CN106685764B - 一种基于数据采集传输的通讯系统及通讯方法 - Google Patents

一种基于数据采集传输的通讯系统及通讯方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于数据采集传输的通讯系统，其包括多个控制器、中央服务器以及客户端，控制器与中央服务器以及任意两个控制器之间通过数据线通讯连接，中央服务器与客户端通过网络通讯连接，控制器包括处理单元以及分别与处理单元通讯连接的人机交互单元、数据采集单元、优先级排序单元、存储单元、编码单元以及第一通讯单元；中央服务器包括通讯连接的控制单元、解码单元、检测单元、组合单元、第二通讯单元以及网络服务器；控制器用于采集相关数据并根据设置的阈值条件主动向中央服务器发送相关数据。本发明能够减少冗余，对硬件要求也比较低，传输速度较快，并且通讯质量好。

Description

一种基于数据采集传输的通讯系统及通讯方法
技术领域
本发明属于监控领域，具体地涉及一种基于数据采集传输的通讯系统及通讯方法。
背景技术
现有的通讯系统，包括相互通讯连接的多个设备控制器-中央服务器-客户端，其中服务器和客户端都需要安装本地化软件，而且本地化软件对硬件要求较高，对安装和使用造成了限制。另外，其数据采集和通讯中，控制器根据服务器的指令实时采集和发送数据，数据的回传与服务器指令发出之间存在时间滞后，服务器向客户端发送数据缓慢，使得客户端软件在使用中出现数据加载缓慢的现象。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于数据采集传输的通讯系统及通讯方法，其能够减少冗余，对硬件要求也比较低，传输速度较快，并且通讯质量好。
本发明是这样实现的：
具体地，本发明提供一种通讯系统，其包括多个控制器、中央服务器以及客户端，所述控制器与所述中央服务器以及任意两个控制器之间通过数据线通讯连接，所述中央服务器与所述客户端通过网络通讯连接，
所述控制器包括处理单元以及分别与所述处理单元通讯连接的人机交互单元、数据采集单元，存储单元、编码单元、优先级排序单元以及第一通讯单元；所述中央服务器包括通讯连接的控制单元、解码单元、检测单元、组合单元、第二通讯单元以及网络服务器；所述数据采集单元用于进行数据采集，所述优先级排序单元用于根据设定的数据优先级别对采集的数据进行优先级排序；所述第一通讯单元与所述第二通讯单元进行通讯，并根据数据的优先级优先传输优先级较高的数据；
所述控制器用于采集相关数据并根据设置的阈值条件主动向所述中央服务器发送相关数据；所述中央服务器接收相关数据并对相关数据进行处理检测后，将相关数据发送至网络服务器，所述客户端借助于与网络服务器的通讯查看相关数据。
优选地，所述存储单元设置有嵌入式数据库，所述嵌入式数据库为Berkeley DB。
优选地，所述网络服务器为B/S架构访问。
优选地，所述编码单元对相关数据依次进行拆分、编号以及压缩编码处理，压缩编码后数据借助于第一通讯单元与第二通讯单元发送至解码单元，所述解码单元对数据进行解码并按照编号进行排序后发送至检测单元，所述检测单元对接收的多段数据进行检查，如发现某段数据缺失或错误，则向控制器发送该段数据的传输指令，所述组合单元用于将接收到的多段数据进行组合。
优选地，所述数据压缩算法为行程编码压缩算法和哈夫曼编码算法，数据在从控制器向中央服务器传输时的压缩比为8:1，从中央服务器向客户端传输时的压缩比为10:1。
优选地，所述控制器设置有时钟模块，所述时钟模块为GPS授时模块。
优选地，所述人机交互单元包括显示设备、外部输入设备以及外部输出设备，分别用于显示工作状态、输入或输出指令。
优选地，所述阈值条件为时间阈值、温度阈值、湿度阈值、烟雾报警阈值以及火灾报警阈值中的一种或多种。
优选地，本发明还提供一种通讯方法，其包括以下步骤：
S1、控制器采集数据并将数据存储在数据库内部，根据设定的阈值条件定时向中央服务器发送数据，在数据发送之前，优先级排序单元首先对数据进行优先级排序，然后按照相关数据的优先级，依次将优先级较高的数据发送至编码单元；
S2、控制器的编码单元对相关数据依次进行拆分、编号以及压缩编码处理，压缩编码后数据借助于第一通讯单元与第二通讯单元发送至解码单元；
S3、中央服务器的解码单元对数据进行解码并按照编号进行排序后发送至检测单元，检测单元对接收的多段数据进行检查，如发现某段数据缺失或错误，则向控制器发送该段数据的传输指令，控制器重新发送该段数据；
S4、多段数据均正确接收后，组合单元将接收到的多段数据进行组合；
S5、客户端通过访问网络服务器浏览相关数据。
优选地，所述网络服务器采用TCP或UDP通讯协议，并提供访问数据的API接口。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
①数据由控制器主动、定时或根据既定条件向服务器发送数据，例如控制器仅在设备状态异常时发送异常数据并设置其他需要发送数据的阈值定时发送。从而，数据可以直接由控制器主动向服务器发送，减少了服务器发送指令以及数据回传的通讯过程，使系统整体通讯效率提高；仅传送异常数据，降低了传输的数据量，减少了冗余操作。
②数据在从控制器向中央服务器传输时压缩比达到8:1，中央服务器向客户端传输时压缩比达到10:1，同时数据按一定的优先级别排序，因此系统传输数据的负荷降低，提升系统的响应速度。
③由于以上设计，使得系统的通讯负荷极低，客户端在无特殊需要时无需发出数据请求，由控制器直接推送数据，因此客户端得以大大精简，仅保留接收数据功能和远程访问和修改服务器软件的功能，因此客户端可以仅仅为访问服务器的浏览器用户界面或手机APP等，对安装的软硬件环境要求大大降低。
④如任意一个中央服务器出现问题，可自动查询同级的或地址较小的中央服务器作为备用服务器，不影响系统的使用。
⑤在通信传输时，主动对数据进行拆分，进一步提高传输速度，减少数据通讯的时间，提高通讯的效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构示意框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
具体地，本发明提供一种通讯系统，如图1所示，其包括多个控制器1、中央服务器2以及客户端3，控制器1与中央服务器2以及任意两个控制器1之间通过数据线通讯连接，中央服务器2与客户端3通过网络通讯连接。
中央服务器通过通讯线与各个控制器连接，每个控制机可能会级联其他控制器，控制器是作为数据采集的节点，获取相应的数据信息。
由于控制器数量较多，为了布线等方面，常采用单总线方式，这样会出现总线竞争的问题，采用总线仲裁方式解决。
同时对数据进行压缩，降低数据传输负荷，例如：
①对特殊的字段名进行简写，如温度，不使用汉字编码，temperature单词简写为temp，有效减小数据量。
②对数据设置固定编码结构，例如温度湿度数据一起发送时，制定前者为温度，后者为数据，用逗号间隔。
③采用数据压缩算法，例如行程编码压缩算法和哈夫曼编码算法。
简化通讯协议，不采用服务器轮询控制器方式获取数据，采用控制器定时发送、条件发送方式，减少通讯交互，服务仅需要对控制器进行好设置，或者直接对控制器设置，其余大部分工作时间，都是由控制器主动上传数据。
1、定时发送：控制器内设置时钟模块，由中央服务器进行同步，以保证时间的一致性，并设置发送周期，通过设定时间阈值，当到达时间阈值时，控制器主动将采集的数据向中央服务器进行推送，而不必像现有技术一样等待接收中央服务器的指令再进行发送。
2、条件发送：例如温度报警发送，当控制器获取的温度测量值超过设定的温度阈值时，控制器主动将采集的数据向中央服务器进行推送，并向中央服务器发送报警信息。
如图2所示，控制器1包括处理单元11以及分别与处理单元11通讯连接的人机交互单元12、数据采集单元16、存储单元13、编码单元14、优先级排序单元17以及第一通讯单元15；中央服务器2包括通讯连接的控制单元21、解码单元22、检测单元23、组合单元24、第二通讯单元25以及网络服务器26。
数据采集单元16用于进行数据采集，优先级排序单元17用于根据设定的数据优先级别对采集的数据进行优先级排序；第一通讯单元与第二通讯单元进行通讯，并根据数据的优先级优先传输优先级较高的数据。优选级别可以根据监控数据的重要程度进行设定。
优选地，所述人机交互单元包括显示设备、外部输入设备以及外部输出设备，分别用于显示工作状态、输入或输出指令。
控制器1用于采集相关数据并根据设置的阈值条件主动向中央服务器2发送相关数据；中央服务器2接收相关数据并对相关数据进行处理检测后，将相关数据发送至网络服务器，客户端3借助于与网络服务器的通讯查看相关数据。
优选地，所述存储单元设置有数据库，所述数据库为Berkeley DB数据库，Berkeley DB是一个开放源代码的内嵌式数据库管理系统，能够为应用程序提供高性能的数据管理服务。应用它程序员只需要调用一些简单的API就可以完成对数据的访问和管理。此外，还可以使用轻量级别数据库SQLite、Empress数据库、eXtremeDB数据库、以及mSQL(mini SQL)中的任一种。
优选地，网络服务器为B/S架构访问。
优选地，编码单元对相关数据依次进行拆分、编号以及压缩编码处理，压缩编码后数据借助于第一通讯单元与第二通讯单元发送至解码单元，所述解码单元对数据进行解码并按照编号进行排序后发送至检测单元，所述检测单元对接收的多段数据进行检查，如发现某段数据缺失或错误，则向控制器发送该段数据的传输指令，控制器重新向服务器发送该段数据，直至所有数据接收完整正确，组合单元将接收到的多段数据进行组合，得到完整数据。
优选地，所述数据压缩算法为行程编码压缩算法和哈夫曼编码算法。数据在从控制器向服务器传输时压缩比达到8:1，服务器向客户端传输时压缩比达到10:1，同时数据按一定的优先级别排序，因此系统传输数据的负荷降低，提升系统的响应速度；
优选地，控制器1还设置有时钟模块16，所述时钟模块为GPS授时模块。通过设定时间阈值，在相应时间内，控制器1主动向中央服务器2发送数据。或者也可以设置其他的条件，当其余条件达到时，触发报警，控制器1主动向中央服务器2发送数据。
在一个区域的多个中央服务器，如任意一个中央服务器出现问题，可自动查询同级的或地址较小的中央服务器作为备用服务器，不影响系统的使用，通过备用服务器向客户端发送数据并提供查询接口。
优选地，本发明还提供一种通讯方法，其包括以下步骤：
S1、控制器采集数据并将数据存储在数据库内部，根据设定的阈值条件定时向中央服务器发送数据；
S2、控制器的编码单元对相关数据依次进行拆分、编号以及压缩编码处理，压缩编码后数据借助于第一通讯单元与第二通讯单元发送至解码单元；
S3、中央服务器的解码单元对数据进行解码并按照编号进行排序后发送至检测单元，检测单元对接收的多段数据进行检查，如发现某段数据缺失或错误，则向控制器发送该段数据的传输指令，控制器重新发送该段数据；
S4、多段数据均正确接收后，组合单元将接收到的多段数据进行组合；
S5、客户端通过访问网络服务器浏览相关数据。
优选地，所述网络服务器采用TCP或UDP通讯协议，并提供访问数据的API接口。
本发明中，数据由控制器主动、定时或根据既定条件向服务器发送数据，例如控制器仅在设备状态异常时发送异常数据并设置其他需要发送数据的阈值定时发送。从而，数据可以直接由控制器主动向服务器发送，减少了服务器发送指令以及数据回传的通讯过程，使系统整体通讯效率提高；仅传送异常数据，降低了传输的数据量，减少了冗余操作。
具体实施例
本发明的通讯系统应用于楼宇空调系统的监控，多个楼层均设置有控制器，通过设定时间阈值或者温度阈值，中央服务器不再单独向多个控制器发送采集指令，而是在时间阈值到达时，例如可以设置每天早上8点、中午12点、晚上6点定时发送，或者设置温度阈值，在温度监控装置监控的温度达到温度阈值时，控制器主动将采集的数据向中央服务器进行数据发送，而不必像现有技术一样等待接收中央服务器的指令再进行发送，并且在达到温度阈值时，向中央服务器发送报警信息。同时，出去温度阈值，也可以设置其余阈值，例如湿度、火灾报警阈值等。
而平时，控制器则可以将采集到的楼宇监控数据先存储在嵌入式的数据库中，在阈值条件达到时，控制器主动向中央服务器发送，中央服务器将数据推送至网络服务器，而用户通过用户端借助于网络接口即可快速访问监控数据。
在数据传输过程中，需要对数据进行压缩，所述数据压缩算法为行程编码压缩算法或哈夫曼编码算法，数据在从控制器向中央服务器传输时的压缩比为8:1，从中央服务器向客户端传输时的压缩比为10:1。同时，在数据传输时，用户可以根据监控数据的重要性对数据进行排序，数据按一定的优先级别排序，对优先级级别较高的数据进行优先传送，因此系统传输数据的负荷降低，提升系统的响应速度。
优选级别可以根据监控数据的重要程度进行设定。例如，楼宇监控中，可以设定温度数据优先级别最高，湿度优选级别较低等。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种基于数据采集传输的通讯系统，其特征在于，其包括多个控制器、中央服务器以及客户端，多个所述控制器中的任一个控制器与所述中央服务器通过数据线通信连接，任意两个所述控制器之间通过数据线通讯连接，所述中央服务器与所述客户端通过网络通讯连接，
所述控制器包括处理单元以及分别与所述处理单元通讯连接的人机交互单元、数据采集单元，存储单元、编码单元、优先级排序单元以及第一通讯单元；所述中央服务器包括通讯连接的控制单元、解码单元、检测单元、组合单元、第二通讯单元以及网络服务器；所述数据采集单元用于进行数据采集，所述优先级排序单元用于根据设定的数据优先级别对采集的数据进行优先级排序；所述第一通讯单元与所述第二通讯单元进行通讯，并根据数据的优先级优先传输优先级较高的数据；
所述控制器用于采集相关数据进行存储并根据设置的阈值条件主动向所述中央服务器发送相关数据；所述中央服务器接收相关数据并对相关数据进行处理检测后，将相关数据发送至网络服务器，所述客户端借助于与所述网络服务器的通讯查看相关数据；
所述编码单元对相关数据依次进行拆分、编号以及压缩编码处理，压缩编码后数据借助于第一通讯单元与第二通讯单元发送至解码单元，所述解码单元对数据进行解码并按照编号进行排序后发送至检测单元，所述检测单元对接收的多段数据进行检查，如发现某段数据缺失或错误，则向控制器发送该段数据的传输指令，所述组合单元用于将接收到的多段数据进行组合；
所述数据压缩算法为行程编码压缩算法和哈夫曼编码算法，数据在从所述控制器向所述中央服务器传输时的压缩比为8:1，从所述中央服务器向客户端传输时的压缩比为10:1；
所述存储单元设置有嵌入式数据库，所述嵌入式数据库为Berkeley DB；
所述阈值条件为时间阈值、温度阈值、湿度阈值、烟雾报警阈值以及火灾报警阈值中的一种或多种；
所述网络服务器为B/S架构访问；
所述控制器设置有时钟模块，所述时钟模块为GPS授时模块。
2.根据权利要求1所述的基于数据采集传输的通讯系统，其特征在于，所述人机交互单元包括显示设备、外部输入设备以及外部输出设备，分别用于显示工作状态、输入或输出指令。
3.一种基于权利要求1-2任一项所述的通讯系统的通讯方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、控制器采集数据并将数据存储在数据库内部，根据设定的阈值条件定时向中央服务器发送数据，在数据发送之前，优先级排序单元首先对数据进行优先级排序，然后按照相关数据的优先级，依次将优先级较高的数据发送至编码单元；
S2、控制器的编码单元对相关数据依次进行拆分、编号以及压缩编码处理，压缩编码后数据借助于第一通讯单元与第二通讯单元发送至解码单元；
S3、中央服务器的解码单元对数据进行解码并按照编号进行排序后发送至检测单元，检测单元对接收的多段数据进行检查，如发现某段数据缺失或错误，则向控制器发送该段数据的传输指令，控制器重新发送该段数据；
S4、多段数据均正确接收后，组合单元将接收到的多段数据进行组合；以及
S5、客户端通过访问网络服务器浏览相关数据。
4.根据权利要求3所述的通讯方法，其特征在于，所述网络服务器采用TCP或UDP通讯协议，并提供访问数据的API接口。
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