CN104184745A - 一种智能前端设备通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明应用于设备监控领域，可以用于一般的数据采集与监控系统(SCADA)，也可用于物联网和智能家居系统的底层。具体涉及一种智能前端设备通信系统。本发明创造性的针对现有的集中监控系统，协议繁多、设备接入复杂的问题，采用软件中间件的方式统一各种协议设备的接口，采用接口调用的方式直接与底层设备通信，采用可扩展标记语言(XML)与接入本系统的客户端或其它系统通信，提供可描述的数据。其内部还设计了数据处理、信号联动处理、任务调度处理模块，增强了系统的可用性。

Description

一种智能前端设备通信系统

技术领域

本发明应用于设备监控领域，可以用于一般的数据采集与监控系统(SCADA)，也可用于物联网和智能家居系统的底层。具体涉及一种智能前端设备通信系统。

背景技术

目前的数据采集与监控系统(SCADA)系统，及电力、通信行业的各类集中监控系统，都是基于串口通信或网络通信技术与底层的设备通信，然后对数据进行加工处理，再传给应用层进行业务处理和人机交互。在进行系统集成的时候往往受到设备的通信协议的制约，使得一些设备不能直接接入，在于其它系统对接时候，经常需要通过数据映射和共享配置信息来解析数据的含义。

然而，目前的SCADA系统，底层设备大多数采用Modbus协议，电力行业采集监控系统全部采用电力行业专用协议，在进行系统集成的时候遇到特殊协议设备时候一般采用协议转换器转换成统一协议，再进行设备接入，这样提高了系统的硬件成本，增加了系统维护难度，也降低了系统的可靠性。其次监控系统与其它系统对接时都需要为其它系统提供基础的设备配置信息或共享设备配置信息，可能会遇到系统间配置信息不一致的情况，或其它系统的运行依赖于网络上的异地数据库的配置，降低了系统的可靠性。

发明内容

本发明采用软件的方法解决了采集与监控系统中的“信息孤岛”，使基于串口和网络的各种协议的通信设备都能接入监控系统，大大降低了系统集成设备接入的难度，向其它系统提供可描述的数据信息，系统接入“瘦客户端”化，降低了部署和维护难度。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种智能前端设备通信系统，其特征在于，包括：

一串口或以太网接口：用于与外部采集设备连接进行数据采集；

一设备通信中间件模块：通过串口或以太网接口与外部采集设备连接，是各种类型的设备协议库集合，通过调用其内部协议库与外部设备的通讯协议相符的协议后再将数据传输出；

一控制及任务调用模块：接收客户端和其它系统针对设备的控制指令或控制任务(定时控制、预约控制)缓存到内部控制任务队列，模块通过调用与设备相符的控制接口，依次执行控制命令对设备的控制，再将控制结果返回给调用者；

一数据采集处理模块:通过设备通信中间件模块与外部采集设备连接，轮番调用采集接口采集数据，通信协议处理模块将设备的数据解析为实际值，再根据定义的配置进行告警分析、联动分析处理及存储分析处理；

本发明创造性的针对现有的集中监控系统，协议繁多、设备接入复杂的问题，采用软件中间件的方式统一各种协议设备的接口，采用接口调用的方式直接与底层设备通信，采用可扩展标记语言(XML)与接入本系统的客户端或其它系统通信，提供可描述的数据。其内部还设计了数据处理、信号联动处理、任务调度处理模块，增强了系统的可用性。其系统架构如图1所示。

在上述的一种智能前端设备通信系统，所述数据采集处理模块包括：

一联动处理单元：用于处理信号值异常所需触发的控制动作，处理单元根据采集得到的某信号的实时值和控制信号配置的与其相关的触发条件进行判断，做出相关的控制动作；

一数据分析与处理单元：用于将采集的数据根据用户定义进行告警分析和存储处理，并将处理结果保存到实时数据库；

一数据采集单元：用于采集外部采集设备的数据信息。

在上述的一种智能前端设备通信系统，所述设备通信中间件模块包括：

一串口通信单元和一网络通信单元：与串口或以太网接口连接，用于数据传输；

一协议处理模块：与串口通信单元和网络通信单元连接，用于识别外部链接设备的通信协议，用于将外部链接设备的通信协议开发对应协议库；

一接口转换单元：将其它程序模块接口转换为协议处理模块定义的接口，用于外接第三方开发包；

一参数处理单元：与协议处理模块连接，配置与外部链接设备的通信协议开发的对应协议库的对应参数；

一数据处理单元：与协议处理模块连接，配置与外部链接设备的通信协议开发的对应协议库的对应数据。

因此，本发明具有如下优点：可以应用于数据采集与监控系统(SCADA)系统、物联网和智能家居领域，方便扩展的协议集使得各种智能设备的监控和接入更加方便，开放的通信接口让各种监控客户端接入更简单。

附图说明

附图1是本发明的一种原理图。

附图2是本发明中设备通信中间件模块结构图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本发明包括：串口或以太网接口、设备通信中间件模块、控制及任务调用模块、数据采集处理模块；其中，设备通信中间件模块通过串口或以太网接口与外部的采集设备连接；设备通信中间件模块分别与控制及任务调用模块和数据采集处理模块连接；控制及任务调用模块通过Web Service或服务器接口与客户端/其他系统连接；数据采集处理模块将采集的实时数据通过Web Service或服务器接口传输给客户端/其他系统。

一、控制及任务调用模块用于接收客户端和其它系统针对设备的控制指令或控制任务(定时控制、预约控制)缓存到内部控制任务队列，模块通过调用与设备相符的控制接口，依次执行控制命令对设备的控制，再将控制结果返回给调用者；

二、一数据采集处理模块:通过设备通信中间件模块与外部采集设备连接，轮番调用采集接口采集数据，通信协议处理模块将设备的数据解析为实际值，再根据定义的配置进行告警分析、联动分析处理及存储分析处理；

该模块包括：

联动处理单元：用于处理信号值异常所需触发的控制动作，处理单元根据采集得到的某信号的实时值和控制信号配置的与其相关的触发条件进行判断，做出相关的控制动作；

数据分析与处理单元：用于将采集的数据根据用户定义进行告警分析和存储处理，并将处理结果保存到实时数据库；

数据采集单元：用于采集外部采集设备的数据信息。

三、设备通信中间件模块包括：

串口通信单元和一网络通信单元：与串口或以太网接口连接，用于数据传输；

协议处理模块：与串口通信单元和网络通信单元连接，用于识别外部链接设备的通信协议，用于将外部链接设备的通信协议开发对应协议库；

接口转换单元：将其它程序模块接口转换为协议处理模块定义的接口，用于外接第三方开发包；

参数处理单元：与协议处理模块连接，配置与外部链接设备的通信协议开发的对应协议库的对应参数；

数据处理单元：与协议处理模块连接，配置与外部链接设备的通信协议开发的对应协议库的对应数据。

本发明中，设设备通信中间件模块是各种类型的设备协议库集合，系统新接入一种类型的设备时只需要针对该类型设备协议开发协议库，再配置协议库到系统即可完成设备的接入工作，采用配置扩展协议库的方式，具有很好的伸缩性，将系统的开发和维护工作降低到最小。基于XML的开放接口通信协议，直接描述了底层的设备的信息，客户端不用读取配置，可以直接获取到底层设备的信息和工作状态，使得客户端接入更简单，更轻量化。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种智能前端设备通信系统，其特征在于，包括： 

一串口或以太网接口：用于与外部采集设备连接进行数据采集； 

一设备通信中间件模块：通过串口或以太网接口与外部采集设备连接，是各种类型的设备协议库集合，通过调用其内部协议库与外部设备的通讯协议相符的协议后再将数据传输出； 

一控制及任务调用模块：接收客户端和其它系统针对设备的控制指令或控制任务缓存到内部控制任务队列，模块通过调用与设备相符的控制接口，依次执行控制命令对设备的控制，再将控制结果返回给调用者； 

一数据采集处理模块:通过设备通信中间件模块与外部采集设备连接，轮番调用采集接口采集数据，通信协议处理模块将设备的数据解析为实际值，再根据定义的配置进行告警分析、联动分析处理及存储分析处理。 

2.根据权利要求1所述的一种智能前端设备通信系统，其特征在于，所述数据采集处理模块包括： 

一联动处理单元：用于处理信号值异常所需触发的控制动作，处理单元根据采集得到的某信号的实时值和控制信号配置的与其相关的触发条件进行判断，做出相关的控制动作； 

一数据分析与处理单元：用于将采集的数据根据用户定义进行告警分析和存储处理，并将处理结果保存到实时数据库； 

一数据采集单元：用于采集外部采集设备的数据信息。 

3.根据权利要求1所述的一种智能前端设备通信系统，其特征在于，所述设备通信中间件模块包括： 

一串口通信单元和一网络通信单元：与串口或以太网接口连接，用于数据传输； 

一协议处理模块：与串口通信单元和网络通信单元连接，用于识别外部链接设备的通信协议，用于将外部链接设备的通信协议开发对应协议库； 

一接口转换单元：将其它程序模块接口转换为协议处理模块定义的接口，用于外接第三方开发包； 

一参数处理单元：与协议处理模块连接，配置与外部链接设备的通信协议开发的对应协议库的对应参数； 

一数据处理单元：与协议处理模块连接，配置与外部链接设备的通信协议开发的对应协议库的对应数据。