CN101846985B - 远程数据采集系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种远程数据采集方法，该方法包括如下步骤：设置数据采集参数；每隔一段时间，SCADA服务器通过数据转换器发送数据采集指令至智能仪表；智能仪表将采集的数据通过数据转换器返回至SCADA服务器；SCADA服务器对采集的数据进行校验和存储，并判断采集的数据是否异常，如果出现异常，则发送报警信息到监控中心和用户端。本发明还提供一种远程数据采集系统。利用本发明可以将不同设备的通信协议和数据传输协议分别封装成统一的接口，通过统一的接口访问不同的设备。

Description

远程数据采集系统及方法
技术领域
本发明涉及一种数据采集系统及方法，尤其涉及一种远程数据采集系统及方法。
背景技术
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制)系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能。
但是，目前的SCADA监控软件只能针对某一特定的设备进行数据采集与监控。如果需要监控的设备种类繁多，由于每种设备所使用的通信协议和数据传输协议不一致，则需要针对每一种设备分别进行编程，设计出不同的SCADA监控软件，造成资源浪费。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种远程数据采集系统，其可将不同设备的通信协议和数据传输协议分别封装成统一的接口，通过统一的接口访问不同的设备。
此外，还有必要提供一种远程数据采集方法，其可将不同设备的通信协议和数据传输协议分别封装成统一的接口，通过统一的接口访问不同的设备。
一种远程数据采集系统，包括一个或多个SCADA服务器、数据转换器和智能仪表，该数据转换器与SCADA服务器和智能仪表相连，其特征在于，该SCADA服务器包括：参数设置模块，用于设置数据采集参数，该数据采集参数包括监控周期、待监控设备的地址、每个设备的检测项目及每个检测项目的标准值；指令发送模块，用于每隔一个监控周期，根据待监控设备的类型从统一的通信接口中选取对应的通信协议，通过数据转换器发送数据采集指令至智能仪表；所述智能仪表根据待监控设备的地址和检测项目采集每个待监控设备的数据，然后将采集到的数据通过数据转换器返回至SCADA服务器；所述SCADA服务器还包括数据分析模块，用于根据待监控设备的类型从统一的数据传输协议接口中选取对应的数据传输协议，接收数据转换器传回的采集数据，并对采集的数据进行校验；数据存储模块，用于对校验成功的数据进行存储；所述数据分析模块，还用于根据预先设置的每个检测项目的标准值判断采集的数据是否异常，如果出现异常，则发送报警信息到监控中心和用户端。
一种远程数据采集方法，该方法包括如下步骤：于SCADA服务器中设置数据采集参数，该数据采集参数包括监控周期、待监控设备的地址、每个设备的检测项目及每个检测项目的标准值；每隔一个监控周期，根据待监控设备的类型从统一的通信接口中选取对应的通信协议，通过数据转换器发送数据采集指令至智能仪表；智能仪表根据待监控设备的地址和检测项目采集每个待监控设备的数据，然后将采集到的数据通过数据转换器返回至SCADA服务器；SCADA服务器根据待监控设备的类型从统一的数据传输协议接口中选取对应的数据传输协议，接收数据转换器传回的采集数据，并对采集的数据进行校验，存储校验成功的数据；SCADA服务器根据预先设置的每个检测项目的标准值判断采集的数据是否异常，如果出现异常，则发送报警信息到监控中心和用户端。
相较于现有技术，所述的远程数据采集系统及方法，可以将不同设备的通信协议和数据传输协议分别封装成统一的接口，通过统一的接口访问不同的设备。
附图说明
图1是本发明远程数据采集系统较佳实施例的硬件架构图。
图2是图1中所示SCADA服务器的功能模块图。
图3是本发明远程数据采集方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明远程数据采集系统较佳实施例的硬件架构图。该系统主要包括监控中心1、一个或多个SCADA服务器2(本实施例以2个为例进行说明)、数据库服务器3、网络服务器4、用户端5、数据转换器6和智能仪表7，其中，相同的硬件仅标记一次。所述SCADA服务器2通过网络与监控中心1、数据库服务器3、网络服务器4和数据转换器6相连，所述数据转换器6通过串口(如RS485接口)与一个或多个智能仪表7相连。每个智能仪表7与一个待监控的设备相连(图1中未示出)，用于采集待监控设备的数据。其中，每个区域(如区域1、区域2、区域3和区域4)包括一个或多个待监控设备。
所述用户端5通过Web网页访问网络服务器4，从数据库服务器3中查询数据，所述监控中心1用于实时显示SCADA服务器2采集到的数据和报警信息等。
所述SCADA服务器2中安装有数据库软件(如Microsoft SQL Server2000等)，用于存储采集到的数据，并将采集到的数据备份到数据库服务器3中。每隔一段时间，SCADA服务器2通过数据转换器6发送数据采集指令至智能仪表7。智能仪表7将采集的数据通过数据转换器6返回至SCADA服务器2，SCADA服务器2对采集的数据进行分析并存储。如果采集的数据有异常，则向监控中心1和用户端5发送报警信息。
所述SCADA服务器2中包括有通信接口、数据传输协议接口和数据存储接口等。其中，通信接口将不同设备的通信协议封装在一起，通过该统一的通信接口可以访问不同的设备。数据传输协议接口将不同设备的数据传输协议封装在一起，通过该统一的数据传输协议接口可以将不同设备的采集数据传回SCADA服务器2。数据存储接口将不同设备的数据存储协议封装在一起，通过该统一的数据存储接口可以对不同设备的采集数据进行存储。
在本实施例中，不同的SCADA服务器2可以互为代理，即当某一区域的SCADA服务器出现故障时，其它区域的SCADA服务器可以代理该出现故障的SCADA服务器进行工作。如图1所示，当A区的SCADA服务器出现故障时，B区的SCADA服务器可以代理A区的SCADA服务器进行工作。
如图2所示，是图1中所示SCADA服务器2的功能模块图。所述SCADA服务器2包括参数设置模块21、指令发送模块22、数据分析模块23、数据存储模块24及报警模块25。本发明所称的模块是完成一特定功能的计算机程序段，比程序更适合于描述软件在计算机中的执行过程，因此在本发明以下对软件描述中都以模块描述。
所述参数设置模块21用于设置数据采集参数并保存成一个配置文件，该数据采集参数包括：监控周期、待监控设备的地址、每个设备的检测项目及每个检测项目的标准值等。举例而言，如果待监控设备为空压机，检测项目为空压机的温度、压力和流量，则每次采集空压机的数据时将获取该空压机的温度、压力和流量。
所述指令发送模块22用于每隔一个监控周期，根据待监控设备的类型从统一的通信接口中选取对应的通信协议，通过数据转换器6发送数据采集指令至智能仪表7。举例而言，如果待监控设备为空压机、监控周期为5秒，则每隔5秒的时间，指令发送模块22就选取RS232/485通讯协议，通过数据转换器6向智能仪表7发送一个数据采集指令。所述数据采集指令包括待监控设备的地址和每个设备的检测项目等。所述数据转换器6用于将该数据采集指令的格式转换成智能仪表7所能识别的格式，在本实施例中，即指将TCP/IP格式转换成RS485格式。
智能仪表7接收到数据转换器6传送过来的数据采集指令后，根据该指令中包含的数据采集参数获取每个待监控设备检测项目对应的数据，然后将采集到的数据通过数据转换器6返回至SCADA服务器2。所述数据转换器6用于将智能仪表7采集到的数据转换成SCADA服务器2所能识别的格式，在本实施例中，即指将RS485格式转换成TCP/IP格式。其中，所述智能仪表7是一种用于数据采集的设备，举例而言，如果待监控设备是空压机，则智能仪表7可以是流量计。
所述数据分析模块23用于根据待监控设备的类型从统一的数据传输协议接口中选取对应的数据传输协议，接收数据转换器6传回的采集数据，并对采集的数据进行校验。举例而言，如果待监控设备为空压机，则数据分析模块23就选取Modbus数据传输协议，接收数据转换器6传回的采集数据。
所述数据分析模块23对采集的数据进行校验是指：判断该采集的数据是否符合选取的数据传输协议要求。举例而言，Modbus数据传输协议规定数据的开头为1或3，如果数据转换器6传回的采集数据开头不是1或3，则校验失败，数据分析模块23将丢弃该采集数据。
如果数据分析模块23对采集的数据校验成功，则数据存储模块24根据待监控设备的类型从统一的数据存储接口中选取对应的数据存储协议，将采集的数据存储在SCADA服务器2的本地数据库和数据库服务器3中。举例而言，如果待监控设备为空压机，数据存储协议为XML(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)协议，则数据存储模块24就选取XML数据存储协议，将采集的数据保存为XML文件。所述数据分析模块23对采集的数据校验成功是指：采集的数据符合选取的数据传输协议要求。举例而言，Modbus数据传输协议规定数据的开头为1或3，如果数据转换器6传回的采集数据开头是1或3，则校验成功。
所述数据分析模块23还用于根据参数设置模块21设置的每个检测项目的标准值判断采集的数据是否异常。如果每个检测项目采集的数据都在标准值的范围内，则判断采集的数据符合要求，否则，判断采集的数据异常。举例而言，假设参数设置模块21设置空压机的温度标准值为[-10℃-40℃]，如果采集的温度值为42℃，则判断采集的空压机温度值异常。
所述报警模块25用于当数据分析模块23判断采集的数据出现异常时，发送报警信息到监控中心1和用户端5。所述报警信息包括：出现异常的待监控设备地址和采集的数据等，其中，出现异常的数据将以醒目的格式(如标记为红色)显示。
用户端5可以登录网络服务器4，从数据库服务器3中获取SCADA服务器2采集的数据，并打印成报表。
如图3所示，是本发明远程数据采集方法较佳实施例的流程图。
步骤S41，参数设置模块21设置数据采集参数并保存成一个配置文件，该数据采集参数包括：监控周期、待监控设备的地址、每个设备的检测项目及每个检测项目的标准值等。举例而言，所述检测项目可以是空压机的温度、压力和流量等。
步骤S42，指令发送模块22每隔一个监控周期(如5秒钟)，根据待监控设备的类型从统一的通信接口中选取对应的通信协议，通过数据转换器6发送数据采集指令至智能仪表7。所述通信协议包括RS232/485协议、TCP/IP协议等，所述数据采集指令包括待监控设备的地址和每个设备的检测项目等。所述数据转换器6用于将该数据采集指令的格式转换成智能仪表7所能识别的格式，在本实施例中，即指将TCP/IP格式转换成RS485格式。
步骤S43，智能仪表7接收到数据转换器6传送过来的数据采集指令后，根据该指令中包含的数据采集参数获取每个待监控设备检测项目对应的数据，然后将采集到的数据通过数据转换器6返回至SCADA服务器2。所述数据转换器6用于将智能仪表7采集到的数据转换成SCADA服务器2所能识别的格式，在本实施例中，即指将RS485格式转换成TCP/IP格式。
步骤S44，数据分析模块23根据待监控设备的类型从统一的数据传输协议接口中选取对应的数据传输协议，接收数据转换器6传回的采集数据，并对采集的数据进行校验。举例而言，所述数据传输协议包括：Modbus数据传输协议、Unmodbus数据传输协议和Modbus-TCP数据传输协议等。
所述数据分析模块23对采集的数据进行校验是指：判断该采集的数据是否符合选取的数据传输协议要求。举例而言，Modbus数据传输协议规定数据的开头为1或3，如果数据转换器6传回的采集数据开头不是1或3，则校验失败，数据分析模块23将丢弃该采集数据。
如果数据分析模块23对采集的数据校验成功，则数据存储模块24根据待监控设备的类型从统一的数据存储接口中选取对应的数据存储协议，将采集的数据存储在SCADA服务器2的本地数据库和数据库服务器3中。所述数据分析模块23对采集的数据校验成功是指：采集的数据符合选取的数据传输协议要求。举例而言，Modbus数据传输协议规定数据的开头为1或3，如果数据转换器6传回的采集数据开头是1或3，则校验成功。
步骤S45，数据分析模块23根据参数设置模块21设置的每个检测项目的标准值判断采集的数据是否异常。如果每个检测项目采集的数据都在标准值的范围内，则判断采集的数据符合要求，否则，判断采集的数据异常，执行步骤S46。
步骤S46，报警模块25发送报警信息到监控中心1和用户端5。所述报警信息包括：出现异常的待监控设备地址和采集的数据等，其中，出现异常的数据将以醒目的格式(如标记为红色)显示。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种远程数据采集方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
于数据采集与监视控制SCADA服务器中设置数据采集参数，该数据采集参数包括监控周期、待监控设备的地址、每个设备的检测项目及每个检测项目的标准值；
每隔一个监控周期，根据待监控设备的类型从统一的通信接口中选取对应的通信协议，通过数据转换器发送数据采集指令至智能仪表；
智能仪表根据待监控设备的地址和检测项目采集每个待监控设备的数据，然后将采集到的数据通过数据转换器返回至SCADA服务器；
SCADA服务器根据待监控设备的类型从统一的数据传输协议接口中选取对应的数据传输协议，接收数据转换器传回的采集数据，并对采集的数据进行校验，存储校验成功的数据；及
SCADA服务器根据预先设置的每个检测项目的标准值判断采集的数据是否异常，如果出现异常，则发送报警信息到监控中心和用户端。
2.如权利要求1所述的远程数据采集方法，其特征在于，所述数据转换器用于将SCADA服务器发送的数据采集指令转换成智能仪表所能识别的格式，并将智能仪表采集到的数据转换成SCADA服务器所能识别的格式。
3.如权利要求1所述的远程数据采集方法，其特征在于，所述SCADA服务器对采集的数据进行校验包括步骤：
判断该采集的数据是否符合选取的数据传输协议要求，如果采集的数据符合选取的数据传输协议要求，则校验成功。
4.如权利要求1所述的远程数据采集方法，其特征在于，所述SCADA服务器存储校验成功的数据包括步骤：
根据待监控设备的类型从统一的数据存储接口中选取对应的数据存储协议；
根据所选取的数据存储协议，将采集的数据存储在SCADA服务器的本地数据库和远端数据库服务器中。
5.一种远程数据采集系统，包括一个或多个SCADA服务器、数据转换器和智能仪表，该数据转换器与SCADA服务器和智能仪表相连，其特征在于，该SCADA服务器包括：
参数设置模块，用于设置数据采集参数，该数据采集参数包括监控周期、待监控设备的地址、每个设备的检测项目及每个检测项目的标准值；
指令发送模块，用于每隔一个监控周期，根据待监控设备的类型从统一的通信接口中选取对应的通信协议，通过数据转换器发送数据采集指令至智能仪表；
所述智能仪表根据待监控设备的地址和检测项目采集每个待监控设备的数据，然后将采集到的数据通过数据转换器返回至SCADA服务器；
所述SCADA服务器还包括：
数据分析模块，用于根据待监控设备的类型从统一的数据传输协议接口中选取对应的数据传输协议，接收数据转换器传回的采集数据，并对采集的数据进行校验；
数据存储模块，用于对校验成功的数据进行存储；及
所述数据分析模块，还用于根据预先设置的每个检测项目的标准值判断采集的数据是否异常，如果出现异常，则发送报警信息到监控中心和用户端。
6.如权利要求5所述的远程数据采集系统，其特征在于，所述数据转换器用于将SCADA服务器发送的数据采集指令转换成智能仪表所能识别的格式，并将智能仪表采集到的数据转换成SCADA服务器所能识别的格式。
7.如权利要求5所述的远程数据采集系统，其特征在于，所述SCADA服务器存储校验成功的数据是指：根据待监控设备的类型从统一的数据存储接口中选取对应的数据存储协议，根据该数据存储协议，将采集的数据存储在SCADA服务器的本地数据库和远端数据库服务器中。
8.如权利要求7所述的远程数据采集系统，其特征在于，所述通信协议包括RS232/485协议和TCP/IP协议，所述数据传输协议包括Modbus协议、Unmodbus协议和Modbus-TCP协议，所述数据存储协议包括XML协议。
9.如权利要求5所述的远程数据采集系统，其特征在于，所述报警信息包括：出现异常的待监控设备地址和采集的数据，其中，出现异常的数据将以醒目的格式显示。
10.如权利要求5所述的远程数据采集系统，其特征在于，不同的SCADA服务器可以互为代理。
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