基于物联网的工业控制设备数据采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的工业控制设备数据采集系统，涉及工业数据采集技术领域，用于解决现有的工业控制设备的数据采集协议各异以及工业数据是脏数据，直接存储无法用于分析，导致数据采集难度大和后期数据使用不便的问题；本发明专利技术通过驱动适配器按照接口规范对数据采集协议进行封装形成适配器，将不同数据采集协议库封装为一个个驱动适配器形成适配器库，并定义服务器与适配器之间的统一接口，当车间新增工业控制设备时，服务器只需实例化一个对应协议的适配器即可完成数据采集，从而实现不同数据采集协议的统一调用与即插即用；通过数据分析单元对采集到的数据进行分析处理并执行相应的操作，进而在处理之后进行存储。存储。存储。

【技术实现步骤摘要】
基于物联网的工业控制设备数据采集系统


[0001]本专利技术涉及工业数据采集
，具体为基于物联网的工业控制设备数据采集系统。

技术介绍

[0002]物联网是通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。工业控制设备数据运行通过物联网进行实时采集，可以帮助设备的制造商以及设备的使用者更好的了解整个工业控制设备运行的参数信息；而工业控制设备在采集的过程中，不同种类工业控制设备的数据采集协议各异，导致数据采集难度大，且采集的工业数据是脏数据，直接存储无法用于分析，导致后期数据使用不便。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于为了解决现有的工业控制设备的数据采集协议各异以及工业数据是脏数据，直接存储无法用于分析，导致数据采集难度大和后期数据使用不便的问题，而提出基于物联网的工业控制设备数据采集系统。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：基于物联网的工业控制设备数据采集系统，包括异构协议模块和服务器，异构协议模块分别连接工业控制设备与服务器，用于采集工业控制设备的数据信息并将其发送至服务器；其中数据信息包括数据名称、监测数值、监测视频、监测图片和监测音频等；异构协议模块包括驱动协议适配器、协议适配器接口、设备物模型以及数据分析单元和本地存储单元；驱动协议适配器包括模型定义单元、连接管理单元、数据转换单元和数据命令处理单元；模型定义单元用于定义适配器模型，适配器模型包括适配器ID、适配器名称、适配器接口、协议库和返回值；连接管理单元用于工业控制设备与网关建立物联网通信连接；数据转换单元用于工业控制设备接入驱动适配器，并将获取到的终端设备数据转换为符合设备物模型规范的数据格式；数据命令处理单元用于驱动适配器处理服务器对于工业控制设备的操作请求，并完成对工业控制设备的服务调用和处理调用结果，最后将结果返回到服务器；协议适配器接口包括驱动适配器的接入和认证接口、功能命令接口、消息上报发送数据接口、属性读取接口、属性写入接口和设备状态监控接口；接入和认证接口用于工业控制设备接入以及认证；功能命令接口用于监测工业控制设备收到的命令并自动调用定义的命令，反向控制工业控制设备命令下发以及对命令进行处理和上报响应；消息上报发送数据接口用于工业控制设备主动上报消息及定义周期上报或手工触发上报；属性读取接口用于接收下发的查询属性以及工业控制设备上报属性时调用，以进行数据采集；属性写入接口用于工业控制设备收到平台下发的设置属性时调用；设备状态监控接口用于每隔固定时间上报一次工业控制设备的状态，若连续N次没有工业控制设备的状
态，则将工业控制设备被设置为离线的状态；设备物模型用于将不同品牌和不同品类的设备功能抽象归纳，形成标准设备物模型，实现所有工业控制设备用统一的语言描述、控制、理解设备具备的功能和特性，由基本信息和模型模块组成；数据分析单元用于对采集到工业控制设备的数据信息进行分析处理并发送至服务器内；本地存储单元用于缓存数据信息以及数据信息对应的比对条件、分析模型和加密模型。
[0005]作为本专利技术的一种优选实施方式，适配器ID用于定义驱动适配器在服务器中运行时的唯一标识符；适配器名称用于作为驱动适配器的一种基本信息，并在驱动适配器开发阶段直接定义在驱动适配器内部；适配器接口用于驱动适配器对外提供数据获取函数；协议库为各工业控制设备私有的底层数据对接协议库，协议库封装在适配器接口中；返回值为驱动适配器所采集到工业控制设备的数据信息。
[0006]作为本专利技术的一种优选实施方式，基本信息包括设备模型名称、用户组、制造商、行业、数据格式；模型模块为具有某种功能组合的部分可抽象成模块，模型模块由若干属性、功能和事件组成；属性用于描述设备运行时具体信息和状态；功能为工业控制设备供外部调用的能力或方法，且服务调用中设置输入和输出参数；事件用于设备运行时，主动上报给服务器的信息，包括被外部感知和处理的信息、告警和故障以及多个输出参数。
[0007]作为本专利技术的一种优选实施方式，数据分析单元对数据信息进行分析处理，具体处理过程为：对数据信息进行识别，当数据信息属于第一类别信息时，对数据信息执行第一操作；当数据信息属于第二类别信息时，对数据信息执行第二操作；当数据信息属于第三类别信息时，对数据信息执行第三操作；当数据信息属于第四类别信息时，对数据信息执行第四操作；其中，第一操作的具体过程为：获取数据信息对应的比对条件，当数据信息中的数据满足比对条件，则将数据信息发送至本地存储单元内进行缓存，对缓存的容量进行分析，并将本地存储单元内所有缓存的数据信息发送至服务器；当数据信息中的数据不满足比对条件，则生成异常指令并将数据信息与异常指令发送至服务器；第二操作的具体过程为：获取数据信息对应的分析模型，提取数据信息中的监测数值，对监测数值进行筛选处理，将处理后的监测数值代入对应的分析模型，通过分析模型输出模型集合，将数据信息及模型集合发送至服务器内；第三操作的具体过程为：获取数据信息对应的加密模型，通过加密模型对数据信息进行加密，将加密后的数据信息发送至服务器内；第四操作的具体过程为：对数据信息进行标记并将其发送至服务器内。
[0008]作为本专利技术的一种优选实施方式，比对条件包括数据名称和对应的数据范围或数
据阈值；当数据信息的比对条件为数据名称和对应的数据范围时，将数据信息中的监测数值与数据范围进行比对，当监测数值在数据范围内，则满足比对条件；否，不满足比对条件；当数据信息的比对条件为数据名称和数据阈值时，将数据信息中的监测数值与数据阈值进行比对，当监测数值小于数据阈值时，则满足比对条件；否，不满足比对条件。
[0009]作为本专利技术的一种优选实施方式，对缓存的容量进行分析的具体过程为：采集数据信息每次缓存时刻以及缓存总量，将每次缓存时刻依据时间先后顺序进行排序，将计算相邻两个缓存时刻之间的时刻差得到缓存间隔时长，并将所有的缓存间隔时长依次排序；当缓存间隔时长的数量大于设定数量阈值时，比对相邻两个缓存间隔时长，当在前的缓存间隔时长大于在后的缓存间隔时长时，计算两者之间的时长差得到邻差时长一，当在前的缓存间隔时长小于在后的缓存间隔时长时，计算两者之间的时长差并取绝对值得到邻差时长二；将所有的邻差时长一对应的数值进行求和得到邻差总值一，将所有的邻差时长二对应的数值进行求和得到邻差总值二；将邻差总值一除以邻差总值二得到邻隔比；提取邻隔比以及缓存总量的数值并依次标记为LG1和HZ1，设定所有数据名称均对应一个邻隔比系数和缓存总量系数，匹配数据信息对应的邻隔比系数和缓存总量系数并标记为eg1和eg2；代入预设公式FS=(LG1
×
eg1+HZ1
×
eg2)/2eg1得到数据信息的发基值FS；当发基值大于设定阈值时，将缓存的数据信息发送至服务器内。
[0010]作为本专利技术的一种优选实施方式，通过加密模型对数据信息进行加密的具体过程为：提取数据信息中的字符，设定所有字符均对应一个唯一的标识，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于物联网的工业控制设备数据采集系统，包括异构协议模块和服务器，异构协议模块分别连接工业控制设备与服务器，用于采集工业控制设备的数据信息并将其发送至服务器；其特征在于，所述异构协议模块包括驱动协议适配器、协议适配器接口、设备物模型以及数据分析单元和本地存储单元；所述驱动协议适配器包括模型定义单元、连接管理单元、数据转换单元和数据命令处理单元；所述模型定义单元用于定义适配器模型，适配器模型包括适配器ID、适配器名称、适配器接口、协议库和返回值；所述连接管理单元用于工业控制设备与网关建立物联网通信连接；所述数据转换单元用于工业控制设备接入驱动适配器，并将获取到的终端设备数据转换为符合设备物模型规范的数据格式；所述数据命令处理单元用于驱动适配器处理服务器对于工业控制设备的操作请求，并完成对工业控制设备的服务调用和处理调用结果，最后将结果返回到服务器；所述协议适配器接口包括驱动适配器的接入和认证接口、功能命令接口、消息上报发送数据接口、属性读取接口、属性写入接口和设备状态监控接口；所述接入和认证接口用于工业控制设备接入以及认证；所述功能命令接口用于监测工业控制设备收到的命令并自动调用定义的命令，反向控制工业控制设备命令下发以及对命令进行处理和上报响应；所述消息上报发送数据接口用于工业控制设备主动上报消息及定义周期上报或手工触发上报；所述属性读取接口用于接收下发的查询属性以及工业控制设备上报属性时调用，以进行数据采集；所述属性写入接口用于工业控制设备收到平台下发的设置属性时调用；所述设备状态监控接口用于每隔固定时间上报一次工业控制设备的状态，若连续N次没有工业控制设备的状态，则将工业控制设备被设置为离线的状态；所述设备物模型用于将不同品牌和不同品类的设备功能抽象归纳，形成标准设备物模型，实现所有工业控制设备用统一的语言描述、控制、理解设备具备的功能和特性，由基本信息和模型模块组成；所述数据分析单元用于对采集到工业控制设备的数据信息进行分析处理并发送至服务器内；所述本地存储单元用于缓存数据信息以及数据信息对应的比对条件、分析模型和加密模型。2.根据权利要求1所述的基于物联网的工业控制设备数据采集系统，其特征在于，所述适配器ID用于定义驱动适配器在服务器中运行时的唯一标识符；所述适配器名称用于作为驱动适配器的一种基本信息，并在驱动适配器开发阶段直接定义在驱动适配器内部；所述适配器接口用于驱动适配器对外提供数据获取函数；所述协议库为各工业控制设备私有的底层数据对接协议库，协议库封装在所述适配器接口中；所述返回值为驱动适配器所采集到工业控制设备的数据信息。3.根据权利要求1所述的基于物联网的工业控制设备数据采集系统，其特征在于，所述基本信息包括设备模型名称、用户组、制造商、行业、数据格式；模型模块为具有某种功能组合的部分可抽象成模块，模型模块由若干属性、功能和事件组成；属性用于描述设备运行时具体信息和状态；功能为工业控制设备供外部调用的能力或方法，且服务调用中设置输入和输出参数；事件用于设备运行时，主动上报给服务器的信息，包括被外部感知和处理的信
息、告警和故障以及多个输出参数。4.根据权利要求1所述的基于物联网的工业控制设备数据采集系统，其特征在于，所述数据分析单元对数据信息进行分析处理，具体处理过程为：对数据信息进行识别，当数据信息属于第一类别信息时，对数据信息执行第一操作；当数据信息属于第二类别信息时，对数据信息执行第二操作；当数据信息属于第三类别信息时，对数据信息执行第三操作；当数据信息属于第四类别信息时，对数据信息执行第四操作；其中，第一操作的具体过程为：获取数据信息对应的比对条件，当数据信息中的数据满足比对条件，则将数据信息发送至本地存储单元内进行缓存，对缓存的容量进行分析，并将本地存储单元内所有缓存的数据信息发送至服务器；当数据信息中的数据不满足比对条件，则生成异常指令并将数据信息与异常指令发送至服务器；第二操作的具体过程为：获取数据信息对应的分析模型，提取数据信息中的监测数值，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤胜荣，丁国庆，
申请(专利权)人：上电智联科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：