人员及时的做出相应的补救措施。
本发明实施例中，步骤S1中，提供的数据接口数量大于各个设备之和的总量，方便每个设备都能配备有相应的数据接口，当某一个数据接口发生损坏时，剩余的数据接口能够起到备用的作用。
本发明实施例中，步骤S2中通信协议包括数据帧的长度和数据位、起始位、停止位、校验方式、波特率、命令以及数据帧头的特征字节，通信协议在同一总线上采用半双工异步进行传输。
本发明实施例中，步骤S3中，在整个通信过程中，所有与机台信息相关的数据交换对象均来源于机台的信息链表。
本发明实施例中，步骤S4中数据采集模块包括环境数据采集模块、设备数据采集模块、线路数据采集模块以及生产数据采集模块，环境数据采集模块对车间内的工作环境状态进行采集，设备数据采集模块对车间内各个设备的工作状态进行采集，线路数据采集模块对车间内的线路进行采集，判断线路是否发生故障异常，生产数据采集模块对生产线的数据状况进行采集。
本发明实施例中，步骤S4中的数据包包括数据字节和校验方式。
本发明实施例中，步骤S4中，经确认的上位机监控系统进入通信状态后，其他的上位机监控系统继续进行监听工作，等待下一轮的数据命名。
本发明实施例中，步骤S6中，在发出预警时，通过声光报警器以及终端文件发送以及手机短信的方式进行发送，保证工作人员第一时间知晓，从而降低不必要的经济损失。
实施例二
以下步骤：
S1、局域网创建：建立局域网，提供数据接口，使其与ERP系统、厂办信息管理系统以及财务管理系统实现系数数据的整合，完成生产数据在局域网内的共用共享；
S2、建立通信协议：建立网络通信协议，使整个系统的数据发送和接收都是以数据包的形式进行，网络通协议的每一帧数据为40个字节；
S3、建立机台信息链表：在机台信息表中检索机台芯，将机台的基本属性和方法封装成一个类的文件，然后根据这些属性创建一个机台的信息链表，其链表中的节点就是文件中的每个属性的对象；
S4、构造数据包：首先使数据采集模块获取系统对串口的设定信息和变量声明，然后上位机监控系统根据自定义的通信协议构造一个是数据包，然后以一对多的方式发送5个字节的地址码给所有的下位机监测器，当所有的下位机监测器接收到的地址命令后，开始与本地的地址值进行比较，若比较结果与本地的地址值相同时，则根据通信协议构造一帧的数据包回送给上位机监控系统，上位机监控系统确认后正式进入通信状态；
S5、解码校验：进入通信状态后，经确认的上位机监控系统发送一帧数据值给指定的下位机监测器，同下位机监测器回送规定格式的监测数据给上位机监控系统，同时上位机监控系统开始对监测数据进行解码和校验，并将正确的监测数据暂存入数据库的临时表中，最后使正确的数据阈值显示在终端上；
S6、监测预警：当回送的监测数据有异常时，则立刻显示异常的数据信息在终端上，并且发出预警声提醒工作人员，使工作人员及时的做出相应的补救措施。
本发明实施例中，步骤S1中，提供的数据接口数量大于各个设备之和的总量，方便每个设备都能配备有相应的数据接口，当某一个数据接口发生损坏时，剩余的数据接口能够起到备用的作用。
本发明实施例中，步骤S2中通信协议包括数据帧的长度和数据位、起始位、停止位、校验方式、波特率、命令以及数据帧头的特征字节，通信协议在同一总线上采用半双工异步进行传输。
本发明实施例中，步骤S3中，在整个通信过程中，所有与机台信息相关的数据交换对象均来源于机台的信息链表。
本发明实施例中，步骤S4中数据采集模块包括环境数据采集模块、设备数据采集模块、线路数据采集模块以及生产数据采集模块，环境数据采集模块对车间内的工作环境状态进行采集，设备数据采集模块对车间内各个设备的工作状态进行采集，线路数据采集模块对车间内的线路进行采集，判断线路是否发生故障异常，生产数据采集模块对生产线的数据状况进行采集。
本发明实施例中，步骤S4中的数据包包括数据字节和校验方式。
本发明实施例中，步骤S4中，经确认的上位机监控系统进入通信状态后，其他的上位机监控系统继续进行监听工作，等待下一轮的数据命名。
本发明实施例中，步骤S6中，在发出预警时，通过声光报警器以及终端文件发送以及手机短信的方式进行发送，保证工作人员第一时间知晓，从而降低不必要的经济损失。
实施例三
以下步骤：
S1、局域网创建：建立局域网，提供数据接口，使其与ERP系统、厂办信息管理系统以及财务管理系统实现系数数据的整合，完成生产数据在局域网内的共用共享；
S2、建立通信协议：建立网络通信协议，使整个系统的数据发送和接收都是以数据包的形式进行，网络通协议的每一帧数据为35个字节；
S3、建立机台信息链表：在机台信息表中检索机台芯，将机台的基本属性和方法封装成一个类的文件，然后根据这些属性创建一个机台的信息链表，其链表中的节点就是文件中的每个属性的对象；
S4、构造数据包：首先使数据采集模块获取系统对串口的设定信息和变量声明，然后上位机监控系统根据自定义的通信协议构造一个是数据包，然后以一对多的方式发送4个字节的地址码给所有的下位机监测器，当所有的下位机监测器接收到的地址命令后，开始与本地的地址值进行比较，若比较结果与本地的地址值相同时，则根据通信协议构造一帧的数据包回送给上位机监控系统，上位机监控系统确认后正式进入通信状态；
S5、解码校验：进入通信状态后，经确认的上位机监控系统发送一帧数据值给指定的下位机监测器，同下位机监测器回送规定格式的监测数据给上位机监控系统，同时上位机监控系统开始对监测数据进行解码和校验，并将正确的监测数据暂存入数据库的临时表中，最后使正确的数据阈值显示在终端上；
S6、监测预警：当回送的监测数据有异常时，则立刻显示异常的数据信息在终端上，并且发出预警声提醒工作人员，使工作人员及时的做出相应的补救措施。
本发明实施例中，步骤S1中，提供的数据接口数量大于各个设备之和的总量，方便每个设备都能配备有相应的数据接口，当某一个数据接口发生损坏时，剩余的数据接口能够起到备用的作用。
本发明实施例中，步骤S2中通信协议包括数据帧的长度和数据位、起始位、停止位、校验方式、波特率、命令以及数据帧头的特征字节，通信协议在同一总线上采用半双工异步进行传输。
本发明实施例中，步骤S3中，在整个通信过程中，所有与机台信息相关的数据交换对象均来源于机台的信息链表。
本发明实施例中，步骤S4中数据采集模块包括环境数据采集模块、设备数据采集模块、线路数据采集模块以及生产数据采集模块，环境数据采集模块对车间内的工作环境状态进行采集，设备数据采集模块对车间内各个设备的工作状态进行采集，线路数据采集模块对车间内的线路进行采集，判断线路是否发生故障异常，生产数据采集模块对生产线的数据状况进行采集。
本发明实施例中，步骤S4中的数据包包括数据字节和校验方式。
本发明实施例中，步骤S4中，经确认的上位机监控系统进入通信状态后，其他的上位机监控系统继续进行监听工作，等待下一轮的数据命名。
本发明实施例中，步骤S6中，在发出预警时，通过声光报警器以及终端文件发送以及手机短信的方式进行发送，保证工作人员第一时间知晓，从而降低不必要的经济损失。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (8)

1.一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、局域网创建：建立局域网，提供数据接口，使其与ERP系统、厂办信息管理系统以及财务管理系统实现系数数据的整合，完成生产数据在局域网内的共用共享；
S2、建立通信协议：建立网络通信协议，使整个系统的数据发送和接收都是以数据包的形式进行，网络通协议的每一帧数据为30～40个字节；
S3、建立机台信息链表：在机台信息表中检索机台芯，将机台的基本属性和方法封装成一个类的文件，然后根据这些属性创建一个机台的信息链表，其链表中的节点就是文件中的每个属性的对象；
S4、构造数据包：首先使数据采集模块获取系统对串口的设定信息和变量声明，然后上位机监控系统根据自定义的通信协议构造一个是数据包，然后以一对多的方式发送3～5个字节的地址码给所有的下位机监测器，当所有的下位机监测器接收到的地址命令后，开始与本地的地址值进行比较，若比较结果与本地的地址值相同时，则根据通信协议构造一帧的数据包回送给上位机监控系统，上位机监控系统确认后正式进入通信状态；
S5、解码校验：进入通信状态后，经确认的上位机监控系统发送一帧数据值给指定的下位机监测器，同下位机监测器回送规定格式的监测数据给上位机监控系统，同时上位机监控系统开始对监测数据进行解码和校验，并将正确的监测数据暂存入数据库的临时表中，最后使正确的数据阈值显示在终端上；
S6、监测预警：当回送的监测数据有异常时，则立刻显示异常的数据信息在终端上，并且发出预警声提醒工作人员，使工作人员及时的做出相应的补救措施。
2.根据权利要求1所述的一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，提供的数据接口数量大于各个设备之和的总量，方便每个设备都能配备有相应的数据接口，当某一个数据接口发生损坏时，剩余的数据接口能够起到备用的作用。
3.根据权利要求1所述的一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，其特征在于：所述步骤S2中通信协议包括数据帧的长度和数据位、起始位、停止位、校验方式、波特率、命令以及数据帧头的特征字节，通信协议在同一总线上采用半双工异步进行传输。
4.根据权利要求1所述的一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，其特征在于：所述步骤S3中，在整个通信过程中，所有与机台信息相关的数据交换对象均来源于机台的信息链表。
5.根据权利要求1所述的一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，其特征在于：所述步骤S4中数据采集模块包括环境数据采集模块、设备数据采集模块、线路数据采集模块以及生产数据采集模块，环境数据采集模块对车间内的工作环境状态进行采集，设备数据采集模块对车间内各个设备的工作状态进行采集，线路数据采集模块对车间内的线路进行采集，判断线路是否发生故障异常，生产数据采集模块对生产线的数据状况进行采集。
6.根据权利要求1所述的一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，其特征在于：所述步骤S4中的数据包包括数据字节和校验方式。
7.根据权利要求1所述的一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，其特征在于：所述步骤S4中，经确认的上位机监控系统进入通信状态后，其他的上位机监控系统继续进行监听工作，等待下一轮的数据命名。
8.根据权利要求1所述的一种基于流处理的车间现场数据实时监测与异常检测方法，其特征在于：所述步骤S6中，在发出预警时，通过声光报警器以及终端文件发送以及手机短信的方式进行发送，保证工作人员第一时间知晓，从而降低不必要的经济损失。
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