一种用于物料分选设备的远程控制系统及方法

摘要

本发明提供一种用于物料分选设备的远程控制系统，包括设置在客户现场的至少一台物料分选设备、局域网控制终端以及设置在售后服务中心的互联网控制终端、数据服务中心和VPN服务器，局域网控制终端和互联网控制终端均包括PC和移动终端；局域网控制终端和物料分选设备组成局域网，并通过网关和防火墙接入互联网，互联网控制终端、数据服务中心和VPN服务器均接入互联网。本发明实现了物料分选设备在局域网内的联网和多终端控制，采用VNC技术，确保网络操作无延迟，采用VPN技术，实现穿越NAT，并确保数据在互联网上传输的安全性和高效性，提高了整个生产线的处理能力，确保所有物料分选设备的整体工作效能最大化。

权利要求

1.一种用于物料分选设备的远程控制系统，包括设置在客户现场的至少一台物料分选设备，其特征在于，

还包括设置在客户现场的局域网控制终端以及设置在售后服务中心的互联网控制终端、数据服务中心和具有公网IP的VPN服务器，所述局域网控制终端和互联网控制终端均包括PC和移动终端；所述局域网控制终端和物料分选设备组成局域网，并通过网关和防火墙接入互联网，所述互联网控制终端、数据服务中心和VPN服务器均接入互联网；

所述物料分选设备、互联网控制终端和数据服务中心上分别设有VPN客户端，所述物料分选设备与互联网控制终端和数据服务中心之间传输的数据包经由VPN服务器中转，所述VPN服务器用于对中转的数据包进行重新编码和解码；所述物料分选设备上设有VNC服务器端，所述局域网控制终端和互联网控制终端上分别设有VNC客户端。

2.根据权利要求1所述的用于物料分选设备的远程控制系统，其特征在于：所述物料分选设备，用于通过其自带的上位机将工作信息上传至局域网控制终端、互联网控制终端和数据服务中心，同时接收来自局域网控制终端、互联网控制终端和数据服务中心的参数调整请求，并将所述参数调整请求下发至其内部的各个模块，所述工作信息包括信号、图像、参数、状态和日志。

3.根据权利要求1所述的用于物料分选设备的远程控制系统，其特征在于：所述局域网控制终端，用于直接对局域网内的物料分选设备进行控制，所述互联网控制终端，用于通过账号和密码认证登录VPN服务器，对接入VPN的物料分选设备进行远程控制；

所述局域网控制终端和互联网控制终端，还用于根据控制权限配置，同时监控多台物料分选设备，对不同物料分选设备的状态和参数进行比较，计算出整条生产线上的最优工作方案，并将参数反馈给物料分选设备。

4.根据权利要求1所述的用于物料分选设备的远程控制系统，其特征在于：所述数据服务中心，用于通过账号和密码认证登录VPN服务器，为接入VPN的物料分选设备提供数据集中管理和云计算服务，通过互联网采集物料分选设备工作时的实时数据，对采集的数据进行统计和算法分析，并将算法调整参数反馈给物料分选设备。

5.一种用于物料分选设备的远程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将设置在客户现场的局域网控制终端和若干台物料分选设备组成局域网，并通过网关和防火墙接入互联网，所述局域网控制终端包括PC和移动终端；

（2）在售后服务中心设置互联网控制终端、数据服务中心和具有公网IP的VPN服务器，并接入互联网，所述互联网控制终端包括PC和移动终端；

（3）将VPN客户端分别设置在物料分选设备、互联网控制终端和数据服务中心上，所述物料分选设备与互联网控制终端和数据服务中心之间传输的数据包经由VPN服务器中转，所述VPN服务器对中转的数据包进行重新编码和解码；

（4）将VNC服务器端设置在物料分选设备上，将VNC客户端分别设置在局域网控制终端和互联网控制终端上。

6.根据权利要求5所述的用于物料分选设备的远程控制方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述物料分选设备与互联网控制终端和数据服务中心之间传输的数据包，在传输前先经过压缩和加密处理。

7.根据权利要求5所述的用于物料分选设备的远程控制方法，其特征在于：所述步骤（4）中，还包括对VNC的远程帧缓存协议、ZRLE和Hextile编码进行优化。

说明书

一种用于物料分选设备的远程控制系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及物料分选设备远程控制技术领域，具体是一种用于物料分选设备的远程控制系统及方法。

背景技术

[0002] 目前，物料分选设备在使用过程中存在以下问题：

[0003] （1）为提高物料分选效率，在同一生产线上部署多台（比如3到10台）物料分选设备同时工作的情况越来越多，由于各物料分选设备内部光学条件会有细微差别，针对不同物料的分选方案也很多，因此，必须解决多台物料分选设备之间协同工作的问题；

[0004] （2）通常一台物料分选设备需要配置一名操作人员，操作人员对物料分选设备的控制通过设备自带的上位机进行，多台物料分选设备同时工作时，应尽可能少地配置操作人员，使操作人员可以集中控制所有物料分选设备以提高工作效率；

[0005] （3）物料分选设备操作相对专业，客户现场的物料分选设备出现故障或操作问题时，客户常常很难自主解决，如果售后服务人员无法第一时间到达客户现场，会严重影响客户的生产进度；

[0006] （4）客户需要分选新物料品种时，必须提供有效的算法支持，如果不能对客户现场的物料分选设备进行有效的远程控制，设备生产厂家的售后服务人员必须赶到客户现场，根据新物料品种的特征升级算法；

[0007] （5）设备生产厂家希望可以通过远程控制技术，在线采集所有物料分选设备的实时工作状态，对数据进行分析后，可以对客户进行针对性服务，也有利于物料分选设备的优化改进；

[0008] （6）物料分选设备在出厂前和客户现场调试时，通常只能通过示波器或者液晶屏连接相机，对多路并行采集的相机调试时，连接调试设备繁琐，在有限的空间内，一边操作相机一边观察调试设备上的信号，操作困难。

[0009] 针对物料分选设备的上述问题，现有解决方案具有以下不足：

[0010] （1）仅考虑一台物料分选设备对应一台控制PC，未考虑多台物料分选设备集中控制，未考虑对可以接入互联网的所有设备进行统一管理，也没有提供基于无线网络的移动终端接入方案；

[0011] （2）对物料分选设备在生产线中的控制，仅能控制开关下料和控制供料量等基本操作，无法取得物料分选设备的完整工作信息（包括信号、图像、算法参数、实时状态、日志等），无法登录远程设备以实现实时在线控制；

[0012] （3）未提供从本地局域网到互联网的完整远程控制解决方案，仅能在特定网络条件下工作，不具备普适性，也不能为各种增值服务提供网络基础；

[0013] （4）未考虑客户现场的物料分选设备接入互联网的方式，未解决远程控制物料分选设备时如何穿越防火墙问题。

发明内容

[0014] 本发明的目的在于提供一种用于物料分选设备的远程控制系统及方法，以弥补现有解决方案的不足。

[0015] 本发明的技术方案为：

[0016] 一种用于物料分选设备的远程控制系统，包括设置在客户现场的至少一台物料分选设备，还包括设置在客户现场的局域网控制终端以及设置在售后服务中心的互联网控制终端、数据服务中心和具有公网IP的VPN服务器，所述局域网控制终端和互联网控制终端均包括PC和移动终端；所述局域网控制终端和物料分选设备组成局域网，并通过网关和防火墙接入互联网，所述互联网控制终端、数据服务中心和VPN服务器均接入互联网；

[0017] 所述物料分选设备、互联网控制终端和数据服务中心上分别设有VPN客户端，所述物料分选设备与互联网控制终端和数据服务中心之间传输的数据包经由VPN服务器中转，所述VPN服务器用于对中转的数据包进行重新编码和解码；所述物料分选设备上设有VNC服务器端，所述局域网控制终端和互联网控制终端上分别设有VNC客户端。

[0018] 所述的用于物料分选设备的远程控制系统，所述物料分选设备，用于通过其自带的上位机将工作信息上传至局域网控制终端、互联网控制终端和数据服务中心，同时接收来自局域网控制终端、互联网控制终端和数据服务中心的参数调整请求，并将所述参数调整请求下发至其内部的各个模块，所述工作信息包括信号、图像、参数、状态和日志。

[0019] 所述的用于物料分选设备的远程控制系统，所述局域网控制终端，用于直接对局域网内的物料分选设备进行控制，所述互联网控制终端，用于通过账号和密码认证登录VPN服务器，对接入VPN的物料分选设备进行远程控制；所述局域网控制终端和互联网控制终端，还用于根据控制权限配置，同时监控多台物料分选设备，对不同物料分选设备的状态和参数进行比较，计算出整条生产线上的最优工作方案，并将参数反馈给物料分选设备。

[0020] 所述的用于物料分选设备的远程控制系统，所述数据服务中心，用于通过账号和密码认证登录VPN服务器，为接入VPN的物料分选设备提供数据集中管理和云计算服务，通过互联网采集物料分选设备工作时的实时数据，对采集的数据进行统计和算法分析，并将算法调整参数反馈给物料分选设备。

[0021] 一种用于物料分选设备的远程控制方法，包括以下步骤：

[0022] （1）将设置在客户现场的局域网控制终端和若干台物料分选设备组成局域网，并通过网关和防火墙接入互联网，所述局域网控制终端包括PC和移动终端；

[0023] （2）在售后服务中心设置互联网控制终端、数据服务中心和具有公网IP的VPN服务器，并接入互联网，所述互联网控制终端包括PC和移动终端；

[0024] （3）将VPN客户端分别设置在物料分选设备、互联网控制终端和数据服务中心上，所述物料分选设备与互联网控制终端和数据服务中心之间传输的数据包经由VPN服务器中转，所述VPN服务器对中转的数据包进行重新编码和解码；

[0025] （4）将VNC服务器端设置在物料分选设备上，将VNC客户端分别设置在局域网控制终端和互联网控制终端上。

[0026] 所述的用于物料分选设备的远程控制方法，所述步骤（3）中，所述物料分选设备与互联网控制终端和数据服务中心之间传输的数据包，在传输前先经过压缩和加密处理。

[0027] 所述的用于物料分选设备的远程控制方法，所述步骤（4）中，还包括对VNC的远程帧缓存协议、ZRLE和Hextile编码进行优化。

[0028] 本发明的有益效果为：

[0029] （1）将客户现场的多台物料分选设备、用于控制的PC和移动终端组成局域网，解决了物料分选设备在局域网内的联网和多终端控制问题，能够实现同一生产线上所有物料分选设备协同工作，确保局域网内物料分选设备工作状态的一致性；操作人员不仅可以通过PC来控制所有物料分选设备，还可以通过智能手机、平板电脑等移动终端实时控制，使物料分选设备处于良好工作状态；

[0030] （2）采用VNC（虚拟网络计算机）技术，将物料分选设备的操作平台界面直接映射到控制终端（PC或移动终端），解决了基于嵌入式系统的VNC控制问题，确保网络操作无延迟，数据传输安全可靠，客户现场的操作人员可以通过PC或者移动终端随时登录到物料分选设备中，获取物料分选设备的信号、图像、算法参数、实时状态、日志等完整信息，并根据获取的信息分析物料分选设备的工作状态，在线调整算法参数，完成对物料分选设备的完整监控；

[0031] （3）采用VPN（虚拟专用网络）技术，解决了多种接入互联网方式下（有线网络接入、移动3G或4G接入）的NAT（网络地址转换）问题，从而解决了穿透网关和防火墙问题，也解决了数据在互联网上传输的安全性和高效性问题，设备生产厂家的售后服务人员无论在哪，无论使用PC还是移动终端，只要可以接入互联网，就可以远程诊断解决客户问题，第一时间响应客户需求，有效节省售后服务成本，提高售后服务水平，并为基于云计算的在线算法分析提供网络基础支持。

[0032] （4）一个控制终端可以同时监控多台物料分选设备，解决了对并行工作的多台物料分选设备实时状态和信号的采集、分析和反馈问题，提高了整个生产线的处理能力，确保所有物料分选设备的整体工作效能最大化。

附图说明

[0033] 图1是本发明的系统网络拓扑图；

[0034] 图2是本发明的数据流传输示意图；

[0035] 图3是本发明的数据包定义示意图。

具体实施方式

[0036] 下面结合附图对本发明进行进一步说明。

[0037] 如图2所示，一种用于物料分选设备的远程控制系统，包括设置在客户现场的至少一台物料分选设备1、局域网控制终端2以及设置在售后服务中心的互联网控制终端6、数据服务中心7和具有公网IP的VPN服务器8，局域网控制终端2和互联网控制终端6均包括PC和移动终端；物料分选设备1和局域网控制终端2通过星型网络连接到网关3上，组成局域网，并通过防火墙4接入互联网5，互联网控制终端6、数据服务中心7和VPN服务器8均接入互联网5。

[0038] 本发明的工作原理详述如下：

[0039] 物料分选设备1自带的上位机，通过USB、LVDS、RS485等总线对物料分选设备1内部多个相机的信号、图像和实时状态进行采集，并通过嵌入式应用程序实现信号与算法参数计算、日志管理等功能。

[0040] 物料分选设备1自带的上位机提供基于嵌入式系统的以太网接入模块（IEEE 802.1系列协议、IEEE 802.2系列协议、IEEE 802.3系列协议）和Wi-Fi模块（IEEE 802.11系列协议），采用嵌入式操作系统，提供完整的TCP/IP协议栈，用于接入局域网和互联网，同时配置多块虚拟网卡，用于互联网控制时连接VPN。

[0041] 设置在客户现场的局域网控制终端2和多台物料分选设备1通过有线或无线（具备Wi-Fi连接条件时采用无线连接，不具备Wi-Fi连接条件时采用屏蔽双绞线连接）的方式组成局域网，并通过有线或无线网关3和防火墙4接入互联网5。

[0042] 在售后服务中心设置互联网控制终端6、数据服务中心7和VPN服务器8，并接入互联网5。VPN服务器8必须具有互联网5上的公网IP地址，使得经其中转的数据包可以在互联网5上路由。

[0043] 在物料分选设备1、互联网控制终端6和数据服务中心7上设置VPN客户端，物料分选设备1与互联网控制终端6和数据服务中心7之间传输的数据包经由VPN服务器8中转， VPN服务器8对中转的数据包进行重新编码和解码。在物料分选设备1上设置VNC服务器端，在局域网控制终端2和互联网控制终端6上设置VNC客户端。

[0044] 在VPN服务器8上运行VPN服务器端软件，以实现物料分选设备1、互联网控制终端6和数据服务中心7的VPN登录认证、权限管理和数据包转发。局域网内的物料分选设备1通过网关3和防火墙4接入互联网5并登录VPN服务器8，互联网控制终端6和数据服务中心7在接入互联网5后，也登录同一VPN服务器8，则所有客户现场的物料分选设备1与售后服务中心的互联网控制终端6和数据服务中心7构成一个虚拟专用网络VPN。

[0045] 物料分选设备1 自带的上位机可以将物料分选设备1的信号、图像、参数、状态、日志等工作信息上传至局域网控制终端2、互联网控制终端6和数据服务中心7，同时接收来自局域网控制终端2、互联网控制终端6和数据服务中心7的参数调整请求，并将这些参数调整请求下发至物料分选设备1内部的各个模块。在物料分选设备1的上位机中运行VPN客户端软件，使物料分选设备1在通过账号和密码认证后，接入VPN服务器8，所有设备接入VPN后，即在该VPN中接受统一管理和服务。VPN技术通过对数据包的二次封装和服务器转发，解决了物料分选设备1在局域网（内网）中经过网络地址转换后，无法从互联网对其进行访问的问题。同时，在VPN内，可统一控制所有接入设备的权限，保障了远程控制的数据安全性。

[0046] 在物料分选设备1的上位机中运行VNC服务器端软件，使互联网控制终端6在VPN内，或局域网控制终端2在局域网内接入物料分选设备1，实现物料分选设备1的VNC控制。

[0047] 在局域网控制终端2和互联网控制终端6中运行终端软件，终端软件具备VPN客户端功能，可以通过账号和密码方式认证登录VPN服务器8，对接入VPN的物料分选设备1进行远程控制（通过互联网远程控制时），终端软件也可以不用接入VPN而直接对局域网内的物料分选设备1进行控制（局域网控制时）。终端软件实现VNC客户端功能，可以接入物料分选设备1，实时复制物料分选设备1的操作界面，远程实时、在线、完整控制物料分选设备1。

[0048] 局域网控制终端2和互联网控制终端6可自动查找所有物料分选设备1，并在终端软件中注册，终端软件生成物料分选设备列表，并实时查询各物料分选设备1状态是否正常，如有异常，报警提示。终端软件还可以根据控制权限配置，同时监控多台物料分选设备1，对不同物料分选设备1的状态和参数进行比较，计算出整条生产线上的最优工作方案，并将参数反馈给物料分选设备1。

[0049] 接入VPN的互联网控制终端6控制物料分选设备1的方法与不接入VPN的局域网控制终端2的控制方法完全相同，只是将数据包全部加上VPN控制信息，并将互联网控制终端6与物料分选设备1之间传输的数据包全部经过VPN服务器8中转。

[0050] 数据服务中心7通过账号和密码认证登录VPN服务器8，为接入VPN的物料分选设备1提供数据集中管理和云计算服务，实现VPN内所有物料分选设备1的注册、管理、采集和控制。数据服务中心7具备在线信号与图像分析功能，通过互联网5采集物料分选设备1工作时的实时数据，对大量数据进行统计和算法分析后，反馈算法调整参数到物料分选设备1，实现远程在线指导物料分选设备1工作，达到分选效果最优化。

[0051] 客户操作人员在局域网内通过PC（个人电脑）或移动终端（智能手机、平板电脑）对工厂内的所有物料分选设备1进行监控，该方式无需接入VPN；售后服务人员在互联网上通过PC或移动终端对客户现场的物料分选设备1进行监控，提供售后服务，该方式必须接入VPN；物料分选设备服务商通过数据服务中心7的开发和管理，对客户现场的物料分选设备1进行数据采集和分析，提供各项增值服务，该方式必须接入VPN。

[0052] 在以上实现方式中，涉及VNC技术，本发明通过优化远程帧缓存协议（RFB）、ZRLE和Hextile编码方式，确保控制操作的实时性；涉及VPN技术，本发明通过采用优化的LZO压缩算法，确保互联网数据传输的效率，通过采用SSL加密算法，确保数据传输的安全性，通过采用用户认证技术，确保远程服务的安全性，通过VPN服务器对中转数据包的重新编码和解码，解决了网络地址转换（NAT）和IP网络安全（IPSpec）对穿越防火墙的限制。

[0053] 以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。