CN101738958B - 主动式监控系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种主动式监控系统及其方法，用以解决以往无法有效进行即时监控及占用频宽的问题，通过触发端侦测监测装置以生成装置标签，并将装置标签封装后通过网络主动传送至服务端，以便服务端自动产生工业通讯标准界面(即OLE for Process Control，OPC)标签供整合服务器使用，达到提高监控效率及频宽利用率的技术功效。

Description

主动式监控系统及其方法

技术领域

本发明为有关于一种主动式监控系统及其方法，特别是指一种使触发端能够主动传送装置标签的主动式监控系统及其方法。

背景技术

近年来，随着半导体相关产业及网络的蓬勃发展，使得监控系统趋于成熟且应用范围更为广泛，举例来说，作业人员可直接通过互联网络对远端的设备进行监控，而不需亲自在设备面前进行操作即可得到相同的结果，以此方式不但能够精简人力，更可有效降低成本。

然而，上述监控系统在需要增加监控的设备时，由于增加的设备可能来自不同的硬件厂商，且各个设备均搭配有专属的监控软件，因此如何使这些设备的资料交换界面能够相容，便成为各家硬件厂商急欲解决的问题之一。

有鉴于此，各家硬件厂商与软件厂商便共同提出公开的工业通讯标准界面(即OLE for Process Control，OPC)，用以使不同的监控软件能够与不同硬件厂商的设备进行连接及资料交换，不过，由于OPC侦测监控装置是使用轮询(Polling)的方式，因此将无法有效进行即时监控，而且也会因轮询方式的限制而产生占用频宽的问题。

综上所述，可知先前技术中长期以来一直存在无法有效进行即时监控及占用频宽的问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。

发明内容

有鉴于先前技术存在的问题，本发明揭露一种主动式监控系统及其方法。

本发明所揭露的主动式监控系统，应用于具有监控装置的网络环境中，包含：服务端及触发端，而且服务端更包含：初始模块、信息处理模块及标签模块。其中，初始模块于初始时载入配置表，且根据配置表撷取并记录监控装置的状态；信息处理模块用以接收信息封包，并根据信息封包更新配置表；标签模块用以根据更新后的配置表产生并传送相应的OPC标签以提供整合服务器进行处理。

而触发端用以与监控装置连结，其触发端包含：指令模块、监控模块及处理模块。其中，指令模块用以储存控制指令，并根据控制指令建立设定参数；监控模块用以执行控制指令与接收监控装置所传送的监控信号，并且于接收到监控信号后，侦测触发端的状态，且根据触发端的状态及设定参数产生装置标签；处理模块用以对装置标签进行封装以产生信息封包，并且于信息封包产生后，主动传送信息封包至服务端。

至于本发明的主动式监控方法，应用于具有服务端、触发端及监控装置的网络环境中，其步骤包括：将触发端与监控装置连结；服务端于初始时载入配置表，且根据配置表撷取并记录监控装置的状态；触发端具有控制指令，并根据控制指令建立设定参数；触发端执行控制指令与接收监控装置所传送的监控信号，并且于接收到监控信号后，侦测触发端的状态，且根据触发端的状态及设定参数产生装置标签；触发端根据装置标签进行封装以产生信息封包，并且于信息封包产生后，主动传送信息封包至服务端；服务端接收信息封包，并根据信息封包更新配置表；服务端根据更新后的配置表产生并传送相应的OPC标签以提供整合服务器进行处理。

本发明所揭露的系统与方法如上，与先前技术之间的差异在于本发明通过触发端侦测监测装置以生成装置标签，并将装置标签封装后通过网络主动传送至服务端，以便服务端自动产生OPC标签供整合服务器使用。

通过上述的技术手段，本发明可以达到提高监控效率及频宽利用率的技术功效。

附图说明

图1为本发明主动式监控系统的方块图。

图2为本发明主动式监控方法的流程图。

图3为应用本发明设定触发端的示意图。

图4为应用本发明进行图形化监控的示意图。

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

在说明本发明所揭露的主动式监控系统及其方法之前，先对本发明的架构及所自行定义的名词作如下解释，首先在架构的部分，本发明的系统包含服务端、触发端及网络，所述服务端为OPC服务器(OPC Server)，且此OPC服务器能够接收由触发端主动传送的信息封包，以及产生符合OPC标准的OPC标签以进行资料交换的处理；而触发端可为具有输入/输出端口(DigitalInput，DI；Digital Output，DO)且能够执行控制指令的可编程逻辑控制器，并且可通过网络与监控装置(例如：网络摄影机)连结以进行监控信号的传送及接收，用以侦测监控装置的状态及进行监控，其连结方式也可由监控装置通过导线直接连结至触发端的输入/输出端口；所述网络则可为有线或无线的网际网络或区域网络。

而在自行定义的名词中，本发明中所提到的控制指令可由判断条件、成立条件及未成立条件所组成，并且储存于触发端中，控制指令更可包含建立信息、状态信息、系统信息、存活信息及启动信息的指令类型，在实际实施上，其控制指令可使用IF、THEN及ELSE的格式分别代表判断条件、成立条件及未成立条件，以指令类型为状态信息为例，控制指令为「IF(DI-1ON)THTN(Send Active Message)ELSE(Send E-mail)」，则其判断条件为「(DI-1ON)」、成立条件为「(Send Active Message)」及未成立条件为「(Send E-mail)」，此控制指令是指当判断条件「(DI-1 ON)」成立时，执行成立条件「(Send ActiveMessage)」，反之则执行未成立条件「(Send E-mail)」，其中，判断条件「(DI-1ON)」代表输入端口(DI-1)侦测到开启；成立条件「(Send Active Message)」代表传送信息；未成立条件「(Send E-mail)」代表传送电子邮件。

以下配合图式对本发明主动式监控系统及其方法作进一步的说明，请参阅图1，图1为本发明主动式监控系统的方块图，包含：监控装置100、服务端110、触发端120及网络130，且此系统更可包含：整合服务器140及控制端150至少其中之一。其中，监控装置100为具有监控功能的输出/输入装置，例如：网络摄影机、红外线感测装置，并可通过网络130与触发端120进行监控信号的传送及接收。

在服务端110的部分，其服务端110包含：初始模块111、信息处理模块112及标签模块113。其中，初始模块111于初始时载入配置表，且根据配置表撷取并记录监控装置100的状态，所述配置表记录触发端120及相应的装置标签，其装置标签至少包含装置参数、装置类型、指令类型、指令子类型、来源位址、更新时间其中之一。

信息处理模块112用以接收由触发端120产生并主动通过网络传输协议(TCP/IP)所传送的信息封包，并且信息处理模块112也根据所接收的信息封包更新配置表，其更新方式是根据信息封包内的装置标签的设定参数来进行更新。

标签模块113用以根据更新后的配置表产生并传送相应的OPC标签以提供整合服务器140进行处理，其产生OPC标签必须符合公开的工业通讯标准，由于此工业通讯标准为已知技术，故在此不多作赘述，而所述整合服务器140及其所作的处理将在稍后进行说明。

另外，在触发端120的部分，其触发端120包含：指令模块121、监控模块122及处理模块123，更可搭配计时器(Timer)用以计算时间。其中，指令模块121用以储存控制指令，并根据控制指令建立设定参数，也就是说，指令模块121会根据所储存的控制指令来建立相应的设定参数，例如：当控制指令的类型为系统信息(System Message)时，可使用数值“5＂设定于指定的参数名称(例如：nType)中以作为此类型的代表，以便服务端110可直接根据此参数中所记录的数值来判断信息的类型。由于所述控制指令已于前面自行定义的名词中作说明，故在此不再作赘述。

监控模块122用以执行控制指令与接收监控装置100所传送的监控信号，并且于接收到监控信号后，侦测触发端120的状态(例如：输出/输入端口的信号状态)，且根据触发端120的状态及设定参数产生装置标签，举例来说，假设在触发端120中，指令模块121所储存的控制指令为「IF(DI-0 ON)THEN(DO-1 ON 1s)ELSE(DO-1 ON 8s)」，由于监控模块122执行此控制指令，因此，在端口号为“0＂的输入端(DI-0)接收到监控信号为开启(ON)后，监控模块122将选择执行成立条件「(DO-1 ON 1s)」，也就是端口号为“1＂的输出端口开启1秒，而且监控模块122也会侦测触发端120的输出/输入端口的信号状态，并根据这些改变后的输出/输入端口的状态及先前指令模块121根据此控制指令所建立的设定参数来产生相应的装置标签。

承上所述，在实际实施上，此装置标签可分为信息(Message)部分及装置(Device)部分，其中，信息部分包含以一个字节(Bytes)来记录装置类型(例如：装置的产品序号)、以一个字节来记录信息类型(例如：以数值“1＂代表「启动信息」、以数值“2＂代表「存活信息」、以数值“3＂代表「建立信息」、以数值“4＂代表「状态信息」及使用数值“5＂代表「系统信息」)、以两个字节来记录子类型(即搭配类型作进阶应用)、四个字节来记录来源网络地址(Source IP address)、以六个字节来记录来源媒体存取控制地址(Source MACaddress)、以九个字节来记录更新时间(包含：年、月、日、时、分、秒及微秒)以及使用一个字节来记录循环冗余检查码(CRC code)。

处理模块123用以对装置标签进行封装以产生信息封包，并且于信息封包产生后，主动传送信息封包至服务端110，由于网络封包的封装方式为已知技术，在此不多作赘述。

除此之外，本发明的系统更可包含整合服务器140，用以接收服务端110所传送的OPC标签以进行资料交换处理及图形化控制处理至少其中之一，举例来说，使用者可通过图形化界面控制远端的设备。另外，本发明的系统还可包含控制端150用以输入控制指令后，传送至触发端120进行储存，而在进行传送之前，其控制端150更可包含将控制指令编译成字节码后再进行传送。在实际实施上，整合服务器140及控制端150可为具有网络130连线功能的个人电脑、个人数字助理......等计算机装置。

如图2所示，图2为本发明主动式监控方法的流程图，包含下列步骤：将触发端与监控装置连结(步骤201)；服务端于初始时载入配置表，且根据配置表撷取并记录监控装置的状态(步骤202)；触发端具有控制指令，并根据控制指令建立设定参数(步骤203)；触发端执行控制指令与接收监控装置所传送的监控信号，并且于接收到监控信号后，侦测触发端的状态，且根据触发端的状态及设定参数产生装置标签(步骤204)；触发端根据装置标签进行封装以产生信息封包，并且于信息封包产生后，主动传送信息封包至服务端(步骤205)；服务端接收信息封包，并根据信息封包更新配置表(步骤206)；服务端根据更新后的配置表产生并传送相应的OPC标签以提供整合服务器进行处理(步骤207)。通过上述各步骤，即可通过触发端侦测监测装置以生成装置标签，并将装置标签封装后通过网络主动传送至服务端，以便服务端自动产生OPC标签供整合服务器使用，用以提高监控效率及频宽利用率。

以下配合图3至图4以实施例的方式进行如下说明，请先参阅图3，图3为应用本发明设定触发端的示意图，包含：装置设定视窗300、启动元件301、重开元件302、关闭元件303、建立标签元件310、执行元件321、停止元件322、时间输入区块330及设定参数元件340。特别要说明的是，本发明并未以此限定装置设定视窗300所包含的元件类型及数量。

首先，当使用者欲使用本发明的主动式监控系统时，除了需开启服务端110及触发端120之外，其监控装置100及网络130也必须维持正常的运作状态，而且触发端120中必须已储存有预设的控制指令。

当服务端110启动时，其服务端110的初始模块111将载入配置表，其配置表记录有触发端120的相关信息(即装置标签)，因此，服务端110根据配置表以轮询(Polling)的方式来撷取并记录所有监控装置100的状态，且信息处理模块112将等待接收由触发端120产生并主动通过网络传输协议(TCP/IP)所传送的信息封包，在实际实施上，服务端110可打开监听端口(Listen port)等待接收触发端120所传送的信息封包。特别要说明的是，当配置表中查无触发端120的相关信息时，可直接打开监听端口等待接收触发端120所传送的信息封包。在实际实施上，其配置表可以档案的方式存在，例如：配置表的档案为“OPC.mdb＂。

而在触发端120的部分，当触发端120启动或重新启动时，触发端120将根据指令模块121所储存的控制指令建立设定参数，举例来说，当所储存的控制指令为状态信息(Status Message)的指令类型时，建立相应的设定参数，例如：将装置的产品序号储存于指定的参数名称(nModuleType)、将预设的数值“4＂储存于指定的参数名称(nType)...等等诸如此类。特别要说明的是，在触发端120启动或重新启动时，监控模块122可直接根据预设的设定参数产生装置标签，并通过处理模块123对此装置标签进行封装以产生信息封包，并且于信息封包产生后，主动传送信息封包至服务端110，以便服务端110在接收信息封包后，根据信息封包内的装置标签来撷取并记录触发端120的输出/输入端口的状态。至此，服务端110及触发端120完成启动，并且处于正常的运作状态中。

当监控装置100因感测到环境变化而传送监控信号后，例如：使端口号为“0＂的输入端口(DI-0)由关闭(OFF)转变为开启(ON)的信号，其触发端120的监控模块122除了接收此监控信号外，更执行控制指令，如：「IF(DI-0 ON)THEN(DO-1 ON 1s)ELSE(DO-1 ON 8s)」以进行相应的处理，以此例而言，其相应的处理是将使端口号为“1＂的输出端口开启一秒，并且侦测触发端120的输出/输入端口的状态，以及根据相应于此控制指令的设定参数产生装置标签。接着，处理模块123将所产生的装置标签进行封装后，产生可于局部网络传送的信息封包，并通过网络130主动传送至服务端110。

承上所述，当服务端110的信息处理模块112接收到此信息封包后，信息处理模块112将根据此信息封包内的装置标签来更新配置表，以此例而言，更新后的配置表记录触发端120的输出/输入端口的状态，将具有输入端口(DI-0)为开启(ON)及输出端口(DO-1)为开启(ON)一秒的记录。接着，标签模块113根据更新后的配置表产生相应的OPC标签，此OPC标签是符合公开的工业通讯标准(即OLE for Process Control，OPC)，用以提供整合服务器140进行图形化的资料交换处理。至此，完成触发端120主动传送信息封包至服务端110的过程，如此一来，服务端110即不需持续对所有监控装置100进行轮询，能够有效提高频宽利用率，而且由于触发端120于状态改变时即主动传送信息封包，故能够提高监控效率，达到即时监控的目的。而有关于整合服务器140进行图形化的资料交换处理将在稍后配合图式进行说明。

除此之外，本发明的主动式监控系统更可包含控制端150，用以输入并通过网络130传送控制指令，甚至可通过装置设定视窗300对触发端120进行控制及设定，举例来说，使用者可分别通过点选启动元件301、重开元件302或关闭元件303来启动、重新启动或关闭触发端120，由于触发端120的启动或重新启动的过程已于前面作说明，故在此不再作赘述。

当使用者点选建立标签元件310时，触发端120将传送预设的信息封包(包含触发端120的相关资料，且装置标签中的参数名称“nType＂为数值“3＂)至服务端110，此时，服务端110根据此信息封包中的装置标签得知参数名称“nType＂为数值“3＂，因此将检查配置表中是否有触发端120的相关资料，若无，则将此触发端120的相关资料新增于配置表，反之则根据信息封包中的装置标签来更新配置表中相应于此触发端120的相关资料。

而当使用者点选执行元件321或停止元件322时，触发端120将传送预设的信息封包至服务端110，以点选执行元件321为例，其预设的信息封包包含触发端120的相关资料，且将装置标签中的参数名称“nType＂设为数值“5＂及参数名称“nSubType＂设为数值“1＂，此时，服务端110根据此信息封包中的装置标签得知参数名称“nType＂为数值“5＂且参数名称“nSubType＂为数值“1＂，因此，服务端110根据参数名称“nSubType＂的数值设定配置表的存取权限(例如：数值为“1＂代表可读写；数值为“2＂代表只读)。换句话说，当使用者点选执行元件321或停止元件322时，触发端120会传送相应的信息封包至服务端110，使服务端110的配置表能够进行读写或只读，当然，若是配置表为只读状态，服务端110便无法根据触发端120所传送的信息封包更新配置表，也不会产生相应的OPC标签供整合服务器140进行资料交换处理。

另外，触发端120也可于固定的时间间隔，持续根据预设的设定参数产生装置标签，其时间间隔可通过执行于控制端150的装置设定视窗300来进行设定，举例来说，通过时间输入区块330输入数值来设定间隔的秒数(例如：输入数值“5＂代表五秒)，并且将此数值的设定储存于触发端120后，触发端120即可于固定的时间间隔(例如：五秒)，持续根据预设的设定参数产生装置标签，而此装置标签其后的处理过程与启动或重新启动时的情况相同，故在此不再作赘述。

前面提到，其设定参数可预先设置于触发端120中，在实际实施上，可通过设定参数元件340来建立设定参数，例如点选设定参数元件340后产生一个设定视窗(图中未示)，提供使用者设定装置参数、装置类型、指令类型、指令子类型、来源位址、更新时间......等等的参数值。

如图4所示，图4为应用本发明进行图形化监控的示意图。前面提到，本发明的主动式监控系统更可包含整合服务器140，当服务端110产生符合公开的工业通讯标准的OPC标签后，整合服务器140即可根据此OPC标签进行相应的资料交换处理，例如：图形化监控，在实际实施上，整合服务器140为运行具有系统监控和资料撷取功能的软件(Supervisor Control AndData Acquisition，SCADA)，可通过图控视窗400进行图形化监控，举例来说，可根据OPC标签的信息经过分析处理后，将分析处理结果显示于装置显示区块401，甚至可通过切换元件413切换选择监控装置100，以及分别通过启动元件410、重开元件411或关闭元件412对所选择的监控装置100进行启动、重新启动或关闭的远端监控。另外，也可通过点选报表元件414根据OPC标签产生具有文字、图像及表格至少其中之一的报表。

综上所述，可知本发明与先前技术之间的差异在于通过触发端侦测监测装置以生成装置标签，并将装置标签封装后通过网络主动传送至服务端，以便服务端自动产生OPC标签供整合服务器使用，藉由此一技术手段可以主动将监控装置的状态传送至服务端，来解决先前技术所存在的问题，进而达成提高监控效率及频宽利用率的技术功效。

虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相似技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (14)

1.一种主动式监控系统，应用于具有至少一监控装置的网络环境中，该系统包含：

一服务端，该服务端包含：

一初始模块，于初始时载入一配置表，且根据该配置表撷取并记录所述监控装置的状态；

一信息处理模块，用以接收一信息封包，并根据该信息封包更新该配置表；及

一标签模块，用以根据更新后的该配置表产生并传送相应的一OPC标签以提供一整合服务器进行处理；及

一触发端，用以与所述监控装置连结，该触发端包含：

一指令模块，用以储存一控制指令，并根据该控制指令建立至少一设定参数；

一监控模块，用以执行该控制指令与接收所述监控装置所传送的至少一监控信号，并且于接收到所述监控信号后，侦测该触发端的状态，且根据该触发端的状态及所述设定参数产生一装置标签；及

一处理模块，用以对该装置标签进行封装以产生该信息封包，并且于该信息封包产生后，主动传送该信息封包至该服务端。

2.如权利要求1所述的主动式监控系统，其特征在于，其中该系统更包含一控制端，用以输入并传送该控制指令。

3.如权利要求1所述的主动式监控系统，其特征在于，其中该整合服务器为接收该服务端所传送的该OPC标签以进行资料交换处理及图形化控制处理至少其中之一。

4.如权利要求1所述的主动式监控系统，其特征在于，其中该控制指令包含建立信息、状态信息、系统信息、存活信息及启动信息的指令类型。

5.如权利要求1所述的主动式监控系统，其特征在于，其中，初始模块于初始时加载的配置表记录该触发端及相应的该装置标签。

6.如权利要求1所述的主动式监控系统，其特征在于，其中该装置标签至少包含装置参数、装置类型、指令类型、指令子类型、来源位址、更新时间其中之一。

7.如权利要求2所述的主动式监控系统，其特征在于，其中该控制端还用以将该控制指令编译成字节码后再进行传送。

8.一种主动式监控方法，应用于具有一服务端、一触发端及至少一监控装置的网络环境中，其步骤包括：

将该触发端与所述监控装置连结；

该服务端于初始时载入一配置表，且根据该配置表撷取并记录所述监控装置的状态；

该触发端具有一控制指令，并根据该控制指令建立至少一设定参数；

该触发端执行该控制指令与接收所述监控装置所传送的至少一监控信号，并且于接收到所述监控信号后，侦测该触发端的状态，且根据该触发端的状态及所述设定参数产生一装置标签；

该触发端根据该装置标签进行封装以产生一信息封包，并且于该信息封包产生后，主动传送该信息封包至该服务端；

该服务端接收该信息封包，并根据该信息封包更新该配置表；及

该服务端根据更新后的该配置表产生并传送相应的一OPC标签以提供一整合服务器进行处理。

9.如权利要求8所述的主动式监控方法，其特征在于，其中该控制指令为通过一控制端输入并传送后，储存于该触发端。

10.如权利要求8所述的主动式监控方法，其特征在于，其中该整合服务器为接收该服务端所传送的该OPC标签以进行资料交换处理及图形化控制处理至少其中之一。

11.如权利要求8所述的主动式监控方法，其特征在于，其中该控制指令包含建立信息、状态信息、系统信息、存活信息及启动信息的指令类型。

12.如权利要求8所述的主动式监控方法，其特征在于，其中，于初始时加载的配置表记录该触发端及相应的该装置标签。

13.如权利要求8所述的主动式监控方法，其特征在于，其中该装置标签至少包含装置参数、装置类型、指令类型、指令子类型、来源位址、更新时间其中之一。

14.如权利要求9所述的主动式监控方法，其特征在于，其中该控制端还用以将该控制指令编译成字节码后再进行传送。

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