CN116430819A - 生产数据采集方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据处理技术领域，公开了一种生产数据采集方法、装置、设备及存储介质。所述生产数据采集方法包括：根据不同场景模式，从包装印刷设备获取对应的原始信号，其中，所述原始信号为生产过程中采集的模拟信号；将所述模拟信号进行采样量化，转换为对应的数字信号；根据不同场景模式下存在的各种数字信号，选择对应的计算逻辑，对所述数字信号进行逻辑运算，得到对应的生产数据；本发明采用非接口对接方式避免了繁琐的商务沟通和报价谈判，而可配置性则避免了定制开发和适配调试过程，降低了采集成本。同时，增加监控设备状态功能可以实现对生产线的实时监控和管理，提高了生产效率和管理效率。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种生产数据采集方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
用户为获取包装产业等具备计件功能工业设备的生产数据，用来描述产量的计数计件、生产速度、设备启停状态、设备停机次数等数据需依靠与各家设备厂商进行PLC可编程控制器(ProgrammableLogic Controller)层级的商务与技术对接实现获取。
通过与设备商在PLC层级或设备的操作系统层级使用接口对接的方式，需要基于同设备商的商务沟通、对接技术开发等。存在设备商方面限制（如无法实现接触、联络、或商务对接接口成本高、对接投入时间长等因素）；同时，包装产业设备类型复杂，行业设备商数千家、同时即使同厂商已部署设备的系统因型号、版本、出厂批次、实施现场的临时调整等各类因素，导致设备系统的标准化程度非常低。同样造成对接难度大、实施周期长成本高，甚至无法对接的情况。
所以，如何提高包装产业设备数据采集传输效率及稳定性，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种生产数据采集方法、装置、设备及存储介质，用于解决传统包装产业设备数据采集中出现的周期长、成本高、稳定性差的问题。
本发明第一方面提供了一种生产数据采集方法，所述生产数据采集方法包括：
根据不同场景模式，从包装印刷设备获取对应的原始信号，其中，所述原始信号为生产过程中采集的模拟信号；将所述模拟信号进行采样量化，转换为对应的数字信号；根据不同场景模式下存在的各种数字信号，选择对应的计算逻辑，对所述数字信号进行逻辑运算，得到对应的生产数据；将所述生产数据传输至云端服务器；其中，所述云端服务器用于存储所述生产数据，以及利用物联网通信技术将存储的所述生产数据传输至目标系统。
可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述包装印刷设备包括不同生产模式，所述不同生产模式至少包括：计张计数和计米长度两种模式，每种模式下支持配置实现多种场景模式下的所述原始信号的采集。
可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，在计张计数模式下，所述原始信号分别为运行信号、计数信号、纸张检测信号；在计米长度模式下，原始信号分别为运行信号、计米脉冲信号、ABZ相编码器信号，其中，所述ABZ相编码器信号包括：A相X1运行信号、B相X2计米脉冲信号，Z相为空。
可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述得到对应的生产数据，包括：
在计张计数模式下，所述对应的生产数据为统计的过机计数和单位时间计数、记录的运行时间、启停状态、停机时间和停机次数；
在计米长度模式下，所述对应的生产数据为计算的产量米长、统计的运行时间、停机时间、停机次数、生产速度、设备运行状态。
可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，
在计张计数模式下，包括如下四种场景：
第一种场景：只存在计数信号的场景；
第二种场景：同时存在计数信号和纸张检测信号，以有纸张检测信号为前提，将计数信号纳入统计分析中；
第三种场景：同时存在计数信号与设备运行信号，以有运行信号为前提，将计数信号纳入统计分析中；
第四种场景：同时存在计数信号、设备运行信号与纸张检测信号，以有运行信号与纸张检测信号为前提，将计数信号纳入统计分析中。
可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，
在计米长度模式下，包括如下三种场景：
第一种场景：只存在计米脉冲信号的场景；
第二种场景：同时存在运行信号与计米脉冲信号的场景；
第三种场景：使用A/B/Z相编码器采集的场景。
可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述云端服务器利用物联网通信技术将存储的所述生产数据传输至目标系统，具体包括：
将所述生产数据进行编码和封装，转换为物联网通信协议支持的格式，得到符合传输要求的数据包；
根据TCP 网络协议将所述数据包以无线传输的方式传输至目标系统。
本发明第二方面提供了一种生产数据采集装置，所述生产数据采集装置包括：
信号获取模块，用于根据不同场景模式，从包装印刷设备获取对应的原始信号，其中，所述原始信号为生产过程中采集的模拟信号；
信号转换模块，用于将所述模拟信号进行采样量化，转换为对应的数字信号；
逻辑计算模块，用于根据不同场景模式下存在的各种数字信号，选择对应的计算逻辑，对所述数字信号进行逻辑运算，得到对应的生产数据；
第一信号传输模块，用于将所述生产数据传输至云端服务器；其中，所述云端服务器用于存储所述生产数据；
第二信号传输模块，用于所述云端服务器利用物联网通信技术将存储的所述生产数据传输至目标系统。
本发明第三方面提供了一种生产数据采集设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述生产数据采集设备执行上述的生产数据采集方法。
本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的生产数据采集方法。
本发明提供的技术方案中，有益效果：本发明提供一种生产数据采集方法、装置、设备及存储介质，通过根据不同场景模式，从包装印刷设备获取对应的原始信号，再将所述模拟信号进行采样量化，转换为对应的数字信号；
接着选择对应的计算逻辑，对所述数字信号进行逻辑运算，得到对应的生产数据；再将所述生产数据传输至云端服务器。实现了更全面的数据提取，而且可以适应各种生产加工设备的数据提取需求。而且相较于传统方式需要与设备制造商进行商务和技术对接，才能实现设备产能数据的提取，而且本发明采用非对接方式，不需要与设备厂商进行接口对接。
附图说明
图1为本发明实施例中生产数据采集方法的一个实施例示意图；
图2为本发明实施例中生产数据采集装置的一个实施例示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种生产数据采集方法、装置、设备及存储介质，用于解决传统包装产业设备数据采集中出现的周期长、成本高、稳定性差的问题。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明实施例中生产数据采集方法的一个实施例包括：
步骤101、根据不同场景模式，从包装印刷设备获取对应的原始信号，其中，所述原始信号为生产过程中采集的模拟信号；
具体的，包装印刷设备在生产方式上会分为逐张生产和整卷生产两种方式，对应采集方案上也可分为两大类：计张计数采集及计米长度采集；计张计数采集涉及水墨印刷机、胶印机、模切机、粘箱机、钉箱机等。该逻辑下存在基于3个原始信号的4类场景模式；计米长度采集设备涉及预印机、瓦楞纸板生产线等。该逻辑下存在基于5个原始信号的3类场景模式。
可以理解的是，本发明的执行主体可以为生产数据采集装置，还可以是终端或者服务器，具体此处不做限定。本发明实施例以生产数据采集装置为执行主体为例进行说明。
步骤102、将所述模拟信号进行采样量化，转换为对应的数字信号；
具体的，在实际操作中，根据不同的场景模式，需要设置相应的传感器和采集参数，并对采集到的原始数据进行处理，以得到对应的数据指标并对生产过程进行监控和控制。根据不同场景模式下存在的各种数字信号，选择对应的计算逻辑，对所述数字信号进行逻辑运算，得到对应的生产数据；
步骤103、根据不同场景模式下存在的各种数字信号，选择对应的计算逻辑，对所述数字信号进行逻辑运算，得到对应的生产数据；
具体的，针对计张计数设备，原理上计数逻辑通过3个原始信号加以逻辑运算实现采集。原始信号分别为①运行信号X1（部分设备自带）、②计数信号X2（一定存在，通过设备自带或加装的传感器）、③纸张检测信号X3（部分设备自带）；基于该3类原始信号我们分别有4类计算逻辑用以实现：
一类：只存在X2计数信号，直接统计过机计数即为产量；单位时间计数为生产速度；根据产量；对于持续10分钟无产量数据回应则开始记录为停机时间、反之为运行时间；统计每超过10分钟的停机时间次数为停机次数。
二类：同时存在X2计数信号与X3纸张检测信号。对于在存在X3信号的前提下，产量、生产速度及停机次数计算逻辑同一类；对于有X3纸张检测信号的时间为运行时间；无X3纸张检测信号时间为停机时间。
三类：同时存在X2计数信号与X1设备运行信号。对于在存在X1信号的前提下，产量、生产速度及停机次数计算逻辑同第一类；对于有X1设备运行信号的时间为运行时间；无X1设备运行信号时间为停机时间。
四类：同时存在X2计数信号、X1设备运行信号与X3纸张检测信号。对于在同时存在X1与X3信号的前提下，产量、生产速度及停机次数计算逻辑同一类；对于有X1设备运行信号的时间为运行时间；无X1设备运行信号时间为停机时间。
步骤104、将所述生产数据传输至云端服务器；其中，所述云端服务器用于存储所述生产数据，以及利用物联网通信技术将存储的所述生产数据传输至目标系统。
具体的，利用边缘计算技术实现数据处理和分析的工作，针对不同类型的数据和应用场景，采用多种边缘设备（在用户端的物联网设备）进行协同处理，并通过机器学习、自组织网络等技术实现边缘计算的智能化决策和协调。
在建立边缘计算节点时，利用容器化技术如Docker和Kubernetes来支持快速部署和管理边缘计算节点，以应对不断变化的生产环境。
本发明实施例通过根据不同生产模式，从包装印刷设备获取对应的原始信号，再将所述模拟信号进行采样量化，转换为对应的数字信号；接着选择对应的计算逻辑，对所述数字信号进行逻辑运算，得到对应的生产数据；再将所述生产数据传输至云端服务器。实现了更全面的数据提取，而且可以适应各种生产加工设备的数据提取需求。而且相较于传统方式需要与设备制造商进行商务和技术对接，才能实现设备产能数据的提取，而且本发明采用非对接方式，不需要与设备厂商进行接口对接。
在一实施例中，所述包装印刷设备包括不同生产模式，所述不同生产模式至少包括：计张计数和计米长度两种模式，每种模式下支持配置实现多种场景模式下的所述原始信号的采集。
在一实施例中，在计张计数模式下，所述原始信号分别为运行信号、计数信号、纸张检测信号；在计米长度模式下，原始信号分别为运行信号、计米脉冲信号、ABZ相编码器信号，其中，所述ABZ相编码器信号包括：A相X1运行信号、B相X2计米脉冲信号，Z相为空。
具体的，针对计张计数设备，原理上计数逻辑通过3个原始信号加以逻辑运算实现采集。原始信号分别为①运行信号X1（部分设备自带）、②计数信号X2（一定存在，通过设备自带或加装的接近传感器）、③纸张检测信号X3（部分设备自带）；针对计米长度设备，原理上计数逻辑通过3个原始信号加以逻辑运算实现采集。原始信号分别为④运行信号X1（部分设备自带）、⑤计米脉冲信号X2（一定存在，通过设备自带或加装的计米轮脉冲编码器）、⑥ABZ相编码器信号A相X1；B相X2；Z相为空（一定存在，通过设备自带或加装的计米轮三相脉冲编码器）。
在一实施例中，所述得到对应的生产数据，包括：
在计张计数模式下，所述对应的生产数据为统计的过机计数和单位时间计数、记录的运行时间、启停状态、停机时间和停机次数；
在计米长度模式下，所述对应的生产数据为计算的产量米长、统计的运行时间、停机时间、停机次数、生产速度、设备运行状态。
具体的，首先针对计张计数设备，分别有4类计算逻辑用以实现：
一类：只存在X2计数信号，直接统计过机计数即为产量；单位时间计数为生产速度；根据产量；对于持续10分钟无产量数据回应则开始记录为停机时间、反之为运行时间；统计每超过10分钟的停机时间次数为停机次数。
二类：同时存在X2计数信号与X3纸张检测信号。对于在存在X3信号的前提下，产量、生产速度及停机次数计算逻辑同一类；对于有X3纸张检测信号的时间为运行时间；无X3纸张检测信号时间为停机时间。
三类：同时存在X2计数信号与X1设备运行信号。对于在存在X1信号的前提下，产量、生产速度及停机次数计算逻辑同第一类；对于有X1设备运行信号的时间为运行时间；无X1设备运行信号时间为停机时间。
四类：同时存在X2计数信号、X1设备运行信号与X3纸张检测信号。对于在同时存在X1与X3信号的前提下，产量、生产速度及停机次数计算逻辑同一类；对于有X1设备运行信号的时间为运行时间；无X1设备运行信号时间为停机时间。
针对计米长度设备，分别有3类计算逻辑用以实现：
五类：只存在X2计米脉冲信号。判断并统计以每圈脉冲数量为单位脉冲数，则产量米长＝统计脉冲÷单位脉冲数*单位圈周长；生产速度为单位时间的产量米长（常规衡量单位为m/min）；产生计米脉冲的时间为运行时间；对于持续10分钟无计米脉冲数据回应则该段时间记录为停机时间；统计认定为停机时间的出现次数为停机次数。
六类：同时存在X1运行信号与X2计米脉冲信号。对于在存在X1信号的前提下，产量米长、生产速度的计算逻辑同第五类；
七类：使用A/B/Z相编码器采集的场景。产量米长＝ (X1 +X2）（即脉冲信号上升下降沿之和) /单位圈信号数*单位圈周长。设备状态：统计X1或X2任意有信号输入即视为设备运行并统计时间。X1与X2均持续30s无输入则统计为设备停机时间。
在一实施例中，在计张计数模式下，包括如下四种场景：
第一种场景：只存在计数信号的场景；
第二种场景：同时存在计数信号和纸张检测信号，以有纸张检测信号为前提，将计数信号纳入统计分析中；
第三种场景：同时存在计数信号与设备运行信号，以有运行信号为前提，将计数信号纳入统计分析中；
第四种场景：同时存在计数信号、设备运行信号与纸张检测信号，以有运行信号与纸张检测信号为前提，将计数信号纳入统计分析中。
在一实施例中，在计米长度模式下，包括如下三种场景：
第一种场景：只存在计米脉冲信号的场景；
第二种场景：同时存在运行信号与计米脉冲信号的场景；
第三种场景：使用A/B/Z相编码器采集的场景。
在一实施例中，所述云端服务器利用物联网通信技术将存储的所述生产数据传输至目标系统，具体包括：
将所述生产数据进行编码和封装，转换为物联网通信协议支持的格式，得到符合传输要求的数据包；
根据TCP 网络协议将所述数据包以无线传输的方式传输至目标系统。
具体的，在编码和封装所述生产数据时，采用基于HTTP/2的二进制协议如gRPC，将数据快速、高效地转换为物联网通信协议支持的格式。此外，还利用压缩算法如Gzip进行数据压缩，减少数据传输过程中的带宽需求。
对于无线传输方式，选择Cat.1技术，Cat.1的全称是LTEUE-Category1，将LTEUE-Category1技术应用于无线传输，可以通过LTE网络将符合该技术要求的数据包进行传输至目标系统。具体而言，可以采用以下步骤：
在用户端的物联网设备上使用支持LTEUE-Category1技术的通信模块；
在所述设备中安装符合物联网通信协议标准的数据封装库，将需要传输的生产数据按照指定格式进行编码和封装。
设备内置的TCP/IP协议栈对编码和封装后的数据包进行TCP协议的封装，以确保数据传输的完整性和可靠性。
将TCP协议封装后的数据包通过LTEUE-Category1技术进行传输。在传输过程中，还需要设置源地址、目标地址、数据大小、序列号、确认号等参数以确保数据能够正确到达目标系统。
在接收端，将接收到的数据包经过解码和解封装处理，并进行业务逻辑处理。如果需要返回响应，也要使用相同的方式将数据封装、进行TCP协议封装和LTEUE-Category1技术传输。
最终将响应数据包通过无线网络传输至目标系统，实现对生产数据的实时传输和监控。
上面对本发明实施例中生产数据采集方法进行了描述，下面对本发明实施例中生产数据采集装置进行描述，请参阅图2，本发明实施例中生产数据采集装置1一个实施例包括：
信号获取模块11，用于根据不同场景模式，从包装印刷设备获取对应的原始信号，其中，所述原始信号为生产过程中采集的模拟信号；
信号转换模块12，用于将所述模拟信号进行采样量化，转换为对应的数字信号；
逻辑计算模块13，用于根据不同场景模式下存在的各种数字信号，选择对应的计算逻辑，对所述数字信号进行逻辑运算，得到对应的生产数据；
第一信号传输模块14，用于将所述生产数据传输至云端服务器；其中，所述云端服务器用于存储所述生产数据；
第二信号传输模块15，用于所述云端服务器利用物联网通信技术将存储的所述生产数据传输至目标系统。
本发明还提供一种生产数据采集设备，所述生产数据采集设备包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机可读指令，计算机可读指令被处理器执行时，使得处理器执行上述各实施例中的所述生产数据采集方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述生产数据采集方法的步骤。
本发明提供的实施例中，通过根据不同生产模式，从包装印刷设备获取对应的原始信号，再将所述模拟信号进行采样量化，转换为对应的数字信号；
接着选择对应的计算逻辑，对所述数字信号进行逻辑运算，得到对应的生产数据；再将所述生产数据传输至云端服务器。实现了更全面的数据提取，而且可以适应各种生产加工设备的数据提取需求。而且相较于传统方式需要与设备制造商进行商务和技术对接，才能实现设备产能数据的提取，而且本发明采用非对接方式，不需要与设备厂商进行接口对接。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
所述集成的单元如果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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明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，该计算机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台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述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（randomaccess memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种生产数据采集方法，用于包装印刷设备生产数据采集，其特征在于，包括：
根据不同场景模式，从包装印刷设备获取对应的原始信号，其中，所述原始信号为生产过程中采集的模拟信号；
将所述模拟信号进行采样量化，转换为对应的数字信号；
根据不同场景模式下存在的各种数字信号，选择对应的计算逻辑，对所述数字信号进行逻辑运算，得到对应的生产数据；
将所述生产数据传输至云端服务器；其中，所述云端服务器用于存储所述生产数据，以及利用物联网通信技术将存储的所述生产数据传输至目标系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包装印刷设备包括不同生产模式，所述不同生产模式至少包括：计张计数和计米长度两种模式，每种模式下支持配置实现多种场景模式下的所述原始信号的采集。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在计张计数模式下，所述原始信号分别为运行信号、计数信号、纸张检测信号；在计米长度模式下，原始信号分别为运行信号、计米脉冲信号、ABZ相编码器信号，其中，所述ABZ相编码器信号包括：A相X1运行信号、B相X2计米脉冲信号，Z相为空。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到对应的生产数据，包括：
在计张计数模式下，所述对应的生产数据为统计的过机计数和单位时间计数、记录的运行时间、启停状态、停机时间和停机次数；
在计米长度模式下，所述对应的生产数据为计算的产量米长、统计的运行时间、停机时间、停机次数、生产速度、设备运行状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在计张计数模式下，包括如下四种场景：
第一种场景：只存在计数信号的场景；
第二种场景：同时存在计数信号和纸张检测信号，以有纸张检测信号为前提，将计数信号纳入统计分析中；
第三种场景：同时存在计数信号与设备运行信号，以有运行信号为前提，将计数信号纳入统计分析中；
第四种场景：同时存在计数信号、设备运行信号与纸张检测信号，以有运行信号与纸张检测信号为前提，将计数信号纳入统计分析中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在计米长度模式下，包括如下三种场景：
第一种场景：只存在计米脉冲信号的场景；
第二种场景：同时存在运行信号与计米脉冲信号的场景；
第三种场景：使用A/B/Z相编码器采集的场景。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云端服务器利用物联网通信技术将存储的所述生产数据传输至目标系统，具体包括：
将所述生产数据进行编码和封装，转换为物联网通信协议支持的格式，得到符合传输要求的数据包；
根据TCP 网络协议将所述数据包以无线传输的方式传输至目标系统。
8.一种生产数据采集装置，其特征在于，所述生产数据采集装置包括：
信号获取模块，用于根据不同场景模式，从包装印刷设备获取对应的原始信号，其中，所述原始信号为生产过程中采集的模拟信号；
信号转换模块，用于将所述模拟信号进行采样量化，转换为对应的数字信号；
逻辑计算模块，用于根据不同场景模式下存在的各种数字信号，选择对应的计算逻辑，对所述数字信号进行逻辑运算，得到对应的生产数据；
第一信号传输模块，用于将所述生产数据传输至云端服务器；其中，所述云端服务器用于存储所述生产数据；
第二信号传输模块，用于所述云端服务器利用物联网通信技术将存储的所述生产数据传输至目标系统。
9.一种生产数据采集设备，其特征在于，所述生产数据采集设备包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；
所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述生产数据采集设备执行如权利要求1-7中任一项所述的生产数据采集方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的生产数据采集方法。
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