CN103763157A - 一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台 - Google Patents

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黄智勇
汤宇达
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Abstract

本发明的目的在于提供一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，本系统主要的功能是实现对各个监测点进行实时数据采集监测。各参数传感器通过无线传输模块以无线通讯方式将监测数据传送给工控服务器，工控服务器处理后存入本机数据库并再把监测数据送至后台数据监测系统服务器，后台数据监测系统服务器处理后存入数据采集服务器。若干台用户终端通过安装于数据监测系统服务器上的智能监测系统对监测点进行实时监测，并提供大屏幕LED、液晶电视显示、短信及广播四种智能预警方式，尽最大程度做到科学预警、预报和预测，确保工程质量的安全。

Description

一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台
技术领域
本发明涉及一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台。
背景技术
随着自动化监测技术的发展，自动化监测在工程上的应用越来越广泛。工程建设质量要求越来越高，各式各样的监测系统应运而生。由于监测系统涉及大量硬件设备，往往很难做到接口上的统一，大多数自动化监测系统均为定制开发，所以通用性程度不高导致系统开放性程度低且造价昂贵。因此，建立科学合理费用低廉的开放式自动化监测系统具有重要意义。
随着智能组网、广播技术和短信等通信技术的兴起，为工程自动化监测预警提供了一套既科学合理又具备行业特色的解决方案。通过建立自动化监测系统，工程施工、监理及管养等各单位可准确把握当前的工程质量，防止安全事故的发生，有力的保证人民群众的生命财产安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，本系统主要的功能是实现对各个监测点进行实时数据采集监测。各参数传感器通过无线传输模块以无线通讯方式将监测数据传送给工控服务器，工控服务器处理后存入本机数据库并再把监测数据送至后台数据监测系统服务器，后台数据监测系统服务器处理后存入数据采集服务器。若干台用户终端通过安装于数据监测系统服务器上的智能监测系统对监测点进行实时监测，并提供室外大屏幕LED、液晶电视显示、短信及广播四种智能预警方式，尽最大程度做到科学预警、预报和预测，确保工程质量的安全。
本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：
1. 一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：系统平台由远端数据采集传输子系统、远端网络传输子系统、远端数据处理输出子系统、后台数据输出子系统、后台网络传输子系统、后台数据处理输出子系统共6个子系统构成。
所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述远端数据采集传输子系统的数量可以有若干个；每个远端数据采集传输子系统由若干个传感器、若干台无线传输模块、1台无线路由器构成；对每个远端数据采集传输子系统，每8个传感器连接1台无线传输模块；对每个远端数据采集传输子系统，若干台无线传输模块与1台无线路由器建立无线网络连接；无线传输模块配备8通道传感器接口，可设置工控服务器IP地址、采样频率、无线模块编号和通道编号向工控服务器传输每个传感器的监测数据；若干台无线路由器可与核心无线路由器建立无线网络连接。
所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述远端网络传输子系统由1台核心无线路由器和1台VPN硬件防火墙构成；核心无线路由器配带2个外网接口，2个外网接口分别接入VPN硬件防火墙内网接口；VPN硬件防火墙配带2个外网接口并设置VPN链路加密，同时接入两家不同通信运营商10MB或以上光纤网络线路。
所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述远端数据处理输出子系统由硬件和软件两部分组成；硬件部分由1台工控服务器、若干台液晶电视、若干台大屏幕LED、1台智能广播机和若干个扬声器构成；软件部分由远端数据采集传输系统和远端实时预警系统构成；工控服务器设置静态IP地址，配备2TB服务器硬盘3块并做RAID5磁盘阵列，安装Windows 2003企业版或以上服务器操作系统、SQL Server 2005企业版或以上数据库系统和远端数据采集传输系统，远端数据采集传输系统将无线传输模块发送过来的监测数据存入本机数据库系统并传输至后台的数据监测系统服务器；液晶电视和大屏幕LED配备Winows 7或以上操作系统和无线上网设备，通过安装远端实时预警系统实时显示各传感器通道的数据采集状态；智能广播机接入核心无线路由器并连接若干个扬声器，通过接收工控服务器上远端数据采集传输系统发出的指令播放预警信息。
所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述后台数据输出子系统由1台短信平台、若干手机终端、1台智能广播机和若干台扬声器构成；短信平台连接核心交换机接收数据监测系统服务器输出的预警信息向手机终端发送预警短信；智能广播机接入核心交换机并连接若干个扬声器，通过数据监测系统服务器上监测系统发出的指令播放预警信息。
所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述后台网络传输子系统由1台核心交换机、1台核心路由器和1台VPN硬件防火墙构成；核心交换机连接核心路由器、短信平台、智能广播机、数据采集服务器、备份数据采集服务器、数据监测系统服务器和若干台用户终端；核心路由器配带2个外网接口，2个外网接口分别接入VPN硬件防火墙内网接口；VPN硬件防火墙配带2个外网接口并设置VPN链路加密，同时接入两家不同通信运营商10MB或以上光纤网络线路。
所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述后台数据处理输出子系统由硬件和软件两部分组成；硬件部分由1台数据采集服务器、1台备份数据采集服务器、1台数据监测系统服务器、若干台液晶电视、若干台大屏幕LED、若干台用户终端构成；软件部分由后台数据监测系统和后台实时预警系统构成；数据采集服务器、备份数据采集服务器、数据监测系统服务器、用户终端连接核心交换机；液晶电视和大屏幕LED配备Winows 7或以上操作系统和无线上网设备，通过安装后台实时预警系统实时显示预警信息；数据监测系统服务器设置静态IP地址，安装Windows 2003企业版或以上服务器操作系统和后台数据监测系统；后台数据监测系统接收远端工控服务器发送的监测数据并处理后存入数据采集服务器，可访问数据采集服务器与备份数据采集服务器上的数据信息；数据采集服务器与备份数据采集服务器互为备份同步数据，均设置静态IP地址，均配备2TB服务器硬盘3块并做RAID5磁盘阵列，均安装Windows 2003企业版或以上服务器操作系统和SQL Server 2005企业版或以上数据库系统；用户终端安装Windows XP或以上版本操作系统访问数据监测系统服务器上的后台数据监测系统对监测点进行实时监测。
本发明对比现有技术，有如下优点：
1、本系统组成采用模块化结构设计。系统设计合理、灵活性强、安装部署简单方便。
2、本系统应用传感器、无线传输模块、无线路由器和核心无线路由器四级组网的方案对各监测点进行实时监测，可满足大规模组网监测的需要。
3、数据采集服务器存放监测数据，数据采集服务器和备份数据采集服务器互为备份相互同步并向数据监测系统服务器提供数据访问服务，确保数据的可靠性、一致性和安全性。
4、工控服务器、数据采集服务器、备份数据采集服务器均配备2TB服务器硬盘3块并做RAID5磁盘阵列，有效保证了数据的安全性。
5、远端和后台硬件防火墙采用VPN加密连接，确保了监测数据的安全性。
6、所有传感器采集的原始数据保存于工控服务器，处理后的数据保存于数据采集服务器和备份数据采集服务器。远端数据采集传输系统和后台数据监测系统仅进行读写操作，不进行修改或删除操作。远端实时预警系统和后台实时预警系统仅进行读操作。这样有效确保了数据的安全性和真实性。
7、系统提供大屏幕LED、液晶电视、广播和短信四种监测预警模式，可及时保证工程质量安全。
8、本自动化监测系统为开放式自动化监测系统，通用性高，结构合理，造价较低。
附图说明
图1是本发明的系统通讯结构示意图；
图2是图1所示的数据监测系统服务器、数据采集服务器与备份数据采集服务器通讯示意图；
图3是图1所示的远端数据流示意图；
图4是图1所示的后台数据流示意图；
图5是图1所示的远端和后台数据流通讯示意图；
图6是图1所示的软件系统通讯示意图。
具体实施方式
图1示出了本发明的一个通讯结构组成。本系统平台由远端数据采集传输子系统、远端网络传输子系统、远端数据处理输出子系统、后台数据输出子系统、后台网络传输子系统、后台数据处理输出子系统共6个子系统构成。
图2所示为数据监测系统服务器、数据采集服务器与备份数据采集服务器通讯示意图。数据监测系统服务器访问数据采集服务器和备份数据采集服务器，数据监测系统服务器存储数据至数据采集服务器，数据采集服务器及备份数据采集服务器同步数据并互为备份。
图3所示为远端数据流示意图。数据流如下：
（1）开始
（2）传感器
（3）无线传输模块
（4）无线路由器
（5）核心无线路由器
（6）工控服务器
（7）液晶电视、大屏幕LED、智能广播机（扬声器）
（8）结束
图4所示为后台数据流示意图。数据流如下：
（1）开始
（2）数据监测系统服务器
（3）数据采集服务器
（4）备份数据采集服务器
（5）用户终端、液晶电视、大屏幕LED、智能广播机（扬声器）、短信平台
（6）结束
图5所示为远端和后台数据流通讯示意图。
（1）开始
（2）工控服务器
（3）核心无线路由器
（4）VPN硬件防火墙
（5）互联网
（6）VPN硬件防火墙
（7）核心路由器
（8）核心交换机
（9）数据监测系统服务器
（10）结束
图6所示为软件系统通讯示意图。传感器采集监测数据后发送至工控服务器上的远端数据采集传输系统，远端数据采集传输系统读写远端数据库并控制智能广播机（扬声器）；远端实时预警系统实时读取远端数据库信息进行实时预警；远端数据采集传输系统发送数据至后台数据监测系统，后台数据监测系统读写后台数据库并控制智能广播机（扬声器）和短信平台；后台实时预警系统实时读取后台数据库信息进行实时预警。
本发明的实施方式不限于此，在本发明上述基本技术思想前提下，按照本领域的普通技术知识和惯用手段对本发明内容所做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：系统平台由远端数据采集传输子系统、远端网络传输子系统、远端数据处理输出子系统、后台数据输出子系统、后台网络传输子系统、后台数据处理输出子系统共6个子系统构成。
2.根据权利要求1所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述远端数据采集传输子系统的数量可以有若干个；每个远端数据采集传输子系统由若干个传感器、若干台无线传输模块、1台无线路由器构成；对每个远端数据采集传输子系统，每8个传感器连接1台无线传输模块；对每个远端数据采集传输子系统，若干台无线传输模块与1台无线路由器建立无线网络连接；无线传输模块配备8通道传感器接口，可设置工控服务器IP地址、采样频率、无线模块编号和通道编号向工控服务器传输每个传感器的监测数据；若干台无线路由器可与核心无线路由器建立无线网络连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述远端网络传输子系统由1台核心无线路由器和1台VPN硬件防火墙构成；核心无线路由器配带2个外网接口，2个外网接口分别接入VPN硬件防火墙内网接口；VPN硬件防火墙配带2个外网接口并设置VPN链路加密，同时接入两家不同通信运营商10MB或以上光纤网络线路。
4.根据权利要求1所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述远端数据处理输出子系统由硬件和软件两部分组成；硬件部分由1台工控服务器、若干台液晶电视、若干台大屏幕LED、1台智能广播机和若干个扬声器构成；软件部分由远端数据采集传输系统和远端实时预警系统构成；工控服务器设置静态IP地址，配备2TB服务器硬盘3块并做RAID5磁盘阵列，安装Windows 2003企业版或以上服务器操作系统、SQL Server 2005企业版或以上数据库系统和远端数据采集传输系统，远端数据采集传输系统将无线传输模块发送过来的监测数据存入本机数据库系统并传输至后台的数据监测系统服务器；液晶电视和大屏幕LED配备Winows 7或以上操作系统和无线上网设备，通过安装远端实时预警系统实时显示各传感器通道的数据采集状态；智能广播机接入核心无线路由器并连接若干个扬声器，通过接收工控服务器上远端数据采集传输系统发出的指令播放预警信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述后台数据输出子系统由1台短信平台、若干手机终端、1台智能广播机和若干台扬声器构成；短信平台连接核心交换机接收数据监测系统服务器输出的预警信息向手机终端发送预警短信；智能广播机接入核心交换机并连接若干个扬声器，通过数据监测系统服务器上监测系统发出的指令播放预警信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述后台网络传输子系统由1台核心交换机、1台核心路由器和1台VPN硬件防火墙构成；核心交换机连接核心路由器、短信平台、智能广播机、数据采集服务器、备份数据采集服务器、数据监测系统服务器和若干台用户终端；核心路由器配带2个外网接口，2个外网接口分别接入VPN硬件防火墙内网接口；VPN硬件防火墙配带2个外网接口并设置VPN链路加密，同时接入两家不同通信运营商10MB或以上光纤网络线路。
7.根据权利要求1所述的一种基于传感器数据采集的开放式监测系统平台，其特征在于：所述后台数据处理输出子系统由硬件和软件两部分组成；硬件部分由1台数据采集服务器、1台备份数据采集服务器、1台数据监测系统服务器、若干台液晶电视、若干台大屏幕LED、若干台用户终端构成；软件部分由后台数据监测系统和后台实时预警系统构成；数据采集服务器、备份数据采集服务器、数据监测系统服务器、用户终端连接核心交换机；液晶电视和大屏幕LED配备Winows 7或以上操作系统和无线上网设备，通过安装后台实时预警系统实时显示预警信息；数据监测系统服务器设置静态IP地址，安装Windows 2003企业版或以上服务器操作系统和后台数据监测系统；后台数据监测系统接收远端工控服务器发送的监测数据并处理后存入数据采集服务器，可访问数据采集服务器与备份数据采集服务器上的数据信息；数据采集服务器与备份数据采集服务器互为备份同步数据，均设置静态IP地址，均配备2TB服务器硬盘3块并做RAID5磁盘阵列，均安装Windows 2003企业版或以上服务器操作系统和SQL Server 2005企业版或以上数据库系统；用户终端安装Windows XP或以上版本操作系统访问数据监测系统服务器上的后台数据监测系统对监测点进行实时监测。
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