一种起重机械多源异构数据高速采集与处理软控制方法技术

本发明专利技术提供一种起重机械多源异构数据高速采集与处理软控制方法，依据各参数采集周期建立时间窗口，与采集设备建立网络通讯，依据时间窗口开始分段采集，对所采集的数据进行解析并初步以时间窗口进行时间区间分类；构建数据域模型，设立数据域分类规则与属性方法，将解析后的参数数据送入数据域；以时间窗口为基础进行多数据域并发处理，进而将数据域数据进行封装发送，最终形成数据流发送至实时数据库。本发明专利技术实现了起重机械安全运行监控数据的实时显示与分析，解决了起重机械运行参数与状态参数各参数之间的数据异构性以及时间分辨率不同难以整合的问题，提高了数据采集的实时性，保证了采集数据的准确性。保证了采集数据的准确性。保证了采集数据的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种起重机械多源异构数据高速采集与处理软控制方法


[0001]本专利技术属于数据采集与处理
，更具体的，涉及一种起重机械多源异构数据高速采集与处理软控制方法，利用数据域模型与时间窗口通过多线程并发实现多源异构数据实时高速采集，进而利用内存数据库处理实时数据的方法。

技术介绍

[0002]起重机械是港口、冶金过程中的重要工艺设备，也是物流的一个重要环节，其运行安全与健康状况预测不仅关乎企业经济效益，更关乎人民财产生命安全，因此需要对起重机械运行过程中的运行参数与状态参数进行监测，以保证运行安全并进行健康状况预测。
[0003]目前的起重机械安全监测系统主要通过在起重机械的主要位置加装相应的传感器，通过对单一装置的数据获取，根据预先设定的数据有效区域进行数据的判断，从而得到对起重机械该位置处运行状态的判断。对起重机械的健康状态判断主要通过安装一些过载保护的装置，用来防止由于起重机械的过载及超速等复杂状况下引起的起重机械突然停止运行，仅仅能够作为一种应急手段对起重机械的紧急故障进行及时处理，而不能够进行健康状态预测。该类系统由于各采集装置的不同导致采集的参数数据结构具有很大的差别，因此在对起重机械进行数据分析时，往往难以对全部数据进行集成分析，极易造成起重机械参数间的“信息孤岛”现象，同时也不利于产品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)系统的建立。因此，迫切需要构建一套起重机械参数实时采集系统，通过利用相应的传感器装置，对起重机械不同位置处的运行参数以及状态参数实现实时采集，并消除不同参数间的数据异构性进行集成。
[0004]根据GB/T 28264
‑
2017《起重机械安全监控系统》所明确的要对起重机械工况运行参数进行监控。同时要对应力、振动等起重机械健康状态参数进行监控。由于在起重机械运行参数与状态参数采集中国内外相关采集设备种类较多，部分采集设备自带存储功能，可直接读取存储设备中数据，没有存储设备的采集设备一般通过相应的标准协议或私有协议传输数据，部分通讯协议需要进行相应转换才可进一步使用，因此，起重机械运行参数与状态参数的采集由于数据源的不同如何做到各参数数据的同步采集具有较大困难。此外，根据不同的采集需要，各运行参数与状态参数的采集频率往往不同，不同时间分辨率的数据对最终结果影响的权重各不相同，因此需要对不同时间分辨率的数据做到合理匹配。最后，由于采集设备的不同以及各运行参数与状态参数自身性质的不同，最终采集到的参数包括起升高度、起重量等数值型参数、起重机挡位、操作指令等数字量型参数、起重机特定位置视频监控等影像型等多种数据结构类型，其数据结构存在较大差异，要对采集数据进行有效集成，就必须消除数据间的异构性。因此，基于起重机械运行参数与状态参数多源异构的特性，要在消除数据间异构性与合理匹配不同时间分辨率数据的同时，保证数据采集的同步传输与实时性。
[0005]目前的异构数据集成方案主要有三种：联邦数据库、中间件集成方法、数据仓库。联邦数据库将各个独立的数据库的模式映射到一个共同的数据模式上，形成一个联邦模
式。联邦数据库能够很好的解决数据源之间的异构性，但是联邦数据库只能够处理结构化数据，同时要构建一个完整有效的联邦模式需要极其复杂的算法。中间件集成方法通过构建中间件，并为每一个数据源设立包装器，利用中间件通过包装器与每个数据源进行通信。通过构建全局数据模式，用户在全局数据模式的基础上向中间件发出请求，中间件对用户请求做一定处理，将其转换成各个数据源能够直接处理的请求，并将子请求发送给包装器，由包装器与其封装的数据源进行交互，执行请求，并将查询结果返回给中间件。中间件系统不仅能够处理结构化数据，也能处理非结构化数据。但是中间件系统通常要求每个数据源能够保留有历史数据并提供查询功能，这在起重机械的运行参数与状态参数采集过程中通常很难实现。数据仓库集成方法将各个数据源的数据复制到一个统一的数据源——数据仓库上，并维护整体数据源的数据一致性。数据仓库能够很好的对所采集的数据进行存储并实现相应的历史数据查询功能，但不能够很好的支持实时数据的显示。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有起重机械数据采集过程中普遍存在的数据单独采集，实时性差，分散管理，不易集中分析等问题，提出一种起重机械多源异构数据高速采集与处理软控制方法。
[0007]具体的技术方案为：
[0008]一种起重机械多源异构数据高速采集与处理软控制方法，主要包括如下步骤：
[0009]S1：根据参数采集需要选取采集设备、测量各参数采集周期并与参数采集设备进行匹配，接入采集系统。
[0010]具体包括以下子步骤：
[0011]S1.1获取待测起重机械运行参数与状态参数的具体参数名称与参数采集信息，包括数据形式、采集频率等；
[0012]S1.2根据采集参数的具体信息选择合适的采集设备，对采集设备进行ID编号，同时测量采集设备的采集周期并与待测参数的采集频率进行匹配；
[0013]S1.3将采集设备接入采集系统，同时获取各采集设备的数据传输协议并接入数据协议端口。为保证能够得到完整准确的参数，所述采集系统采用软实时系统(SRT，soft real
‑
time)，在不满足系统实时性要求时，通过牺牲部分数据的精确性以满足实时性要求，同时仍然可以描述数据的变化趋势；
[0014]S1.4在实时调度过程中，采集系统实时调度以t
Dmax
为最大限度来满足所有任务的采集时间要求，同时在数据有效期(T
V
＝t
Dmax
‑
t
Q
)内完成对数据的解析处理；
[0015]S2：依据各参数采集周期建立时间窗口，与采集设备建立网络通讯，依据时间窗口开始分段采集，对所采集的数据进行解析并初步以时间窗口进行时间区间分类。
[0016]具体包括以下子步骤：
[0017]S2.1采集系统通过具体的数据传输协议与各采集设备建立网络通讯，从采集设备获取采集参数数据；
[0018]S2.2获取采集参数的采集周期，计算全部参数采集周期的最小公倍数，以最小公倍数的大小作为时间窗口的长度建立时间窗口，时间窗口划分是相对的，可以根据各数据采集周期进行灵活调整的。进而对采集全周期以时间窗口进行采集任务的划分，进行分段
采集传输，得到采集参数的数据报文；
[0019]S2.3采集系统的数据接收端通过数据协议端口获取各数据源的数据传输协议与方法，当数据采集单元通过网络通信协议将数据发送到数据接收端时，数据接收端发送数据解析通知，通知开启数据解析子线程，并将所接收到的数据报文交由数据解析单元；
[0020]S2.4数据接收端在将报文信息送入数据解析单元后根据其最小时间约束t
Dmin
与参数采集周期的要求判断是否进行下一次数据接收，数据解析单元根据相应的数据解析协议将所收到的报文信息在子线程中进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种起重机械多源异构数据高速采集与处理软控制方法，其特征在于，主要包括以下步骤：S1：根据参数采集需要选取采集设备、测量各参数采集周期并与参数采集设备进行匹配，接入采集系统；S2：依据各参数采集周期建立时间窗口，与采集设备建立网络通讯，依据时间窗口开始分段采集，对所采集的数据进行解析并初步以时间窗口进行时间区间分类；S3：构建数据域模型，设立数据域分类规则与属性方法，将解析后的参数数据送入数据域；S4：以时间窗口为基础进行多数据域并发处理，进而将数据域数据进行封装发送，最终形成数据流发送至实时数据库；S5：内存数据库接收并处理数据流信息，供用户查看使用或第三方程序调用。2.根据权利要求1所述的一种起重机械多源异构数据高速采集与处理软控制方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下子步骤：S1.1获取待测起重机械运行参数与状态参数的具体参数名称与参数采集信息，包括数据形式、采集频率；S1.2根据采集参数的具体信息选择合适的采集设备，对采集设备进行ID编号，同时测量采集设备的采集周期并与待测参数的采集频率进行匹配；S1.3将采集设备接入采集系统，同时获取各采集设备的数据传输协议并接入数据协议端口；S1.4在实时调度过程中，采集系统实时调度以t
Dmax
为最大限度来满足所有任务的采集时间要求，同时在数据有效期T
V
＝t
Dmax
‑
t
Q
内完成对数据的解析处理。3.根据权利要求2所述的一种起重机械多源异构数据高速采集与处理软控制方法，其特征在于，所述采集系统采用软实时系统；在不满足系统实时性要求时，通过牺牲部分数据的精确性以满足实时性要求，同时仍然可以描述数据的变化趋势。4.根据权利要求1所述的一种起重机械多源异构数据高速采集与处理软控制方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下子步骤：S2.1采集系统通过具体的数据传输协议与各采集设备建立网络通讯，从采集设备获取采集参数数据；S2.2获取采集参数的采集周期，计算全部参数采集周期的最小公倍数，以最小公倍数的大小作为时间窗口的长度建立时间窗口，进而对采集全周期以时间窗口进行采集任务的划分，进行分段采集传输，得到采集参数的数据报文；S2.3采集系统的数据接收端通过数据协议端口获取各数据源的数据传输协议与方法，当数据采集单元通过网络通信协议将数据发送到数据接收端时，数据接收端发送数据解析通知，通知开启数据解析子线程，并将所接收到的数据报文交由数据解析单元；S2.4数据接收端在将报文信息送入数据解析单元后根据其最小时间约束t
Dmin
与参数采集周期的要求判断是否进行下一次数据接收，数据解析单元根据相应的数据解析协议将所收到的报文信息在子线程中进行数据解析，并且在下一次数据报文到达之前完成数据的解析与发送，最后关闭子线程。5.根据权利要求1所述的一种起重机械多源异构数据高速采集与处理软控制方法，其
特征在于，步骤S3具体包括以下子步骤：S3.1将采集全周期以时间窗口进行划分，得到若干个连续的时间窗口；以其中某一个单独的时间窗口作为域模型结构信息，并在其中添加在该时间窗口中采集到的参数数据作为域模型的数据信息；域模型作为数据采集时间段内某可测时间段以及其中所含数据信息的抽象表征，设T表征时间结构信息，D表示数据信息，则域R＝{T，D}；S3.2在域模型的基础上进行抽象化得到数据域模型，数据域包含域的属性、方法、操作；设R表示域，P为其属性信息，F表示其方法，O表示其操作，则数据域DR＝{P，F，O}；每个数据域包含数据头与数据信息两个部分，数据头包含数据域ID、时间窗口信息、各采集设备信息以及数据结构信息，数据信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁克勤，陈力，刘关四，唐方雄，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：