一种基于运行数据分析的生产设备可视化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于运行数据分析的生产设备可视化方法，包括如下步骤：进行工厂产业设备运行数据采集；基于TDengine时序数据库设计存储模型；进行数据预处理，将时序数据分区分片处理，将数据写入TDengine进行存储；根据查询请求，对运行数据进行计算分析；采用Grafana工具进行数据可视化展示。本发明专利技术使用TDengine时序数据库存储时序数据，实现快速实时数据插入，数据的快速查询。借助可视化工具Grafana连接TDengine时序数据库实现数据的可视化，实现工厂设备的实时监测，提高工厂生产运维效益。运维效益。运维效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于运行数据分析的生产设备可视化方法


[0001]本专利技术涉及物联网
，具体涉及一种基于运行数据分析的生产管理可视化方法。

技术介绍

[0002]随着5G技术的不断成熟，物联网技术将会使得万物互联。工厂产业设备集群规模庞大，动辄成百上千台甚至上万台，这些设备运行时产生海量时序数据，需要对这些设备进行实时监测、分析，现阶段技术在海量数据存储、数据访问效率方面难以达到实时性要求，难以实现生产管理可视化，再加上传统的关系型数据库或NoSQL数据库以及流式计算引擎由于没有充分利用时序数据的特点，性能提升极为有限，存储海量数据存在成本高，开发难度大的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，结合工厂设备运行时序数据的特点，提出一种基于运行数据分析的生产设备可视化方法，使用TDengine时序数据库存储时序数据，实现快速实时数据插入，数据的快速查询。通过可视化工具工具Grafana连接TDengine时序数据库实现数据的可视化，实现工厂设备的实时监测。
[0004]一种基于运行数据分析的生产设备可视化方法，包括如下步骤：步骤1：进行工厂产业设备运行数据采集；步骤2：基于TDengine时序数据库设计存储模型；步骤3：进行数据预处理，将时序数据分区分片处理，将数据写入TDengine进行存储；步骤4：根据查询请求，对运行数据进行计算分析；步骤5：采用Grafana工具进行数据可视化展示。
[0005]所述的步骤1中，具体包括下述步骤：步骤1
‑r/>1：对工厂产业中运行着的各种不同的硬件设备进行感知，通过引入用于数据交互并且提供语义定义能力OPC UA协议把工厂中的所有设备数据映射为具有一致数据编码的OPC UA格式数据源，在硬件设备与软件设备之间建立统一数据规范，并且将转换后的数据源传输到数据存储层进行数据存储；步骤1
‑
2：通过OPC UA服务器完成信息模型实例化，通过数据节点映射方式进行协议转换，将其他协议转换为OPC UA通信协议；步骤1
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3：搭建OPC UA服务器/客户端，通过指定的OPC UA数据编码传输数据到时序数据库中实现数据采集。
[0006]所述的步骤2中，具体包括下述步骤：步骤2
‑
1：对每个采集点单独建表，一个设备即一个采集点；步骤2
‑
2：构建超级表存储某一类设备运行数据的集合，方便对同类型多表的操
作，即一个超级表包含多个子表，对于N个不同类型的设备建立N个超级表；步骤2
‑
3：创建库，将不同数据特征的表和超级表创建在不同的库里，每个库配置不同的存储策略。
[0007]所述的步骤2
‑
2中，超级表的列包括动态部分和静态部分，动态部分是采集的数据，第一列为时间戳，其他列为采集的物理量；静态部分为采集点的静态属性，包括设备采集点的地理位置、设备型号、设备组。
[0008]所述的步骤3中，具体包括下述步骤：步骤3
‑
1：将采集到的数据进行数据清洗，剔除格式不对的数据；步骤3
‑
2：在本地建立缓存，将预处理后的采集数据的csv文件修改为可执行导入的形式，直接通过csv导入。
[0009]步骤3
‑
3：对写入的数据进行分片分区处理，TDengine通过数据采集点以及时间两个维度，对数据进行切分，对于分片，通过虚拟节点实现，一个数据采集点的数据只放在一个虚拟节点中，多个数据采集点放在多个虚拟节点中，数据写入时根据数据的特征写入对应的虚拟节点；对于分区，通过时间段来实现，一个时间段的时序数据放在一个数据文件中，不同时间段的数据不会有交集，这样在后续进行查询数据时，可以根据时间定位进行快速查找。
[0010]所述的步骤4为，使用的TDengine时序数据库提供SQL函数支持对数据的各类查询，还支持按时间段进行聚合，将表中数据按照时间段进行切割后聚合生成结果。
[0011]所述的步骤4中，在计算过程中，采用滑动窗口的方式，通过设定窗口大小和滑动步长，实现流计算，通过TAOS SQL定义连续查询，自动执行窗口计算，并将计算结果写回TDengine。
[0012]所述的步骤5为，可视化工具Grafana根据数据库操作语言sql语句从TDengine数据库中取数据进行画图，将数据查询结果以折线图、柱状图、热图的多种展示方式，通过读取TDengine数据源中的原始数据和预处理数据，将不同来源、维度的关键数据以更加直观的可视化图表展示出来，方便运维和管理人员进行分析及决策。
[0013]本专利技术的一种基于运行数据分析的生产管理可视化方法的优点在于：（1）面对工厂产生的海量运行时序数据，加快数据的写入读取。（2）使用TDengine时序数据库存储时序数据，实现快速实时数据插入和数据的快速查询。使用可视化工具Grafana连接TDengine实现数据的可视化，实现工厂设备的实时监测，提高工厂生产运维效益，方便部署，也大大降低开发成本，解决工业物联网系统开发成本高、周期长、运维难度大的痛点。
附图说明
[0014]图1所示为本专利技术的方法流程图。
实施方式实施例
[0015]如图1所示，一种基于运行数据分析的生产管理可视化方法，步骤包括：步骤1：进行工厂产业设备运行数据采集。工厂生产设备种类多，导致设备通信协
议多且不兼容，为了实现数据采集，通过OPC UA协议解决设备互通和通信标准问题。采集数据的具体步骤包括：步骤1
‑
1：对工厂产业中运行着的各种不同的PLC、传感器等硬件设备进行感知，通过引入用于数据交互并且提供语义定义能力OPC UA协议把工厂中的所有设备数据映射为具有一致数据编码的OPC UA格式数据源，在硬件设备与软件设备之间建立统一数数据规范，并且将转换后的数据源传输到数据存储层。
[0016]步骤1
‑
2：通过OPC UA服务器完成信息模型实例化，通过数据节点映射等方式进行协议转换，将其他协议转换为OPC UA通信协议。
[0017]步骤1
‑
3：搭建OPC UA服务器/客户端，通过指定的OPC UA数据编码传输数据到时序数据库中实现数据采集。
[0018]步骤2：基于TDengine时序数据库设计存储模型，TDengine时序数据库即时序数据库（Time Series Database）。采用TDengine关系型数据模型，设计库、超级表、子表，一个系统可以有多个库，库和超级表、超级表和子表都是一对多的关系。具体步骤包括：步骤2
‑
1：对每个采集点单独建表。
[0019]使用TDengine存储时序数据，根据TDengine的特点，对每个采集点单独建表，一个设备即一个采集点。最大程度的保证单个数据采集点的插入和查询的性能最优。
[0020]步骤2
‑
2：构建超级表存储某一类设备运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于运行数据分析的生产设备可视化方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：进行工厂产业设备运行数据采集；步骤2：基于TDengine时序数据库设计存储模型；步骤3：进行数据预处理，将时序数据分区分片处理，将数据写入TDengine进行存储；步骤4：根据查询请求，对运行数据进行计算分析；步骤5：采用Grafana工具进行数据可视化展示。2.根据权利要求1所述的一种基于运行数据分析的生产设备可视化方法，其特征在于所述的步骤1中，具体包括下述步骤：步骤1
‑
1：对工厂产业中运行着的各种不同的硬件设备进行感知，通过引入用于数据交互并且提供语义定义能力OPC UA协议把工厂中的所有设备数据映射为具有一致数据编码的OPC UA格式数据源，在硬件设备与软件设备之间建立统一数据规范，并且将转换后的数据源传输到数据存储层进行数据存储；步骤1
‑
2：通过OPC UA服务器完成信息模型实例化，通过数据节点映射方式进行协议转换，将其他协议转换为OPC UA通信协议；步骤1
‑
3：搭建OPC UA服务器/客户端，通过指定的OPC UA数据编码传输数据到时序数据库中实现数据采集。3.根据权利要求1所述的一种基于运行数据分析的生产设备可视化方法，其特征在于所述的步骤2中，具体包括下述步骤：步骤2
‑
1：对每个采集点单独建表，一个设备即一个采集点；步骤2
‑
2：构建超级表存储某一类设备运行数据的集合，方便对同类型多表的操作，即一个超级表包含多个子表，对于N个不同类型的设备建立N个超级表；步骤2
‑
3：创建库，将不同数据特征的表和超级表创建在不同的库里，每个库配置不同的存储策略。4.根据权利要求3所述的一种基于运行数据分析的生产设备可视化方法，其特征在于所述的步骤2
‑
2中，超级表的列包括动态部分和静态部分，动态部分是采集的数据，第一列为时间戳，其他列为采集的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李营，姜伟力，曹锦利，马雪南，郝宇飞，刘传，宋艳波，王金波，孙伟，
申请(专利权)人：辽宁大唐国际锦州热电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：