CN104077909B - 基于无线智能终端的氧气站远程无线监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线智能终端的氧气站远程无线监控方法，采用基于智能终端的氧气站远程无线监控系统实现，该系统包括客户端、应用服务器、中间件服务器以及若干分布在各个氧气站点的智能终端、调节记录仪、定位控制器，所述客户端与应用服务器通过网络连接，所述应用服务器与中间件服务器通过网络连接，所述中间件服务器与各个氧气站点的智能终端分别通过无线连接，各个氧气站点的智能终端与调节记录仪、定位控制器分别通过连接线连接。该氧气站远程无线监控方法以降本增效，环保节能为目标，功能更强、更加人性化和多元化。

Description

基于无线智能终端的氧气站远程无线监控方法

技术领域

本发明涉及氧气站监控领域，特别涉及一种基于无线智能终端的氧气站远程无线监控方法。

背景技术

随着科技的进步，无线网络技术的突飞猛进，加上近几年“物联网”推动了设备小型化的系统集成发展，新一代微型3G无线智能终端和相关技术运用，将有替代传统工控自动化系统集成之势。

在传统工控系统集成中对氧气站的氧气罐监控方式主要是利用PLC实时采集氧气罐的压力和容积这两个变量，上传到工控机的数据库进行存放，然后根据预先设置的变量上下限报警值，当达到报警值时PLC驱动报警相关设备或作下一步预定动作，比如驱动氧气罐阀门开关动作。虽然PLC在工控领域使用广泛且性能稳定，加上工控机的辅助，组态系统灵活多变可以满足很多场合的需要，但弊端也很明显。其中:

1.成本高，常用的PLC品牌有西门子，AB，欧姆龙等，价格不菲。与之配套的光纤架设，采购工控机和工控交换机也是一笔不小的数目，加上日以继夜的设备电费开销，成本高居不下。

2.特殊要求下，PLC无法满足。比如在某些特殊行业中，要求采集频率小于10毫秒或采集精度要达到某一个精度等级，此时传统的PLC将力不从心。

3.维护难，一但系统出了问题，要逐步排查，网络故障，交换机故障，PLC故障，工控机故障，对维护人员的经验和技术水平要求较高。

4.现场条件苛刻，从现场设备到PLC或工控机之间的网络传输介质，如光纤或双绞线的选购和架设方面，要求是非常严格的，无形之中加大了项目施工难度，通常这个环节跟整个项目的完成质量和后期维护程度息息相关。

5.环节众多，人力成本开销大。从现场设备→光纤传输→工控交换机→PLC→工控机，需要在现场安排固定的职员对设备进行长期维护和监测。人力开销大。容易出现人身安全问题。

6.设备众多，耗电量大，噪音大，电磁辐射强，与我们提倡的环保节能精神相违背。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于无线智能终端的氧气站远程无线监控方法，该氧气站远程无线监控方法以降本增效，环保节能为目标，功能更强、更加人性化和多元化。

本发明的技术方案是：一种基于无线智能终端的氧气站远程无线监控方法，采用基于智能终端的氧气站远程无线监控系统实现，该系统包括客户端、应用服务器、中间件服务器以及若干分布在各个氧气站点的智能终端、调节记录仪、定位控制器，所述客户端与应用服务器通过网络连接，所述应用服务器与中间件服务器通过网络连接，所述中间件服务器与各个氧气站点的智能终端分别通过无线连接，各个氧气站点的智能终端与调节记录仪、定位控制器分别通过连接线连接；

采用上述系统实现氧气站远程无线监控方法，有以下步骤：

1）客户端初始登录应用服务器，对中间件服务器的请求定时间隔进行远程设置，对智能终端的报警值和报警手机号码进行远程设置；

2）客户端通过应用服务器下达指令给中间件服务器，中间件服务器接收到指令后，按预先设置的请求定时间隔，自动定时分别向各个氧气站点的智能终端发送请求；

3）各个氧气站点的智能终端根据步骤2）中的请求对其调节记录仪进行读取或写入操作，调节记录仪将采集到的压力、容积信号返回给智能终端，智能终端将返回的压力、容积信号传递给中间件服务器，中间件服务器将压力、容积信号写入中间件服务器的数据库系统中供应用服务器的客户端使用，同时智能终端根据预先设置的报警值对返回的压力、容积信号进行判断，若达到报警值便向预先设置的报警手机号码发送报警短信；

4）各个氧气站点的智能终端判断步骤2）中的请求中是否包含阀门开关量信息，若有，则智能终端发送开关控制信号给定位控制器，定位控制器根据开关控制信号控制氧气罐阀门的开或关，并将阀门开关状态信息返回给智能终端，智能终端将返回的阀门开关状态信息传递给中间件服务器，中间件服务器将阀门开关状态信息写入中间件服务器的数据库系统中供应用服务器的客户端使用。

该方法还包括步骤：各个氧气站点的智能终端定时向中间件服务器发送心跳包。

步骤2）中的所述请求中包括氧气站点地址，读取、写入功能码，压力、容积、阀门开关量数据地址，循环冗余校验码。

所述应用服务器同时与多个客户端连接。

所述客户端为手机客户端或PC客户端。

所述中间件服务器连接有USB接口的3G收发器。

所述智能终端设有RS232、RS485、 USB和RJ45接口，用于外接报警联动设备。

本发明的有益效果是：由于采用本氧气站远程无线监控系统配合本氧气站远程无线监控方法，项目实施中抛弃了传统的PLC,工控机,光纤等设备,项目整体成本大幅降低,项目实施周期也大幅缩短。

各个氧气站点的智能终端定时向中间件服务器发送心跳包，便于让中间件系统知道各个站点智能终端通讯是否正常，根据心跳包是否按时返回以及返回数据包格式是否正常有效，便可及时告知应用服务器的客户端系统各个站点实时状况，实现远程智能判断故障，不用人工定点维护，节省了人力资源，缩短了故障判断时间，提高使用效率同时又避免了传统定点维护带来的人员人身安全问题。并且，用户可以通过手机，IPDA平板电脑或PC电脑远程登录客户端系统，实时监测和控制现场设备，相比传统只能使用PC电脑进行监控，突显出人性化和多元化的一面。

本氧气站远程无线监控系统配合氧气站远程无线监控方法，采用智能终端实时监测和控制现场设备，可以满足某些特殊行业对采集频率和采集精度的特殊要求。

本氧气站远程无线监控系统的智能终端留有RS232、RS485、RJ45和USB等常用接口，配合“智能终端”定制的软件系统可以与其它外接设备产生联动以完成其它功能，扩展性非常丰富。并且，智能终端配有4寸VGA显示屏，便于现场用户实时查看氧气罐容积、压力及阀门开关状态信息。智能终端体积小，耗电量小，无噪音，环保节能又安全。

所述中间件服务器连接有USB接口的3G收发器，智能终端与中间件服务器之间采用3G无线网络实现通讯，信号传输速度快，延时小，信号覆盖广，有手机信号的地方就能使用，解决了户外某些综合性应用不能铺设光纤的特殊场合。同时支持WIFI无线网络便于局域网内部使用。

各个氧气站点的智能终端根据客户端预先设置的报警值对返回的压力、容积信号进行判断，若达到报警值便向报警手机号码发送报警短信，为用户提供一种高效、无需值守、无线远程报警系统，且让监控人员第一时间收到报警信息，避免危险事故的发生。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的架构拓扑图。

具体实施方式

参见图1和图2，一种基于无线智能终端的氧气站远程无线监控方法，采用基于智能终端的氧气站远程无线监控系统实现，该系统包括客户端、应用服务器、中间件服务器和若干分布在各个氧气站点的智能终端、若干分布在各个氧气站点的用于采集氧气罐容积、压力数据的调节记录仪以及若干分布在各个氧气站点的用于控制氧气罐阀门的定位控制器。所述中间件服务器连接有USB接口的3G收发器。本实施例的中间件服务器包括HP惠普服务器一台，USB接口的3G收发器一个，运行在服务器上的中间件系统和数据库系统。本实施例的应用服务器包括HP惠普服务器一台，运行在服务器上的客户端系统。客户端系统供客户端（用户）远程登录，对现场设备进行实时监测和控制。其中：所述客户端与应用服务器通过网络连接。应用服务器的客户端系统采用Web Service 技术，因此用户可以选择PC电脑、智能手机或IPAD平板电脑登录客户端系统，查看或操作客户端系统。所述应用服务器同时可与多个客户端通过网络连接。所述客户端可为手机客户端或PC客户端。用户可以通过手机、IPDA平板电脑或PC电脑远程登录客户端系统，实时监测和控制现场设备，相比传统只能使用PC电脑进行监控，突显出人性化和多元化的一面，且可以实现远程实时监控。所述应用服务器与中间件服务器通过网络连接。所述中间件服务器与各个氧气站点的智能终端分别通过无线连接，各个氧气站点的智能终端与调节记录仪、定位控制器分别通过连接线连接。所述智能终端设有用于分别与调节记录仪、定位控制器连接的RS232接口。本系统中的调节记录仪通过RS232串口与智能终端相连，完成氧气罐压力和容积实时数据的采集。本系统中的定位控制器通过RS232串口与智能终端相连。完成氧气罐阀门的开关动作。

调节记录仪是一种采用8位微处理器和高亮度LED背光的128×64点阵单色液晶显示屏的多功能调节记录仪。调节记录仪可采集、保存、分析各种工业过程中的重要数据，适用于中小型工艺装置的温度、压力、流量及其它参数的单回路控制。定位控制器俗称“阀门定位器”，按结构分气动阀门定位器、电气阀门定位器及智能阀门定位器，是调节阀的主要附件，通常与气动调节阀配套使用，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，阀位状况通过电信号传给上位系统。

所述智能终端设有VGA显示屏便于现场用户实时查看氧气罐容积、压力及阀门开关状态信息。所述智能终端内设有短信报警模块，当氧气罐容积、压力达到报警值时，短信报警模块发送报警短信给客户端指点的报警手机号码。所述智能终端设有用于外接报警联动设备的RS232接口、RS485接口、 USB接口和RJ45接口。智能终端留有RS232接口、RS485接口、USB接口和RJ45接口等常用接口，在报警启动时可以与外接设备进行联动完成其它功能，扩展性非常丰富。

本系统的智能终端采用3G无线智能终端。智能终端的软件系统使用微软WindowsMobile平台开设计,成熟且稳定便于二次开发和定制开发。智能终端内的参数可以通过客户端远程配置。智能终端的核心部份是监控系统和DTU模块。智能终端上的监控系统可以满足某些特殊行业对采集频率和采集精度的特殊要求。监控系统的作用是解析DTU模块接收的数据包，根据数据包内容进行任务下达。并把下级设备返回来的数据进行分析和打包，如果返回的采集数据超过预设报警值启动短信报警功能，并把数据打包后发送给DTU模块，由DTU模块把数据包最终传回中间件服务器。 DTU模块是一款工业级的M2M模块，内嵌PPP、TCP/IP协议栈；支持RTU与DSC透明数据传输；支持移动运营商的APN专网 ；DSC寻址方式支持固定IP地址和域名；支持TCP/UDP/短信三种通信方式；TCP/UDP链路支持心跳功能 ；TCP/UDP链路重链接时间可配置；支持空闲下线和定时强制下线方式；支持自动上线工作模式；支持唤醒上线工作模式，可以通过短信、电话、RTU数据三种方式唤醒；支持串口输出调试信息；支持最高115200的串口波特率。本发明中DTU模块将嵌入智能终端，完成无线数据收发的功能。

采用上述系统实现氧气站远程无线监控方法，有以下步骤：

1）客户端初始登录应用服务器，对中间件服务器和智能终端内的各参数进行远程配置，在中间件服务器内设置请求定时间隔，在智能终端内设置报警值和报警手机号码；客户端可以登录应用服务器随时修改报警值、报警手机号码和请求发送的定时间隔。

2）客户端通过应用服务器下达指令给中间件服务器，中间件服务器接收到指令后，按客户端预先设置的请求定时间隔，自动定时分别向各个氧气站点的智能终端发送请求。客户端登录应用服务器的客户端系统，下达指令给客户端系统。客户端系统通过TCP/IP协议把指令传输到中间件系统。运行于中间件服务器的中间件系统，在接到应用服务器客户端系统下达的命令后，按相关通讯协议规则对指令进行打包操作，利用安装在中间件服务器上的USB接口3G收发器按用户在应用服务器客户端系统设置的定时间隔，自动定时向各个氧气站点的智能终端轮流发送请求数据包。请求数据包内容包含了氧气站点地址(如:第一氧气站点01，第二氧气站点02)，功能码(比如3读取，4写入)，数据地址(压力0001，容积0003，阀门开关量信息0005)，循环冗余校验码)。

3）各个氧气站点的智能终端在收到请求数据包后，对请求数据包进行校验和解包，然后各个氧气站点的智能终端根据收到请求数据包的请求内容对其调节记录仪进行读取或写入操作，调节记录仪将采集到的压力、容积信号返回给智能终端，智能终端将返回的压力、容积信号传递给中间件服务器，中间件服务器将压力、容积信号写入中间件服务器的数据库系统中供应用服务器的客户端使用，同时智能终端根据客户端预先设置的报警值对返回的压力、容积信号进行判断，若达到报警值便向报警手机号码发送报警短信，若没达到报警值就不发送报警短信。报警值和报警手机号码可以通过应用服务器的客户端系统远程设置(短信报警功能可以通过客户端系统远程设置接收短信报警的手机号码，发送节点和频率)。由于智能终端留有RS232、RS485和USB接口可以外接其它设备，在报警启动时还可以与外接设备进行联动完成其它功能。

4）各个氧气站点的智能终端判断步骤2）中的请求数据包中是否包含阀门开关量信息，若有，则智能终端发送开关控制信号给定位控制器，定位控制器根据开关控制信号控制氧气罐阀门的开或关，并将阀门开关状态信息返回给智能终端，智能终端将返回的阀门开关状态信息传递给中间件服务器，中间件服务器将阀门开关状态信息写入中间件服务器的数据库系统中供应用服务器的客户端使用。各氧气罐阀门有两个,分别是进气阀门和出气阀门。报警值有上限和下限区分,当达到下限值的时候,关闭出气阀门。当达到上限值的时候,关闭进气阀门。阀门开关条件判断和控制都在智能终端上进行。客户端可以远程发送指令来操作控制。

智能终端整理好调节记录仪返回的数据和定位控制器返回的操作信号后，按数据包规则进行打包封装数据，通过智能终端的3G收发模块把数据包通过3G无线网络返回给中间件服务器。中间件服务器的中间件系统在收到各氧气站点返回的数据包后，通过中间件系统对数据进行校验和解析，确认数据包是否完整有效，数据包如果长时间出现格式无效或数据异常可以断定为氧气站点现场设备出现故障，并把解析后的相关数据信息，如站点名，压力，容积，操作标志，阀门状态，时间等信息写入中间件服务器的数据库系统中，便于应用服务器的客户端系统使用。此时，中间件服务器的数据库系统已有各氧气站点的氧气罐实时和历史数据，用户可以选择PC电脑，智能手机或IPAD平板电脑，通过对应客户端系统调用应用服务器的Web Service来访问和操作中间件服务器的数据库和下达相关指令。

该方法还包括步骤：各个氧气站点的智能终端定时向中间件服务器发送心跳包。正常情况下，每个站点的智能终端会定时向中间件服务器发送心跳包,便于让中间件系统知道各个站点智能终端通讯是否正常。心跳包时间间隔设置在智能终端内，通过客户端远程配置。在出现网络中断时,根据心跳包的定时单位判断通讯是否中断;在判断智能终端故障时,可根据心跳包是否按时返回以及返回数据包格式是否正常有效,便可及时告知应用服务器的客户端系统各个站点实时状况,便于用户作下一步安排。

Claims (7)

1.一种基于无线智能终端的氧气站远程无线监控方法，其特征在于：采用基于智能终端的氧气站远程无线监控系统实现，该系统包括客户端、应用服务器、中间件服务器以及若干分布在各个氧气站点的智能终端、调节记录仪、定位控制器，所述客户端与应用服务器通过网络连接，所述应用服务器与中间件服务器通过网络连接，所述中间件服务器与各个氧气站点的智能终端分别通过无线连接，各个氧气站点的智能终端与调节记录仪、定位控制器分别通过连接线连接；

采用上述系统实现氧气站远程无线监控方法，有以下步骤：

1）客户端初始登录应用服务器，对中间件服务器的请求定时间隔进行远程设置，对智能终端的报警值和报警手机号码进行远程设置；

2）客户端通过应用服务器下达指令给中间件服务器，中间件服务器接收到指令后，按预先设置的请求定时间隔，自动定时分别向各个氧气站点的智能终端发送请求；

3）各个氧气站点的智能终端根据步骤2）中的请求对其调节记录仪进行读取或写入操作，调节记录仪将采集到的压力、容积信号返回给智能终端，智能终端将返回的压力、容积信号传递给中间件服务器，中间件服务器将压力、容积信号写入中间件服务器的数据库系统中供应用服务器的客户端使用，同时智能终端根据预先设置的报警值对返回的压力、容积信号进行判断，若达到报警值便向预先设置的报警手机号码发送报警短信；

4）各个氧气站点的智能终端判断步骤2）中的请求中是否包含阀门开关量信息，若有，则智能终端发送开关控制信号给定位控制器，定位控制器根据开关控制信号控制氧气罐阀门的开或关，并将阀门开关状态信息返回给智能终端，智能终端将返回的阀门开关状态信息传递给中间件服务器，中间件服务器将阀门开关状态信息写入中间件服务器的数据库系统中供应用服务器的客户端使用。

2.根据权利要求1所述的氧气站远程无线监控方法，其特征在于：该方法还包括步骤：各个氧气站点的智能终端定时向中间件服务器发送心跳包。

3.根据权利要求1所述的氧气站远程无线监控方法，其特征在于：步骤2）中的所述请求中包括氧气站点地址，读取、写入功能码，压力、容积、阀门开关量数据地址，循环冗余校验码。

4.根据权利要求1所述的氧气站远程无线监控方法，其特征在于：所述应用服务器同时与多个客户端连接。

5.根据权利要求1或4所述的氧气站远程无线监控方法，其特征在于：其特征在于：所述客户端为手机客户端或PC客户端。

6.根据权利要求1所述的氧气站远程无线监控方法，其特征在于：所述中间件服务器连接有USB接口的3G收发器。

7.根据权利要求1所述的氧气站远程无线监控方法，其特征在于：所述智能终端设有RS232、RS485、 USB和RJ45接口，用于外接报警联动设备。