CN117940860A - 一种工业数据获取方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种工业数据获取方法及装置，方法包括：采集工业控制器(110)的显示面板(111)的显示图像，工业控制器(110)用于控制至少一个工业设备；通过位于工业控制器(110)的现场的边缘计算设备(120)将显示图像发送至云端(130)；在云端(130)对显示图像进行图像处理，以获取工业设备的运行数据，并输出工业设备的运行数据。可以提高图像处理的准确性和效率，同时可以降低对边缘计算设备(120)的要求，降低了成本。

Description

一种工业数据获取方法及装置 技术领域
本发明主要涉及工业数字化领域，尤其涉及一种工业数据获取方法及装置。
背景技术
工厂的工业控制器连接至工业设备，以对工业设备进行控制。老旧的工业设备/工业控制器(legacy industrial device)由于有限的计算资源和物理接口，老旧过时的软硬件配置，以及网络安全方面的设置，通常无法访问老旧工业设备的数据库或应用程序接口(API)，即无法连接至现代的工业互联网网络，导致此类工业设备的数据获取非常困难，严重影响工厂的数字化进程。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种数据获取方法、装置及系统，以能够快速、准确地获取工业设备的数据。
为实现上述目的，本发明提出了一种工业数据获取方法，所述方法包括：采集工业控制器的显示面板的显示图像，所述工业控制器用于控制至少一个工业设备；通过位于所述工业控制器的现场的边缘计算设备将所述显示图像发送至云端；在所述云端对所述显示图像进行图像处理，以获取所述工业设备的运行数据，并输出所述工业设备的运行数据。为此，在工业控制器的现场设置了边缘计算设备，边缘计算设备获取工业控制器中显示面板上的显示图像，并在云端对显示图像进行分析和处理，由于云端具有丰富的算法和强大的算力，可以提高图像处理的准确性和效率，同时可以降低对边缘计算设备的算力要求，降低了成本。此外，该方法无需对老旧工业控制器进行硬件或软件上的改造，消除了老旧工业控制器数据获取困难的问题。
可选地，在所述云端对所述显示图像进行图像处理，以获取所述工业设备的运行数据包括：分割出所述显示图像中的感兴趣区域，所述感兴趣区域包括图标和文字；对所述感兴趣区域中的图标进行颜色检测，以获取所述图标的颜色信息和形状信息，并将所述颜色信息和形状信息转换为语义信息；和/或对所述感兴趣区域的文字进行光学字符识别，以获取计算机可读文字。为此，可以在云端实现图像处理，并获取工业设备的运行数据。
可选地，采集所述工业控制器的显示面板的显示图像包括：在所述显示面板的输出端设置一分线器，通过所述分线器采集所述工业控制器的显示面板的显示图像。为此，通过 分线器采集显示面板的显示图像，无需对工业控制器的结构进行改造。
可选地，所述方法还包括：通过云端将所述显示图像发送至一远程终端，并在所述远程终端上显示所述显示图像。为此，个人计算机或移动终端的显示单元上可以显示工业控制器中的显示图像，用户可以远程浏览工业设备的运行状态。
可选地，所述方法还包括：在所述远程终端接收一控制指令并将所述控制指令通过所述云端发送至所述边缘计算设备，在所述边缘计算设备将控制指令转换为模拟输入信号并将所述模拟输入信号发送至所述工业控制器，以在所述工业控制器执行与所述模拟输入信号对应的指令。为此，可以实现对工业设备的远程控制。
本发明还提出一种工业数据获取装置，所述装置包括：采集模块，采集工业控制器的显示面板的显示图像，所述工业控制器用于控制至少一个工业设备；发送模块，通过位于所述工业控制器的现场的边缘计算设备将所述显示图像发送至云端；处理模块，在所述云端对所述显示图像进行图像处理，以获取所述工业设备的运行数据，并输出所述工业设备的运行数据。
可选地，所述处理模块在所述云端对所述显示图像进行图像处理，以获取所述工业设备的运行数据包括：分割出所述显示图像中的感兴趣区域，所述感兴趣区域包括图标和文字；对所述感兴趣区域中的图标进行颜色检测，以获取所述图标的颜色信息和形状信息，并将所述颜色信息和形状信息转换为语义信息；和/或对所述感兴趣区域的文字进行光学字符识别，以获取计算机可读文字。
可选地，所述采集模块采集所述工业控制器的显示面板的显示图像包括：在所述显示面板的输出端设置一分线器，通过所述分线器采集所述工业控制器的显示面板的显示图像。
可选地，所述装置还包括：通过云端将所述显示图像发送至一远程终端，并在所述远程终端上显示所述显示图像。
可选地，所述装置还包括：在所述远程终端接收一控制指令并将所述控制指令通过所述云端发送至所述边缘计算设备，在所述边缘计算设备将控制指令转换为模拟输入信号并将所述模拟输入信号发送至所述工业控制器，以在所述工业控制器执行与所述模拟输入信号对应的指令。
本发明还提出一种电子设备(400)，包括处理器(410)、存储器(420)和存储在所述存储器(420)中的指令，其中所述指令被所述处理器(410)执行时实现如上所述的方法。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令在被运行时执行如上所述的方法。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1是根据本发明的一实施例的一种获取工业数据的实施环境的示意图；
图2是根据本发明的一实施例的一种工业数据获取方法的流程图；
图3是根据本发明的一实施例的一种工业数据获取装置的示意图；
图4是根据本发明的一实施例的一种电子设备的示意图。
附图标记说明
110 工业控制器
111 显示单元
112 分线器
113 计算单元
114 控制单元
120 边缘计算设备
121 视频采集卡
200 工业数据获取方法
210-230 步骤
300 工业数据获取装置
310 采集模块
320 发送模块
330 处理模块
400 电子设备
410 处理器
420 存储器
A 现场
B 现场
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用 其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
图1是根据本发明的一实施例的一种获取工业数据的实施环境的示意图。
如图1所示，该实施环境包括现场A、现场B和云端130，各现场包括工业控制器110和边缘计算设备120。可以理解，实施环境还可以包括除现场A和现场B之外的其它现场。以现场A为例，工业控制器110包括显示面板111、计算单元113和控制单元114，其中显示面板111可以是人机交互界面(Human Machine Interface，HMI)，现场用户可以通过显示面板111浏览工业设备120的运行状态，也可以通过显示面板111下达控制指令。
工业控制器110连接至工业设备，工业设备在运行时会产生运行数据，这些运行数据通过工业设备和工业控制器110之间的连接发送至工业控制器110，经过分析处理之后显示在工业控制器110的显示面板111上，显示面板111在接收到用户输入的控制指令之后，根据控制指令对工业设备进行控制，例如使部分工业设备停止运行。
边缘计算设备120与工业控制器110位于相同的现场，即边缘计算设备120与工业控制器110在物理空间内相邻。边缘计算设备120包括视频采集卡121，用于采集工业控制器110中显示面板111的显示图像。边缘计算设备120还可以包括通信单元和处理单元(图中未示出)，通信单元用于与其它实体之间进行数据通信，处理单元用于对接收到的数据进行处理(例如数据转换)。
图2是根据本发明的一实施例的一种工业数据获取方法200的流程图，如图2所示，工业数据获取方法200包括：
步骤210，采集工业控制器的显示面板的显示图像，工业控制器用于控制至少一个工业设备。
工业控制器连接至工业设备，用于控制至少一个工业设备。工业控制器包括显示界面，显示界面上可以显示各工业设备的运行状态，例如第一工业设备正在运行，第二工业设备停止运行。用户还可以通过显示界面控制各工业设备的运行状态，例如可以使正在运行的第一工业设备停止运行，或使停止运行的第二工业设备开始运行。此步骤采集工业控制器的显示面板的显示图像。可以以固定采样周期(例如5秒)采集工业控制器的显示面板的显示图像，这些显示图像形成时序显示图像。
在一实施例中，采集工业控制器的显示面板的显示图像可以包括：在显示面板的输出 端设置一分线器，通过分线器采集工业控制器的显示面板的显示图像。如图1所示，在显示面板的输出端设置一分线器112，分线器112分出两路图像，其中一路图像发送至计算单元113，控制单元114根据计算单元113的输出对工业设备进行控制，另一路图像发送至视频采集卡121。为此，通过分线器采集显示面板的显示图像，无需对工业控制器的结构进行改造。
步骤220，通过位于工业控制器的现场的边缘计算设备将显示图像发送至云端。
边缘计算设备120的视频采集卡121采集显示面板111的显示图像，也就是对显示面板111进行截屏，视频采集卡121以固定的采样周期采集显示图像，以减少显示图像的采样数量，降低对边缘计算设备120的性能要求。边缘计算设备120的视频采集卡121之后，可以将显示图像存储至边缘计算设备120的缓存中，并采用端云传输协议将缓存中的显示图像发送至云端130。
步骤230，在云端对显示图像进行图像处理，以获取工业设备的运行数据，并输出工业设备的运行数据。
在云端130对显示图像进行图像处理，以获取工业设备的运行数据可以包括：分割出显示图像中的感兴趣区域，感兴趣区域包括图标和文字；对感兴趣区域中的图标进行颜色检测，以获取图标的颜色信息和形状信息，并将颜色信息和形状信息转换为语义信息；和/或对感兴趣区域的文字进行光学字符识别，以获取计算机可读文字。感兴趣区域指的是包含工业设备运行信息的区域。例如，可以对感兴趣区域进行裁剪、拉直和缩放处理，还可以训练神经网络模型，并使用经训练的神经网络模型对现实图像进行处理。示例性地，神经网络模型可以是卷积神经网络模型(CNN)。通过在云端对显示图像进行分析和处理，由于云端具有丰富的算法和强大的算力，可以提高图像处理的准确性和效率，同时可以降低对边缘计算设备的算力要求，降低了成本。
在获取工业设备的运行数据之后，输出工业设备的运行数据，这些运行数据可以用于进一步的处理、现实或控制。在一实施例中，运行数据可以为结构化数据。结构化数据可以为JSON，XML或CSV格式。
在一些实施例中，方法200还可以包括：通过云端130将显示图像发送至一远程终端，并在远程终端上显示显示图像。远程终端可以是个人计算机或移动终端，在个人计算机或移动终端的显示单元上可以显示工业控制器110中的显示图像，用户可以远程浏览工业设备的运行状态。
在一些实施例中，方法200还可以包括：在远程终端接收一控制指令并将控制指令通过云端发送至边缘计算设备，在边缘计算设备将控制指令转换为模拟输入信号并将模拟输 入信号发送至工业控制器，以在工业控制器执行与模拟输入信号对应的指令。具体地，用户在浏览工业设备的运行状态之后，通过远程终端下发一控制指令，例如使第一工业设备停止运行，该控制指令通过云端发送至边缘计算设备120，边缘计算设备120将控制指令转换为模拟输入信号(例如鼠标键盘信号)，工业控制器可以识别该模拟输入信号，并执行相应的操作。示例性地，边缘计算设备120可以包括UART-HID桥，以将UART协议消息转换为HID协议(人机接口协议)消息。为此，可以实现对工业设备的远程控制。
本发明的实施例提供了一种工业数据的获取方法，在工业控制器的现场设置了边缘计算设备，边缘计算设备获取工业控制器中显示面板上的显示图像，并在云端对显示图像进行分析和处理，由于云端具有丰富的算法和强大的算力，可以提高图像处理的准确性和效率，同时可以降低对边缘计算设备的算力要求，降低了成本。此外，该方法无需对老旧工业控制器进行硬件或软件上的改造，消除了老旧工业控制器数据获取困难的问题。
本发明还提出一种工业数据获取装置，图3是根据本发明的一实施例的一种工业数据获取装置300的示意图，如图3所示，工业数据获取装置300包括：
采集模块310，采集工业控制器的显示面板的显示图像，工业控制器用于控制至少一个工业设备。
发送模块320，通过位于工业控制器的现场的边缘计算设备将显示图像发送至云端。
处理模块330，在云端对显示图像进行图像处理，以获取工业设备的运行数据，并输出工业设备的运行数据。
在一些实施例中，处理模块330在云端对显示图像进行图像处理，以获取工业设备的运行数据包括：
分割出显示图像中的感兴趣区域，感兴趣区域包括图标和文字；
对感兴趣区域中的图标进行颜色检测，以获取图标的颜色信息和形状信息，并将颜色信息和形状信息转换为语义信息；和/或对感兴趣区域的文字进行光学字符识别，以获取计算机可读文字。
在一些实施例中，采集模块310采集工业控制器的显示面板的显示图像包括：在显示面板的输出端设置一分线器，通过分线器采集工业控制器的显示面板的显示图像。
在一些实施例中，装置300还包括：通过云端将显示图像发送至一远程终端，并在远程终端上显示显示图像。
在一些实施例中，装置300还包括：在远程终端接收一控制指令并将控制指令通过云端发送至边缘计算设备，在边缘计算设备将控制指令转换为模拟输入信号并将模拟输入信号发送至工业控制器，以在工业控制器执行与模拟输入信号对应的指令。
本发明还提出一种电子设备400。图4是根据本发明的一实施例的一种电子设备400的示意图。如图4所示，电子设备400包括处理器410和存储器420，存储器420存储中存储有指令，其中指令被处理器410执行时实现如上文所述的方法200。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令在被运行时执行如上文所述的方法200。
本发明的方法和装置的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本发明的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)……)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器……)。
在此使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的方法所执行的操作。应当理解的是，前面的操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (12)

  1. 一种工业数据获取方法(200)，其特征在于，所述方法(200)包括：
    采集工业控制器的显示面板的显示图像，所述工业控制器用于控制至少一个工业设备(210)；
    通过位于所述工业控制器的现场的边缘计算设备将所述显示图像发送至云端(220)；
    在所述云端对所述显示图像进行图像处理，以获取所述工业设备的运行数据，并输出所述工业设备的运行数据(230)。
  2. 根据权利要求1所述的方法(200)，其特征在于，在所述云端对所述显示图像进行图像处理，以获取所述工业设备的运行数据包括：
    分割出所述显示图像中的感兴趣区域，所述感兴趣区域包括图标和文字；
    对所述感兴趣区域中的图标进行颜色检测，以获取所述图标的颜色信息和形状信息，并将所述颜色信息和形状信息转换为语义信息；和/或对所述感兴趣区域的文字进行光学字符识别，以获取计算机可读文字。
  3. 根据权利要求1所述的方法(200)，其特征在于，采集所述工业控制器的显示面板的显示图像包括：在所述显示面板的输出端设置一分线器，通过所述分线器采集所述工业控制器的显示面板的显示图像。
  4. 根据权利要求1所述的方法(200)，其特征在于，所述方法(200)还包括：通过云端将所述显示图像发送至一远程终端，并在所述远程终端上显示所述显示图像。
  5. 根据权利要求4所述的方法(200)，其特征在于，所述方法(200)还包括：在所述远程终端接收一控制指令并将所述控制指令通过所述云端发送至所述边缘计算设备，在所述边缘计算设备将控制指令转换为模拟输入信号并将所述模拟输入信号发送至所述工业控制器，以在所述工业控制器执行与所述模拟输入信号对应的指令。
  6. 一种工业数据获取装置(300)，其特征在于，所述装置(300)包括：
    采集模块(310)，采集工业控制器的显示面板的显示图像，所述工业控制器用于控制至少一个工业设备；
    发送模块(320)，通过位于所述工业控制器的现场的边缘计算设备将所述显示图像发送至云端；
    处理模块(330)，在所述云端对所述显示图像进行图像处理，以获取所述工业设备的运行数据，并输出所述工业设备的运行数据。
  7. 根据权利要求6所述的装置(300)，其特征在于，所述处理模块(330)在所述云 端对所述显示图像进行图像处理，以获取所述工业设备的运行数据包括：
    分割出所述显示图像中的感兴趣区域，所述感兴趣区域包括图标和文字；
    对所述感兴趣区域中的图标进行颜色检测，以获取所述图标的颜色信息和形状信息，并将所述颜色信息和形状信息转换为语义信息；和/或对所述感兴趣区域的文字进行光学字符识别，以获取计算机可读文字。
  8. 根据权利要求6所述的装置(300)，其特征在于，所述采集模块(310)采集所述工业控制器的显示面板的显示图像包括：在所述显示面板的输出端设置一分线器，通过所述分线器采集所述工业控制器的显示面板的显示图像。
  9. 根据权利要求6所述的装置(300)，其特征在于，所述装置(300)还包括：通过云端将所述显示图像发送至一远程终端，并在所述远程终端上显示所述显示图像。
  10. 根据权利要求9所述的装置(300)，其特征在于，所述装置(300)还包括：在所述远程终端接收一控制指令并将所述控制指令通过所述云端发送至所述边缘计算设备，在所述边缘计算设备将控制指令转换为模拟输入信号并将所述模拟输入信号发送至所述工业控制器，以在所述工业控制器执行与所述模拟输入信号对应的指令。
  11. 一种电子设备(400)，包括处理器(410)、存储器(420)和存储在所述存储器(420)中的指令，其中所述指令被所述处理器(410)执行时实现如权利要求1-5任一项所述的方法。
  12. 一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令在被运行时执行根据权利要求1-5中任一项所述的方法。
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