CN103280090B - 一种移动采集控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动采集控制系统及其控制方法，其主要技术特点是：该系统包括至少一个数据采集设备、串口服务器和具有无线通信功能的移动设备；数据采集设备通过串口总线与串口服务器通信连接，串口服务器通过通信网络与移动设备通信连接；该方法包括：移动设备获取串口服务器和每一数据采集设备的IP地址；移动设备通过通信网络和串口服务器向目标数据采集设备发送下行报文，并接收由数据采集设备传来的回码；目标数据采集设备在收到移动设备发送的下行报文后，根据该下行报文的内容执行相应的操作。本发明利用串口服务器作为媒介，将数据采集设备与移动设备关联起来，通过对移动设备的控制实现数据采集，能大大提升产品的用户亲和力。

Description

一种移动采集控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于数据采集和控制技术领域，尤其是一种移动采集控制系统及其控制方法。

背景技术

传统的数据采集设备通常采用RS-485串行通信方式，这是由于RS-485总线具有价格便宜、布线简单、传输距离远、稳定可靠的特点，同时，从RS-485总线转成RS-232（即串口）也很方便，这也就意味着采用RS-485总线的采集设备能够方便地接入计算机串口，进行数据传输。另外，随着手机、平板电脑等移动设备的广泛应用，如果既能够将数据采集设备的数据传输到移动设备上，又能够通过移动设备下发控制指令给数据采集设备，则可以大大提升产品的用户亲和力，让用户的使用更加便利，这是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、使用方便且成本低廉的移动采集控制系统及其控制方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种移动采集控制系统，包括至少一个数据采集设备、串口服务器和具有无线通信功能的移动设备；所述的数据采集设备通过串口总线与串口服务器通信连接，所述的串口服务器通过通信网络与移动设备通信连接。

而且，所述的移动设备包括主控模块、控制模块、数据采集模块和数据通信模块，其中：

所述的控制模块用于将所述主控模块发送的控制指令进行组包后发送给所述的数据通信模块，并将数据通信模块发送的报文进行解包后传送给主控模块；

所述的数据采集模块用于自动向所述的数据通信模块发送数据采集报文以及将所述主控模块发送的数据刷新指令转译为数据采集报文后发送给数据通信模块，并将数据通信模块发送的报文进行解析后传送给主控模块；

所述的数据通信模块用于将控制模块和数据采集模块发送的报文通过所述的串口服务器转发给所述的数据采集设备，并对数据采集设备发送的回码进行分析识别，若识别出数据采集设备发送的回码是针对控制模块发送的控制指令的回复，则将该回码发送给控制模块，若识别出数据采集设备发送的回码是针对数据采集模块发送的数据采集报文的回复，则将该回码发送给数据采集模块。

而且，所述的数据通信模块包括：

发送单元，用于将来自所述控制模块和所述数据采集模块的报文加入下行队列，从下行队列中检索出优先级最高且顺序最靠前的报文,并通过所述的串口服务器转发给所述的数据采集设备；对于不需回码的报文在发送后将其从下行队列中删除，对于需要等待回码的报文在发送后将其转移到一等待回码队列中；

接收单元，用于接收数据采集设备发送的回码，在所述的等待回码队列中找到与接收数据采集设备发送的回码相匹配的报文，据此识别出数据采集设备发送的回码是针对控制模块还是针对数据采集模块的回复；若是针对控制模块的回复，则将该回码发送给控制模块，若是针对数据采集模块的回复，则将该回码发送给数据采集模块。

而且，所述的移动设备还包括数据接口模块，该数据接口模块用于实现所述主控模块、所述控制模块和所述数据采集模块向数据库读写数据。

而且，所述的移动设备还包括数据服务接口模块，该数据服务接口模块设置在所述的数据接口模块与所述的数据库之间；所述的数据服务接口模块用于屏蔽所述数据库的内容，该数据接口模块通过该数据服务接口模块向数据库读写数据。

而且，所述的具有无线通信功能的移动设备为具有WiFi功能的移动设备，该移动设备通过WiFi连接到所述的通信网络；所述的数据采集设备具有RS-485接口；所述的串口总线为RS-485总线。

而且，所述的串口服务器和移动设备还通过通信网络连接一服务器，该服务器具有固定的IP地址，所述的移动设备与串口服务器通过该服务器实现动态IP地址与端口号的交换获取。

而且，所述的服务器还包括：

数据接口模块，用于实现所述主控模块、所述控制模块和所述数据采集模块向数据库读写数据；

数据服务接口模块，用于屏蔽对数据库的操作和对数据采集设备的数据采集及控制。

一种移动采集控制方法，包括以下步骤：

步骤1：移动设备获取串口服务器和每一数据采集设备的IP地址；

步骤2：移动设备通过通信网络和串口服务器向目标数据采集设备发送下行报文，并接收由数据采集设备传来的回码；

步骤3：目标数据采集设备在收到移动设备发送的下行报文后，根据该下行报文的内容执行相应的操作。

而且，所述步骤2中，移动设备发送下行报文和接收回码的操作分别由两个线程执行。

本发明的优点和积极效果是：

1、本移动采集控制系统利用串口服务器作为媒介，将数据采集设备与移动设备关联起来，通过移动设备的控制能实现数据采集，大大提升产品的用户亲和力。

2、本移动采集控制系统的移动界面友好，移动设备可采用基于Android系统的操作界面，具有美观易用的特点，使用者培训成本低且使用方便。

3、本移动采集控制系统空间配置灵活，布线方便。串口服务器以下采用RS-485布线，移动设备端采用无线网络，可以灵活摆放，甚至移动中使用，拓展了使用空间。

4、本移动采集控制系统的移动设备的USB口设置为从口模式，可以用PC机连接移动设备直接调试；

5、本移动采集控制系统具有成本低廉的特点，控制系统中的移动设备、WiFi交换机、串口服务器均有很多产品可供选择，总体费用低廉。

附图说明

图1是本发明的系统连接示意图。

图2是移动设备的原理框图。

图3是数据通信模块的原理框图。

图4是发送单元的工作流程示意图。

图5是接收单元的工作流程示意图。

图6是一次对时失败后重新对时成功的流程示意图。

图7是服务器的接口原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。

一种移动采集控制系统，如图1所示，包括数据采集设备1、串口服务器2和具有无线通信功能的移动设备3。所述的数据采集设备1可以为一个或多个，其通过串口总线4与串口服务器2通信连接，串口服务器2通过通信网络5与移动设备3通信连接。在本实施例中，所述的串口服务器2是一种能够提供网络转串口、实现RS-232/485/422串口与TCP/IP网络接口的双向数据传输的设备，所述的移动设备可以是智能手机、平板电脑、PAD等；所述的具有无线通信功能的移动设备3为具有WiFi功能的移动设备，该移动设备3通过WiFi连接到通信网络5，通信网络5为局域网。每一数据采集设备1均具有RS-485接口，串口总线4为RS-485总线。

一般情况下，通过向串口服务器2分配一个固定的IP地址，可实现移动设备3与串口服务器2之间的通信连接。在该移动采集控制系统中增加一服务器6，则能提供一个更加优化的实施例，该服务器6具有固定的IP地址，移动设备3和串口服务器2均通过通信网络5与该服务器6通信连接。移动设备3与串口服务器2通过该服务器6实现动态IP地址与端口号的交换获取。

如图2所示，移动设备3包括主控模块31、控制模块32、数据采集模块33和数据通信模块34。下面对各个模块分别进行说明：

控制模块32用于将主控模块31发送的控制指令进行组包后发送给数据通信模块34，并将数据通信模块34发送的报文进行解包后传送给主控模块31。控制报文到达数据采集设备1后，数据采集设备能够根据控制指令内容进行相应的动作，比如继电器动作、电机运转等等。控制模块31通过设置校验机制、重发机制，能够保证控制动作的准确性和完整性。

数据采集模块33用于自动向数据通信模块34发送数据采集报文以及将主控模块31发送的数据刷新指令转译为数据采集报文后发送给数据通信模块34，并将数据通信模块34发送的报文进行解析后传送给主控模块31，可实现自动数据采集任务的执行以及人工随机采集。数据采集模块33内置定时器，能够以特定的时间间隔组织数据采集报文，并将报文转交给数据通信模块34。同时能够收取来自数据通信模块34的通信回码，对数据报文的含义进行解释，将解释结果转给主控模块，从而显示数据和刷新数据。主控模块31可以随时发送数据刷新指令，数据采集模块33将数据刷新指令转译为适当的数据报文，然后与数据通信模块34进行交互。对于随机采集的回码，数据采集模块33视为与自动数据采集任务的回码相同处理，即完成翻译后再转交给主控模块31，由主控模块31控制显示模块显示。

数据通信模块34用于将控制模块32和数据采集模块33发送的报文通过串口服务器2转发给数据采集设备1，并对数据采集设备1发送的回码进行分析识别，若识别出数据采集设备1发送的回码是针对控制模块32发送的控制指令的回复，则将该回码发送给控制模块32，若识别出数据采集设备1发送的回码是针对数据采集模块33发送的数据采集报文的回复，则将该回码发送给数据采集模块33。从图中可以看到，数据采集模块33和控制模块32是通过WiFi通道最终与数据采集设备1实现交互，数据通信模块34用于协调数据采集模块33和控制模块32的通信。

一个优化的实施例是：数据通信模块34可以采用队列的方式对来自控制模块32及数据采集模块33的通信报文进行缓冲排队。由于控制指令通常要求有更高的实时性，因此，此队列应当支持优先级机制。如图3所示，该数据通信模块34包括发送单元341和接收单元342。发送单元341用于将来自控制模块32和数据采集模块33的报文加入下行队列，将报文内容、报文发送者（控制模块或者数据采集模块）、优先级、报文特性信息追加到下行队列的末尾。从下行队列中检索出优先级最高且顺序最靠前的报文,并通过串口服务器2转发给数据采集设备1；对于不需回码的报文在发送后将其从下行队列中删除，对于需要等待回码的报文在发送后将其转移到一等待回码队列中。图4示出了发送单元341大致的工作流程。接收单元342用于接收数据采集设备1发送的回码，根据报文的定义，在等待回码队列中找到与接收数据采集设备1发送的回码相匹配的报文，据此识别出数据采集设备1发送的报文是针对控制模块32还是针对数据采集模块33的回复；若是针对控制模块32的回复，则将该回码发送给控制模块32，若是针对数据采集模块33的回复，则将该回码发送给数据采集模块33。图5示出了接收单元342大致的工作流程。

在一个较优化的实施例中，发送单元341和接收单元342的工作分别由两个独立的工作线程来执行，发送单元341对下行报文进行检索、下发，接收单元342对上行报文进行解码、比对和上传。在追加、检索、删除下行队列的报文时，可对队列进行加锁及解锁。

下面以采集三相电表为例，具体说明本发明的工作过程。其中，电表通讯规约采用DL/T645-2007。由移动设备3的主控模块31发送命令，对作为数据采集设备1的电表进行时钟校准操作。此功能属于控制指令，因此需要通过控制模块32来完成。控制模块32根据当前时钟生成符合通讯规约的报文A，该报文A的内容例如为FE FE FE FE 68 99 99 99 99 99 99 68 08 06 33 78 48 3834 46 19 16。数据通信模块34将此报文A加入到下行队列中，然后通过TCP端口发送出去，通信报文经由WiFi、串口服务器2，到达电表。由于此条报文不需要回码，因此报文A发送后即丢弃，不进入等待回码队列。

为了确认时钟校准命令成功，控制模块32紧接着发送读取时钟报文(报文B)，该报文B的内容为fe fe fe fe 68 00 38 00 00 00 00 68 11 04 35 34 3337 f0 16。数据通信模块34将此报文经由WiFi、串口服务器2发送到电表。由于此条报文要求回码，因此在发送完毕后被转移到等待回码队列中。

电表在收到读取时钟命令后，会组织对应的报文进行回复，回复的报文C依次经过串口服务器2和WiFi信道，最终被数据通信模块34接收。该回复的报文C例如为：fe 68 00 38 00 00 00 00 68 91 07 35 34 33 37 36 78 48 6916。

数据通信模块34对收到的报文C进行分析，在等待回码队列中寻找与该报文C相匹配的报文。于是找到了报文2，并由此确认此报文C应当交给控制模块32。于是将该报文C发送给控制模块32。控制模块32对报文C进行解释，如果读取的时钟与设置的时钟一致或差别极小，则认为对时成功，否则重新进行对时。图6描述了一次对时失败后重新对时成功的过程。

在一种实施方式中，如图3所示，移动设备3还包括一数据接口模块35，该数据接口模块35用于实现主控模块31、控制模块32和数据采集模块33向数据库7读写数据功能。在另一种实施方式中，移动设备3还包括数据服务接口模块36，该数据服务接口模块36设置在数据接口模块35与数据库7之间。数据服务接口模块36用于屏蔽数据库7的内容，数据接口模块35通过该数据服务接口模块36向数据库7读写数据。

如图7所示，服务器6包括数据接口模块61和数据服务接口模块62。数据接口模块61用于实现主控模块31、控制模块32和数据采集模块33向数据库7读写数据功能。数据服务接口模块62将对数据库的操作和对数据采集设备的数据采集及控制等工作都屏蔽在内，对外仅提供标准的接口。这样可以大大降低移动设备3上的开发工作量。

一种移动采集控制系统的采集控制方法，包括以下步骤：

步骤1：移动设备获取串口服务器和每一数据采集设备的IP地址；

步骤2：移动设备通过通信网络和串口服务器向目标数据采集设备发送下行报文，并接收由数据采集设备传来的回码；

在本步骤中，移动设备发送下行报文和接收回码的操作分别由两个线程执行。

步骤3：目标数据采集设备在收到移动设备发送的下行报文后，根据该下行报文的内容执行相应的操作。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种移动采集控制系统，其特征在于：包括至少一个数据采集设备、串口服务器和具有无线通信功能的移动设备；所述的数据采集设备通过串口总线与串口服务器通信连接，所述的串口服务器通过通信网络与移动设备通信连接；

所述的移动设备包括主控模块、控制模块、数据采集模块和数据通信模块，其中：

所述的控制模块用于将所述主控模块发送的控制指令进行组包后发送给所述的数据通信模块，并将数据通信模块发送的报文进行解包后传送给主控模块；

所述的数据采集模块用于自动向所述的数据通信模块发送数据采集报文以及将所述主控模块发送的数据刷新指令转译为数据采集报文后发送给数据通信模块，并将数据通信模块发送的报文进行解析后传送给主控模块；

所述的数据通信模块用于将控制模块和数据采集模块发送的报文通过所述的串口服务器转发给所述的数据采集设备，并对数据采集设备发送的回码进行分析识别，若识别出数据采集设备发送的回码是针对控制模块发送的控制指令的回复，则将该回码发送给控制模块，若识别出数据采集设备发送的回码是针对数据采集模块发送的数据采集报文的回复，则将该回码发送给数据采集模块。

2.根据权利要求1所述的一种移动采集控制系统，其特征在于：所述的数据通信模块包括：

发送单元，用于将来自所述控制模块和所述数据采集模块的报文加入下行队列，从下行队列中检索出优先级最高且顺序最靠前的报文,并通过所述的串口服务器转发给所述的数据采集设备；对于不需回码的报文在发送后将其从下行队列中删除，对于需要等待回码的报文在发送后将其转移到一等待回码队列中；

接收单元，用于接收数据采集设备发送的回码，在所述的等待回码队列中找到与接收数据采集设备发送的回码相匹配的报文，据此识别出数据采集设备发送的回码是针对控制模块还是针对数据采集模块的回复；若是针对控制模块的回复，则将该回码发送给控制模块，若是针对数据采集模块的回复，则将该回码发送给数据采集模块。

3.根据权利要求1或2所述的一种移动采集控制系统，其特征在于：所述的移动设备还包括数据接口模块，该数据接口模块用于实现所述主控模块、所述控制模块和所述数据采集模块向数据库读写数据。

4.根据权利要求3所述的一种移动采集控制系统，其特征在于：所述的移动设备还包括数据服务接口模块，该数据服务接口模块设置在所述的数据接口模块与所述的数据库之间；所述的数据服务接口模块用于屏蔽所述数据库的内容，该数据接口模块通过该数据服务接口模块向数据库读写数据。

5.根据权利要求1所述的一种移动采集控制系统，其特征在于：所述的具有无线通信功能的移动设备为具有WiFi功能的移动设备，该移动设备通过WiFi连接到所述的通信网络；所述的数据采集设备具有RS485接口；所述的串口总线为RS485总线。

6.根据权利要求1所述的一种移动采集控制系统，其特征在于：所述的串口服务器和移动设备还通过通信网络连接一服务器，该服务器具有固定的IP地址，所述的移动设备与串口服务器通过该服务器实现动态IP地址与端口号的交换获取。

7.根据权利要求6所述的一种移动采集控制系统，其特征在于：所述的服务器还包括：

数据接口模块，用于实现所述主控模块、所述控制模块和所述数据采集模块向数据库读写数据；

数据服务接口模块，用于屏蔽对数据库的操作和对数据采集设备的数据采集及控制。