CN106790451B - 一种数据采集传输方法及通讯管理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据采集传输方法及通讯管理设备，包括：通讯管理设备采集现场设备运行的现场信息，所述采集现场设备运行的现场信息包括通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，从视频监控设备采集视频流数据；对现场信息进行就地数据处理交换，之后将现场信息通过冗余环网传输至SCADA系统。本发明实施例通讯管理设备集成了网关功能、遥控/遥信(DO/DI)功能和交换机功能，将采集到的各种数据就地交换处理，缩短了传输距离，保证了数据传输的可靠性；直接采集的数据类型还包括从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，增加了采集数据类型的多样化。

Description

一种数据采集传输方法及通讯管理设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据采集传输方法及通讯管理设备。
背景技术
目前电力行业的通讯管理系统为分立式的站控系统(C/S)，即采用独立的网关对智能电子设备(Intelligent Electronic Device，IED)进行数据采集，然后通过各种定制规约上送信息到后台的数据采集与监视控制(Supervisory Control And DataAcquisition，SACDA)系统，在SCADA系统中对规约解析，提取所需数据，然后在后台的监控软件中进行计算或生成图形、报表，并存储到后台。
参照图1，为现有技术中数据采集处理方法框架结构图，网关采集到IED数据后，通过长距离传输至交换机，然后由交换机分发至SCADA系统。
上述数据采集处理方法存在的问题是：网关采集到数据后，需要通过长距离传输至交换机，由于传输距离较长，对数据链路的稳定性依赖较大，因而导致数据传输可靠性不高。
此外，图1所示的现有技术只能直接采集IED及视频监控设备的数据，因此采集的数据类型，因而能够直接采集到的数据类型比较受限制。
发明内容
本发明提供种一种数据采集传输方法及通讯管理设备，用以提高数据传输的可靠性及实现直接采集更多类型的数据。
一方面，本发明实施例提供一种数据采集传输方法，包括：
通讯管理设备采集现场设备运行的现场信息，所述采集现场设备运行的现场信息包括通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，还包括直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，还包括直接从视频监控设备采集视频流数据；
所述通讯管理设备对所述现场信息进行就地数据处理交换，之后将所述现场信息通过冗余环网传输至SCADA系统。
可选地，在所述通讯管理设备对所述现场信息进行就地数据处理交换之前，还包括：
所述通讯管理设备判断采集到的数字量状态数据是否发生变化；
所述通讯管理设备对所述现场信息进行就地数据处理交换，包括：
所述通讯管理设备对所述现场信息和发生变化的所述数字量状态数据进行就地数据处理交换。
可选地，所述方法还包括：所述通讯管理设备对通过智能电子设备采集到的非数字量现场设备运行的模拟量数据进行处理分析生成远程遥控命令；所述通讯管理设备根据所述远程遥控命令对数字量输出现场设备进行数字量输出控制。
可选地，所述方法还包括：所述通讯管理设备通过全球定位系统GPS或北斗进行时钟同步，为所述数字量输出控制提供时钟，使所述数字量输出控制的控制精度达到纳秒级。
可选地，所述方法还包括：所述通讯管理设备通过GPS或北斗进行时钟同步，为所述采集数字量状态数据提供时钟，使所述采集数字量状态数据的检测精度达到纳秒级。
另一方面，本发明实施例提供一种通讯管理设备，包括：
信息采集单元，用于采集现场设备运行的现场信息，所述采集现场设备运行的现场信息包括通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，还包括直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，还包括直接从视频监控设备采集视频流数据；
信息处理单元，用于对所述现场信息进行就地数据处理交换；
信息发送单元，用于将所述现场信息通过冗余环网传输至SCADA系统。
可选地，所述信息处理单元，还用于判断采集到的数字量状态数据是否发生变化；对所述现场信息和发生变化的所述数字量状态数据进行就地数据处理交换。
可选地，所述信息处理单元，还用于对通过智能电子设备采集到的非数字量现场设备运行的模拟量数据进行处理分析生成远程遥控命令；
所述通讯管理设备还包括：控制单元，用于根据所述远程遥控命令对数字量输出现场设备进行数字量输出控制。
可选地，所述通讯管理设备还包括：时钟同步单元，用于通过GPS或北斗进行时钟同步，为所述数字量输出控制提供时钟，使所述数字量输出控制的控制精度达到纳秒级。
可选地，所述时钟同步单元，还用于通过GPS或北斗进行时钟同步，为所述采集数字量状态数据提供时钟，使所述采集数字量状态数据的检测精度达到纳秒级。
本发明实施例，通讯管理设备采集现场设备运行的现场信息，所述采集现场设备运行的现场信息包括通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，还包括直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，还包括直接从视频监控设备采集视频流数据；通讯管理设备对现场信息进行就地数据处理交换，之后将现场信息通过冗余环网传输至SCADA系统。本发明实施例，通讯管理设备集成了网关功能、遥控/遥信(DO/DI)功能和交换机功能，将采集到的各种模拟量数据就地交换处理，不仅缩短了传输距离，还保证了数据传输的可靠性。另外，由于网关和交换机集成在一体，用户只需要购买一台通讯管理设备既可实现采集和交换功能，明显节约了系统成本。并且，直接采集的数据类型还包括从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，不需要通过IED采集数字量输入现场设备的数字量状态数据，避免了现场IED的数量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术数据采集传输框架结构图；
图2为本发明实施例提供的数据采集传输框架结构图；
图3为本发明实施例提供的数据采集传输方法流程图；
图4为本发明实施例提供的数据采集传输方法详细流程图；
图5为本发明实施例提供的通讯管理设备示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，为本发明实施例提供的数据采集传输框架结构图，其中，本发明实施例提供的通讯管理设备集成了网关和交换机的功能，即网关与交换机一体化集成在通讯管理设备内，因而在一台通讯管理设备即可实现数据采集和交换功能。并且，图1所示的结构中，如果网关故障，则需要同时更换与其连接的交换机的配置，同样的，如果交换机故障，则需要同时更换与其连接的网关的配置；而本发明实施例提供的通讯管理设备，发生故障时只需要直接更换该通讯管理设备即可，从这个角度来说，也明显节约了系统成本。
并且，如图2所示，本发明实施例提供的通讯管理设备相较于图1所示的结构，不仅可以采集IED数据和视频监控设备的数据，还可以采集数字量输入现场设备的数据，因而实现了采集数据的多样化，提高了数据采集的效率。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
如图3所示，本发明实施例提供的数据采集传输方法，该方法执行主体为通讯网关设备，具体包括以下步骤：
步骤301、通讯管理设备采集现场设备运行的现场信息，所述采集现场设备运行的现场信息包括通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，还包括直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，还包括直接从视频监控设备采集视频流数据；
步骤302、所述通讯管理设备对所述现场信息进行就地数据处理交换，之后将所述现场信息通过冗余环网传输至SCADA系统。
其中，上述步骤301中，通讯管理设备采集现场设备运行的现场信息，其中，采集的现场信息包括以下几种：
1、通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据
如图2所示，通过IED采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，然后发送给通讯管理设备。
2、直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据
如图2所示，直接从数字量输入(Digital Input，简称DI)现场设备采集的数字量状态数据。而现有技术中网关需要通过IED采集数字量输入现场设备的数字量状态数据，本发明中通讯管理设备不需要通过IED采集数字量输入现场设备的数字量状态数据，从而，避免了现场IED的数量，节约了成本。
3、直接从视频监控设备采集视频流数据
如图2所示，直接从视频监控设备采集视频流数据。
上述步骤302中，通讯管理设备对现场信息进行就地数据处理交换，然后将现场信息通过冗余环网传输至SCADA系统。
该步骤中，对采集到的模拟量数据就地进行交换处理，然后通过冗余环网传输至SCADA系统，避免了图1所示的结构中通过长距离传输至交换机，容易导致数据丢失的问题，从而提高了数据传输的可靠性。
在一种实施例中，在上述步骤302通讯管理设备对所述现场信息进行就地数据处理交换之前，可由通讯管理设备判断采集到的数字量状态数据是否发生变化，如果确定采集到的数字量状态数据发生变化，则通讯管理设备对现场信息和发生变化的数字量状态数据进行就地数据处理交换，然后通过冗余环网传输至SCADA系统，即通讯管理设备可实现对发生变化的数字量状态数据进行就地数据处理交换并传输至SCADA系统，提高了现场信息传输的多样化。
在另一种实施例中，通讯管理设备还可以对通过智能电子设备采集到的非数字量现场设备运行的模拟量数据进行处理分析生成远程遥控命令，然后根据远程遥控命令对数字量输出现场设备进行数字量输出控制。
具体地，通讯管理设备直接从非数字量现场设备采集模拟量数据，就地进行分析解析出控制信息，生成远程遥控命令，并就地对数字量输出(Digital Output，简称DO)现场设备进行数字量输出控制，因而实现了快速控制，缩短了遥控命令的生成周期，提高了应用的实时性。
在另一种实施例中，在通讯设备采集现场信息之前，或者采集现场信息的过程中，还可以实现为数字量输出控制提供时钟，以及，还可以实现为采集数字量状态数据提供时钟，具体地，通讯管理设备通过GPS(Global Positioning System，全球定位系统)或北斗进行时钟同步，为数字量输出控制提供时钟，使数字量输出控制的控制精度达到纳秒级，以及通讯管理设备通过GPS或北斗进行时钟同步，为采集数字量状态数据提供时钟，使采集数字量状态数据的检测精度达到纳秒级。
上述实施例中，可实现在通讯管理设备内部支持高精度的时间同步，时间精度可以达到纳秒级，对于采集数字量状态数据的检测精度有很大提高，同时对于数字量输出控制的控制精度也有所提高。
本发明实施例，通讯管理设备采集现场设备运行的现场信息，所述采集现场设备运行的现场信息包括通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，还包括直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，还包括直接从视频监控设备采集视频流数据；通讯管理设备对现场信息进行就地数据处理交换，之后将现场信息通过冗余环网传输至SCADA系统。本发明实施例，通讯管理设备集成了网关功能、遥控/遥信(DO/DI)功能和交换机功能，将采集到的各种模拟量数据就地交换处理，缩短了传输距离，保证了数据传输的可靠性；并且直接采集的数据类型还包括从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，因而增加了采集数据类型的多样化。
下面对本发明实施例提供的数据采集传输方法做详细描述，如图4所示，包括：
步骤401、启动通讯管理设备；
步骤402、数据采集；
这里采集的数据，可以是通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，可以就地通过DI采集数字信号输入数据，也可以是直接从视频监控设备采集的视频流数据。这里的模拟量输入现场设备是指AI(Analogy Input，模拟量输入)设备，模拟量输入现场设备运行的模拟量数据可以是温度、压力、流量等模拟量。这些物理量由相应的传感器从模拟量输入设备处感应测得，经过变送器转变为电信号送入IED的模拟输入口。
步骤403、判断数据是否到达，若是，则转到步骤404或406，若否，则转到步骤402；
步骤404、生成远程遥控命令；
通讯管理设备对集到的现场信息模拟量数据进行处理分析生成远程遥控命令。这里的现场信息包括从IED采集的模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，还包括从视频监控设备直接采集的视频流数据，还包括从DI设备采集的数字量状态数据。
步骤405、高精度数字量控制输出即DO控制；
通讯管理机根据上述远程遥控命令对数字量输出现场设备进行数字量输出控制即DO控制。具体地，通讯管理设备将远程遥控命令转换为高/低电平信号，传输给被控设备，通过继电器控制DO设备，实现DO控制。
进一步地，通讯管理设备还具有时钟同步功能。具体地，通讯管理机通过GPS或北斗进行时钟同步，为数字量输出控制提供时钟基准，使数字量输出控制的控制精度达到纳秒级，以及为采集数字量状态数据提供时钟，使采集数字量状态数据的检测精度达到纳秒级。
DO称为开关量输出，亦称为数字量输出。通讯管理设备将远程遥控命令变成高电平或低电平，通过驱动电路即可带动继电器或其他开关元件动作，也可驱动报警指示灯显示状态。开关量输出DO信号可用来控制开关、交流接触器、变频器以及可控硅等执行元件动作。
步骤406、数据就地交换并进行通信转发；
通讯管理设备将采集到模拟量数据、视频流数据和发生变化的数字量状态数据，进行就地数据处理交换，通过冗余环网传输到SCADA系统。
步骤407、数字量输入采集即DI采集；
通讯管理设备直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，也就是，通讯管理设备从与DI设备连接的数字传感器上采集DI设备的数字量状态数据。
本发明中的数字量输入现场设备，即是通常所说的DI设备。DI(Digital Input)称为开关量输入，亦称为数字量输入。DI设备可以是以开关状态为输出的设备，例如水流开关、风速开关、压差开关、报警开关等，与DI设备连接的数字传感器将高/低电平(相当于开关)两种状态输入到通讯管理设备的DI通道，DI通道将其转换为数字量1或0，进而对其进行逻辑分析和计算。
步骤408、判断采集的数据是否有状态改变，若是，则转到步骤406，若否，则转到步骤407；
步骤409、GPS同步或北斗同步；
步骤410、内部协调；
内部协调是指从GPS或北斗中选择可靠可信的时钟源。
步骤411、判断精度是否满足要求，若是，则转到步骤412，若否，则转到410；
步骤412、本地系统时间同步。根据步骤410选择的可靠可信的时钟源，设置内部时钟基准。
本发明实施例，通讯管理设备采集现场设备运行的现场信息，所述采集现场设备运行的现场信息包括通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，还包括直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，还包括直接从视频监控设备采集视频流数据；通讯管理设备对现场信息进行就地数据处理交换，之后将现场信息通过冗余环网传输至SCADA系统。本发明实施例，通讯管理设备集成了网关功能、遥控/遥信(DO/DI)功能和交换机功能，将采集到的各种模拟量数据就地交换处理，缩短了传输距离，保证了数据传输的可靠性；并且直接采集的数据类型还包括从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，因而增加了采集数据类型的多样化。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种通讯管理设备，如图5所示，包括：
信息采集单元501，用于采集现场设备运行的现场信息，所述采集现场设备运行的现场信息包括通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，还包括直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，还包括直接从视频监控设备采集视频流数据；
信息处理单元502，用于对所述现场信息进行就地数据处理交换；
信息发送单元503，用于将所述现场信息通过冗余环网传输至SCADA系统。
可选地，所述信息处理单元502，还用于判断采集到的数字量状态数据是否发生变化；对所述现场信息和发生变化的所述数字量状态数据进行就地数据处理交换。
可选地，所述信息处理单元502，还用于对通过智能电子设备采集到的非数字量现场设备运行的模拟量数据进行处理分析生成远程遥控命令；
所述通讯管理设备还包括：控制单元504，用于根据所述远程遥控命令对数字量输出现场设备进行数字量输出控制。
可选地，所述通讯管理设备还包括：时钟同步单元505，用于通过GPS或北斗进行时钟同步，为所述数字量输出控制提供时钟，使所述数字量输出控制的控制精度达到纳秒级。
进一步，所述时钟同步单元505，还用于通过GPS或北斗进行时钟同步，为所述采集数字量状态数据提供时钟，使所述采集数字量状态数据的检测精度达到纳秒级。
本发明实施例，通讯管理设备采集现场设备运行的现场信息，所述采集现场设备运行的现场信息包括通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，还包括直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，还包括直接从视频监控设备采集视频流数据；通讯管理设备对现场信息进行就地数据处理交换，之后将现场信息通过冗余环网传输至SCADA系统。本发明实施例，通讯管理设备集成了网关功能、遥控/遥信(DO/DI)功能和交换机功能，将采集到的各种模拟量数据就地交换处理，缩短了传输距离，保证了数据传输的可靠性；并且直接采集的数据类型还包括从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，因而增加了采集数据类型的多样化。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种数据采集传输方法，其特征在于，包括：
通讯管理设备采集现场设备运行的现场信息，所述采集现场设备运行的现场信息包括通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，还包括直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，还包括直接从视频监控设备采集视频流数据；
所述通讯管理设备对所述现场信息进行就地数据处理交换，之后将所述现场信息通过冗余环网传输至数据采集与监视控制SCADA系统；
所述方法还包括：
所述通讯管理设备对采集到的所述现场信息模拟量数据进行处理分析生成远程遥控命令；
所述通讯管理设备根据所述远程遥控命令对数字量输出现场设备进行数字量输出控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通讯管理设备对所述现场信息进行就地数据处理交换之前，还包括：
所述通讯管理设备判断采集到的数字量状态数据是否发生变化；
所述通讯管理设备对所述现场信息进行就地数据处理交换，包括：
所述通讯管理设备对所述模拟量数据、视频流数据和发生变化的所述数字量状态数据进行就地数据处理交换。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述通讯管理设备通过全球定位系统GPS或北斗进行时钟同步，为所述数字量输出控制提供时钟，使所述数字量输出控制的控制精度达到纳秒级。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述通讯管理设备通过GPS或北斗进行时钟同步，为所述采集数字量状态数据提供时钟，使所述采集数字量状态数据的检测精度达到纳秒级。
5.一种通讯管理设备，其特征在于，包括：
信息采集单元，用于采集现场设备运行的现场信息，所述采集现场设备运行的现场信息包括通过智能电子设备采集模拟量输入现场设备运行的模拟量数据，还包括直接从数字量输入现场设备采集数字量状态数据，还包括直接从视频监控设备采集视频流数据；
信息处理单元，用于对所述现场信息进行就地数据处理交换，以及对模拟量数据采集的所述现场信息进行处理分析生成远程遥控命令；
信息发送单元，用于将所述现场信息通过冗余环网传输至SCADA系统；
控制单元，用于根据所述远程遥控命令对数字量输出现场设备进行数字量输出控制。
6.如权利要求5所述的通讯管理设备，其特征在于，所述信息处理单元，还用于判断采集到的数字量状态数据是否发生变化；对所述模拟量数据、视频流数据和发生变化的所述数字量状态数据进行就地数据处理交换。
7.如权利要求5所述的通讯管理设备，其特征在于，所述通讯管理设备还包括:时钟同步单元，用于通过GPS或北斗进行时钟同步，为所述数字量输出控制提供时钟，使所述数字量输出控制的控制精度达到纳秒级。
8.如权利要求7所述的通讯管理设备，其特征在于，所述时钟同步单元，还用于通过GPS或北斗进行时钟同步，为所述采集数字量状态数据提供时钟，使所述采集数字量状态数据的检测精度达到纳秒级。
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