CN106973097A - 一种工业物联网系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种工业物联网系统。该系统包括工业检测终端和远程服务器；所述工业检测终端包括通信输出驱动电路，且承载有远程数据传输协议；所述工业检测终端通过所述通信输出驱动电路与所述远程服务器端建立远程通讯连接；所述工业检测终端基于所述远程数据传输协议通过建立的远程通讯连接与所述远程服务器进行指令和数据交互。本发明实施例提供的技术方案，可以实现对工业现场的远程操控，提高工业生产效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及物联网远程监控技术领域，尤其涉及一种工业物联网系统。
背景技术
随着物联网技术的快速发展，检测终端已经广泛应用于工业现场，以对工业现场中设备的生成参数进行检测与监测。
目前大多数工业系统中采用的是DCS(Distributed Control System，集散控制系统)和FCS(Fieldbus Control System，现场总线控制系统)。
DCS系统必须整体投资一步到位，事后扩容难度较大；DCS还是封闭式系统，各个公司的DCS基本不能相互兼容；DCS的信息全是开关量或模拟信号组成，必须通过A/D与D/A转换，转换过程中会损失精度，还导致了DCS工程师无法对现场仪表进行远方诊断、维护和组态。
FCS系统在一定程度上解决了DCS系统的弊端，但是又迎来新的问题，由于现场总线种类繁多，相互不兼容；当总线电缆截断时，整个系统可能瘫痪；总线长度和总线上负载数量有限；现场组态参数过分复杂。
因此，不管是DCS系统还是FCS系统都不能真正实现随时随地的远程操控，当技术人员不在现场的时候无法解决现场问题。
发明内容
本发明实施例提供一种工业物联网系统，可以实现对工业现场的远程操控，提高工业生产效率。
本发明实施例提供一种工业物联网系统，包括工业检测终端和远程服务器；
所述工业检测终端包括通信输出驱动电路，且承载有远程数据传输协议；
所述工业检测终端通过所述通信输出驱动电路与所述远程服务器端建立远程通讯连接；
所述工业检测终端基于所述远程数据传输协议通过建立的远程通讯连接与所述远程服务器进行指令和数据交互。
进一步的，所述远程服务器包括数据采集监控模块和数据分析模块；所述数据采集监控模块用于接收所述工业检测终端基于所述远程数据传输协议发送的参数，并将所述参数发送给所述数据分析模块；
所述数据分析模块用于对所述参数进行分析，并依据分析结果生成检测终端控制指令和/或待发布信息。
进一步的，所述数据分析模块包含远程控制单元，所述远程控制单元用于依据所述参数生成检测终端控制指令，并将所述检测终端控制指令基于所述远程数据传输协议发送给所述工业检测终端，以控制所述工业检测终端的参数设置和工作模式。
进一步的，所述数据分析模块包含报警处理单元，所述报警处理单元用于在所述参数满足预设的报警条件时进行报警。
进一步的，所述数据分析模块包含基础信息发布单元，所述基础信息发布单元用于向预设的用户终端或者行业监测终端发送所述参数。
进一步的，所述数据分析模块包含定位信息发布单元，所述定位信息发布单元用于在所述参数满足预设的位置上报条件时，展示所述工业检测终端上报的终端位置信息。
进一步的，所述远程数据传输协议是MQTT协议或CoAP协议。
进一步的，所述工业检测终端还包括传感元件和微处理器，且所述远程数据传输协议承载于所述微处理器中；
所述传感元件用于进行参数检测并将检测到的参数物理信号转化为参数电信号；
所述微处理器用于获取所述参数电信号，并基于所述远程数据传输协议与所述服务器进行指令和数据交互。
进一步的，所述传感元件是压力传感器、热电阻温度传感器或热电偶温度传感器。
进一步的，所述工业检测终端还包括定位驱动电路，所述定位驱动电路用于确定所述终端的位置信息，并将所述位置信息基于所述远程数据传输协议传输给所述远程服务器。
本发明实施例提供的工业物联网系统，工业检测终端通过通信输出驱动电路与远程服务器建立远程通讯连接，且基于远程数据传输协议通过建立的远程通讯连接与远程服务器进行指令和数据交互，因而可以通过远程服务器对布置在工业现场的工业检测终端进行远程操控。并且，远程数据传输协议可以保证工业检测终端与远程服务器之间数据交互的稳定性，即可以保证远程操控的稳定性，从而提高工业生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种工业物联网系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的又一种工业物联网系统的结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的又一种工业物联网系统的结构示意图；
图4为本发明实施例中提供的一种工业检测终端的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例中提供的一种工业物联网系统的结构示意图。参考图1，本发明实施例提供的工业物联网系统可以包括：工业检测终端20和远程服务器10；所述工业检测终端20包括通信输出驱动电路21，且承载有远程数据传输协议22；所述工业检测终端20通过所述通信输出驱动电路21与所述远程服务器10端建立远程通讯连接；所述工业检测终端20基于所述远程数据传输协议22通过建立的远程通讯连接与所述远程服务器10进行指令和数据交互。
其中，工业检测终端20设置在工业现场，用于对工业现场生产过程中的设备参数进行检测，如工业检测终端20可以是工业物联网现场无线仪表。通信输出驱动电路21用于与远程服务器10建立远程通讯连接，该远程通讯连接指的是物理层的通讯连接，如可以是2G、3G或4G等无线蜂窝网络模块；WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)模块或者有线网络模块等。远程数据传输协议22指的是应用层的数据传输协议。
其中，远程服务器10设置在工业现场之外，用于获取工业检测终端20传输的设备参数，对设备参数进行分析处理，例如依据设备参数对工业现场物料进行统计，或者预测工业现场的环境数据等。
现有工业检测终端使用的通信协议主要有Modbus、HART(Highway AddressableRemote Transducer，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议)、FF(FoudationFieldbus，基金会现场总线)、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)或ProfiBUS(Process Field Bus，过程现场总线)等用于有线检测终端的近程数据传输协议，以及Zigbee(紫蜂)或RF(Radio Frequency，射频)等用于无线检测终端的近程数据传输协议。为了与服务器进行远程数据传输，工业检测终端需要通过通讯层中的协议转换模块将工业检测终端使用的近程通信协议转化为能够远程传输的数据传输协议，数据传输效率低下。
本发明实施例提供的工业物联网系统中，通过远程数据传输协议22可以直接实现工业检测终端20与远程服务器10之间的应用层连接，使得工业检测终端20与远程服务器10之间可以直接进行数据交互，相比于目前工业检测终端20需通过工业现场设的通讯层与远程服务器10进行数据交互，提高了数据传输效率低下且降低了成本。
示例性的，远程数据传输协议22可以是消息队列遥测传输(Message QueuingTelemetry Transport，MQTT)协议。其中MQTT协议是适合物联网场景的通讯协议，采用发布/订阅模式，所有的物联网终端都通过TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)连接到云端，云端通过主题的方式管理各个设备关注的通讯内容，负责设备与设备之间消息的转发。MQTT协议能够适应不同设备的计算性能的差异，是采用二进制格式编解码，并且编解码格式非常易于开发和实现。最小的数据包只有2个字节，对于低功耗低速网络也有很好的适应性。有非常完善的QOS机制，根据业务场景可以选择最多一次、至少一次、刚好一次三种消息送达模式。运行在TCP协议之上，同时支持TLS(TCP+SSL)协议，并且由于所有数据通信都经过云端，安全性得到了较好地保障。MQTT协议的适应在低带宽、不可靠的网络下提供基于云平台的远程设备的数据传输和监控。
并且，MQTT协议应用在广域网(也可在局域网中应用)的物联网系统中，由服务器和客户端组成，数据靠客户端进行订阅和发布，可有由任一客户端发送到另一客户端中，客户端只会收到自己已订阅的消息，设备间不会有影响且数据可进行SSL(Secure SocketsLayer，安全套接层)加密。因此本发明实施例通过远程数据传输协议22可以避免基于Modbus和HART等近程数据传输协议的物联网系统中由于所有设备挂在一条总线上所导致的任一设备产生故障都可能导致整个网络瘫痪问题。
示例性的，远程数据传输协议22也可以是CoAP协议。CoAP协议是为受限节点制定相关的REST(Representational State Transfer)形式的应用层协议。
本发明实施例提供的工业物联网系统，工业检测终端20对工业现场中设备的参数取值进行采集，并基于远程数据传输协议22将参数取值传输给与通信输出驱动电路21通讯连接的远程服务器10，远程服务器10对获取的参数取值进行展示和/或分析处理。由于工业检测终端20和远程服务器10之间通过诸如无线蜂窝网络、WiFi和有线网络之类的远程通讯方式连接，故远程服务器10与工业检测终端20之间的距离不受限制，远程服务器10可以实现对工业现场的远程操控。并且，工业检测终端20与远程服务器10之间基于远程数据传输协议22进行指令和数据交互，可以保证数据交互的稳定性，从而可以保证远程服务器10对工业检测终端20进行远程操控的稳定性，可以提高工业生产效率。
参考图2，所述远程服务器10包括数据采集监控模块11和数据分析模块12；所述数据采集监控模块11用于接收所述工业检测终端20基于所述远程数据传输协议22发送的参数，并将所述参数发送给所述数据分析模块12；所述数据分析模块12用于对所述参数进行分析，并依据分析结果生成检测终端控制指令和/或待发布信息。
其中，数据采集监控模块11直接与服务器的数据接口连接，可以接收工业检测终端20基于远程数据传输协议22发送的设备参数，即数据采集监控模块11用于实时采集并监控工业检测终端20在工业现场检测到的设备参数。
其中，数据分析模块12与数据采集监控模块11连接，用于从数据采集监控模块11获取设备参数，对设备参数进行分析，并依据分析结果生成检测终端控制指令和/或待发布信息。
为了实现高效快速采集、监控与数据分析，远程服务器10可以采用多个TCPServer协调工作，缓解远程服务器10的压力。
参考图2，所述数据分析模块12可以包含远程控制单元121，所述远程控制单元121用于依据所述参数生成检测终端控制指令，并将所述检测终端控制指令基于所述远程数据传输协议22发送给所述工业检测终端20，以控制所述工业检测终端20的参数设置和工作模式。
具体的，远程控制单元121可以依据设备参数的分析结果确定工业现场的参数取值(如环境温度、阀门流量或压力等)是否满足工业生产要求，若不满足，则确定新参数取值，并将包含新参数取值的控制指令发送给工业现场设备。另外，远程控制单元121还可以依据设备参数的分析结果重新确定工业现场设备和/或工业检测终端20的工作模式，并将包含新工作模式的控制指令发送给工业现场设备。
参考图2，所述数据分析模块12可以包含报警处理单元122，所述报警处理单元122用于在所述参数满足预设的报警条件时进行报警。其中，远程服务器10中预置有报警条件以及报警条件对应的报警方式。报警条件可以用于在确定工业现场的设备参数是否满足生产需求，或者是否存在问题，若否，则通过报警条件对应的报警方式进行报警。可以使服务器用户及时发现工业现场的问题。
参考图2，所述数据分析模块12包含基础信息发布单元123，所述基础信息发布单元123用于向预设的用户终端或者行业监测终端发送所述参数。其中，用户终端可以是诸如手机、平板电脑、个人计算机之类的电子设备，行业监测终端可以是工业现场所属行业官方机构的监测设备如可以是环保局的监控设备等。不仅可以通过远程服务器10实现对工业现场的远程操控，也可以通过用户终端或行业监测终端对工业现场进行监控，丰富了对工业现场的远程监控方式，进一步提高了便捷性。
参考图2，所述数据分析模块12包含定位信息发布单元124，所述定位信息发布单元124用于在所述参数满足预设的位置上报条件时，展示所述工业检测终端20上报的终端位置信息。具体的，工业检测终端20可以定时上报终端位置信息，也可以在接收到服务器发送的位置上报指令时进行位置上报，例如在服务器检测到工业现场的某个检测终端存在异常时，可以向该检测终端发送位置上报指令，并且获取该检测终端上报的异常设备位置信息，便于工作人员快速对异常设备进行检修处理。
另外，参考图3，远程服务器10中还可以包括历史数据存储模块13，以及与历史数据存储模块13连接的报表曲线模块14和异构数据接口模块15。其中，历史数据存储模块13提供了数据库存储和查询功能，可以保证历史数据的高效读写。报表曲线模块14可以依据存储的数据生成需要的报表或依据存储的数据绘制曲线。异构数据接口模块15用于对服务器外提供各种数据，各个业务子系统或其它异构系统均从实时历史数据库获取实时、历史数据。实时历史数据库能够通过图形界面简单而又灵活地配置，包括配置异构数据源与标准元数据之间的映射关系，轻松实现异构数据源和标准元数据之间的相互转化。
参考图3，远程服务器10还可以包括业务处理模块16，业务处理模块16用于对系统的权限资源、用户、角色、角色组进行管理，除了系统管理员外不同的区域有自己的管理员，可以对所在区域以及下属区域进行权限、用户和角色的划分。
参考图3，远程服务器10还可以包括用户模块17。用户模块17涵盖了物联网统一管理门户及行业综合监控的所有用户。通过门户全局性的查看各种应用的统计数据，各级管理部门用户登录各自的账户进行监督管理，企业及其他用户登后可以查看、监控企业实时数据，公众用户可以网上上报数据、查询公开信息。
参考图4，所述工业检测终端20还可以包括传感元件23和微处理器24，且所述远程数据传输协议22承载于所述微处理器24中；所述传感元件23用于进行参数检测并将检测到的参数物理信号转化为参数电信号；所述微处理器24用于获取所述参数电信号，并基于所述远程数据传输协议22与服务器进行指令和数据交互。
示例性的，所述传感元件23可以是压力传感器、热电阻温度传感器或热电偶温度传感器等其他类型的传感器。具体的，传感元件23可以是电容式、扩散硅、陶瓷电阻或陶瓷电容等压力传感器；也可以是PT100或PT1000等热电阻温度传感器。PT100和PT1000均是铂热电阻，阻值会随着温度的变化而改变，PT100在0℃时阻值为100欧姆，PT1000在0℃时阻值为1000欧姆。传感元件23还可以是K型、S型等热电偶温度传感器；或者其他类型的传感器。
具体的，微处理器24从位于工业现场的传感元件23获取参数电信号，且微处理将获取的参数电信号通过线性化处理和环境温度补偿计算得到参数的实际取值(如实际压力值或实际温度值)等，随后微处理器24基于远程数据传输协议22将参数的实际取值传输给与通信输出驱动电路21通讯连接的服务器，服务器获取参数的实际取值。
参考图4，所述工业检测终端20还可以包括定位驱动电路25，所述定位驱动电路25用于确定所述终端的位置信息，并将所述位置信息基于所述远程数据传输协议22传输给所述远程服务器10。
参考图4，工业检测设备还可以包括信号处理驱动电路26，一端与所述传感元件23连接，另一端与所述微处理器24连接，用于获取所述传感元件23中的参数电信号，并将所述参数电信号传输给所述微处理器24；以及，用于接收所述微处理器24的指令，依据接收的指令生成激励信号，并将所述激励信号传输给所述传感元件23。具体的，信号处理驱动电路26用于将传感元件23的参数电信号转换为数字信号，还用于将从微处理器24获取的指令和/或数据处理成电激励信号，以通过电激励信号控制传感元件23的参数和/或工作状态。
参考图4，工业检测设备还可以包括用户界面模块27，用于依据人机交互操作显示数据和修改参数。
参考图4，所述微处理器24还用于管理所述终端中除所述微处理器24外的其他模块的工作模式，例如用于对传感元件23、信号处理驱动电路26、用户界面模块27、通信输出驱动电路21和定位驱动电路25中的至少一个进行工作模式管理。并且，微处理器24还可以用于对其他模块进行电源管理。
具体的，微处理器24可以用于管理传感元件23的采集状态和采集对象，例如在采集对象是压力参数时还进行电源电压和环境温度的采集。微处理器24也可以用于管理信号驱动电路的采集对象，通信输出驱动电路21的连网状态。另外，微处理器24还可以用于管理微处理器24、用户界面模块27或定位驱动电路25处于休眠状态或者运行状态。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种工业物联网系统，其特征在于，包括工业检测终端和远程服务器；
所述工业检测终端包括通信输出驱动电路，且承载有远程数据传输协议；
所述工业检测终端通过所述通信输出驱动电路与所述远程服务器端建立远程通讯连接；
所述工业检测终端基于所述远程数据传输协议通过建立的远程通讯连接与所述远程服务器进行指令和数据交互。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程服务器包括数据采集监控模块和数据分析模块；
所述数据采集监控模块用于接收所述工业检测终端基于所述远程数据传输协议发送的参数，并将所述参数发送给所述数据分析模块；
所述数据分析模块用于对所述参数进行分析，并依据分析结果生成检测终端控制指令和/或待发布信息。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据分析模块包含远程控制单元，所述远程控制单元用于依据所述参数生成检测终端控制指令，并将所述检测终端控制指令基于所述远程数据传输协议发送给所述工业检测终端，以控制所述工业检测终端的参数设置和工作模式。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据分析模块包含报警处理单元，所述报警处理单元用于在所述参数满足预设的报警条件时进行报警。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据分析模块包含基础信息发布单元，所述基础信息发布单元用于向预设的用户终端或者行业监测终端发送所述参数。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据分析模块包含定位信息发布单元，所述定位信息发布单元用于在所述参数满足预设的位置上报条件时，展示所述工业检测终端上报的终端位置信息。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程数据传输协议是MQTT协议或CoAP协议。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工业检测终端还包括传感元件和微处理器，且所述远程数据传输协议承载于所述微处理器中；
所述传感元件用于进行参数检测并将检测到的参数物理信号转化为参数电信号；
所述微处理器用于获取所述参数电信号，并基于所述远程数据传输协议与所述服务器进行指令和数据交互。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述传感元件是压力传感器、热电阻温度传感器或热电偶温度传感器。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工业检测终端还包括定位驱动电路，所述定位驱动电路用于确定所述终端的位置信息，并将所述位置信息基于所述远程数据传输协议传输给所述远程服务器。
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