CN106713389A - 监控方法及监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监控方法与监控系统。所述监控系统包括云监控平台、与所述云监控平台网络相连的网关、以及至少一个与所述网关网络相连的数据采集单元，所述方法包括：数据采集单元与被监控设备采用第一协议进行通讯，从所述被监控设备中采集数据，并将所述数据发送给所述网关；网关获取与所述数据采集单元对应的模板信息，根据所述模板信息将所述数据处理成通用格式，并将处理后的通用格式的数据采用第二协议发送给所述云监控平台；以及云监控平台根据所述网关发送的数据提供云监控服务。上述的方法与系统可在统一的平台中处理各种监控数据。

Description

监控方法及监控系统

技术领域

本发明涉及远程监控技术，尤其涉及一种监控方法及监控系统。

背景技术

远程监控系统被广泛的应用于各种场合中。例如，在大型的机房内，就需要对各种设备如空调、服务器、电源、水冷装置、电表等进行监控。一般来说，远程监控系统会包括监控主机与数据采集装置，数据采集装置直接与被监控设备交互读取其运行状态参数，或者通过传感器感测各处环境数据(如温湿度等)。监控主机接收数据采集装置采集的监控数据，加以分析并以合适的方式输出。例如，监控主机可接入互联网，其本身同时又是一个网站服务器，通过网页的方式实时将监控数据进行输出。又或者，监控主机可将监控数据上传至后台服务器内，由后台服务器进行输出。

在现有的监控系统架构中，由于不同的被监控设备遵循不同的协议。因此每种设备都需要设置单独的数据采集装置，而且即使针对同一种被监控设备，不同的型号也需要运营维护人员进行正确的配置之后才能顺利运行。

这样的方式带来以下问题：首先，给不同种类、型号的被监控设备配置监控设备的参数对于运营维护人员来说是一个繁琐且易出错的过程。其次，由于数据格式的五花八门，这些数据并不能统一使用，这在传统的独立监控主机中影响不大，然而要想在统一的平台中处理各种监控数据，确实是不小的挑战。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种监控方法与系统，其可在统一的平台中处理各种监控数据。

本发明实施例提供一种监控方法，应用于监控系统中，所述监控系统包括云监控平台、与所述云监控平台网络相连的网关、以及至少一个与所述网关网络相连的数据采集单元，所述方法包括：

数据采集单元与被监控设备采用第一协议进行通讯，从所述被监控设备中采集数据，并将所述数据发送给所述网关；

网关获取与所述数据采集单元对应的模板信息，根据所述模板信息将所述数据处理成通用格式，并将处理后的通用格式的数据采用第二协议发送给所述云监控平台；以及

云监控平台根据所述网关发送的数据提供云监控服务。

本发明实施例还提供一种监控系统，包括：

云监控平台、与所述云监控平台网络相连的网关、以及至少一个与所述网关网络相连的数据采集单元；

数据采集单元与被监控设备采用第一协议进行通讯，从所述被监控设备中采集数据，并将所述数据发送给所述网关；

网关获取与所述数据采集单元对应的模板信息，根据所述模板信息将所述数据处理成通用格式，并将处理后的通用格式的数据采用第二协议发送给所述云监控平台；

云监控平台根据所述网关发送的数据提供云监控服务。

根据上述的方法及系统，网关在获取到数据后根据与数据采集单元对应的模板信息将其处理成通用格式后上传，从而可以在云监控平台中统一处理各种被监控设备监控数据，使得云监控平台成为可能。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的监控系统的架构示意图。

图2为本发明实施例提花的监控系统的连接示意图。

图3为本发明实施例提供的监控系统中的网关的硬件结构示意图。

图4为本发明实施例提供的监控系统中的数据采集单元的硬件结构示意图。

图5为本发明实施例提供的数据采集单元与网关在配合安装示意图。

图6为本发明实施例提供的网关与数据采集单元在机房中的安装示意图。

图7为本发明实施例提供的监控系统中网关给数据采集单元分配网络地址的流程图。

图8为图7的方法中部分步骤的详细流程图。

图9为本发明实施例提供的监控系统中网关从数据采集单元处获取配置信息的流程图。

图10为本发明实施例的提供的监控系统中数据采集单元与网关之间同步数据的流程图。

图11为图10的方法中部分步骤的详细流程图。

图12为本发明实施例提供的监控系统中网关上报数据的流程图。

图13为本发明实施例提供的监控系统在透传数据模式下的流程图。

图14为本发明实施例提供的监控系统执行控制命令的流程图。

图15为本发明实施例提供的监控系统对数据进行监控预警的流程图。

图16为本发明实施例提供的监控系统在云监控平台中绑定第三方运营维护服务的流程图。

图17为本发明实施例提供的监控系统用户购买网关与数据采集单元的流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参阅图1，其为本发明实施例提供的监控系统的架构示意图。如图1所示，监控系统100包括：设备层10、数据采集层20、聚合层30、平台层40、以及应用层50。

设备层10是指各种各样的能够自行生成监控数据的设备/设施，或者独立设置的传感器。设备层10的具体实例包括但并不限于，服务器、电源分配单元(Power distribution unit,PDU)、冷却装置(包括空调、水冷装置、鼓风机、风扇等)、不间断电源(Uninterruptible Power System，UPS)、门禁装置、摄像头、各种传感器(包括温度传感器、湿度传感器、光线传感器、噪音传感器、红外传感器、电磁辐射传感器、煤气传感器、烟雾传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、颗粒物浓度传感器(如PM2.5传感器)等等。

数据采集层20包括多个数据采集单元(Protocol Data Unit，PDU)21，其与被监控设备或者传感器相连，用于从监控设备或者传感器中收集监控数据，还可进一步对采集到的数据进行协议转换，将所有数据转换为统一格式/协议的数据。可以理解，不同的设备或者传感器遵循不同的协议，产生的监控数据的类型也不相同。因此，针对不同的被监控设备或者传感器，数据采集单元21也需要采用不同的接口以及通讯协议。数据采集层20将从被监控设备或者传感器处收集的监控数据上传给聚合层30。

聚合层30包括多个网关31，每个网关31与一个被监测点(例如，同一个机柜、同一个机房、或同一个房间)内的多个数据采集单元21相连。一般来说，网关31与数据采集单元21之间采用串口通讯(如RS485)。当然，网关31与数据采集单元21之间并不限定一定采用串口通讯，任意的网络协议如蓝牙、红外、WIFI、Zigbee、近场通讯(NFC)等等协议均可用于实现网关31与数据采集单元21之间的数据交换。网关31除了与数据采集单元21相连外，还通过互联网与平台层40相连，将数据采集单元21上报的监控数据进行转换后(若需要)上报给平台层40。

平台层40由多台服务器组成，其用于对聚合层30上报的监控数据进行分析、处理并存储，平台层40还包括一个或者多个网页(Web)应用程序/服务，用于向客户端(浏览器、或者移动应用程序)提供经过格式化后的监控数据。

应用层50包括运行在客户端内的计算机应用程序、网页应用程序、或者移动应用程序。其包括用于查看监控数据的界面，还可实现其他基于监控数据的功能。

参阅图2，在一个具体的实施例中，网关31通过一个POE(Power OverEthernet，以太网供电)交换机32接入互联网，从而与平台层40内的云端服务器41网络相连。网关31与POE交换机32之间可仅通过一根线缆相连，此线缆同时传输网络信号并给网关31提供直流电源。

如图2所示，网关31上设置有多个接口310。本实施例中，网关上设置3组接口310，每组8个，也就是说网关31上总共设置有24个接口310。可以理解的是，网关31上接口310的数量并不受任何限制，硬件及软件上能够支持的数量均可。

每个接口310与一个数据采集单元21相连，而每个数据采集单元21与一个设备或者传感器11相连。接口310可同时具有POE功能，也就是说，网关31会向数据采集单元21提供运行所需要的直流电源。

由于POE交换机32以及网关31均具有以太网供电的能力，因此，网关31与数据采集单元21都不再需要额外的电源接入，减少了线缆的数量，降低了维护的复杂度。

在具体的硬件实现上，接口310可以为通用的网卡接口，即RJ45接口。采用RJ45接口的原因在于，RJ45接口采用的连接线为网线，在各种环境下，尤其是机房内最容易找到。但是，接口310具体的硬件实现并不限于RJ45接口，任意的其他接口，例如RS485接口、RS232接口等均可应用。

此外，可以理解的是，虽然接口310为RJ45接口，但网关31与数据采集单元21之间的数据通讯一般采用的却是串口通讯协议，以下将结合网关31的硬件架构描述如何基于RJ45接口实现串口通讯。

参阅图3，其为一个具体的实施例中，网关31的硬件架构图。网关31包括一个电源转换器311、计算机模块312、串口转换器313、以及接口310。

电源转换器311用于将输入的直流电或者交流电转换为需要的直流电(例如12V的直流电)并给计算机模块312提供电源。此外，电源转换器311的电源输出引脚还与接口310的引脚相连，用于给接口310提供直流电源，从而使接口310具有POE能力。

计算机模块312例如可为单片机或者其他类型的小型计算机系统，如树莓派计算机。计算机模块312可具有一个或者多个USB接口315。在一个具体的实例中，如图3所示，计算机模块312具有4个USB接口315，其中3个USB接口315分别连接一个串口转换器313。具体地，每个串口转换器313也包括一个USB接口。每个串口转换器313的USB接口与计算机模块312的一个对应的USB接口315相连。可替换地，串口转换器313也可以直接集成在计算机模块312同一块电路板上，此时，可以直接省略掉连接器接口，而直接以信号线按USB方式连接串口转换器313与计算机模块312的USB总线即可。

每个串口转换器313另一端与一个串口通信总线(例如RS485总线相连)。可以理解，RS485总线一般可只需要2根信号线。每个串口通信总线上连接有多个接口310。如上所述，接口310为RJ45接口，与些对应，数据采集单元21的上行接口(参阅图4的接口220)也为RJ45接口。在一个具体的实例中，接口310与接口220的线序定义可如下：DC 12V+、Ground、A+、B-、A2+、B2-、Unity Enable(以下简称UE)和Data Enable(以下简称DE)。

电源线(DC 12V+与Ground)支持的电压等级为12V。

A+、B-分别为RS485数据线A+和B-，与上述RS485总线相连。其中A2+和B2-用作返回串口线，即A2+连接A+，B2-连接B-，用于支持在网关侧星形连接(实际上是串接，只是在外观上看起来是星形接法)。这种连接要求网关空余端口也要短接信号线。

如图3所示，计算机模块312还具有一个输入/输出(I/O)总线(图未示)，Unity Enable和Data Enable均与上述的I/O总线相连。不同数据采集单元21的Unity Enable和Data Enable既可以连接至相同的I/O端口，也可以连接至不同的I/O端口。

Unity Enable指由网关31控制数据采集单元21是否可以响应请求，只有UE电平拉高才允许数据采集单元21响应。如此，网关21可以集中控制每个数据采集单元21。

Data Enable指数据采集单元21有新的数据需要上报，则拉高电平(DE)，网关31发起数据轮询指令。根据网关31硬件设计，多个数据采集单元21的DE可以连接到Gateway的同一个I/O口(即网关31需要轮询所有数据采集单元21)，如果连接到不同I/O口则网关31只需要针对对应DE电平拉高的数据采集单元21发出轮询请求。数据采集单元21返回数据后，将DE电平拉低。根据这种设计，只有当数据采集单元21拉高电平的时候，网关31才会发出轮询请求，从而可以最大程度的减少无用的轮询请求，减少了对串口通讯总线带宽的占用，可以同时接入更多的数据采集单元21。

在一个具体的实例中，接口310的引脚定义如下表所示，可以理解的是，具体的引脚定义可以任意变化，并不受任何限制。

引脚	定义
		1	A+
2	B-
		3	Unity Enable
4	A2+
		5	DC 12V+

6	Data Enable
		7	B2-
8	DC 12V-

参阅图4，其为数据采集单元21的硬件架构示意图。数据采集单元21包括：微控制器模块210、接口220及230、闪存240、串口通讯模块250a及250b、及以太网模块260。其中，微控制器模块210例如可为Nano处理器芯片，或者其他类型的集成电路芯片，闪存240内用于存储供控制器模块210运行的代码以及其他数据。接口220与接口230均为RJ45接口，接口220的引脚1、2与串口通讯模块250a相连，而串口通讯模块250a进一步与微控制器模块210相连。接口230的引脚3、6与串口通讯模块250b相连，而串口通讯模块250b进一步与微控制器模块210相连。

接口220的引脚3、6与微控制器模块210的I/O总线相连，引脚4、7与微控制器模块210的电源输入引脚相连，用于提供微控制器模块210所需要的电源，引脚5、8分别与接口230的引脚4、8相连，用于使接口230具有POE能力。

接口230的引脚1、2与以太网模块260相连，而以太网模块260进一步与微控制器模块210相连，接口230的引脚3、6与串口通讯模块250b相连，而串口通讯模块250b进一步与微控制器模块210相连。

接口220是用于与网关31的接口314相互连接，由于均为RJ45接口，因此可以直接使用通用的网线相连。

上述的接口220以及接口230的引脚定义仅为示例，本领域普通技术人员可以根据实际情况任意变换，能够达成相同的功能即可。

接口230用于与被监控设备的接口(图未示)相连，以上虽然以RJ45接口为例进行说明，然而可以理解的是，接口230并不一定是RJ45接口，而与被监控设备的数据接口保持一致。因此，当被监控设备支持RJ45接口时，接口230就采用RJ45接口；而当被监控设备支持USB接口时，接口230就采用USB接口。其他接口如Phoenix以及DB9以此类推。由于并不是所有接口都有足够多的空闲引脚用于提供POE能力，因此当接口内引脚不足时可不提供POE能力。

在以上图2-4所示的示例中，数据采集单元21设置于网关31外，网关31的面板上是接口310。然而，参阅图5，在其他的实施例中，数据采集单元21还可以被直接整合在网关31内部，而设置在网关31的面板上的是数据采集单元21的接口230，可直接与被监控设备11连接。采用此种设计时可以使数据采集单元均设置在网关31内部，减少外部零散的布线，降低维护复杂度。

参阅图6，其为上述的监控系统在一个具体的应用场景下的连接示意图。具体地，该应用场景为数据中心机房200。机房200内设有门禁单元201、监控摄像头202、电源分配单元(Power Distribution Unit，PDU)203、多个设于机架上的服务器204、资产追踪单元205、以及多个传感器206。上述的每个单元都分别通过线缆与网关31相连。

门禁单元201具体地可为智能门锁。电源分配单元230是具备电源分配和管理功能的电源分配管理器。资产追踪单元205例如是基于射频标签(RFID)技术实现的，其可包括至少一个RFID读写器以及多个分别贴在服务器204上的RFID标签。传感器206例如可包括温度传感器以及湿度传感器。

通过上述连接方式，机房200内所有需要被监控的设备/传感器均与网关31相连，从而所有的监控数据均可通过网关31上报至平台层内的云端服务器41中，由云端服务器41处理后呈现给监控数据用户。

网关31与平台层40之间采用通用监控协议进行通讯。通用监控协议是基于消息队列遥测传输(Message Queuing Telemetry Transport，MQTT)协议开发的上层通信协议。

MQTT协议是为大量计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议，它具有以下主要的几项特性：

1、使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合；

2、对负载内容屏蔽的消息传输；

3、使用TCP/IP提供网络连接；

4、有三种消息发布服务质量：

“至多一次”，消息发布完全依赖底层TCP/IP网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。

“至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。

“只有一次”，确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况，在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。

5、小型传输，开销很小(固定长度的头部是2字节)，协议交换最小化，以降低网络流量；

6、使用Last Will和Testament特性通知有关各方客户端异常中断的机制。

如上所述，网关31与数据采集单元21之间是基于RS485总线连接，但在一个具体的实例中，实际的数据传输是基于MODBUS RTU协议传输。当然，数据传输协议并不限于MODBUS RTU，其他协议如MODBUSASCII或者原生串口通讯协议均可采用。

采用MODBUS RTU协议时，网关31作为主机(Master)，所有相连的数据采集单元21是从机(Slave)，所有请求均由主机发起，而每个相连的数据采集单元分配1-128之间的唯一地址。

网关31发给数据采集单元21读取数据的命令通过MODBUS读保持寄存器(功能码：0x03)实现。网关31发给数据采集单元21的配置命令通过MODBUS写多保持寄存器(功能码：0x10)实现。

网关31与数据采集单元21之间的通讯协议基本格式定义如下：

指令类型(2bytes，1个寄存器)

指令内容(N bytes)

在以下描述中，G或者Gateway表示网关，U或者Unity表示数据采集单元，G->U表示网关发送给数据采集单元的指令，U->G表示数据采集单元对于网关指令的回复。

网关31发起请求指令包头：

数据采集单元21返回数据响应包头：

其中Unity Id是32位整数，Unity硬件生产时保证全球唯一。

错误码定义如下：

0x00	执行成功
		0x01	执行失败-未知错误
0x02	不支持的指令类型
		0x03	请求的Unity Id不正确
0x04	指令数据格式不正确
		0x05	Unity程序错误
0x06	Unity验证失败
		0x07	指定设备不存在
0x08	指定通道不存在
		0x09	控制失败
0x10	请求超时

在一个具体的实施例中，基于上述的指令格式，定义了以下的指令，用于实现网关与数据采集单元之间的各种功能：

以下分别详细描述上述指令的格式以及数据采集单元接收到上述指令后回复格式。

地址分配指令(0x01)

作用：网关给数据采集单元分配地址。

数据采集单元出厂设置的缺省地址为0x01。

网关启动时侦听所有UE端口(缺省时UE电平为低)，当数据采集单元连接到网关时，此时数据采集单元在UE线上发送一个电平变更(间隔100ms后数据采集单元变更UE端口为输入模式)，网关监测到电平变化，表示有新的数据采集单元接入。网关变更对应的UE端口为输出模式，并将UE电平拉高(延迟150ms，等待数据采集单元将UE端口切换到输入模式)。可以理解，缺省UE电平也可以为高。

如果数据采集单元第一次连接到网关，则没有分配过地址，此时网关分配一个未使用的MODBUS地址；如果网关已经在这个端口分配过地址，则使用已分配地址。网关向MODBUS总线地址0x01发出地址分配指令(MODBUS写保持寄存器命令):

数据采集单元接收到地址分配指令后，首先返回地址分配结果(此时数据采集单元地址还是0x01)，并将内部地址修改为分配地址(例如2)。

注：网关需要实现串行处理UE命令，防止同时插上多个Unity或者重启网关时发生地址冲突问题。也就是说，网关在处理任间一个UE命令时会阻塞所有其他的UE命令。

网关获取到数据采集单元响应后，重新向新分配的地址(例如0x02)发送同样的地址分配指令，如果返回同样的内容，则表示地址分配成功。

为避免数据采集单元地址分配冲突，可以在网关对地址0x01发送地址分配指令前对待分配地址发送一个地址检测指令(0x02)确认地址未被占用。

地址检测指令(0x02)

作用：获取数据采集单元分配的地址

如果总线上没有对应地址的数据采集单元，则等待超时。

数据采集单元接收到地址检测指令后返回数据如下：

身份验证指令(0x03)

作用：验证数据采集单元合法性

数据采集单元返回身份信息：

授权令牌在授权信息(License)中定义，序列号烧录在硬件中，网关通过加密算法计算数据采集单元是否合法。授权信息可作为数据采集单元配置信息的一部分一并存储。

配置信息指令(0x04)

作用：获取数据采集单元的配置信息。(注：如果配置信息超过保持寄存器最大值，则须考虑MODBUS Read File Record 0x14功能码实现)

返回数据采集单元的配置信息(JSON格式)

数据采集单元中的配置信息包括4个部分:

0：数据采集单元配置信息，定义了数据采集单元基本信息(例如可包括名称、制造商、型号、版本、创建时间、描述等)、授权信息(例如可包括授权名称、授权类型、授权令牌、授权周期、用户、所属项目(在云监控平台中创建的监控项目)、描述等)、与网关的通信配置(例如可包括连接类型、通讯协议、通信地址、连接信息如端口、波特率、奇偶校验、数据位、停止位等)和与监控设备的采集配置(例如可包括设备的制造商、类别、型号、模板以及采集信息等)。上述的采集信息例如可包括：采用的通讯协议、协议类库、元素类库、元素定义、以及通信设定信息。上述的通信设定信息例如可包括通信协议以及连接信息(例如可包括地址、端口、波特率、奇偶校验信息等)。

1：设备模板，包括设备属性、信号、事件和控制命令定义，用于网关数据处理和云监控平台资产管理；如果云监控平台中已经加载该设备模板(包括版本信息)，则不需要同步。

2：符号定义，压缩文件(zip)，包括设备图片、模板和其他参考文件。

3：日志文件。

配置信息示例(JSON格式):

同步数据指令(0x05)

作用：网关与数据采集单元之间同步数据。

数据采集单元上传的数据结构为Unity/Device/Channel，数据采集单元可支持多设备采集，设备下采用通道描述所有测点。采集通道保持最近一次采集值、上一次COV上报值、采集时间和COV标志。

COV指变化数据，算法是第一次采集值总是COV，以后采集值与上一次COV值比较变化值是否超过阈值设定。

数据采集单元上设定一个数据变化索引，缺省为0。每一次采集完成，任意一个采集通道判断是否产生COV，如果是则将数据变化索引增1，并将数据采集单元的上一次COV上报值设置为当前通道值。索引值达到最大则从1重新开始计数。

网关缓存上次采集数据返回的变化索引，数据采集单元判断当前变化索引和网关请求的数据索引:

如果请求索引＝＝0，则返回所有通道数据；

如果当前索引＝＝请求索引，则返回空数据(没有新的变化数据)；

如果当前索引-请求索引＝＝1，则返回最后一条COV数据；

其他，则返回所有COV数据。(此时表示在网关上一次请求数据至今已经发生了多个COV数据)

数据采集单元返回数据后，将已上报的数据通道COV标志清零。(数据采集单元设计为最大只支持一个网关连接)

数据采集单元返回COV数据，设计最大支持一次返回255个数据通道，如果COV数量超过255，则返回上一次请求变化索引，直到发送完所有COV才将数据采集单元当前变化索引返回。

COV数据格式。

2bytes	2bytes	4bytes	4bytes
					设备Id	通道号	采集值	采集时间

数据采集单元产生COV数据后，将DE电平拉高，网关侦测到电平跳变后将发出数据同步指令。直到所有COV数据上传完成后数据采集单元将DE电平拉低。

可以理解，通过COV方式上传数据，可以避免重复的传送相近的采集值，这种方式在被监控值比较稳定的情形(例如温度、湿度等)下，可以极大地降低数据传输量，避免网络堵塞，提升监控数据传输效率。

设备数据指令(0x06)

作用：同步指定设备的采集数据。

返回同0x05。

通道数据指令(0x07)

作用：同步指定设备通道的采集数据。

返回同0x05。

控制命令指令(0x08)

作用：网关发送控制指令到数据采集单元执行。MODBUS写保持寄存器命令。

控制参数为32位，可传多个参数值，按照控制参数定义顺序。

工作模式指令(0x09)

作用：设置Unity工作模式。MODBUS写保持寄存器命令。

数据采集单元返回确认信息。

透传数据指令(0x10)

作用：透传数据适用于设备协议调测或网关上进行协议解析模式。

网关发送透传数据给数据采集单元，数据采集单元转发给终端设备，设备返回响应，数据采集单元打包后传回网关。也就是说，在透传模式下，数据采集单元传回的是设备返回原始数据包，并不做进一步的处理。

配置更改指令(0x11)

作用：更改数据采集单元配置信息。(如果0x10写保持寄存器不可以传输大文件，则考虑0x15的Write File Record命令)

Unity更新配置后自动重启。

采集配置指令(0x12)

作用：修改底端设备采集配置。

参阅图7，其为基于上述定义的协议网关给数据采集单元分配网络地址流程图。如图7所示，分配网络地址的过程如下：

步骤S101，网关启动并开启UE电平监听服务。UE电平监听服务会监听所有UE商品的电平值。

步骤S102，数据采集单元在接电后自启动，并在启动后尝试连接网关，即执行步骤S103。

步骤S103，数据采集单元在UE线上发送电平变更信号。即，若UE电平缺省为低，则拉高UE电平；若UE电平缺省为低则拉低UE电平。

步骤S104，在步骤S103后间隔100ms后变更UE端口为输入模式，等待网关发送指令。可以理解，此处的100ms并不限制，还可以设置成其他任意可以支持的值。

步骤S105，在步骤S103后，若网关的UE电平监听服务检测到UE电平变化，则执行步骤S106。

步骤S106，网关间隔150ms后变UE端口为输出模式(准备发送指令)。可以理解，此处的100ms并不限制，还可以设置成其他任意可以支持的值，但需要比步骤S104中的100ms要长，以等待数据采集单元先将UE端口设置为输入模式。

步骤S107，网关获取待分配的网络地址。

参阅图8，步骤S107可包括以下步骤：

步骤S1071，判断当前的UE端口是否已经分配过网络地址。若是，则执行步骤S1072；否则，执行步骤S1073。

步骤S1072，使用该UE端口分配过的地址作为待分配的网络地址。

步骤S1073，网关从地址池中获取一个未使用的MODBUS地址作为上述的待分配的网络地址。

步骤S1074，存储该UE端口分配的网络地址为上述待分配的网络地址。从而，在后续分配地址的过程中可以判断该UE端口是否已经分配网络地址。

在步骤S107之后执行步骤S108，发送地址分配指令0x01，在地址分配指令中的网络地址即为步骤S107中获取的待分配的网络地址，而地址分配指令的目的地址为数据采集单元的默认网络地址0x01。

相应地，如果未有传输意外，则在数据采集单元中会执行步骤S109，接收地址分配指令并返回地址分配结果。值得注意的是此时数据采集单元的地址还是默认地址0x01。

在步骤S109之后，数据采集单元还执行步骤S110，将内部地址个性为分配的新地址，例如0x02。

而在网关侧，若未有传输意外，网关会执行步骤S111，网关接收数据采集单元返回的地址分配结果并缓存返回的结果，然后执行步骤S112。

步骤S112，网关向新分配地址重新发送地址分配指令。地址分配指令的内容与步骤S108中的相同，但目的地址为新分配的地址，例如0x02。

相应地，由于数据采集单元已经将内部地址修改为0x02，因此，数据采集单元中会执行步骤S113，接收地址分配指令并返回地址分配结果。

在步骤S113之后，若不出现传输意外，在网关中会执行步骤S114，接收数据采集单元返回的地址分配结果，并执行步骤S115。

步骤S115，判断数据采集单元两次返回的地址分配结果是否一致，若一致则说明地址分配成功，地址分配流程结束；否则，地址分配流程失败，可以重新从步骤S108开始执行地址分配流程。

此外，为了防止不同的数据采集单元同时接入网关时可能的地址冲突，以上过程可以是串行处理不同UE电平指令。也就是说，在步骤S105中，当检测到一个UE电平变化时，可以检测一个阻塞标记的值，只有当阻塞标记的值表示未有其他地址分配进程时才执行步骤S105以及后续的步骤并同时将阻塞标记的值设置为阻塞状态。如此，当有新的UE电平变化被监听到时，也不会执行后续的地址分配步骤，从而可以确保给数据采集单元分配的网络地址不会发生冲突。

根据上述过程，即可完成数据采集单元网络地址的分配。

在一个具体的实施方式中，在完成网络地址的分配后，网关会尝试进行配置信息的同步操作。参阅图9，配置信息的同步操作具体可包括以下步骤：

步骤S116，发送配置信息指令0x04。

数据采集单元在接收到配置信息指令后，会根据配置信息指令中指定的配置信息类型返回相应的内容，例如，配置信息指令内指定的类型为0时，返回基本配置信息，为1时返回设备模板信息，为2时返回设备符号定义，为3时返回日志文件。

步骤S117，接收数据采集单元返回的内容。

步骤S118，在网关中存储接收到的内容。从而在后续的数据采集过程中可以直接利用缓存的配置信息，无须再次同步。

步骤S119，网关会尝试向云监控平台同步配置信息。在进行同步之前，网关还可以先向云监控平台查询云监控平台中是否已经加载对应的配置信息，若是，则无须继续同步，否则，网关可以将配置信息上传至云监控平台。

如上所述，数据采集单元网络地址的分配实际上是由数据采集单元接电后自动启动的，在完成网络地址的分配后，网关即可将数据采集单元的配置信息同步给云监控平台以在云监控平台中完成注册。云监控平台接收到网关上传的配置信息后，即可自动发现有新的数据采集单元接入网络，并可进一步将该设备加载在用户的监控项目中，让用户可以查看该数据采集单元的状态，并可向该数据采集单元发送控制指令。

参阅图10，其为数据采集单元与网关之间的数据同步流程示意图。如图10所示，数据同步流程包括以下步骤：

步骤S201，数据采集单元从被监控设备处采集数据。如上所述，数据采集单元内置的配置信息包括被监控设备的连接信息以及采用的通讯协议(例如rs-232)。数据采集单元根据这些连接信息与通讯协议与被监控设备之间进行通讯并收集被监控设备返回的数据。数据采集单元可支持多设备采集，而每个设备又可以拥有多个测点/通道。

步骤S202，判断是否需要上报，若是，则执行步骤S203，否则，可忽略掉当前的采集值。

在一个具体的实施例中，参阅图11，步骤S202包括以下步骤：

步骤S2021，判断该通道的数据是否是第一次采集，若是执行步骤S2023；否则执行步骤S2022。

步骤S2022，将该通道的当前采集值与上一次上报值进行比较，若两者之间的差异大于预设的阈值，则执行步骤S2023；否则，忽略掉该通道的当前值。

步骤S2023，标记该通道的COV标记为1(或者其他任意表示产生了COV的值)并且将数据变化索引增1(或者其他任意的预设值)。

可以理解的是，步骤S202中，步骤S2021并不是必须的，还可以采用其他方式实现，例如，在第一次开始采集数据之前，可将所有的设备所有通道的上一次上报值设置为0。如此，当有新的采集值时，可以合理预计正常的采集值会满足上述的两者之间的差异大于预设的阈值的条件。因此，通过步骤S2022可以一次性地判断是否需要上报。

步骤S203，若有至少一个通道的采集值需要上报，则数据采集单元改变DE电平。相应地，网关中的DE电平监控服务会监听到DE电平的变化。

步骤S204，网关在监听到DE电平变化后根据DE端口查询对应的Unity ID，根据Unity ID查询缓存的数据变化索引，并向数据采集单元发送同步数据指令。

步骤S205，数据采集单元从同步数据指令内解析出网关请求的数据变化索引。

步骤S206，根据网关请求的数据变化指引分别返回数据。

具体地，如果请求索引等于第一预设值(例如0)，则返回所有通道数据。

如果请求索引等于数据采集单元中当前的数据变化索引，则返回空数据(没有新的变化数据)。

如果数据采集单元的当前数据变化索引减去请求索引等于1，则返回最后一条COV数据。

其他情形，则返回所有COV标记为1(或者其他任意表示产生了COV的值)的通道的采集数据(此时表示在网关上一次请求数据至今已经发生了多个COV数据)。

数据采集单元返回COV的格式如下：

COV数据格式。

2bytes	2bytes	4bytes	4bytes
					设备Id	通道号	采集值	采集时间

数据采集单元返回COV数据，设计最大支持一次返回255个数据通道，如果COV数量超过255，则返回上一次请求变化索引，直到发送完所有COV才将数据采集单元当前变化索引返回。相应地，网关在接收到返回的COV数据后，若返回了COV数据变化索引却未变化则表示还有其他数据需要再次发送，网关可以重复发送同步数据指令直至所有数据发送完。

步骤S207，数据采集单元返回数据后，将已上报的数据通道COV标志清零(或者其他预设值)，并恢复DE电平至缺省值。

可以理解，通过COV方式上传数据，可以避免重复的传送相近的采集值，这种方式在被采集值比较稳定的情形(例如温度、湿度等)下，可以极大地降低数据传输量，避免网络堵塞，提升监控数据传输效率，但采集值发生急剧变化情形下会被及时的上传至网关中，避免数据延迟。

参阅图12，在接收到数据采集单元上报的COV数据后，网关将接收到的COV数据处理后上报给云监控平台，其具体过程可如下：

步骤S301，网关接收数据采集单元上报的COV数据。

步骤S302，网关从数据采集单元的配置信息中获取其模板信息。

步骤S303，网关根据获取的模板信息以及上报的COV数据生成上报数据。具体地了，例如，可将上报的COV数据填充进模板里获得上报数据。经过这个步骤，所有的COV数据被处理成具有通用格式的数据。

步骤S304，网关通过MQTT协议将上报数据上报给云监控平台。

步骤S305，云监控平台接收上报的数据，经过处理后进行存储，并进一步根据存储的数据向用户端提供监控数据。例如，将数据发送给客户端应用程序进行显示输出。

经过上述步骤，云监控平台就可以获取到网关上报的数据，进而向用户端提供云监控服务。

如上所述，数据采集单元还可以工作在透传模式下，在此模式下，数据采集单元不再将从设备处采集的数据加工成上述格式的COV数据格式，而直接将从设备处获取的数据直接打包后。参阅图13，透传模式下数据同步的过程具体如下：

步骤S401，云监控平台接收用户输入的透传请求。

例如，在应用层的客户端应用程序或者网页应用程序中，可以显示数据采集单元的列表，用户可以选择其中至少一个或者多个数据采集单元，通过点选功能菜单、链接等方式发起透传请求。相应地，客户端应用程序或者网页应用程序会将透传请求发送给云监控平台。

步骤S402，云监控平台根据透传请求生成透传数据包。例如，根据目标数据采集单元的ID获取对应的模板信息，并从模板信息中解析出透传数据包的格式，并根据具体的功能需要以及透传数据包的格式生成对应的透传数据包。然后，云监控平台将生成的透传数据包通过MQTT协议发送给被选择的数据采集单元所对应的网关内并指定目标数据采集单元。又或者，透传数据包的内容是根据用户输入的内容直接生成的，如此，用户可以直接调整透传数据包的内容。

步骤S403，网关在接收云监控平台发送的透传数据包后采用工作模式指令0x09将目标数据采集单元的工作模式设备为透传模式。

数据采集单元成功设置工作模式后返回以下确认信息。

步骤S404，网关在接收到设置工作模式成功的确认信息后向数据采集单元发送透传数据指令(0x10)。

其中，透传数据包可为云监控平台发送给网关的透传数据包。

步骤S405，数据采集单元在接收到网关发送的透传数据指令后将透传数据包转发给被监控设备。

步骤S406，数据采集单元接收被监控设备返回的数据，将接收到的数据打包后采用透传数据指令发送给网关。

步骤S407，网关在接收到数据采集单元回传的透传数据指令后将透传数据包上传给云监控平台。

步骤S408，云监控平台将透传数据包发送给用户终端。

通过透传模式，云监控平台可以采集被监控设备的原始数据，从而给设备或者协议调试带来了方便。

此外，除了数据外，云监控平台还支持直接执行特定的指令。参阅图14，其具体过程如下：

步骤S501，云监控平台接收用户输入的控制命令执行请求。

例如，在应用层的客户端应用程序或者网页应用程序中，可以显示网关/数据采集单元/设备/通道的列表。控制命令的最小执行单元是通道。也就是说，用户需要选择至少一个通道。当然，用户也可以选择多个通道，或者按设备、数据采集单元或者网关选择。按设备选择时，意味着选择该设备下的所有通道。按数据采集单元选择时，意味着选择该数据采集单元下的所有设备所有通道，以此类推。用户通过点选功能菜单、链接等方式发起控制命令执行请求。相应地，客户端应用程序或者网页应用程序会将控制命令执行请求发送给云监控平台。控制命令执行请求内可包括用户选择的通道/设备/数据采集单元/网关等信息，还可包括用户输入的具体的控制指令、控制参数个数以及控制参数数组等信息。

在一个具体的示例中，上述的控制指令即执行工作模式指令(0x09)，而控制指令的参数即为具体的工作模式(0-9)。

步骤S502，云监控平台将控制命令执行请求转发给对应的网关。云监控平台将控制命令执行请求通过MQTT协议发送给所有对应的网关。

步骤S503，网关在接收云监控平台发送的控制命令执行请求后向对应的数据采集单元发送控制命令指令(0x08)。

其中，数据采集单元ID、设备ID、控制通道号、控制参数个数以及控制参数数组等信息均来自于云监控平台下发的控制命令执行请求。控制参数为32位，可传多个参数值，按照控制参数定义顺序。

可以理解的是，当控制命令执行请求指定的数据采集单元具有多个时，步骤S503可能会执行多次。

步骤S504，数据采集单元接收到控制命令指令的执行控制命令并返回控制结果。

步骤S505，网关在接收到数据采集单元回传的控制结果后将控制结果上传给云监控平台。

步骤S506，云监控平台将控制结果发送给用户终端。

通过控制命令的执行，用户可以方便的通过云监控平台实现对所有数据采集单元的控制。

在云监控平台中，除了将网关上报的数据提供给用户端进行显示输出外，还需要对数据进行监控，参阅图15，其具体过程如下：

步骤S601，云监控平台接收网关上报的数据。

步骤S602，判断接收到的数据是否超出预设的阈值，若是，则执行步骤S603；否则，将该数据作为一般数据进行处理，可存储该数据，对该数据进行一些必要的处理，并可根据客户端请求返回该数据以供输出。

步骤S603，向用户发送报警信息或自动向数据采集单元发送控制指令执行请求。报警信息的具体实例包括但并不限于：电子邮件、短消息、即时通讯信息(例如QQ、微信消息)、网页中的通知消息、语音电话等等。控制指令执行请求例如可以让数据采集单元控制被监控设备停止运行、改变运行参数等等。

进一步地，在步骤S602中，还可以对数据按与标准值的差异进行紧急程度分级，级别越高，步骤S603中可以采取越及时报警消息，需要实时通知用户时，可以采用更加实时的方式，例如语音电话等。

可以理解，要发送电子邮件，需要预先存储用户的电子邮件地址，要发送短消息，需要预先存储手机号，要发送即时通讯消息需要预先存储即时通讯账号并需要获得用户的授权，要拨打电话，需要预先存储用户的电话或者手机号码；要发送网页中的通知消息，需要用户采用特定的用户账号进行登陆。

在云监控平台中，用户还可以设置将报警信息转发至第三方的运营维护人员，而不直接发送给自己。也就是说，云监控平台的用户可以将报警信息的处理工作以及实际的运营维护工作外包给第三方进行处理。可以理解，第三方的运营维护工作可以是需要付费的。

参阅图16，在一个具体的实施例中，用户在云监控平台中绑定第三方运营维护服务的流程可包括以下步骤：

步骤S701，用户在云监控平台中购买第三方运营维护服务。

例如，不同的第三方运营维护商(公司、个人或者团体)可以在云监控平台中注册成为第三方提供运营维护服务提供商，并设定自己可以提供的服务的种类、报价等信息。

用户可以在客户端应用程序或者网页中查看所有的第三方运营维护商以及所提供的第三方运营维护服务。用户可以选择满意的第三方运营维商所提供的运营维护服务，预付运营维护费用，或者在云监控平台中绑定支付方式(例如信用卡、第三方支付如支付宝、财付通等)并授权云监控平台在产生费用时扣款。

步骤S702，云监控平台修改用户的报警信息以及运营维护求的接收方为用户购买的第三方运营维护服务所对应的接收方。

如此，当产生报警信息时，云监控平台直接将报警信息发送给第三方运营维护商。

步骤S703，云监控平台将至少部分费用支付给第三方运营维护商。

云监控平台的支付时间节点例如可以是在用户支付后立即支付，预定账期支付，或者先暂存在云监控平台的监控账户中，在用户确认第三方运营维护商的运营维护服务没问题之后才从监控账户中支付给第三方运营维护商。

根据本实施例的方法，云监控平台的报警信息或者运营维护请求并不需要用户亲自去处理，而交给专业的第三方运营维护商来完成，从而云监控用户无须专门维护运营维护团队，降低了运营维护成本。

在一个具体的实施例中，数据采集单元也是由用户在云监控平台中购买的，参阅图17，其具体流程可如下：

步骤S801，用户在云监控平台中选择通用网关以及与被监控设备型号对应的数据采集单元并完成支付。

云监控平台可以提供所的可用的数据采集单元，用户根据被监控设备的型号对数据采集单元进行筛选，并选择与被监控设备型号对应的数据采集单元并完成支付。

例如，用户A希望监控机房里面的一台UPS。首先用户A登录云监控平台创建账户(UA)，并在线创建一个项目(P1)，然后在云监控平台的在线商店里面购买通用数据网关(根据监控设备数量选择端口数量)和UPS监控卡(即数据采集单元，内置对应的UPS设备模型和协议库)。

步骤S802，云监控平台将通用网关以及与被监控设备型号对应的数据采集单元配送给用户。

例如，云监控平台将对应的网关和UPS监控卡发货给用户A。

步骤S803，用户完成安装。

用户A将网关连接到网络，并将UPS监控卡上行端口连接到网关，下行端口连接到UPS设备。

步骤S804，云监控平台自动发现数据采集单元并向客户端提供云监控服务。

如此，用户可以通过浏览器或者应用程序登录云监控平台，此时可以在UA/P1项目下发现有一台UPS接入，并可以看到UPS的实时数据、告警和控制命令。

根据本实施例的方法，用户可以直接通过云平台购买通用网关以及与设备对应的采集单元，而在安装过程中，所有的型号的被监控设备均相同，只是简单的将上行端口连接网关，下行端口连接至被监控设备，网关只用接入网络即可。相比于传统的监控设备的安装，流程最大程度的简化，安装人员也无须经过专业培训，从而无须依赖于专业人员，降低了监控系统的安装成本。

此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其内存储有计算机可执行指令，上述的计算机可读存储介质例如为非易失性存储器例如光盘、硬盘、或者闪存。上述的计算机可执行指令用于让计算机或者类似的运算装置完成上述实施例中的方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种监控方法，应用于监控系统中，所述监控系统包括云监控平台、与所述云监控平台网络相连的网关、以及至少一个与所述网关网络相连的数据采集单元，其特征在于，所述方法包括：

数据采集单元与被监控设备采用第一协议进行通讯，从所述被监控设备中采集数据，并将所述数据发送给所述网关；

网关获取与所述数据采集单元对应的模板信息，根据所述模板信息将所述数据处理成通用格式，并将处理后的通用格式的数据采用第二协议发送给所述云监控平台；以及

云监控平台根据所述网关发送的数据提供云监控服务。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网关在所述数据采集单元连接时从所述数据采集单元内读取所述模板信息并缓存所述模板信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

所述网关将获取的模板信息同步给所述云监控平台；以及

所述云监控平台中绑定所述数据采集单元对应的模板信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云监控平台根据所述网关发送的数据提供云监控服务包括：

将所述数据返回至客户端以进行展示；或

当所述数据触发预设的触发条件时发送报警信息；或

当所述数据触发预设的自动干预条件时通过所述网关向数据采集单元发送相应的控制指令指行请求。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

所述云监控平台根据用户的输入完成第三方运营维护服务的购买操作，在完成购买操作后将用户的监控项目绑定至所述第三方运营维护服务；

当所述数据触发预设的触发条件时，所述云监控平台获取用户购买的第三方运营维护服务所对应的接收方，所述报警信息被发送至所述接收方。

6.一种监控系统，其特征在于，包括：

云监控平台、与所述云监控平台网络相连的网关、以及至少一个与所述网关网络相连的数据采集单元；

数据采集单元与被监控设备采用第一协议进行通讯，从所述被监控设备中采集数据，并将所述数据发送给所述网关；

网关获取与所述数据采集单元对应的模板信息，根据所述模板信息将所述数据处理成通用格式，并将处理后的通用格式的数据采用第二协议发送给所述云监控平台；

云监控平台根据所述网关发送的数据提供云监控服务。

7.如权利要求6所述的监控系统，其特征在于，所述网关在所述数据采集单元连接时从所述数据采集单元内读取所述模板信息并缓存所述模板信息。

8.如权利要求7所述的监控系统，其特征在于，所述网关将获取的模板信息同步给所述云监控平台；所述云监控平台中绑定所述数据采集单元对应的模板信息。

9.如权利要求6所述的监控系统，其特征在于，所述云监控平台根据所述网关发送的数据提供云监控服务包括：

将所述数据返回至客户端以进行展示；或

当所述数据触发预设的触发条件时发送报警信息；或

当所述数据触发预设的自动干预条件时通过所述网关向数据采集单元发送相应的控制指令指行请求。

10.如权利要求9所述的监控系统，其特征在于，

所述云监控平台还根据用户的输入完成第三方运营维护服务的购买操作，在完成购买操作后将用户的监控项目绑定至所述第三方运营维护服务；

当所述数据触发预设的触发条件时，所述云监控平台获取用户购买的第三方运营维护服务所对应的接收方，所述报警信息被发送至所述接收方。