一种基于云平台的远程运维系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于云平台的远程运维系统，其特征在于，包括位于工业现场的云网关、位于云端的云平台、移动操作端设备及监控Web客户端。本发明专利技术提供的基于云平台的远程运维系统，构建简单，通用性强，可广泛应用于设备或产线运维系统中。本发明专利技术的云平台具有在线组态功能，可针对不同应用领域，根据现场需求快速组建实时监控界面。云网关适应于不同的工业现场应用。同时，系统应用灵活，操作简便，维护性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于云平台的远程运维系统
本专利技术一种基于云平台的远程运维系统，属于工控自动化领域。
技术介绍
通过对工业现场设备进行远程在线监控及预测性维护，快速解决千里之外的工作现场故障，减少人力出差成本，实现工业物联网保障，是设备厂商和系统服务商的迫切需求。目前，远程运维系统均针对单一业务领域，根据不同的应用范围需要定制开发不同的运维系统，且监控界面一般由组态软件定制开发，一旦监控的设备类型或功能增加，监控系统和软件需要通过专业人员进行升级和维护，初期投入和后期运营都成本巨大。申请号为201610197345.X的专利技术专利申请公开了一种开关柜的智能监测运维系统，由智能运维终端、服务器端和移动客户终端组成，服务器端接收智能运维终端采集的数据并推送至移动客户终端，实现开关柜的在线监视、开关柜辅助系统的监视、一二次设备的运行状态监视以及故障分析和故障定位。该运维系统是针对开关柜的监测运维系统，定制化程度高，无法应用于其它业务领域的运维系统。专利号为ZL201310044323.6的专利技术专利公开了制造装备嵌入式智能监控与远程维护系统，由远程维护中心和分布在异地的嵌入式智能监控与维护单元组成星形网络；嵌入式智能监控与维护单元包括微控制器、数据采集模块、数据交互模块、人机交互模块以及数据存储模块，远程维护中心包括系统状态监控、装备故障诊断模块和装备管理模块。该远程运维系统的远程状态监控通过摄像头方式进行视频监控，且远程监控界面无法在线组态。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一套通用的远程运维系统，实现设备及自动化生产线的运行状态监控、高速数据采集、故障预判与诊断等远程智能操作。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种基于云平台的远程运维系统，其特征在于，包括位于工业现场的云网关、位于云端的云平台、移动操作端设备及监控Web客户端，其中：云网关用于采集工业现场设备的原始数据，再对原始数据进行边缘计算，将原始数据判定为异常数据或正常数据，云网关将正常数据打包后根据现场情况选择一种合适通信方式，采用MQTT/AMQP协议将打包的数据上传至云平台，对于异常数据，云网关通过对比分析生成不同等级的报警信息；同时，云网关根据原始数据的不同数据类型将原始数据对应存放于云网关内部的不同数据库中；云网关还基于MQTT/AMQP协议接收云平台下发的云端控制指令，采用MQTT/AMQP协议根据现场情况选择一种合适通信方式与云平台进行数据交互；云平台包括云平台管理中心和云平台服务模块，云平台管理中心作为MQTT/AMQP服务器，云网关和云平台服务模块均作为MQTT/AMQP客户端，其中：云平台管理中心包括连接处理中心和事务处理中心，则有：连接处理中心用于维护MQTT/AMQP客户端连接池、保存设备孪生器配置信息、保存文件容器配置信息以及下发云端控制指令；云网关和云平台服务模块分别构造自己的连接字符串并以此作为凭证接入连接处理中心中，通过连接处理中心作为服务器中介进行身份认证；在云平台服务模块注册的云网关在连接处理中心上生成对应的设备孪生器配置信息，设备孪生器与每台已注册的云网关形成一一对应的关系，记录着云网关的元数据；云网关配置信息存储在文件容器中，设备孪生器仅保存文件容器中对应配置信息的存储地址事务处理中心则负责转发上传数据或者异常数据/报警信息；云平台服务模块包括设备管理平台和项目管理平台，设备管理平台中有各个设备的设备实例、不同的参数模板，项目管理平台包括变量树、组态画面，用户在项目管理平台上新建项目后，添加相应的设备，添加的设备通过导入设备管理平台上的相应设备的设备实例实现，设备实例调用相应的参数模板，参数模板中的相应数据项关联到项目管理平台的变量树中的相应参数，调用该变量树中的相应参数到组态画面中展示。优选地，所述云网关通过预先设定的数据阈值来对原始数据进行判定，其中，超出数据阈值的判定为异常数据，未超出数据阈值的判定为正常数据。优选地，所述云网关内的数据库包括实时数据库、分析数据库、历史数据库、配置数据库。本专利技术所述的一种通用型基于云平台的远程运维系统，其有益效果在于：传统的远程运维系统均针对单一业务领域，需要根据不同的应用范围定制开发不同的运维系统。且现场监控界面一般由组态软件定制开发，存储于本地监控室的网电脑中，无法进行远程运维操作；或是搭建局域网web服务器，将采集数据和配置信息存储到局域网服务器内，服务器需要设置固定IP以及特定的防火墙端口才能支持远程访问，无法做到监控界面的在线动态调整及动态扩容数据存储空间。传统的远程运维系统多以设备为单位组建监控界面，无法有效管理现场设备种类繁多、监控数据点众多的生产线用户。本专利技术提供的基于云平台的远程运维系统，构建简单，通用性强，可广泛应用于设备或产线运维系统中。云平台由云平台管理中心和云平台服务模块组成，云平台管理中心作为MQTT/AMQP服务器，负责云网关和云平台服务模块的连接和数据交互。云平台服务模块负责远程运维系统的云端业务服务。这种将网络连接和业务服务逻辑分离的架构方式，旨在为低带宽和不稳定的网络环境中的工业现场设备提供可靠的网络服务，同时使云平台具有在线组态功能，可针对不同应用领域，根据现场需求快速组建实时监控界面。云网关采用实时操作系统，支持高速数据采集；具有以太网、串口、CAN、WiFi、3G/4G多种通信方式，支持Modbus/TCP、Modbus-RTU、CANopen等多种通信协议，适应于不同的工业现场应用。同时，系统应用灵活，操作简便，维护性强。云平台具有参数模板功能，以项目为单位进行界面组建，可根据已有工程现有模板，快速新建项目、配置参数。设备厂商和系统集成商可根据自身业务领域建立相应参数模板，形成资源库；同时，云平台可根据现场设备的增/减需求，动态调整监控界面，无需升级云服务软件，维护成本低。附图说明图1为本专利技术的基于云平台的远程运维系统总体构成示意图；图2为本专利技术的云网关硬件结构示意图；图3为本专利技术的云网关与云平台的数据交互原理图；图4为本专利技术的实际设备采集数据、参数模板与组态界面之间的映射原理示例图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。如图1所示，本专利技术提供的一种基于云平台的远程运维系统由三个核心部件构成：云网关1、云平台2、移动操作端设备3(通常为手机APP，手机APP具有设备运行状态查看、工单提交、设备维保、用户设置等功能)及监控Web客户端4。其中，云网关1位于工业现场，与现场工控设备连接。云平台2位于云端，通过互联网与工业现场的云网关1连接。移动操作端设备3经由手机APP通过无线网络方式与云平台2连接；监控Web客户端4位于远程运维中心或其它远程区域，通过互联网与云平台2连接。云网关1是基于云平台的远程运维系统中的核心设备，是工业现场与远程云平台的通信桥梁，主要功能包括：(1)通过总线方式连接PLC、计量仪表、传感器等设备，负责数据采集、计算、存储；(2)与云平台2通信，实现采集数据及运行状态上传；接收云平台2控制指令并下发给工业现场设备。在本实施例中，云网关1通过RS232、RS485、CAN或以太网等通信接口采集工业现场设备数据，再对原始采集数据进行边缘计算，并判断是否超出数据阈值，对正常本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于云平台的远程运维系统，其特征在于，包括位于工业现场的云网关(1)、位于云端的云平台(2)、移动操作端设备(3)及监控Web客户端(4)，其中：云网关(1)用于采集工业现场设备的原始数据，再对原始数据进行边缘计算，将原始数据判定为异常数据或正常数据，云网关(1)将正常数据打包后根据现场情况选择一种合适通信方式，采用MQTT/AMQP协议将打包的数据上传至云平台(2)，对于异常数据，云网关(1)通过对比分析生成不同等级的报警信息；同时，云网关(1)根据原始数据的不同数据类型将原始数据对应存放于云网关(1)内部的不同数据库中；云网关(1)还基于MQTT/AMQP协议接收云平台(2)下发的云端控制指令，采用MQTT/AMQP协议根据现场情况选择一种合适通信方式与云平台(2)进行数据交互；云平台(2)包括云平台管理中心(2‑1)和云平台服务模块(2‑2)，云平台管理中心(2‑1)作为MQTT/AMQP服务器，云网关(1)和云平台服务模块(2‑2)均作为MQTT/AMQP客户端，其中：云平台管理中心(2‑1)包括连接处理中心(2‑1‑1)和事务处理中心(2‑1‑2)，则有：连接处理中心(2‑1‑1)用于维护MQTT/AMQP客户端连接池、保存设备孪生器(2‑1‑3)配置信息、保存文件容器(2‑1‑4)配置信息以及下发云端控制指令；云网关(1)和云平台服务模块(2‑2)分别构造自己的连接字符串并以此作为凭证接入连接处理中心(2‑1‑1)中，通过连接处理中心(2‑1‑1)作为服务器中介进行身份认证；在云平台服务模块(2‑2)注册的云网关(1)在连接处理中心(2‑1‑1)上生成对应的设备孪生器(2‑1‑3)配置信息，设备孪生器(2‑1‑3)与每台已注册的云网关(1)形成一一对应的关系，记录着云网关(1)的元数据；云网关(1)配置信息存储在文件容器(2‑1‑4)中，设备孪生器(2‑1‑3)仅保存文件容器(2‑1‑4)中对应配置信息的存储地址事务处理中心(6)则负责转发上传数据或者异常数据/报警信息；云平台服务模块(2‑2)包括设备管理平台(2‑2‑1)和项目管理平台(2‑2‑2)，设备管理平台(2‑2‑1)中有各个设备的设备实例、不同的参数模板，项目管理平台(2‑2‑2)包括变量树(5)、组态画面(6)，用户在项目管理平台(2‑2‑2)上新建项目后，添加相应的设备，添加的设备通过导入设备管理平台(2‑2‑1)上的相应设备的设备实例实现，设备实例调用相应的参数模板，参数模板中的相应数据项关联到项目管理平台(2‑2‑2)的变量树(5)中的相应参数，调用该变量树(5)中的相应参数到组态画面(6)中展示。...

【技术特征摘要】
1.一种基于云平台的远程运维系统，其特征在于，包括位于工业现场的云网关(1)、位于云端的云平台(2)、移动操作端设备(3)及监控Web客户端(4)，其中：云网关(1)用于采集工业现场设备的原始数据，再对原始数据进行边缘计算，将原始数据判定为异常数据或正常数据，云网关(1)将正常数据打包后根据现场情况选择一种合适通信方式，采用MQTT/AMQP协议将打包的数据上传至云平台(2)，对于异常数据，云网关(1)通过对比分析生成不同等级的报警信息；同时，云网关(1)根据原始数据的不同数据类型将原始数据对应存放于云网关(1)内部的不同数据库中；云网关(1)还基于MQTT/AMQP协议接收云平台(2)下发的云端控制指令，采用MQTT/AMQP协议根据现场情况选择一种合适通信方式与云平台(2)进行数据交互；云平台(2)包括云平台管理中心(2-1)和云平台服务模块(2-2)，云平台管理中心(2-1)作为MQTT/AMQP服务器，云网关(1)和云平台服务模块(2-2)均作为MQTT/AMQP客户端，其中：云平台管理中心(2-1)包括连接处理中心(2-1-1)和事务处理中心(2-1-2)，则有：连接处理中心(2-1-1)用于维护MQTT/AMQP客户端连接池、保存设备孪生器(2-1-3)配置信息、保存文件容器(2-1-4)配置信息以及下发云端控制指令；云网关(1)和云平台服务模块(2-2)分别构造自己的连接字符串并以此作为凭证接入连接处理中心(2-1-1)中，通过连接处理中心(2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂佳，琚长江，程睿远，薛吉，阎阅，
申请(专利权)人：上海电器科学研究所集团有限公司，上海电器科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31