专利名称：仪器设备使用状态网络实时监控装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种仪器设备使用状态实时监控的技术，尤其涉及一种采用网络通讯 技术进行仪器设备状态实时监控的装置及方法。
背景技术：
随着教育、科技研发、行政机构管理投资的加大，大量高精尖仪器设备涌进高校、 企事业单位实验室以及政府等各类管理机构，随着教育水平、科研水平、行政管理水平的发 展，教学与科研对高水平分析测试的依赖性越来越强，大型贵重精密仪器在科研中的支撑 作用也日益增强，仪器设备的管理成为高校、企事业单位实验室管理以及政府等行政部门 管理的重要内容。仪器设备管理效率的高低直接影响着实验室建设和管理的质量、实验设 备的使用效果、教学质量的提高和科学研究的进程。如何强化大型仪器设备的管理，建立适 应知识经济发展要求、适应实际的管理机制，真正做到资源共享，提高设备利用率和使用效 益，是每一位管理人员都需要认真思考和探讨的问题。因此，研发适合实验室以及各类仪器 设备的管理、实时在线使用监测等相关设备对各个使用单位设备管理势在必行。仪器设备是各个使用单位从事教学、科研、行政管理等的重要条件和基本手段，是 各使用单位的物质基础和综合实力的体现。随着教学、科技研发、行政管理的快速发展，仪 器设备在管理中所面临的新情况、新问题也愈显突出，如何对仪器设备进行有效的科学管 理，充分利用仪器设备资源，使其发挥最佳效益，已成为各类管理部门研究的一项重要课 题。实践证明，仪器设备管理水平的高低直接影响着教学、科研的发展水平、速度和规模。切 实加强各类仪器设备管理，对于提高学校、企事业单位、以及各类行政管理部门的科研创新 水平，促进其更快发展，提高仪器设备的利用率，节约能源，防止国有资产流失，具有十分重 要的意义。目前，国内外仪器设备管理基本局限在制度管理和软件管理层面，通过管理人员 对制度的执行以及使用统计软件对设备使用的统计报表获取仪器设备使用的相关信息，这 两种方法虽然可以提高仪器设备的使用效率和管理水平，但消耗人力、管理烦琐。管理的好 坏取决于管理人员的责任心，而仪器设备所表现的很多状态通过该方法无法进行管理，所 以如何寻求设备使用过程中的科学管理方法已经成为迫在眉睫的刚性需求。近几年国内公司开发了一种仪器设备管理监测装置，该装置通过刷卡系统对仪器 设备的使用进行了部分管理，并且只局限在开机时间、使用人的初步管理，对仪器设备使用 状态(开机、操作人开机离岗、全或部分工作状态使用)、仪器设备不稳定状态报警、仪器设 备工作电流监控等方面存在欠缺。这种管理方式从根本上没有实现仪器设备使用的科学管 理，没有反应出仪器设备本身的工作参数和状态。
发明内容
本发明针对上述现有技术所存在的问题而提供一种仪器设备使用状态网络实时 监控装置及方法，是通过网络通讯技术及计算机软硬件系统对各类仪器设备的工作状态进行控制和管理，包括对仪器设备的使用进行授权使用、运行机时统计、仪器工况在线显示、 使用日志管理、收费管理、仪器设备工作电流波形显示、仪器设备用电量显示及能耗统计报 表、仪器设备不稳定电流报警等管理。本发明的技术方案如下—种仪器设备使用状态网络实时监控装置，其特征在于包括无线读卡模块是由使用卡和读取模块构成，使用卡采用集成电路IC卡，读取模块 采用无线射频通讯模块，以读取使用卡内的信息；设备接入模块的输入接口与无线读卡模块的输出接口连接，设备接入模块是由接 入插座和微电子开关构成，接入插座用于给仪器设备提供电源接口，微电子开关通过确定 无线读卡模块读取的信息是否与使用部门、使用者及机器编码一致，若判断结果为正确信 息信号则为仪器设备提供工作电压以及电流信号；电流信号采集和处理模块是由电流传感器、运算放大器和单片机构成，电流信号 采集和处理模块的信号输入接口与无线读卡模块的信号输出接口连接，通过电流传感器对 仪器设备使用中的电流信号进行采集，将采集的电流信号传输给运算放大器，信号经过放 大处理后，输出给单片机，单片机对读取的电流信号进行A/D转换、智能处理和使用状态定 义，并把电流信号的幅值和仪器设备使用状态编码传送给通讯管理模块；通讯管理模块采用串联通讯接口模块，通讯管理模块的信号输入接口与电流信号 采集和处理模块的信号输出接口连接，通讯管理模块的信号输出接口与远程服务器模块的 信号输入接口连接，通讯管理模块将接收的使用者信息、开机信息、仪器设备使用状态信息 以及实时采集的电流数值通过网络通讯方式传送给远程服务器模块；远程服务器模块，采 用终端电脑，将接收的仪器设备的使用信息进行统计管理、工作电流波形实时显示、仪器设 备用电量显示及能耗统计报表、通过对电流超过波动范围的判断实现设备不稳定状态报警 功能。所述的电流传感器为霍尔电流传感器，霍尔电流传感器通过插座DLl的2引脚输 入给运放3脚，运放的1脚通过电容C8输出给运放的5脚，经过放大后由运放的7脚输出 给运放的12脚，再由运放的14脚输出给运放的10脚，最后由运放的8脚输出给单片机，单 片机对电流信号进行A/D转换，读取电流信号的幅值。所述的通讯管理模块的信号输出接口还连接有显示屏，对设备使用状态、使用时 间等进行显示。一种仪器设备使用状态网络实时监控的方法，包括下述步骤无线读卡模块通过使用者刷卡读取使用卡内的信息，获得仪器设备使用的信息； 无线读卡模块对读取的使用卡内信息信息进行判断，确定是否是使用部门、使用者及机器 编码一致，如果和仪器设备设置相符，通过微电子开关给仪器设备供电，如果和仪器设备设 置不相符，则关机；在给仪器设备供电的同时，电流信号采集和处理模块通过电流传感器对仪器设备 使用中的电流信号进行采集，将采集的电流信号传输给运算放大器，信号经过放大处理后， 输出给单片机，单片机对读取的电流信号进行A/D转换、智能处理和使用状态定义，并将智 能处理调整后的电流信号幅值和仪器设备使用状态编码传送给通讯管理模块；通讯管理模块通过串联通讯接口对接收的使用者信息、开机信息、设备使用状态 信息、实时采集的电流数值进行远程通讯；远程服务器模块对仪器设备使用信息进行统计管理、使用电流波形实时显示、仪器设备用电量显示及能耗统计报表、通过对电流超过波动 范围的判断实现设备不稳定状态报警。本发明的优点效果如下本发明可实现仪器设备的授权使用、运行机时统计、仪器工况在线显示、使用日志 管理、收费管理、设备工作电流波形显示、仪器设备用电量显示及能耗统计报表、设备不稳 定电流报警等功能。是对各类仪器设备的工作状态进行控制和管理以及用电量计算和能耗 统计的计算机软硬件系统集成产品。管理部门通过读卡器给每个仪器设备的使用者授权发 放用户卡，用户卡上的管理信息包括用户课题ID，允许使用的设备名称、运行使用的时间。 用户持卡开机，系统自动记录设备使用电流状态(关机、部分功能使用状态、全功能使用状 态、待机等状态)使用信息，实时显示设备用电量并计算能耗指标，真正实现了设备的实时 监控和科学管理。
图1为本发明仪器设备使用状态网络实时监控装置的结构示意图。图2为本发明的电流信号采集和处理模块的电路结构图。图3为本发明仪器设备使用状态网络实时监控方法的流程图。图1中，1、无线读卡模块，2、设备接入模块，3、电流信号采集和处理模块，4、通讯 管理模块，5、显示屏，6、远程服务器模块。
具体实施例方式下面结合附图和实施例详细描述对本发明。实施例1仪器设备使用状态网络实时监控装置的结构如图1所示，它包括无线读 卡模块1、设备接入模块2、电流信号采集和处理模块3、通讯管理模块4和远程服务器模块 5五个部分，其中，无线读卡模块1是由使用卡和读取模块构成，读取模块可以采用无线射 频通讯模块，以读取使用卡内信息，卡内信息包括使用单位、使用人、机器编码等，并将读取 的信息传送给设备接入模块2 ；设备接入模块2是由万能接入插座和微电子开关构成，万能 接入插座用于给使用设备供应电源，适用于任何电子设备，微电子开关是判断无线读卡模 块2的正确信息信号为设备输出220V电压，以及使用霍尔电流传感器采集设备使用产生的 电流信号；电流信号采集和处理模块3，是将电流信号进行采集、放大、A/D转换、智能处理 和使用状态定义，并传送给通讯管理模块4 ；通讯管理模块4是将使用者信息、开机信息、设 备使用状态信息、实时采集的电流数值等通过串联通讯接口 RS232进行远程通讯，同时将 相关信息传送给显示屏5和远程服务器模块6 ；显示屏5显示机器号、使用时间、使用状、当 前的电流数值等；远程服务器模块6，按照使用者的信息，将仪器设备使用信息进行统计管 理、使用电流波形实时显示、仪器设备用电量显示及能耗统计报表、通过对电流超过波动范 围的判断实现设备不稳定状态报警。电流信号采集和处理模块的结构如图2所示，插座DLl连接霍尔电流传感器 CS030GT，3脚是电源正，连接运放LM324的7脚，运放1脚是电源负，连接电阻R2、R3、R6、 R8的一端，运放2脚连接LM324的3脚；LM324的1脚和2脚相连在一起，连接电阻R2的另 一端和电容C8的正端；电容C8的负端同时连接电阻R3的另一端、电阻R4的一端，电阻R4
5的另一端连接LM324的5脚，LM324的6脚同时连接电阻R5的一端、电阻R6的另一端，电 阻R5的另一端同时连接LM324的7脚和电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接LM324的12 脚，LM324的13脚同时连接电阻Ra的2、3脚和电阻R8的另一端，LM324的14脚同时连接 LM324的10脚和电阻Ra的1脚，LM324的8脚和9脚连接在一起，同时连接插座DLO的2、 3脚，DLO的1脚接地；LM324的4脚接正，11脚接负；DLO的2、3脚接电流信号采集和处理 模块。—种仪器设备使用状态网络实时监控方法，包括下述步骤通过刷卡获得设备使用者的信息(步骤100)；对获取的信息进行判断；正确则执 行步骤103，错误则执行102(步骤101)；给使用的仪器设备供电(步骤103)；在供电的同 时采集仪器设备使用的电流(步骤104)；将采集的电流进行调理并将数值传送给通讯管理 模块(步骤105)；通讯管理模块对机器号、使用者的信息、机器状态、电流当前数值进行显 示(步骤106)；通过网络将使用者信息、使用状态、电流的数值发送给服务器(步骤107)； 服务器按使用者分类存储开机时间、使用时间、状态以及电流数值(步骤108)；服务器画出 使用仪器设备的电流波形、显示仪器设备用电量及能耗统计报表、并对不稳定电流波形报 警(步骤109)；使用者不使用仪器设备的时候，刷卡关机(步骤110)；最后服务器结束实时 监控(步骤111)。
权利要求
一种仪器设备使用状态网络实时监控装置，其特征在于它包括无线读卡模块是由使用卡和读取模块构成，使用卡采用集成电路IC卡，读取模块采用无线射频通讯模块，以读取使用卡内的信息；设备接入模块的输入接口与无线读卡模块的输出接口连接，设备接入模块是由接入插座和微电子开关构成，接入插座用于给仪器设备提供电源接口，微电子开关通过确定无线读卡模块读取的信息是否与使用部门、使用者及机器编码一致，若判断结果为正确信息信号则为仪器设备提供工作电压以及电流信号；电流信号采集和处理模块是由电流传感器、运算放大器和单片机构成，电流信号采集和处理模块的信号输入接口与无线读卡模块的信号输出接口连接，通过电流传感器对仪器设备使用中的电流信号进行采集，将采集的电流信号传输给运算放大器，信号经过放大处理后，输出给单片机，单片机对读取的电流信号进行A/D转换、智能处理和使用状态定义，并把电流信号的幅值和仪器设备使用状态编码传送给通讯管理模块；通讯管理模块采用串联通讯接口模块，通讯管理模块的信号输入接口与电流信号采集和处理模块的信号输出接口连接，通讯管理模块的信号输出接口与远程服务器模块的信号输入接口连接，通讯管理模块将接收的使用者信息、开机信息、仪器设备使用状态信息以及实时采集的电流数值通过网络通讯方式传送给远程服务器模块；远程服务器模块，采用终端电脑，将接收的仪器设备的使用信息进行统计管理、工作电流波形实时显示、仪器设备用电量显示及能耗统计报表、通过对电流超过波动范围的判断实现设备不稳定状态报警功能。
2.根据权利要求1所述的仪器设备使用状态网络实时监控装置，其特征在于所述的 电流传感器为霍尔电流传感器，霍尔电流传感器通过插座DLl的2引脚输入给运放3脚，运 放的1脚通过电容C8输出给运放的5脚，经过放大后由运放的7脚输出给运放的12脚，再 由运放的14脚输出给运放的10脚，最后由运放的8脚输出给单片机，单片机对电流信号进 行A/D转换，读取电流信号的幅值。
3.根据权利要求1所述的仪器设备使用状态网络实时监控装置，其特征在于所述的 通讯管理模块的信号输出接口还连接有显示屏，对设备使用状态、使用时间等进行显示。
4.一种仪器设备使用状态网络实时监控方法，其特征在于包括下述步骤无线读卡模块通过使用者刷卡读取使用卡内的信息，获得仪器设备使用的信息；无线 读卡模块对读取的使用卡内信息信息进行判断，确定是否是使用部门、使用者及机器编码 一致，如果和仪器设备设置相符，通过微电子开关给仪器设备供电，如果和仪器设备设置不 相符，则关机；在给仪器设备供电的同时，电流信号采集和处理模块通过电流传感器对仪器设备使用 中的电流信号进行采集，将采集的电流信号传输给运算放大器，信号经过放大处理后，输出 给单片机，单片机对读取的电流信号进行A/D转换、智能处理和使用状态定义，并将智能处 理调整后的电流信号幅值和仪器设备使用状态编码传送给通讯管理模块；通讯管理模块通过串联通讯接口对接收的使用者信息、开机信息、设备使用状态信息、 实时采集的电流数值进行远程通讯；远程服务器模块对仪器设备使用信息进行统计管理、使用电流波形实时显示、仪器设备 用电量显示及能耗统计报表、通过对电流超过波动范围的判断实现设备不稳定状态报警。
全文摘要
本发明涉及一种仪器设备使用状态网络实时监控装置及方法。该装置包括无线读卡模块、设备接入模块、电流信号采集和处理模块、通讯管理模块和远程服务器模块。该方法包括无线读卡模块读取使用卡内信息；设备接入模块对仪器设备供电接入以及仪器设备使用电流信号的输入；电流信号采集和处理模块对设备使用中的电流信号进行采集、放大、A/D转换、智能处理和使用状态定义；通讯管理模块将使用者信息、开机信息、设备使用状态信息等进行远程通讯管理；远程服务器模块完成设备使用信息统计管理、使用电流波形实时显示、设备不稳定状态报警等。本发明用户持卡开机，系统自动记录设备使用电流状态使用信息，真正实现了设备的实时监控和科学管理。
文档编号G05B19/418GK101984381SQ20101028188
公开日2011年3月9日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者庞希宁, 张福利, 李亘松 申请人:中国医科大学