CN104635691A - 一种数据采集与分析的云服务系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数据采集与分析的云服务系统，包括现场运行系统、数据采集与传输系统和上位机运行监控与分析系统；本发明通过无线传输数据的方式，将多个环境保护工程现场的运行数据采集并且传输到指定的地点，使用户能够随时随地的掌握和控制现场的运行状况，同时为用户提供数据分析、预警报告以及环境保护问题解决方案的服务。

Description

一种数据采集与分析的云服务系统
技术领域
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种数据采集与分析的云服务系统。
背景技术
随着环境污染的加剧和对环境保护的要求不断提高，环境保护治理技术也不断地发展，环境保护工程的建设规模不断扩大，原有环境保护工程的升级改造速度不断加快。建立数据采集与分析的云服务系统，一方面可以将复杂庞大的现场运行数据进行收集和统一管理，使工程管理人员对环境保护工程的整体运行状况，以及现场任何一个仪器设备的运行状况了如指掌；另一方面可以实现管理人员对环境保护工程现场情况的远程控制，有利于优化现场管理，减少管理人员数目，降低盲目和错误操作的发生几率，提高环境保护工程现场的运行自动化。在现场出现运行故障或者环境治理不达标的情况下，能够方便快速地进行排查，及时找出问题所在；另一方面，及时地将环境保护的效果进行汇总分析，为科研人员准备了充足的现场数据资料，能够及时发现现行技术的不足，有利于环境保护工程的升级改造，有利于新技术和新设备的发明以及现有问题的改进。
跟本发明最相近的背景技术是一份中国发明专利申请，名称为“一种分布式的大型同步数据采集与分析系统”，公开号CN 202329799 U，公开日2012年7月11日。背景技术公开的技术内容是：提供一种分布式的大型同步数据采集与分析系统，包括工作站计算机、千兆以太网网线、千兆以太网集线器、同步电缆、实时数据采集与分析仪。工作站计算机通过千兆以太网集线器和网线连接一台或多台“实时数据采集与分析仪”，多台“实时数据采集与分析仪”以分布式并行的方式与工作站计算机实现实时数据传输和通讯；工作站计算机运行相关的数据采集与分析软件；各实时数据采集与分析仪通过同步电缆传输同步信息实现整个系统准确的同步采样。
背景技术适用于大型多通道的实时数据采集与分析、模态数据采集与分析、声学分析、冲击测量分析、旋转机械分析、振动与噪声测试等信号采集和分析处理领域。背景技术的优点是：1.采用千兆以太网实现多台仪器与工作站计算机高速数据传输，满足了数千通道同步采集与传输的带宽需求；2.多台仪器与工作站计算机之间采用并行通讯的处理模式，系统的性能不会随着级联仪器数的增加而降低；3.采用PXI总线作为单台仪器内部的通讯总线，仪器的可靠性高，仪器内部的模块可灵活配置。背景技术的不足之处在于：使用网线和电缆传输数据，能够采集的数据量和传输距离受到限制，架设网线和电缆受到当地地理环境的限制，建设站点的工作量大，对施工的要求高。
发明内容
本发明提供一种数据采集与分析的云服务系统，解决的技术问题是，通过无线传输数据的方式，将多个环境保护工程现场的运行数据采集并且传输到指定的地点，使用户能够随时随地的掌握和控制现场的运行状况，同时为用户提供数据分析、预警报告以及环境保护问题解决方案的服务。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种数据采集与分析的云服务系统，包括现场运行系统、数据采集与传输系统和上位机运行监控与分析系统；
所述现场运行系统是指环境保护工程现场的上位机、PLC、触摸屏以及具有远传功能的压力表、流量计、液位计、泵的启停状态、液位开关、阀门的启停状态、电导率仪、在线ORP仪、温度仪和污泥浓度仪；
所述数据采集与传输系统包括与所述现场运行系统连接的硬件DTU，用于对所述现场运行系统的运行进行采集；
上位机运行监控与分析系统包括现场运行数据监控和分析系统和环境保护解决方案专家系统；所述现场运行数据监控和分析系统用于将DTU通过无线通讯方式上传来的数据信息进行整理分析，转换为可读取保存的图形、文字资料，形成友好的人机交互界面；所述环境保护解决方案专家系统是根据环境保护工程现场运行状况的分析资料，判断设备运行中出现的问题和潜在的风险，根据内置的环境保护工程运行管理资料库及时的提供解决方案。
其中，优选地，所述硬件DTU使用的是2G或3G DTU设备中的一种，所述的硬件DTU能够根据用户需要有选择性地采集项目地点的运行数据，然后将这些数据以无线通信的方式传输给现场运行数据监控和分析系统。
其中，优选地，所述无线通信的方式为采用GPRS无线通讯的方式。
其中，优选地，所述的GPRS无线通讯使用的是中国移动、中国联通或中国电信的2G、3G或4G无线通讯网络。
其中，优选地，所述的一种数据采集与分析的云服务系统能够采集的数据点数为三百万点，数据采集周期可以是大于零的任何时间间隔。
其中，优选地，所述的数据采集与传输系统中还内置了数据编码转换模块，该数据编码转换模块能够将上位机中不同存储形式的原始数据，根据需要统一转换为硬件DTU可读取的数据编码形式。
本发明将繁杂的环境保护工程运行数据采集、整理，通过建立统一的数据库和数据分析系统来达到统一管理，统一维护的目的。一方面，方便了用户对现场情况的掌控，可以有效地减少现场运行维护的人员数目和费用；另一方面，有助于对环境保护设备和仪器进行跟踪调查，及时发现运行中出现的问题，便于对环保设备进行完善和提高；另外，庞大的数据采集和分析系统，为环境保护领域的工程设计和运行提供了资料和技术指导，针对环境保护工程中遇到的问题，提供专业化的解决方案。
为达到上述目的，采取如下技术方案。针对每个项目现场的运行数据，均通过硬件DTU将数据采集，统一以无线通信的形式发送到指定位置的工作站计算机上，工作站计算机中安装的组态软件将数据信息分析转换为可读取的图形和文字资料，同时根据工作站计算机中的数据资料，有专门的程序分析项目现场的运行状况，对危险情况进行预警报告，针对环境保护工程现场出现的问题和状况，提供专业的解决方案。在工作站计算机中内置有短信报警模块，针对超标情况发送报警短信。另外，针对在DTU转发数据过程中，原始数据存储形式各不相同，DTU无法直接进行数据转发的问题，通过在现场的工控机中安装专门设计的程序软件，将原有的数据格式转化为DTU可转发的数据格式解决，例如OPC转modbus格式的软件模块。
本发明的有益效果：
1.本发明将DTU和GPRS无线通讯技术相结合，既省去了大量的网线和电缆，节省了建设成本和人力资源，提高了数据传输的准确性，做到灵活调整数据采集周期；同时实现对现场运行数据进行有选择性的发送，满足了不同用户的数据采集需求。
2.本发明能够将够采集的数据点数扩展到三百万点，数据存储量大，能够满足环境保护工程规模不断扩大，运行数据繁多的现状。
3.本发明具有数据分析、预警报告、短信报警和提供环境保护解决方案的功能，本技术在现场运行数据监控与分析系统中内置了短信报警模块，在环境保护解决方案专家系统中内置了环境保护工程运行管理资料库，使环境保护工程的运行智能化、自动化，有利于优化现场管理，节约运行成本。
4.本发明在数据采集与传输系统中内置了数据编码转换模块，该数据编码转换模块能够将上位机中不同存储形式的原始数据，根据需要统一转换为DTU可读取的数据编码形式，例如OPC转modbus。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种数据采集与分析的云服务系统的组成结构示意图。
图2为本发明的系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动后提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本实施例提供一种数据采集与分析的云服务系统，是使用无线数据传输技术采集环境保护工程现场的运行数据，将采集到的数据分析并且上传到指定地点的PC机或者服务器上，从而实现对现场运行情况的整体控制，同时针对现场出现的问题提供专业的环境保护解决方案。包括现场运行系统、数据采集与传输系统和上位机运行监控与分析系统；
所述现场运行系统是指环境保护工程现场的上位机、PLC、触摸屏以及具有远传功能的压力表、流量计、液位计、泵的启停状态、液位开关、阀门的启停状态、电导率仪、在线ORP仪、温度仪和污泥浓度仪；上述的这些设备的运行数据将被采集和传输。
所述数据采集与传输系统包括与所述现场运行系统连接的硬件DTU，用于对所述现场运行系统的运行进行采集；数据采集与传输系统通过硬件DTU将现场设备的运行数据收集，然后以GPRS无线通讯的方式将采集到的数据传输到工作站计算机。
上位机运行监控与分析系统包括现场运行数据监控和分析系统和环境保护解决方案专家系统；所述现场运行数据监控和分析系统用于将DTU通过无线通讯方式上传来的数据信息进行整理分析，转换为可读取保存的图形、文字资料，形成友好的人机交互界面；所述的图形、文字资料的形式可根据用户的需要定制。所述环境保护解决方案专家系统是根据环境保护工程现场运行状况的分析资料，判断设备运行中出现的问题和潜在的风险，根据内置的环境保护工程运行管理资料库及时的提供解决方案。
其中，所述硬件DTU使用的是2G或3G DTU设备中的一种，所述的硬件DTU能够根据用户需要有选择性地采集项目地点的运行数据，然后将这些数据以无线通信的方式传输给现场运行数据监控和分析系统。
其中，所述无线通信的方式为采用GPRS无线通讯的方式。
其中，所述的GPRS无线通讯使用的是中国移动、中国联通或中国电信的2G、3G或4G无线通讯网络。
其中，所述的数据采集与分析系统能够采集的数据点数为三百万点，数据采集周期可以是大于零的任何时间间隔。
其中，所述的数据采集与传输系统中还内置了数据编码转换模块，该数据编码转换模块能够将上位机中不同存储形式的原始数据，根据需要统一转换为硬件DTU可读取的数据编码形式。
所述的数据采集与分析系统能够采集的运行数据不受地域限制(限中国范围内)，项目运行数据的查看不受地域限制，不受登陆人数的限制，可实现随时随地掌握现场运行状况。
工作站计算机通过GPRS无线通信方式连接一台或者多台数据采集与转发模块DTU，多台DTU以分布并行的方式与工作站计算机实现实时数据传输和通讯；工作站计算机运行相关的具有数据采集与分析功能的组态软件，实现了友好的人机交互；各数据采集与转发模块DTU通过连接线与现场的工控机或者触摸屏相连，各DTU以无线通信的方式传输同步信息实现整个系统准确的同步采样。
工作站计算机选用全新Xeon 4核5520型号的工作站计算机，主板为INTER5500芯片组，8G字节DDR3内存，可扩展1000G字节硬盘，集成千兆网网口，3M独享带宽，该工作站计算机能满足设计需要，能够保证数据采集与分析的云服务系统长期、连续、稳定地运行。根据采集点数的多少，工作站计算机的硬盘空间能够存储至少1年的运行数据，用户只需要每年拷贝一次运行数据即可。
数据采集与转发模块DTU采用外购的CM3160P/CM3160EP GPRS DTU，该DTU产品是一款工业级无线数据传输设备，通过移动GPRS网络为用户提供透明TCP无线远距离数据传输或者透明UDP无线远距离数据传输的功能，同时提供串口RS232、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口，具有超大内存：FLASH 64Mbits(可扩充到256Mbits)，SDRAM 256Mbits(可扩充到2048Mbits)。该模块的性能满足设计需要。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数据采集与分析的云服务系统，其特征在于，包括现场运行系统、数据采集与传输系统和上位机运行监控与分析系统；
所述现场运行系统是指环境保护工程现场的上位机、PLC、触摸屏以及具有远传功能的压力表、流量计、液位计、泵的启停状态、液位开关、阀门的启停状态、电导率仪、在线ORP仪、温度仪和污泥浓度仪；
所述数据采集与传输系统包括与所述现场运行系统连接的硬件DTU，用于对所述现场运行系统的运行进行采集；
上位机运行监控与分析系统包括现场运行数据监控和分析系统和环境保护解决方案专家系统；
所述现场运行数据监控和分析系统用于将DTU通过无线通讯方式上传来的数据信息进行整理分析，转换为可读取保存的图形、文字资料，形成友好的人机交互界面；所述环境保护解决方案专家系统是根据环境保护工程现场运行状况的分析资料，判断设备运行中出现的问题和潜在的风险，根据内置的环境保护工程运行管理资料库及时的提供解决方案。
2.根据权利要求1所述的一种数据采集与分析的云服务系统，其特征在于：所述硬件DTU使用的是2G或3G DTU设备中的一种，所述的硬件DTU能够根据用户需要有选择性地采集项目地点的运行数据，然后将这些数据以无线通信的方式传输给现场运行数据监控和分析系统。
3.根据权利要求2所述的一种数据采集与分析的云服务系统，其特征在于：所述无线通信的方式为采用GPRS无线通讯的方式。
4.根据权利要求3所述的一种数据采集与分析的云服务系统，其特征在于：所述的GPRS无线通讯使用的是中国移动、中国联通或中国电信的2G、3G或4G无线通讯网络。
5.根据权利要求1所述的一种数据采集与分析的云服务系统，其特征在于：所述的数据采集与分析系统能够采集的数据点数为三百万点，数据采集周期可以是大于零的任何时间间隔。
6.根据权利要求1所述的一种数据采集与分析的云服务系统，其特征在于：所述的数据采集与传输系统中还内置了数据编码转换模块，该数据编码转换模块能够将上位机中不同存储形式的原始数据，根据需要统一转换为硬件DTU可读取的数据编码形式。
7.根据权利要求1所述的一种数据采集与分析的云服务系统，其特征在于，所述的上位机运行监控与分析系统中内置有短信报警模块，根据设定的报警限值，当工程现场运行数据超出报警值后，系统会自动报警，并且向工程管理人员发送报警短信。
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