CN101488026B - 分布式数据采集控制平台系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据采集控制技术领域，特别是一种分布式数据采集控制平台系统，包括上层应用系统、中心数据库、服务端数据采集中间件及嵌入式数据采集控制终端；上层应用系统包括实时业务逻辑控制集及用于调用中心数据库的业务对接模块；中心数据库包括业务逻辑控制集和基础数据表；服务端数据采集中间件包括业务采集查询模块、数据业务规则定义模块、基础数据配置模块、设备远程管理模块以及通信中间件；嵌入式数据采集控制终端包括驱动指令集、设备驱动中间件、客户端应用中间件及通用通信模块。该系统根据可重定义的业务流程、业务逻辑集和可配置的基础数据表来灵活构建、重构应用模型，并支持多种通信方式，故配置灵活，扩展性好，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及数据采集控制技术领域，特别是一种分布式数据采集控制平台系统。
背景技术
在现有技术中，远程数据采集系统多为单个的嵌入式产品，对应于具体的数据采集平台，需对每个嵌入式产品单独进行二次开发，用户需进行大量的底层重复性开发工作，不仅开发效率低，而且系统重用性差，无法进行系统的快速重构，系统维护工作量大。此外，现有的远程数据采集系统一般只能支持单一的采集技术和通讯技术，扩展性差，无法根据采集现场的条件进行采集方式和通信组网方式的灵活配置，适用范围十分有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分布式数据采集控制平台系统，该系统根据可重定义的业务流程、业务逻辑集和可配置的基础数据表来灵活构建、重构应用模型，系统配置灵活，扩展性好，适用范围广。
本发明的目的是这样实现的：一种分布式数据采集控制平台系统，其特征在于：包括上层应用系统、中心数据库、服务端数据采集中间件及嵌入式数据采集控制终端；
所述上层应用系统包括实现实时采集功能时供服务端数据采集中间件调用的实时业务逻辑控制集以及用于对中心数据库中数据进行调用的业务对接模块；
所述中心数据库包括数据存储过程组成的业务逻辑控制集和基础数据表，所述业务逻辑控制集供服务端数据采集中间件调用以完成数据采集和业务应用模型的构建，所述基础数据表用于构建各类应用模型；
所述服务端数据采集中间件包括：业务采集查询模块、数据业务规则定义模块、设备远程管理模块及通信中间件；所述的业务采集查询模块，用于完成业务逻辑调度和执行，从上层应用系统调用业务逻辑，并控制嵌入式数据采集控制终端执行，实现数据采集、过滤、数据入库，同时还可根据配置条件查询中心数据库中的数据；所述的数据业务规则定义模块，用于业务逻辑规则定义和业务流程定义；基础数据配置模块，用于输入构建各类应用模型的数据；所述的设备远程管理模块，用于实现嵌入式数据采集终端远程状态监测、设备参数设置、软件升级；所述的通信中间件，用于与嵌入式数据采集控制终端、中心数据库及上层应用系统进行通信；
所述嵌入式数据采集控制终端包括与外部设备通信的驱动指令集、设备驱动中间件、完成与服务端数据采集中间件交互的客户端应用中间件以及可扩展的通用通信模块，嵌入式数据采集控制终端通过P/S2、RS232、RS485和RFID采集中间件进行数据采集。
本发明的显著特点是由分布设置多个嵌入式数据采集控制终端和数据采集中间件一起实现可灵活组配的具体数据采集平台，只需通过配置数据采集终端工作类型，采用通用数据库技术(调用预先定义业务逻辑控制集)即可完成数据采集和控制工作，减少了大量重复性工作，使用户能够集中精力快速搭建起基于大量基础数据的具体上层应用系统，其开发效率、成功性和系统重用性较传统系统开发有大幅度的提高。同时，支持系统的快速重构、可快速搭建数据采集业务应用模型，有效解决了嵌入式应用系统无法快速地适应业务处理模式的经常变化，维护工作量大等问题。
此外，支持多种采集技术和可扩展的通讯技术，通过支持可扩展/选配模块的嵌入式系统平台，通过支持数据采集中间件平台，实现了对底层硬件和上层应用软件的灵活扩展和无缝连接，从而支持多种数据通信方式，如GPRS、Zigbee、CanBus、RS485等，实现了系统低廉性、灵活性和易用性的有机结合。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明的系统结构和数据流程示意图。
具体实施方式
本发明的分布式数据采集控制平台系统，包括上层应用系统、中心数据库、服务端数据采集中间件及嵌入式数据采集控制终端；
所述上层应用系统包括实现实时采集功能时供服务端数据采集中间件调用的实时业务逻辑控制集以及用于对中心数据库中数据进行调用的业务对接模块；所述上层应用系统包括连接于互联网或专网上的各类公用应用服务器。
所述中心数据库包括数据存储过程组成的业务逻辑控制集和基础数据表，所述业务逻辑控制集供服务端数据采集中间件调用以完成数据采集和业务应用模型的构建，所述基础数据表用于构建各类应用模型；
所述服务端数据采集中间件包括：
业务采集查询模块，用于完成业务逻辑调度和执行，从上层数据库服务器调用业务逻辑，并控制下层采集终端执行，实现数据采集、过滤、数据入库，同时还可根据配置条件查询数据库中的数据；
数据业务规则定义模块，用于业务逻辑规则定义和业务流程定义；
基础数据配置模块，用于输入构建各类应用模型的数据；
设备远程管理模块，用于实现数据采集终端远程状态监测、设备参数设置、软件升级；
以及
通信中间件，用于与嵌入式数据采集控制终端、中心数据库及上层应用系统进行通信；
所述嵌入式数据采集控制终端包括与外部设备通信的驱动指令集、设备驱动中间件、完成与服务端数据采集中间件交互的客户端应用中间件以及可扩展的通用通信模块，各类数据采集装置通过系统提供的驱动指令集与嵌入式数据采集控制终端交互通信、进行数据采集。各类数据采集装置包括UHF RFID读写器、水质监测仪等各类设备。
上述述服务端数据采集中间件的通信中间件支持多种通信网络组网方式，包括互联网、现场总线、工业无线网络和公共无线通信网络，嵌入式数据采集控制终端对应于其中一种通信网络通过通用通信模块与通信中间件进行通信。
在本发明的较佳实施例中，上述通用通信模块支持工业网络，如：Zigbee、RS485、Canbus等，也支持GPRS、WiFi等无线通信网络。
上述嵌入式数据采集控制终端上的驱动指令集包括：各类UHF RFID设备驱动指令集；P/S 2键盘、条码枪、RS232、RS485接口的外设类指令集；DI/DO、AI/AO输入输出控制指令集。
上述嵌入式数据采集控制终端上设有用于人机交互的人机界面驱动。
系统可以分布部署服务端数据采集中间件、嵌入式数据采集控制终端，将它们安装在养殖、水库、工厂、污水处理厂等各种现场环境，以控制现场设备，如水质分析仪器、RFID读写器、读码枪、小键盘、自动控制设备等，进行现场数据采集，数据传送网络根据数据采集点的现场条件灵活选择各种网络(IP网络：ADSL、GPRS等；工业网络：ZigBee、CanBus、RS485等)，系统中的数据采集中间件和数据采集控制终端的通讯功能强大、支持通讯网络方式多种，因此可以灵活、快速地部署在各种应用场合，组成一个区域自动监控网络平台和局域采用Zigbee技术的控制网络，可满足相关公用数据中心的公用信息服务平台的数据采集需求，如污水排放水质实时监控及HACCP体系政府监测中心、工厂的制造执行系统、物流仓储管理的数据采集等。
数据采集控制终端采集来自于水质分析仪器、键盘、条码枪、HF/UHF RFID或信号传感器的数据，按服务端中间件的逻辑控制指令，通过RS485/CanBus、WIFI/Zigbee、GPRS等通信方式的一种送往服务端数据采集中间件处理，并由中间件送往中心数据库服务器入库存储；将数据的状态或信息，传回到数据采集控制终端进行显示或控制外部设备。上层应用服务器可以通过下发实时业务逻辑控制指令，由服务数据采集中间件和数据采集控制终端配合完成数据采集和控制。
工作时，数据采集控制终端与数据采集中间件配合完成数据采集、过滤，并将数据上传到上层中心数据库。具体实现方式为：
首先，采用通用的数据库技术建立标准的业务逻辑控制集(也就是数据存储行为库)，这些行为是通过分析大量分散点的数据重复采集特性来制定的，行为可以随着应用的增多而扩充和完善。
其次，通过数据采集中间件的数据业务规则定义模块定义数据采集终端的工作类型和构建数据采集业务的流程模型，即定义数据采集业务流程和数据逻辑定义，结合基础数据表构建应用模型，数据采集中间件通过业务采集、查询模块完成数据管理、传递、过滤和数据查询；支持各类通信技术的中间件通信模块提供数据接收与发送通道。系统提供设备远程管理模块可对数据采集终端远程状态监测、设备参数设置、软件升级。
最后，数据采集控制终端通过P/S2、RS232、RS485和RFID采集中间件等采集到的数据缓存到终端的数据存储器中，MCU单元根据服务数据采集中间件下发业务流程和数据逻辑指令将缓存中的数据上传到服务数据采集中间件，服务端数据采集中间件调用中心数据库的数据存储行为库的具体行为进行数据过滤、存储，将有效数据写入中心数据库。采集平台依据已定义业务流程进行采集条码、RFID电子标签和键盘等数据、并可把每一流程处理的结果通过数据采集终端的数据显示模块显示或声光提示，完成数据采集和写入数据库，操作者只需根据系统提供的声光和屏幕提示完成数据采集，极大降低操作者的知识技能要求；同时平台系统通过已定义的业务逻辑规则过滤无效、重复和不符合工艺流程的数据，从而确保数据的有效性、实时性、完整性。
当应用服务器需要对数据采集控制终端进行控制时，上层应用服务器可以通过向服务端数据采集中间件发送实时业务逻辑控制指令，并由服务端中间件控制数据采集控制终端的客户端中间件执行、再有设备驱动中间件调用相应驱动指令，完成主动实时的数据采集和远程设备控制。
应用服务器查询中心数据库信息的流程：应用服务器通过业务对接模块向中心数据库发出查询指令读取该类应用已入库的数据。
应用服务器实时远程控制处理流程：应用服务对前端现场自动设备发送远程启停等控制指令，首先通过服务数据采集中间件的基础数据信息和设备管理模块确定数据采集终端地址和状态，然后经服务端数据中间件把控制指令传到数据采集控制终端的客户端数据中间件、在由设备驱动中间件完成调用DO控制指令，实现对外部设备的启停等控制。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种分布式数据采集控制平台系统，其特征在于：包括上层应用系统、中心数据库、服务端数据采集中间件及嵌入式数据采集控制终端；
所述上层应用系统包括实现实时采集功能时供服务端数据采集中间件调用的实时业务逻辑控制集以及用于对中心数据库中数据进行调用的业务对接模块；
所述中心数据库包括数据存储过程组成的业务逻辑控制集和基础数据表，所述业务逻辑控制集供服务端数据采集中间件调用以完成数据采集和业务应用模型的构建，所述基础数据表用于构建各类应用模型；
所述服务端数据采集中间件包括：业务采集查询模块、数据业务规则定义模块、设备远程管理模块及通信中间件；所述的业务采集查询模块，用于完成业务逻辑调度和执行，从上层应用系统调用业务逻辑，并控制嵌入式数据采集控制终端执行，实现数据采集、过滤、数据入库，同时还可根据配置条件查询中心数据库中的数据；所述的数据业务规则定义模块，用于业务逻辑规则定义和业务流程定义；基础数据配置模块，用于输入构建各类应用模型的数据；所述的设备远程管理模块，用于实现嵌入式数据采集终端远程状态监测、设备参数设置、软件升级；所述的通信中间件，用于与嵌入式数据采集控制终端、中心数据库及上层应用系统进行通信；
所述嵌入式数据采集控制终端包括与外部设备通信的驱动指令集、设备驱动中间件、完成与服务端数据采集中间件交互的客户端应用中间件以及可扩展的通用通信模块，嵌入式数据采集控制终端通过P/S2、RS232、RS485和RFID采集中间件进行数据采集。
2.根据权利要求1所述的分布式数据采集控制平台系统，其特征在于：所述服务端数据采集中间件的通信中间件支持多种通信网络组网方式，包括互联网、现场总线、工业无线网络和公共无线通信网络，嵌入式数据采集控制终端对应于其中一种通信网络通过通用通信模块与通信中间件进行通信。
3.根据权利要求2所述的分布式数据采集控制平台系统，其特征在于：所述通用通信模块支持Zigbee、RS485和Canbus工业网络以及GPRS和WiFi无线通信网络。
4.根据权利要求1所述的分布式数据采集控制平台系统，其特征在于：所述嵌入式数据采集控制终端上的驱动指令集包括：各类UHF RFID设备驱动指令集；P/S 2键盘、条码枪、RS232、RS485接口的外设类指令集；DI/DO、AI/AO输入输出控制指令集。
5.根据权利要求1所述的分布式数据采集控制平台系统，其特征在于：所述嵌入式数据采集控制终端上设有用于人机交互的人机界面驱动。
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