CN104168148A - 一种多接口数据采集装置及采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多接口数据采集装置及采集方法。所述多接口数据采集装置，包括数据采集模块、控制模块、数据传输模块及告警模块；其中，数据采集模块包括多种类型的数据输入端口，用于采集多种类型的环境和设备状态的数据；所述控制模块用于接收并处理由所述数据采集模块提供的数据，通过所述数据传输模块上传处理后的数据；并且用于协调和控制所述多接口数据采集装置的其它模块的工作；所述数据传输模块用于上传所述控制模块处理后的数据；所述告警模块用于检测所述数据采集模块提供的数据是否正常，并且在数据异常时生成并上传告警信号。本发明采用多接口设计，可设定传输频率，周期性上传至监控中心端的数据库，实现实时监测、响应告警。

Description

一种多接口数据采集装置及采集方法

技术领域

本发明涉及网络机房的动力及环境状况监测领域，更具体地，涉及一种多接口数据采集装置及采集方法。

背景技术

网络机房的安全和稳定至关重要，是保障企业网络质量的必要条件，这需要具备可靠的动力设备和良好的机房环境。

机房综合监控系统用于对机房环境、供配电系统，UPS电源系统、空调系统、消防门禁及保安系统、机房视频监视系统等方面的状况进行全面监控管理，实时监测各种设备的运行情况、工作状态和运行参数，从而实现智能控制、维护相关设备。为此，经常需要用到针对机房动力供给及环境状况的数据采集器，用于集中采集处理动力及环境相关数据，从而维护机房安全稳定，提供良好的机房环境。

机房的动力及环境状况产生数据量大，每隔几秒或者几十秒就需要采集各类设备的不同参数数据，同时需要保持数据的准确、实时、高效。然而，现有的数据采集器功能单一，扩展性差，数据采集的准确性和数据传输的实时性差，一般只能采集一到两种环境数据，而且在数据上传至监控中心时，经常会丢失数据，造成监控中心无法准确了解机房运行环境。

可见，现有的机房综合监控系统所面临的主要问题首先在于数据来源和数据结构的多元化，为了针对机房环境、供配电、通信设备、安保监视等各个方面进行监控，需要多种类型的数据采集设备，所采集的结果包括模拟量、数字量、原始数据、编码数据等多种类型和格式的数据，对于多元化的数据必须进行充分的整合。其次，在采集数据的传输方面，由于数据量大，受到有效带宽等实际因素的制约，需要兼顾实时性与传输效率和可靠性，要避免频繁和持续性的大数据量上传可能导致的数据丢失、可靠性降低、过度占用机房网络资源等方面的问题，同时也要防止关键的监控数据传输延迟过大而影响对重要异常状态的发现和响应。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种多接口数据采集装置及采集方法。

本发明所述的多接口数据采集装置，其特征在于，包括数据采集模块、控制模块、数据传输模块及告警模块；其中，

所述数据采集模块包括多种类型的数据输入端口，用于采集多种类型的环境和设备状态的数据；

所述控制模块用于接收并处理由所述数据采集模块提供的数据，通过所述数据传输模块上传处理后的数据；并且用于协调和控制所述多接口数据采集装置的其它模块的工作；

所述数据传输模块用于上传所述控制模块处理后的数据；

所述告警模块用于检测所述数据采集模块提供的数据是否正常，并且在数据异常时生成并上传告警信号；

其中，所述控制模块包括采集数据缓存队列、数据集成单元、数据封装单元、数据压缩单元、数据分级单元、若干个不同优先级的数据传输队列以及数据切换输出单元；所述数据缓存队列用于缓存数据采集模块所采集的数据；所述数据集成单元基于数据采集模块所采集的数据生成具有统一数据格式的有效数据载荷；所述数据封装单元对所述有效数据载荷进行统一格式的封装，形成统一的数据传输包；数据压缩单元对传输数据包进行压缩编码；数据分级单元对经过压缩的传输数据包按照其重要程度进行分级，分别送入所述若干个不同优先级的数据传输队列；所述数据输出切换单元在所述若干个不同优先级的数据输出队列之间进行切换，通过切换将其中一个数据输出队列中的数据送至数据传输模块进行传输。

优选的是，所述控制模块将所述数据采集模块提供的数据进行压缩后，按照设定的传输频率周期性上传。

优选的是，所述多接口数据采集装置进一步包括RTC时间模块，所述RTC时间模块通过网络同步或串口配置自动校准当前时间；所述控制模块根据RTC时间模块校准的当前时间对其处理的数据进行时间更新。

优选的是，所述数据采集模块的数据输入端口包括以下任意一种或多种：传感器件接口、智能设备通信接口、数据通信接口、模拟及数字信号输入接口。

优选的是，所述数据传输模块包括以下数据传输端口的任意一种或多种：以太网口、E1端口、光口。

优选的是，所述数据传输模块的电源使用信号隔离变压器。

优选的是，所述多接口数据采集装置进一步包括指示灯模块，所述指示灯模块用于在所述控制模块的控制下显示所述多接口数据采集装置的工作状态。

本发明进而提出了一种数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：通过多种类型的数据输入端口，采集多种类型的环境和设备状态的数据；

步骤B：接收并处理所采集的数据，并且上传处理后的数据；

步骤C：检测所采集的数据是否正常，并且在数据异常时生成并上传告警信号；

其中，所述步骤B包括以下步骤：缓存所采集的数据；基于所采集的数据生成具有统一数据格式的有效数据载荷；对所述有效数据载荷进行统一格式的封装，形成统一的数据传输包；对传输数据包进行压缩编码；对经过压缩的传输数据包按照其重要程度进行分级，形成若干个不同优先级的数据传输队列；在所述若干个不同优先级的数据输出队列之间进行切换，通过切换将其中一个数据输出队列中的数据进行上传。

优选的是，所述步骤B包括：将所述数据采集模块提供的数据进行压缩后，按照设定的传输频率周期性上传。

优选的是，所述数据采集方法进一步包括：通过网络同步或串口配置自动校准当前时间，以及根据校准的当前时间对其处理的数据进行时间更新。

本发明创新性地设计了一种多接口和一体化的数据采集器及相应的方法。本发明通过多个接口，既可以对各种传统设备及参数进行数据采集和控制，同时也可以和多个智能设备通信并取得采集数据。在数据上传方面，本发明可采用的传输方式包括E1口、以太网口及光口三种选择。在数据上传方法上，本发明创新性地提出一种新的传输方法，可设定传输频率，将数据压缩并周期性上传至监控中心端的数据库，实现中心端实时监测、响应告警，杜绝漏警情况，解决机房的安全隐患。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的控制模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例所述的多接口数据采集装置整体结构示意图。本发明所述的多接口数据采集装置10，包括数据采集模块101、控制模块102、数据传输模块103、告警模块104、RTC时间模块105以及指示灯模块106。

所述数据采集模块101包括多种类型的数据输入端口，用于采集多种类型的环境和设备状态的数据。数据采集模块101的数据输入端口包括以下任意一种或多种：传感器件接口101A、智能设备通信接口101B、数据通信接口101C、模拟及数字信号输入接口101D。在本实施例中，该数据采集模块101支持以4路业务数据串口作为所述智能设备通信接口101B；该4路业务数据串口包括2路RS232串口及两路RS485串口，其接口采用工业接线端子，串口支持波特率300bps-115200bps，从而能够支持电表、电源、风机等多种智能设备接入。该数据采集模块101提供8路模拟输入口(其中包括4路采集电流、电压输入信号的输入口，1路市电检测输入口，2路电池监测口及1路单温度通道NTC)以及8路数字输入口(其中包括7路干接口输入和1路湿接口输入)作为所述模拟及数字信号输入接口101D。数据采集模块101提供1路I²C温湿度传感器口作为所述传感器件接口101A。数据采集模块101进而提供1个RS232/RS485通信口，2个E1口，2个光口作为数据通信接口101C。多接口设计既可以使数据采集模块101对各种传统设备及参数(如高低压设备、相控电源、空调设备及环境状况参数)进行数据采集和控制，同时也可以和多个智能设备通信并取得采集数据。

所述控制模块102用于接收并处理由所述数据采集模块101提供的数据，通过所述数据传输模块103上传处理后的数据；并且用于协调和控制所述多接口数据采集装置的其它模块的工作，包括对其它模块工作模式的设置以及启动控制。

下面参见图2，详细介绍控制模块102处理和上传采集数据的具体方式。本发明所述的控制模块102具体包括采集数据缓存队列102A、数据集成单元102B、数据封装单元102C、数据压缩单元102D、数据分级单元102E、高优先级数据输出队列缓存102F、低优先级数据输出队列102G、实时数据输出队列102H、数据输出切换单元102I以及数据传输频率设定单元102J。

采集数据缓存队列102A从上述数据采集模块101接收通过传感器件接口101A、智能设备通信接口101B、数据通信接口101C、模拟及数字信号输入接口101D所采集的原始数据。其中，对于所述原始数据，所采集的数据量信号保持原始数字量数据的状态，模拟量信号通过进行大采样率的采样后形成大采样率模拟量数据。数据缓存队列102F采用先进先出的堆栈式数据输入和输出方式。

数据集成单元102B对原始数据进行集成化加工，以便生成具有统一数据格式的有效数据载荷。具体来说，数据集成单元102B分别针对不同来源和类型的原始数据预先设定并存储了相对应的描述原型，描述原型一般包括以下参数：数据采集时间参数，用于记录原始数据的采集时间；数据采集来源参数，用于记录原始数据的来源，例如，记录提供该原始数据的是哪个智能设备或哪个传感器；数据类型参数，记录原始数据是何种类型，例如属于供电参数、环境参数还是设备状态参数；数据有效时段参数，记录采集的原始数据对应的有效时段，例如某项数据每10分钟采集一次，则该数据的有效时段为自采集时间起的10分钟以内；数据净载荷，记录了原始数据的全部具体数值。可见，数据集成单元102B在原始数据的基础上增加了附加的描述信息，并将各类数据按照预定义的格式进行集成化整合，形成统一的标准化数据格式。统一数据格式弥合了多元化的采集数据在格式上的差异，有利于对采集数据进行识别、分析和处理。

数据封装单元102C对数据集成单元102B生成的有效数据载荷进行统一格式的封装，增加必要的包头、验证信息(例如增加校验位以便验证数据传输的完整性和正确性等)，形成统一的传输数据包。数据压缩单元102D对传输数据包进行压缩编码，以便提高传输效率。

数据分级单元102E对经过压缩的传输数据包按照其重要程度进行分级，分别送入高优先级数据输出队列缓存102F、低优先级数据输出队列102G以及实时数据输出队列102H。数据分级单元102E对压缩后的传输数据包的分级可以按照多种标准来进行，例如，根据数据采集来源参数，将某些特定数据来源的传输数据包置入高优先级数据输出队列缓存102F，将某此数据来源的传输数据包置入低优先级数据输出队列102G，而对于某些特别重要需要立即发出的数据，则置入实时数据输出队列102H。又例如，也可以根据数据有效时段参数，将数据有效时段比较长的数据置入低优先级数据输出队列102G，而将数据有效时段比较短的数据置入高优先级数据输出队列缓存102F，根据数据有效时段即将过期的数据可置入实时数据输出队列102H。

数据输出切换单元102I负责在以上三个数据输出队列之间进行切换，从而选择将哪个数据输出队列中的数据送至数据传输模块103进行传输。对于实时数据输出队列102H，一般要求在压缩后的传输数据进行队列后立即发出，因此一旦该队列内出现有效的传输数据，则立即向数据输出切换单元发送中断信号，数据输出切换单元102I可立即将该队列中的数据送至数据传输模块103。而对于高优先级数据输出队列缓存102F及低优先级数据输出队列102G，又可以分别采取不同的切换策略。例如，在高优先级优先的策略下，只有当高优先级数据输出队列缓存102F当中已经没有有效的传输数据的情况下，数据输出切换单元102I才会切换低优先级数据输出队列102G通过数据传输模块103进行数据传输。或者，在权重切换策略下，高优先级数据输出队列缓存102F及低优先级数据输出队列102G分别具有不同的传输权重值，其中高优先级数据输出队列缓存102F的权重值高于低优先级数据输出队列102G，用以上两个数据输出队列中待传输的有效数据量乘以各自权重值之后，进行相互比较，权重计算结果高的队列被切换至通过数据传输模块103进行数据传输。

本发明在数据上传方面，通过数据传输频率设定单元102J预先设定一传输频率值，除了实时数据输出队列102H采用中断传输的策略外，其余两个数据传输队列均按照设定的传输频率值，周期性地将数据上传至监控中心20的数据库。

数据传输模块103包括以下数据传输端口的任意一种或多种：以太网口、E1端口、光口。该模块用于根据控制模块102的命令将数据上传。在本实施例中，数据传输模块103包括：2路以太网口，以太网口采用带灯RJ45接口，支持10/100Mbps，全/半双工自适应，支持交叉线直通线自动识别；2路光口，采用1×9配置光模块或SFP光模块，支持100Base-FX全双工，光模块速率155Mbps，+3.3V供电，LVPECL电平，可选配单纤/双纤、SC/FC不同光接口类型，支持常规2km、10km、15km、20km、40km等多种传输距离，默认20km。所述数据传输模块的电源使用信号隔离变压器，通过模拟信号输出能量作为数据传输模块的电源，达到隔离与高效。

所述告警模块104用于检测所述数据采集模块提供的数据是否正常，并且在数据异常时生成并上传告警信号，可以实现中心端实时监测、响应告警，杜绝漏警情况，解决机房的安全隐患。

RTC时间模块105通过网络同步或串口配置自动校准当前时间，所述控制模块102根据RTC时间模块105校准的当前时间对其处理的数据进行时间更新。对于多接口数据采集装置10内部的时钟，可根据网络时间、设备温度进行后期偏差的自学习与计算。

指示灯模块106用于在所述控制模块102的控制下显示所述多接口数据采集装置的工作状态。

本发明进而提出了一种数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：通过多种类型的数据输入端口，采集多种类型的环境和设备状态的数据；

步骤B：接收并处理所采集的数据，并且上传处理后的数据；所述步骤B包括：将所述数据采集模块提供的数据进行压缩后，按照设定的传输频率周期性上传，并且通过网络同步或串口配置自动校准当前时间，以及根据校准的当前时间对其处理的数据进行时间更新。

步骤C：检测所采集的数据是否正常，并且在数据异常时生成并上传告警信号；

其中，所述步骤B包括以下步骤：缓存所采集的数据；基于所采集的数据生成具有统一数据格式的有效数据载荷；对所述有效数据载荷进行统一格式的封装，形成统一的数据传输包；对传输数据包进行压缩编码；对经过压缩的传输数据包按照其重要程度进行分级，形成若干个不同优先级的数据传输队列；在所述若干个不同优先级的数据输出队列之间进行切换，通过切换将其中一个数据输出队列中的数据进行上传。

本发明创新性地设计了一种多接口和一体化的数据采集器及相应的方法。本发明通过多个接口，既可以对各种传统设备及参数进行数据采集和控制，同时也可以和多个智能设备通信并取得采集数据。在数据上传方面，本发明可采用的传输方式包括E1口、以太网口及光口三种选择。在数据上传方法上，本发明创新性地提出一种新的传输方法，可设定传输频率，将数据压缩并周期性上传至监控中心端的数据库，实现中心端实时监测、响应告警，杜绝漏警情况，解决机房的安全隐患。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明还可以应用在其它设备中；以上描述中的尺寸和数量均仅为参考性的，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的应用尺寸，而不脱离本发明的范围。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多接口数据采集装置，其特征在于，包括数据采集模块、控制模块、数据传输模块及告警模块；其中，

所述数据采集模块包括多种类型的数据输入端口，用于采集多种类型的环境和设备状态的数据；

所述控制模块用于接收并处理由所述数据采集模块提供的数据，通过所述数据传输模块上传处理后的数据；并且用于协调和控制所述多接口数据采集装置的其它模块的工作；

所述数据传输模块用于上传所述控制模块处理后的数据；

所述告警模块用于检测所述数据采集模块提供的数据是否正常，并且在数据异常时生成并上传告警信号；

其中，所述控制模块包括采集数据缓存队列、数据集成单元、数据封装单元、数据压缩单元、数据分级单元、若干个不同优先级的数据传输队列以及数据切换输出单元；所述数据缓存队列用于缓存数据采集模块所采集的数据；所述数据集成单元基于数据采集模块所采集的数据生成具有统一数据格式的有效数据载荷；所述数据封装单元对所述有效数据载荷进行统一格式的封装，形成统一的数据传输包；数据压缩单元对传输数据包进行压缩编码；数据分级单元对经过压缩的传输数据包按照其重要程度进行分级，分别送入所述若干个不同优先级的数据传输队列；所述数据输出切换单元在所述若干个不同优先级的数据输出队列之间进行切换，通过切换将其中一个数据输出队列中的数据送至数据传输模块进行传输。

2.根据权利要求1所述的多接口数据采集装置，其特征在于，所述控制模块将所述数据采集模块提供的数据进行压缩后，按照设定的传输频率周期性上传。

3.根据权利要求1所述的多接口数据采集装置，其特征在于，所述多接口数据采集装置进一步包括RTC时间模块，所述RTC时间模块通过网络同步或串口配置自动校准当前时间；所述控制模块根据RTC时间模块校准的当前时间对其处理的数据进行时间更新。

4.根据权利要求1所述的多接口数据采集装置，其特征在于，所述数据采集模块的数据输入端口包括以下任意一种或多种：传感器件接口、智能设备通信接口、数据通信接口、模拟及数字信号输入接口。

5.根据权利要求1所述的多接口数据采集装置，其特征在于，所述数据传输模块包括以下数据传输端口的任意一种或多种：以太网口、E1端口、光口。

6.根据权利要求1所述的多接口数据采集装置，其特征在于，所述数据传输模块的电源使用信号隔离变压器。

7.根据权利要求1所述的多接口数据采集装置，其特征在于，所述多接口数据采集装置进一步包括指示灯模块，所述指示灯模块用于在所述控制模块的控制下显示所述多接口数据采集装置的工作状态。

8.一种数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：通过多种类型的数据输入端口，采集多种类型的环境和设备状态的数据；

步骤B：接收并处理所采集的数据，并且上传处理后的数据；

步骤C：检测所采集的数据是否正常，并且在数据异常时生成并上传告警信号；

其中，所述步骤B包括以下步骤：缓存所采集的数据；基于所采集的数据生成具有统一数据格式的有效数据载荷；对所述有效数据载荷进行统一格式的封装，形成统一的数据传输包；对传输数据包进行压缩编码；对经过压缩的传输数据包按照其重要程度进行分级，形成若干个不同优先级的数据传输队列；在所述若干个不同优先级的数据输出队列之间进行切换，通过切换将其中一个数据输出队列中的数据进行上传。

9.根据权利要求8所述的数据采集方法，其特征在于，所述步骤B包括：将所述数据采集模块提供的数据进行压缩后，按照设定的传输频率周期性上传。

10.根据权利要求8所述的数据采集方法，其特征在于，所述数据采集方法进一步包括：通过网络同步或串口配置自动校准当前时间，以及根据校准的当前时间对其处理的数据进行时间更新。