用于收集机器各种操作数据的传感器控制器和传感器组件的制作方法

本发明涉及用于收集机器的各种操作数据的传感器控制器和传感器组件。

背景技术：

虽然当前企业中正大量使用工厂自动化设备并得到政府的鼓励，但是实际上在中小企业中在利用工厂自动化设备方面存在局限性。也就是说，不仅存在为了使用相应的自动化设备而需要相当大金额投资的投资成本问题，而且还存在如下问题：在将自动化设备的测量传感器指定为某一公司产品的部件时，在完成其供应量且制造其他公司的产品时，在针对其的传感器模块及其测量值改变的情况下，需要更换整个测量模块。此外，在需要改变测量模块的设置时，也需要相当的时间和费用，因此，在许多情况下，相比使用自动化设备，利用现有的人力测量并随时监测更有效率。

此外，当前的工厂自动化设备的传感器的每一个执行一个特定的功能。例如，测量温度的传感器将通过结合相应的模块和温度测量传感器并模块化的终端而测量的数据传送到服务器或进行管理的数据服务器，管理员检查针对其的信息。此外，这样的结合型终端通过与设备的复杂的连接进行管理和测量控制。然而，在除了温度传感器还需要湿度传感器的情况下，在将湿度传感器和温度传感器一起模块化而需要附加地制作的费用方面和需要新设计的时间方面以及针对其开发人力方面存在负担。

技术实现要素：

技术问题

作为用于解决上述技术问题的技术手段，本发明的一实施例的目的在于提供用于从各种不同的传感器收集工厂内机器的操作数据，整合这些操作数据并将所整合的操作数据通知给服务器，从而实时收集并监测工厂内的机器设备信息的传感器和传感器组件。

技术方案

根据本发明的一实施例的一种用于收集机器的各种操作数据的传感器控制器，从与机器连接并检测所述机器的操作数据的至少一个测量传感器接收所述操作数据，向通信模块传递所述操作数据，以使所述操作数据被传送至服务器并由所述服务器收集，其中，即使通过测量传感器的更换或添加而连接与所述至少一个测量传感器不同种类的测量传感器，所述传感器控制器也识别所连接的所述测量传感器的操作数据。

根据本发明的另一实施例，一种用于收集机器的各种操作数据的传感器组件包括：传感器控制器，所述传感器控制器从与机器连接并检测所述机器的操作数据的至少一个测量传感器接收所述操作数据；以及通信模块，所述通信模块从所述传感器控制器接收所述操作数据并将所述操作数据传送到服务器，其中，即使通过测量传感器的更换或添加而连接与所述至少一个测量传感器不同种类的测量传感器，所述传感器控制器也识别所连接的所述测量传感器的操作数据，所述传感器控制器和所述通信模块在物理上独立地形成。

根据本发明的又一实施例，一种存储在用于收集机器的各种操作数据的传感器内的计算机可读记录介质，其记录有程序，所述程序用于执行如下操作：从与机器连接并检测所述机器的操作数据的至少一个测量传感器接收所述操作数据，向通信模块传递所述操作数据，以使所述操作数据被传送至服务器并由所述服务器收集，其中，即使通过测量传感器的更换或添加而连接与所述至少一个测量传感器不同种类的测量传感器，也识别所连接的所述测量传感器的操作数据。

有益效果

根据本发明，在想要收集工厂内机器设备的操作数据时，即使是相互不兼容的数据获取传感器，通过传感器控制器也能够获得一个整合的集合信息并将其提供给服务器，从而能够实现工厂内机器设备信息获取的便利性。

此外，通过以装配式实现传感器控制器、通信模块和测量传感器，能够容易地进行测量传感器的更换和添加，从而能够提高工厂管理员管理传感器的便利性。

此外，即使是相互不兼容的传感器，通过在传感器控制器内实时自动安装并更新固件，解决了在利用多个测量传感器时的现有技术障碍。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的系统的结构图。

图2是根据本发明的一实施例的传感器组件的结构的框图。

图3是根据本发明的另一实施例的传感器组件的结构的框图。

图4是根据本发明的一实施例的转换器的结构图。

图5是用于说明根据本发明的一实施例的传感器控制器控制测量传感器以收集机器的操作数据的实施例的流程图。

图6和图7是示出根据本发明的一实施例的、截止到从在测量传感器中生成的电信号值检测测量值的过程的概念图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明，以便于本发明所属的技术领域的普通技术人员能够容易地实施本发明。但是，本发明可由各种不同的方式实现，而并非限定于在此说明的实施例。此外，附图中为了清楚地说明本发明而省去了与说明无关的部分，且在整个说明书中，对相似的部分赋予了相似的附图标记。

在整个说明书中，当记载为某一部分与其他部分“连接”时，其除了“直接连接”的情况以外，还包括彼此之间设有其他元件并“电连接”的情况。并且，当记载为某一部分“包括”某一结构元件时，除非有特别相反的记载，其表示还可包括其他结构元件，而不是将其他结构元件排除在外。

在本说明书中，“部”或“模块”包括由硬件实现的单元、由软件实现的单元、由软件和硬件二者实现的单元。此外，一个单元也可以利用两个以上的硬件来实现，两个以上的单元也可以由一个硬件来实现。此外，“～部”不是受限于软件或硬件的含义，“～部”也可以被配置成位于能够寻址的存储介质中，且也可以配置成使一个或多个处理器再生。因此，作为一示例，“～部”包括诸如软件部件、面向对象的软件部件、类部件和任务部件的部件、进程、函数、属性、过程、子程序、程序代码段、驱动程序、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组和变量。在部件和“～部”中设置的功能由更小数量的部件和“～部”结合，或可以进一步分为附加的部件和“～部”。此外，部件和“～部”也可以被配置成使装置或安全多媒体卡内的一个或多个cpu再生。

以下提及的“用户终端”可以由能够通过网络访问服务器或其它终端的计算机或便携式终端来实现。其中，计算机例如包括加载有网络浏览器的笔记本、台式电脑、手提电脑等，便携式终端作为确保便携性和移动性的无线通信装置，例如可以包括诸如基于国际移动通信(internationalmobiletelecommunication，imt)-2000、码分多址(codedivisionmultipleaccess，cdma)、宽带码分多址(w-codedivisionmultipleaccess，w-cdma)、无线宽带接入(wirelessbroadbandinternet，wibro)、长期演进(longtermevolution，lte)通信的终端、智能手机、平板电脑等的所有种类的手持式无线通信装置。此外，“网络”可以通过诸如局域网(localareanetwork，lan)、广域网(wideareanetwork，wan)或增值网络(valueaddednetwork，van)等的有线网络或诸如移动通信网(mobileradiocommunicationnetwork)或卫星通信网等的所有种类的无线网络实现。

以下，具体说明根据本发明的一实施例的系统。

参照图1，本发明的一实施例的系统包括设置在工厂内的机器10附近的传感器组件100、服务器200、用户终端300。

根据本发明的一实施例的系统是能够提供智能工厂服务的系统。这种智能工厂服务实施监测工厂内的机器设备10的操作现状，且在故障发生可能性高或发生故障时立即将其通知给工厂管理员，从而能够提供工厂管理员管理机器10的效率性和便利性。尤其是，通过后述的传感器组件100提供基于物联网(internetofthings，iot)技术的服务，从而能够消除工厂管理员逐个找到机器10并仔细确认是否存在问题的不便性。

传感器组件100是由至少一个传感器构成的iot集成模块终端。传感器组件100设置在工厂内机器10的附近，也可以以附着在机器10的任一面的形式构成。传感器组件100包括用于测量机器10的操作数据(例如，温度、湿度、压力、功率等)的传感器和用于将该操作数据传送到服务器200的传感器。

服务器200从设置在每个机器10的传感器组件100接收机器10的操作数据。而且，对各个机器10的操作数据执行管理。此外，也可以基于通过大数据分析或基于机器学习的分析方法收集的操作数据，提前预测故障发生可能性。

用户终端300中可以设置能够提供智能工厂服务的应用程序。应用程序从服务器200接收信息并将信息处理为用户容易理解的形式，以向用户提供针对机器设备10的运行现状的信息。

以下，参照图2具体说明根据本发明的一实施例的传感器组件100的结构。

传感器组件100由多个传感器构成。具体地，传感器组件100包括传感器控制器110、通信模块120、测量传感器130、连接器140。

传感器控制器110至测量传感器130可以分别以物理上独立的形式构成。也就是说，如图1所示，各个传感器可以形成为具有类似的六面体形状或具有相同的物理规格，并且非常容易按照所需的模块进行更换。例如，在传感器控制器110、通信模块120、测量传感器130中的任一者发生故障或者需要用途变更时，也通过更换相应的传感器而能够容易地解决问题。

此外，传感器组件100还可以包括支架。支架执行同时支撑传感器控制器110和通信模块120的功能。支架以可以覆盖传感器控制器110和通信模块120的面积的面积形成，在边缘区域形成隔壁，从而还能够实现固定传感器控制器110和通信模块120以使传感器控制器110和通信模块120不脱离到外部的功能。此时，传感器控制器110和通信模块120可以以在支架上相互层叠的形式设置。

以下，对各个传感器具体说明其功能。

传感器控制器110从测量传感器130接收操作数据，并将操作数据传递到通信模块120，以将操作数据传送到服务器200并收集该操作数据。此时，传感器控制器110与至少一个测量传感器130连接。即使通过测量传感器130的更换或添加而使现有连接的测量传感器130被替换为其他种类的测量传感器130，传感器控制器110能够接收当前连接的测量传感器130的操作数据并识别该操作数据。

例如，可以连接温度传感器、压力传感器、湿度传感器、电流/电压传感器、功率传感器等各种传感器与传感器控制器110。此外，在固件装载在服务器200上时，传感器控制器110起到简单地将测量传感器130的电信号值(即，a/d信号值：从模拟转换成数字的信号)转发至服务器200的作用，在传感器控制器110中下载并安装针对所有传感器的固件时，即使各个传感器为与相互不同的机器不兼容的传感器，传感器控制器110也可以识别相应的传感器的信号。

传感器控制器110将从测量传感器130接收到的操作数据转换成标准化的数字信号，以传递至通信模块120。例如，从温度传感器和压力传感器传送到传感器控制器110的信号可以为彼此不同格式的电信号。在将该电信号按原样传送到服务器200时，服务器200无法正确地识别包含什么信息。为此，传感器控制器110还能够执行将模拟信号或数字信号转换成标准化的数字信号，以转换成服务器200能够识别的形式的作用。

通信模块120在传感器控制器110和服务器200或用户终端300之间传送信息。也就是说，从传感器控制器110将所测量的操作数据传送到服务器200，从服务器200接收向传感器控制器110发出命令的信息，以传送至传感器控制器110。

通信模块120优选可以为无线通信模块120，但并不一定局限于此，也可以为有线通信模块120。此外，通过模块120可以实现为执行3g、4g、wifi、蓝牙、zigbee等各种通信。

测量传感器130为测量机器10的操作数据的传感器。测量传感器130优选由测量机器10的操作数据的传感器构成，但并不一定局限于此，也可以由还测量针对工厂内状态或运行现状等的信息的传感器构成。例如，测量传感器130可以为测量温度、压力、湿度、电压、功率和振动中的任一者的传感器。这仅是一个示例，也可以包括测量其他各种操作数据的传感器。

可以通过连接器140相互连接并固定传感器控制器110、通信模块120、测量传感器130。连接器140也可以以电线或配线的形式来实现。或者，连接器140也可以以在各传感器的一区域形成的多个销的形式实现。在以销形式实现时，形成在各个传感器中的连接器140布置并连接成相互接合，从而可以相互连接传感器。此外，在以连接器140之间可以相互固定结合的形式设置的情况下，不仅可以提供连接器140间的连接，而且可以提供传感器间的位置固定效果。

此外，参照图3和图4，传感器组件100还可以包括转换器150。

转换器150对在至少一个测量传感器130和传感器控制器110间传送的信号进行数字/模拟转换或模拟/数字转换。转换器150包括数字/模拟转换部(dac)152和模拟/数字转换器(adc)153。此外，转换器150可以通过连接电线或布线而连接到测量传感器130和传感器控制器110，但是如图4所示，也可以以多个销151的形式构成。在该情况下，相比电线或布线，工厂管理员可以仅通过简单地将转换器150插入相应的区域的操作而容易地连接传感器。

以下，参照图5，具体说明传感器控制器110通过测量传感器130而收集机器10的操作数据的过程。

首先，传感器控制器110从服务器200接收感测开始命令(步骤s110)。

传感器控制器110确认感测周期(步骤s120)。传感器控制器110可以进行控制从而以预定的感测周期进行操作，但是在感测周期变更时，也可以经由预先确认感测周期的过程，以反应该感测周期变更。感测周期指的是感测传感器130感测操作数据的周期。在针对所有时间持续感测操作数据时，这对感测传感器130造成超负载且功耗也过大，因此可以设定特定周期，且仅针对该时间感测并收集操作数据。

传感器控制器110向测量传感器130传送感测开始命令(步骤s130)。

测量传感器130可以接收命令并对该命令进行初始化(步骤s140)。

而且，测量传感器130以传感器控制器110所传递的感测周期(例如，1秒)执行感测(步骤s150)。测量传感器130可以在执行初始化后存储针对感测周期的数据。

测量传感器130将以感测周期所测量的操作数据传递到传感器控制器110(步骤s160)。

传感器控制器110将操作数据传送到通信模块120以将操作数据传送到服务器200。此时，传感器控制器110也可以在每次收集操作数据时将操作数据传送到通信模块120，也可以以比感测周期长的周期积累操作数据并将所积累的操作数据传送到通信模块120，也可以在从服务器200接收到对其间积累的数据的请求时，传送积累的操作数据。

此外，在传感器控制器110收集操作数据后到服务器200获知各机器的测量值之前可以分两个实施例来实现。

以下，参照图6和图7进行具体说明。

图6是服务器200是存在于工厂外部的云服务器时的实施例。也就是说，图6是关于在工厂外部的云服务器中收集并管理工厂管理信息的情况的示例。

首先，用户终端300和传感器组件100通过局域网(例如，蓝牙)相互通信地连接。此时，在用户终端300的应用程序上提供识别传感器组件100的信息，用户可以设置针对传感器组件100的识别信息(id)。传感器组件100的识别信息包括传感器控制器110的识别信息和测量传感器130的识别信息而构成。此后，若测量传感器130读取机器的操作数据并将包括操作数据的a/d信号值(即，电信号值)向传感器控制器110传递，则传感器控制器110向服务器200传送a/d信号值和传感器组件100的识别信息。服务器200参照预先存储的查找表检测对应于a/d信号值的测量值。而且，服务器200参照传感器组件100的识别信息匹配并存储测量值作为针对用户的工厂的特定机器的信息。

图7是服务器200是使用工厂内的网络的服务器200而不是云服务器的情况。优选地，图7的实施例是在不支持云网络环境的情况下实施的实施例，但并一不定局限于此。

首先，与图6的①的过程相同地，传感器组件100接收通过用户终端300设置的传感器组件的识别信息。此后，用户终端300向服务器200传送传感器组件100的识别信息，请求符合传感器组件100的固件和查找表，并接收该固件和查找表。接着，传感器组件100的传感器控制器110从用户终端300下载并安装固件和查找表。因此，在从测量传感器130接收到a/d信号值的情况下，传感器控制器110可以通过固件识别a/d信号值，并通过查找表从a/d信号值提取测量值。接着，传感器组件100向服务器200传送提取的测量值。传感器控制器110能够下载针对多个测量传感器130的所有固件并识别所有的a/d信号值。此外，在支持云网络环境的情况下，存储在服务器200中的测量值稍后可以再次传送至云服务器。

与图6的情况同样地，在固件和查找表没有存储在传感器组件100中而存储在服务器200中的情况下，可以使固件的开发和传感器组件100的设置工作最小化。在固件和查找表装载在传感器控制器110的情况下，对传感器控制器110的mcu和rom的容量和性能造成很大的影响。在这种情况下，开发成本变得相当高。然而，通过与图6相同的方法，可以使处理操作最小化，且可以减小传感器控制器110的mcu、rom制造费用或运行所需的工作。此外，传感器控制器110仅执行传送a/d信号的作用，因此能够与许多测量传感器130连接，从而能够确保大的兼容性。

图7的情况应用于与图6相同的不支持云网络环境时，由于在一个传感器控制器110中下载针对许多测量传感器130的固件和查找表，因此能够识别许多测量传感器130的a/d信号值，从而也能够确保大的兼容性。

此外，与图7同样地，在需要在传感器控制器110内安装固件的情况下，在发生固件安装或更新事件时，也可以通过自动与服务器的连接而下载固件。

以下，在图7的实施例中，具体说明自动固件更新过程。

工厂管理员直接检查机器的外观或内部或进行巡回工厂内部等的工作等，同时可以存在接近特定机器周围的情况。

此时，工厂管理员持有的用户终端300可以识别周围的传感器组件100，在感测到预设的近距离内的传感器组件100时，能够通过相互进行无线通信而与传感器组件100连接。例如，可以通过蓝牙或wifi、zigbee等各种通信方式来进行连接。

接着，传感器组件100的传感器控制器110也可以向用户终端300传送传感器控制器110的识别信息和测量传感器130的识别信息以及传感器控制器110所收集的测量传感器130的操作数据中的至少一者和按照设置在传感器控制器110中的各测量传感器130的固件信息。固件信息可以包括相应的固件的版本信息和相应的固件的识别信息以及与相应的固件相关联的测量传感器130信息。

用户终端300向服务器200传送固件信息，同时询问是否需要固件更新。

服务器200为各测量传感器130分别存储固件信息，在固件信息更新时，存储更新文件。

服务器200将从用户终端300接收的固件的版本信息和当前在服务器200中存储的固件的版本信息进行比较，在从用户终端300接收的固件的版本信息的级别低的情况下，确认传感器控制器110的固件需要更新。

因此，向用户终端300传送需要更新的信息。此时，可以在工厂管理员的批准下自动进行更新，也可以在没有批准的情况下立即进行更新。

在进行更新时，服务器200可以向用户终端300传送固件更新文件、传感器控制器110的识别信息和测量传感器130的识别信息。用户终端300参照传感器控制器110和测量传感器130的识别信息，识别待更新的传感器控制器110，向所识别的传感器控制器110传送固件更新文件，以使得能够实现安装。

作为附加实施例，也可以通过如下过程进行更新。

首先，服务器200可以向用户终端300传送待更新的固件的报头数据。报头数据指的是构成固件的数据块中的0号数据块。

传感器控制器110或用户终端300基于报头数据读取相应的固件的整体数据块数。以下，假设整体数据块数是n个(n是大于1的自然数)。

此后，服务器200向用户终端300传送相应的固件的1号数据块，用户终端300向传感器控制器110传送1号数据块。

传感器控制器110或用户终端300也可以针对1号数据块执行循环冗余校验(cyclicalredundancycheck，crc)。crc校验也称为循环冗余检验。具体地，如果在发送端将传送对象数据除以预先指定的校验值后的剩余值附加在传输对象数据的端部而进行传输，则在接收端中比较将接收到的数据除以校验值而得到的剩余值，或判断对附加剩余值而传送的整个数据进行除法运算而得到的剩余值是否为0，以判断数据是否有错误。

若检测到错误，则传感器控制器110向用户终端300传送向服务器200再请求发生错误的数据块的命令，在不能通过再请求接收数据块或再次发生错误时，也可以再传送一次命令。若再请求次数超过预先设定的次数，则传感器控制器110或用户终端300可以向服务器200传送错误消息。

如果没有检测到错误，则传感器控制器110针对相应的测量传感器130复制接收到的数据块并将该数据块附加在现有存储在传感器控制器110的存储器内的固件块位置。

而且，确认所复制的数据块是否是最后一个数据块。

如果所复制的数据块不是最后一个数据块，则执行接收其它数据块的过程。可以利用与此相同的方式反复地执行接收1号数据块到n号数据块。

最后，在传感器控制器110从服务器200接收到所有数据块时，传感器控制器110可以向用户终端300传送固件下载完成ack(acknowledgement)。

由于通过这种过程固件在传感器控制器100中自动进行更新，因此工厂管理员针对各个测量传感器130执行固件更新或为了更新而将服务器200的安装文件放置在usb中，从而不需要执行将固件安装到测量传感器130的工作。

此外，传感器控制器110可以被配置为包括存储有用于执行上述操作的程序(或应用程序)的存储器和用于执行上述程序的处理器(例如，微控制器(microcontrollerunit，mcu)。

此外，仅多个传感器组件110中的一部分通信模块120包括基于3g、4g基站的无线通信功能，剩余的通信模块120也可以被配置成仅包括诸如wifi的近距离无线通信功能。在这样配置的情况下，减小利用通信网的通信费用，将所有数据收集在一个区域中以传送到服务器200，从而使得在智能工厂服务利用中也没有大的问题。

本发明的一实施例也可通过包含有计算机可执行的指令的记录介质(如由计算机执行的程序模块)的形态来实现。计算机可读介质可以是可由计算机访问的任意的可用介质，可包括易失性及非易失性介质、分离式及非分离式介质。并且，计算机可读介质可包括计算机存储介质及通信介质。计算机存储介质包括由用于存储计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任意的方法或技术来实现的易失性及非易失性、分离式及非分离式介质。通信介质代表性地包括计算机可读指令、数据结构、程序模块、如载波等被调制的数据信号的其他数据、或其他传输机制，并包括任意的信息传递介质。

与特定实施例关联地说明了本发明的方法和系统，其结构元件或操作的一部分或全部可以使用具有通用硬件架构的计算机系统来实现。

前述的对本发明的说明仅仅是例示性的，本发明所属的技术领域的普通技术人员应当理解的是，在不变更本发明的技术思想或必要技术特征的情况下，能够容易地变形为其他具体的形态。因此，以上所揭示实施例在所有方面上是例示性的而并非限定性的。例如，以单一型说明的各结构元件也可分散实施，同样的，以分散型说明的结构元件也可以结合的形态实施。

与所述详细的说明相比，本发明的范围更是由所附的权利要求书进行定义，权利要求书的含义及范围和从其等同概念导出的所有变更及变形的形态应当被解释为落入本发明的保护范围。

[附图标记的说明]

10：工厂内机器100：传感器组件

110：传感器控制器120：通信模块

130：测量传感器140：连接器

150：转换器200：服务器

300：用户终端