CN107018203A - 一种变频器远程监控控制方法 - Google Patents

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CN107018203A CN201710365236.9A CN201710365236A CN107018203A CN 107018203 A CN107018203 A CN 107018203A CN 201710365236 A CN201710365236 A CN 201710365236A CN 107018203 A CN107018203 A CN 107018203A
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    • H04L69/162Implementation details of TCP/IP or UDP/IP stack architecture; Specification of modified or new header fields involving adaptations of sockets based mechanisms

Abstract

本发明公开了一种变频器远程监控控制方法;该方法基于智能网关和服务器构建出变频器远程监控控制系统;智能网关处于变频器与服务器之间,变频器与智能网关一一对应;智能网关周期性采集变频器的运行数据,并将数据通过4G网络发送到服务器;智能网关主要完成变频器到服务器的数据投递,同时进行协议转换,发送到服务器;服务器端负责整个监控系统的后台管理。服务器要根据收到的数据信息做实时判断,对于判断出有情况的信息,要推送到手机APP前端。手机APP前端可以接受服务器发过来的推送,同时可以查询展示变频器的数据,对修理行为做简单的工单管理。该发明具有实时性、多任务性、开放性和分布性的特点。

Description

一种变频器远程监控控制方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及变频器远程监控领域,具体讲是变频器远程监控控制方法。
背景技术
[0002]变频器远程监控与数据采集系统,是以计算机为基础的现场设备控制与调度自动 化系统,它可以对现场的运行变频器进行监视和控制,以实现数据采集、测量、各类信号报 警、设备控制以及参数调节等各项功能。
[0003] 经过检索发现,专利号CN201110190446.1的发明提供一种变频器监控平台及其监 控方法,安装于计算机中,包括前台人机交互模块、核心参数列表和后台通讯模块。前台人 机交互模块包括参数列表显示模块、参数设置模块、参数分类模块、参数列表输入输出模 块、示波器模块、键盘模块、通讯参数设置模块。核心参数列表包含变频器的参数,用于控制 变频器并实时显示其运行状态,并作为连接前台人机交互模块与后台通讯部分的通道。后 台通讯部分包括数据结构初始化模块、通信模块、参数监控模块。
[0004]专利号CN201510055834.7的发明公开了 一种变频器监控方法,包括:获取用户输 入的界面自定义指令;获取用户输入的自定义权限信息,并生成与所述自定义权限信息相 匹配的XML文件;当用户登录时,读取所述XML文件,获得当前登陆用户所匹配的用户权限; 依据所述用户权限调取并显示监控页面。可见,上述方法只需要输入用户所需自定义的自 定义权限信息,即可在一定范围内自定义不同用户的监控页面信息,方便用户操作,并且上 述方法依据用户的等级不同,向不同等级的用户开放不同的权限,提高了变频器监控系统 的安全性。
[0005] 专利号CN201510281297.8本发明公开了一种高压变频器远程监控系统,包括光电 转换器、上位机、监控服务器以及终端设备,所述上位机与所述高压变频器的主控板采用光 纤连接,所述光电转换器安装于所述上位机与所述高压变频器之间,所述监控服务器分别 与所述上位机和终端设备通过有线或无线方式连接。本发明还相应公开了一种高压变频器 远程监控方法,所述高压变频器的运行数据经光电转换器转换成光信号后,以基于MODBUS 串行通讯方式经光纤发送给上位机,经上位机显示并发送给监控服务器并存入监控服务器 的数据库,再由监控服务器发送给终端设备进行远程监控。
[0006] 变频器的远程监控需要对应的通信网关来实现,然而,现有的变频器远程监控方 式在实施过程中其组网难度大、费用高;难以满足不同变频器的要求,故需要加以改进。
发明内容
[0007] 因此,为了解决上述不足,本发明在此提供一种变频器远程监控控制方法;该方法 基于智能网关和服务器构建出的变频器远程监控控制方式;智能网关处于变频器与服务器 之间,变频器与智能网关一一对应,变频器与服务器是多对一的关系;智能网关周期性采集 变频器的运行数据,并将数据通过4G网络发送到服务器;整个监控系统包括三部分,监控巡 检模块(智能网关),服务器后台数据管理,手机APP前端;这三个部分通过无线通信进行互 联;甶服务器%负贝整个监控系统的后台管理。
[0008]服务器端接收数据,同时,服务器端提供后台数据管理,管理员可以查看,设置,分 配权限等。此外,服务器要根据收到的数据信息做实时判断,对于判断出有情况的信息,要 推送到手机APP前端。
[0009]手机APP前端,可以接受服务器发过来的推送,同时可以查询展示变频器的数据, 对修理行为做简单的工单管理。该发明具有实时性、多任务性、开放性和分布性的特点。 [0010]本发明是这样实现的,构造一种变频器远程监控控制方法,
[0011]首先,基于智能网关和服务器构建出变频器远程监控控制系统;
[0012]智能网关处于变频器与服务器之间,变频器与智能网关——对应,变频器与服务 器是多对一的关系;智能网关周期性采集变频器的运行数据,并将数据通过4G网络发送到 服务器;
[0013]智能网关主要完成变频器到服务器的数据投递,即智能网关要控制变频器将数据 传送过来,同时进行协议转换,发送到服务器;
[0014]服务器端负责整个监控系统的后台管理。
[0015]作为上述技术方案的改进,
[0016]所述变频器远程监控控制方法,智能网关的通信方式如下:
[0017] A:与变频器侧通信:
[0018] 1)、变频器类型信息获取:变频器类型判断,需要智能网关内置变频器的信息,通 过与变频器通信,判断变频器的类型;
[0019] 2)、变频器输入输出电压电流数据获取:当变频器类型能够确定,且可能通过通信 读取电压电流数据时,通过通信获取实时数据;如果通信方式失败,只能通过直接或间接采 集的方式获取;
[0020] 3)、变频器运行状态信息获取:同样,通信方式可用,且内容可识别的情况下,通过 通信方式获取;
[0021] 4)、通信速率要求:通信带宽应能保证在30s内将100个字节的数据发送完成;
[0022] B:与服务器侧通信:
[0023] 1)、通过4G代理加入互联网:需要安装SM卡,以及按流量续费;
[0024] 2)、连接之前,智能网关应能主动连接服务器,告知对方自己的IP地址信息,建立 TCP连接;
[0025] 3)、服务器与智能网关之间是主从关系,服务器做主,智能网关做从,建立连接后, 主机发起询问。
[0026] 作为上述技术方案的改进,所述变频器远程监控控制方法;
[0027] 智能网关与变频器侧具体按照如下方式通信:
[0028]与变频器通信使用主一从技术,即仅一个主设备能初始化传输,其它从设备根据 主设备查询提供的数据做出相应反应;主设备可单独和从设备通信,也能以广播方式和所 有从设备通信;如果单独通信,从设备返回消息作为回应,如果是以广播方式查询的,则不 作任何回应;Modbus协议建立了主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有要 发送的数据、错误检测域。
[0029]智能网关与服务器侧具体按照如下方式通信:
[0030]与服务器端的接口通信方式采用Socket编程方式;
[0031]变频器作为从设备,在连接建立之前,变频器应主动发起连接;通信任务调用 Socket ()函数打开一个网络通讯端口,如果成功的话,就像open () —样返回一个文件描述 符,应用程序可以像读写文件一样用read/write在网络上收发数据,如果socket ()调用出 错则返回-1;对于IPv4,fami ly参数指定为AF_INET;对于TCP协议,type参数指定为S0CK_ STREAM,表示面向流的传输协议;如果是UDP协议,则type参数指定为S0CK_DGRAM,表示面向 数据报的传输协议;
[0032]新创建的BSD socket数据结构包含有指向地址族专有的套接字例程的指针,这一 指针实际就是proto_ops数据结构的地址;
[0033] BSD套接字的套接字类型设置为所请求的S0CK_STREAM或S0CKJ3GRAM;然后,内核 利用pr〇t〇_〇pS数据结构中的信息调用地址族专有的创建例程。
[0034]作为上述技术方案的改进,
[0035]所述变频器远程监控控制方法,服务器实现包括设备管理、会员管理、统计管理、 消息管理、设备状态查询功能;
[0036]与智能网关侧通信实现为:
[0037] 1)、通过wifi或有线网络接入互联网,带宽应在10M以上;
[0038] 2)、连接之前,服务器处于监听状态,等待智能网关来主动连接服务器,并记录对 方的IP地址信息,建立TCP连接;
[0039] 3)、服务器与智能网关之间是是主从关系,服务器做主,智能网关做从,建立连接 后,主机发起询问;
[0040] 4)、通信速率要求:考虑200台并发传输,通信带宽应能保证在30s内将20000个字 节的数据接收完成;
[0041] 服务器能够与APP终端实现通信,其通信为:
[0042] 1)、通过wifi或有线网络接入互联网,带宽应在10M以上;
[0043] 2)、APP作为客户端主动链接服务器,建立通信。
[0044]作为上述技术方案的改进,
[0045] 所述变频器远程监控控制方法,服务器与智能网关侧通信流程如下:
[0046] 服务器与智能网关端的接口通信方式采用Socket编程方式,
[0047] 服务器调用socket 〇、bind()、listen〇完成初始化后,调用accept ()阻塞等 待,处于监听端口的状态,客户端调用socket ()初始化后,调用connect 〇发出SYN段并阻 塞等待服务器应答,服务器应答一个SYN-ACK段,客户端收到后从connect ()返回,同时应 答一个ACK段,服务器收到后从acc印t ()返回;
[0048] 数据传输的过程:
[0049] 建立连接后,TCP协议提供全双工的通信服务,但是一般的客户端/服务器程序的 流程是由客户端主动发起请求,服务器被动处理请求,一问一答的方式;因此,服务器从 accept ()返回后立刻调用read (),读socket就像读管道一样,如果没有数据到达就阻塞等 待,这时客户端调用write ()发送请求给服务器,服务器收到后从read 0返回,对客户端的 请求进行处理,在此期间客户端调用read ()阻塞等待服务器的应答,服务器调用write () 将处理结果发回给客户端,再次调用read ()阻塞等待下一条请求,客户端收到后从read () 返回,发送下一条请求,如此循环下去;
[0050]如果客户端没有更多的请求,就调用close ()关闭连接,就像写入端关闭的管道一 样,服务器的read ()返回0,这样服务器就知道客户端关闭了连接,也调用〇1〇36 ()关闭连 接;任何一方调用close ()后,连接的两个传输方向都关闭,不能再发送数据;如果一方调 用shutdown ()则连接处于半关闭状态,仍可接收对方发来的数据。
[0051]作为上述技术方案的改进,
[0052]所述变频器远程监控控制方法,服务器还进行如下对采集数据的处理汇总操作: [0053] (1)对采集数据的处理:根据设定的变频器故障诊断算法,将原始数据作为输入, 加入一定的判断条件,从而得出当前变频器的健康状况;
[0054] (2)对采集数据的汇总:对采集到的实时数据进行分类汇总,设置一定的排序规 贝IJ,或图表;生成月度或年度报表,推送给相关负责人。
[0055]本发明具有如下优点:本发明通过改进在此提供一种变频器远程监控控制方法, 该方式基于智能网关和服务器构建出变频器远程监控控制方式;具有如下优点:
[0056]优点1:智能网关处于变频器与服务器之间,变频器与智能网关一一对应,变频器 与服务器是多对一的关系;智能网关周期性采集变频器的运行数据,并将数据通过4G网络 发送到服务器;
[0057]智能网关主要完成变频器到服务器的数据投递,即智能网关要控制变频器将数据 传送过来,同时进行协议转换,发送到服务器;服务器端负责整个监控系统的后台管理。 [0058]优点2:整个监控系统包括三部分,监控巡检模块(智能网关),服务器后台数据管 理,手机APP前端;这三个部分通过无线通信进行互联。
[0059]核心部分是变频器的监控巡检模块部分,其作用相当于一个智能网关,将变频器 的现场通信协议转换成服务器接口的TCPIP协议,获取变频器的状态信息和实时变量发送 到服务器端。
[0060] 服务器端接收数据,同时,服务器端提供后台数据管理,管理员可以查看,设置,分 配权限等。此外,服务器要根据收到的数据信息做实时判断,对于判断出有情况的信息,要 推送到手机APP前端。
[0061] 优点3:手机APP前端,可以接受服务器发过来的推送,同时可以查询展示变频器的 数据,对修理行为做简单的工单管理。
[0062]优点4:变频器监控系统是变频器安全检测与隐患预警系统开发工作的重要组成 部分。本系统的信号采集,数据传输,数据存储,数据分析处理以及人机交互等功能都是通 过不同层次的软件来实现的,该系统软件具有实时性、多任务性、开放性和分布性的特点。 [0063]状态监视模块(以下简称智能网关)处于变频器与服务器之间。变频器与智能网关 一一对应,变频器与服务器是多对一的关系。智能网关周期性采集变频器的运行数据,并将 数据通过4G网络发送到服务器。
附图说明
[0064] 图1为本发明变频器远程监控控制方法实施的系统拓朴结构图;
[0065] 图2是本发明智能网关的系统构成示意图;
[0066] 图3是智能网关与变频器通信过程示意图;
[0067]图4是智能网关与服务器端的接口通信方式示意图;
[0068]图5是服务器端负责整个监控系统的后台管理示意图;
[0069]图6是服务器与智能网关端的接口通信方式采用Socket编程方式示意图;
[0070]图7是手机APP终端与服务器系统配套使用功能示意图;
[0071]图8是APP终端在和服务器端系统建立通信的流程示意图;
[0072]图9a_9d是设备信息界面的系统处理流程示意图;
[0073]图10是运行监控界面的系统处理流程示意图。
具体实施方式
[0074]下面将结合附图1-图10对本发明进行详细说明,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做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0075]本发明通过改进在此提供一种变频器远程监控控制方法,首先,基于智能网关和 服务器构建出变频器远程监控控制系统;
[0076]智能网关处于变频器与服务器之间,变频器与智能网关一一对应,变频器与服务 器是多对一的关系;智能网关周期性采集变频器的运行数据,并将数据通过4G网络发送到 服务器;
[0077]智能网关主要完成变频器到服务器的数据投递,即智能网关要控制变频器将数据 传送过来,同时进行协议转换,发送到服务器;
[0078]服务器端负责整个监控系统的后台管理。
[0079]本发明实现的系统构成:
[0080]整个监控系统包括三部分,监控巡检模块(智能网关),服务器后台数据管理,手机 APP前端。这三个部分通过无线通信进行互联。
[0081]核心部分是变频器的监控巡检模块部分,其作用相当于一个智能网关,将变频器 的现场通信协议转换成服务器接口的TCPIP协议,获取变频器的状态信息和实时变量发送 到服务器端。
[0082]服务器端接收数据,同时,服务器端提供后台数据管理,管理员可以查看,设置,分 配权限等。此外,服务器要根据收到的数据信息做实时判断,对于判断出有情况的信息,要 推送到手机APP前端。
[0083]手机APP前端,可以接受服务器发过来的推送,同时可以查询展示变频器的数据, 对修理行为做简单的工单管理。
[0084]变频器监控系统是变频器安全检测与隐患预警系统开发工作的重要组成部分。本 系统的信号采集,数据传输,数据存储,数据分析处理以及人机交互等功能都是通过不同层 次的软件来实现的,该系统软件具有实时性、多任务性、开放性和分布性的特点。
[0085]图1为整个系统的拓朴结构;状态监视模块(以下简称智能网关)处于变频器与服 务器之间。变频器与智能网关一一对应,变频器与服务器是多对一的关系。智能网关周期性 采集变频器的运行数据,并将数据通过4G网络发送到服务器。
[0086]根据上面的拓扑结构可知,智能网关主要完成变频器到服务器的数据投递。即智 能网关要控制变频器将数据传送过来,同时进行协议转换,发送到服务器。因此,智能网关 的软件构成如图2,主要有四部分组成,底层驱动层包括串口通信任务,中间服务层包括 Modbus通信任务和4G模块的通信任务,顶层是主任务进行调度。
[0087]在实际中,由于底层通信任务的要求包含在服务层应用需求中,所以此处不针对 底层通信的配置单独提出需求,只对服务层提出需求,智能网关服务层如下。
[0088]与变频器侧通信需求如下:
[0089] 1)变频器类型信息获取:变频器类型判断,需要智能网关内置变频器的信息,通过 与变频器通信,判断变频器的类型。
[0090] 2)变频器输入输出电压电流数据获取:当变频器类型可以确定,且可能通过通信 读取电压电流数据时,通过通信获取实时数据。如果通信方式失败,只能通过直接或间接采 集的方式获取。
[0091] 3)变频器运行状态信息获取:同样,通信方式可用,且内容可识别的情况下,通过 通信方式获取。
[0092] 4)通信速率要求:通信带宽应能保证在30s内将100个字节的数据发送完成。
[0093]与服务器侧通信需求如下:
[0094] 1)通过4G代理加入互联网:需要安装SIM卡,以及按流量续费。
[0095] 2)连接之前,智能网关应能主动连接服务器,告知对方自己的IP地址信息,建立 TCP连接。
[0096] 3)服务器与智能网关之间是是主从关系,服务器做主,智能网关做从,建立连接 后,主机发起询问。
[0097]与变频器通信流程如下:
[0098]与变频器通信使用主一从技术,即仅一个设备(主设备)能初始化传输(查询)。其 它设备(从设备)根据主设备查询提供的数据做出相应反应。主设备可单独和从设备通信, 也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信,从设备返回消息作为回应,如果是以广 播方式查询的,则不作任何回应。Modbus协议建立了主设备查询的格式:设备(或广播)地 址、功能代码、所有要发送的数据、错误检测域。过程如图3所示。
[0099] 1)主设备查询:
[0100] 查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设 备要执行功能的任何附加信息。例如功能代码03是要求从设备读保持寄存器并返回它们的 内容。数据段必须包含要告之从设备的信息:从何寄存器开始读及要读的寄存器数量。错误 检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。
[0101] 2)从设备回应:
[0102] 如果从设备产生了正常的回应,在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能 代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据:如寄存器值或状态。如果有错误发生,功能 代码将被修改以用于指出回应消息是错误的,同时数据段包含了描述该错误信息的代码。 错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。
[0103] 与服务器通信流程如下:
[0104] 与服务器端的接口通信方式采用Socket编程方式,具体流程如图4右侧部分。变频 器作为从设备,在连接建立之前,变频器应主动发起连接。通信任务调用Socket ()函数打 开一个网络通讯端口,如果成功的话,就像open () —样返回一个文件描述符,应用程序可 以像读写文件一样用read/write在网络上收发数据,如果socket()调用出错则返回-1。对 于IPv4,family参数指定为AF_INET。对于TCP协议,type参数指定为SOCK_STREAM,表示面 向流的传输协议。如果是UDP协议,则type参数指定为SOCKJ3GRAM,表示面向数据报的传输 协议。新创建的BSD socket数据结构包含有指向地址族专有的套接字例程的指针,这一指 针实际就是proto_ops数据结构的地址。
[0105] BSD套接字的套接字类型设置为所请求的SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM等。然后,内 核利用proto_ops数据结构中的信息调用地址族专有的创建例程。
[0106]其中,服务器端负责整个监控系统的后台管理,整个软件实现如下功能,包括设备 管理,会员管理,统计管理,消息管理,设备状态查询等功能,详见图5。
[0107] 变频器侧通信需求:
[0108] 1)、通过wifi或有线网络接入互联网,带宽应在10M以上。
[0109] 2)、连接之前,服务器处于监听状态,等待智能网关来主动连接服务器,并记录对 方的IP地址信息,建立TCP连接。
[0110] 3)、服务器与智能网关之间是是主从关系,服务器做主,智能网关做从,建立连接 后,主机发起询问。
[0111] 4)、通信速率要求:考虑200台并发传输,通信带宽应能保证在30s内将20000个字 节的数据接收完成。
[0112] 服务器端能够APP终端通信:
[0113] 1)、通过wifi或有线网络接入互联网,带宽应在10M以上。
[0114] 2)、APP作为客户端主动链接服务器,建立通信。
[0115] 服务器后台管理功能需求:功能应包括设备管理,会员管理,统计管理,消息管理, 设备状态查询等。
[0116] 服务器与智能网关通信过程:
[0117] 服务器与智能网关端的接口通信方式采用Socket编程方式,具体流程如图6左侧 部分。
[0118] 服务器调用socket ()、bind()、listen()完成初始化后,调用accept ()阻塞等 待,处于监听端口的状态,客户端调用socket ()初始化后,调用connect ()发出SYN段并阻 塞等待服务器应答,服务器应答一个SYN-ACK段,客户端收到后从connect ()返回,同时应 答一个ACK段,服务器收到后从accept ()返回。
[0119] 数据传输的过程:
[0120] 建立连接后,TCP协议提供全双工的通信服务,但是一般的客户端/服务器程序的 流程是由客户端主动发起请求,服务器被动处理请求,一问一答的方式。因此,服务器从 accept ()返回后立刻调用read (),读socket就像读管道一样,如果没有数据到达就阻塞等 待,这时客户端调用write ()发送请求给服务器,服务器收到后从read 0返回,对客户端的 请求进行处理,在此期间客户端调用read ()阻塞等待服务器的应答,服务器调用write() 将处理结果发回给客户端,再次调用read ()阻塞等待下一条请求,客户端收到后从read () 返回,发送下一条请求,如此循环下去。
[0121] 如果客户端没有更多的请求,就调用close ()关闭连接,就像写入端关闭的管道一 样,服务器的read ()返回0,这样服务器就知道客户端关闭了连接,也调用〇1〇%()关闭连 接。任何一方调用close ()后,连接的两个传输方向都关闭,不能再发送数据。如果一方调 用shutdown ()则连接处于半关闭状态,仍可接收对方发来的数据。
[0122] 服务器对采集数据的处理汇总:
[0123] (1)对采集数据的处理:根据设定的变频器故障诊断算法,将原始数据作为输入, 加入一定的判断条件,从而得出当前变频器的健康状况。
[0124] (2)对采集数据的汇总:对采集到的实时数据进行分类汇总,设置一定的排序规 贝1J,或图表。生成月度或年度报表,推送给相关负责人。
[0125] 手机APP终端与服务器系统配套使用,其具体功能如图7。
[0126] 1)、会员管理功能:允许APP客户端用户登录,修改密码,修改个人设置等操作功 能。
[0127] 2)、设备信息管理功能:默认显示公司列表,用户可以按公司/工厂的分层结构的 方式浏览。一家公司包含一个或多个工厂,一个工厂包含一个或多个设备。公司和工厂数据 在PC端管理后台进行添加和编辑。设备所关联的工厂也在管理后台编辑。
[0128] 3)、预警管理功能:点击“故障”菜单,进入故障页面。和预警页面类似,展示各种设 备的严重故障消息列表。每个消息项包含机器名称、故障消息产生的时间以及故障码。点击 一个消息,进入故障详情页。
[0129] 4)、消息管理功能:服务器端会将变频器的状态信息,报警信息和故障信息以及月 度数据报表等实时推送到APP客户端。
[0130] 5)、配置需求:手机应具备4G通信功能。
[0131]图8是流程是APP软件在和服务器端软件建立通信的流程。
[0132]由于APP端可以显示设备信息界面:显示设备信息:设备类型、设备所属、安位装 置、额定参数等。
[0133]运行监测界面:显示变频器的运行状态:待机、运行、报警、故障等。显示变频器的 运行数据:例如电源电压、输出电压、输入电流、输出电流等以及变频器的运行温度。
[0134]以上显示信息根据不同品牌的变频器,显示的内容会有不同;
[0135]设备信息界面的系统处理流程如图9a_9d;
[0136]运行监控界面的系统处理流程如图10。
[0137]对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种变频器远程监控控制方法,其特征在于: 首先,基于智能网关和服务器构建出变频器远程监控控制系统; 智能网关处于变频器与服务器之间,变频器与智能网关一一对应,变频器与服务器是 多对一的关系;智能网关周期性采集变频器的运行数据,并将数据通过4G网络发送到服务 器; 智能网关主要完成变频器到服务器的数据投递,即智能网关要控制变频器将数据传送 过来,同时进行协议转换,发送到服务器; 服务器端负责整个监控系统的后台管理。
2.根据权利要求1所述变频器远程监控控制方法,其特征在于:智能网关的通信方式如 下: A:与变频器侧通信: 1) 、变频器类型信息获取:变频器类型判断,需要智能网关内置变频器的信息,通过与 变频器通信,判断变频器的类型; 2) 、变频器输入输出电压电流数据获取:当变频器类型能够确定,且可能通过通信读取 电压电流数据时,通过通信获取实时数据;如果通信方式失败,只能通过直接或间接采集的 方式获取; 3) 、变频器运行状态信息获取:同样,通信方式可用,且内容可识别的情况下,通过通信 方式获取; 4) 、通信速率要求:通信带宽应能保证在30s内将100个字节的数据发送完成; B:与服务器侧通信: 1) 、通过4G代理加入互联网:需要安装SIM卡,以及按流量续费; 2) 、连接之前,智能网关应能主动连接服务器,告知对方自己的IP地址信息,建立TCP连 接; 3) 、服务器与智能网关之间是主从关系,服务器做主,智能网关做从,建立连接后,主机 发起询问。
3.根据权利要求2所述变频器远程监控控制方法,其特征在于: 智能网关与变频器侧具体按照如下方式通信: 与变频器通信使用主一从技术,即仅一个主设备能初始化传输,其它从设备根据主设 备查询提供的数据做出相应反应;主设备可单独和从设备通信,也能以广播方式和所有从 设备通信;如果单独通信,从设备返回消息作为回应,如果是以广播方式查询的,则不作任 何回应;Modbus协议建立了主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送 的数据、错误检测域。 智能网关与服务器侧具体按照如下方式通信: 与服务器端的接口通信方式采用Socket编程方式; 变频器作为从设备,在连接建立之前,变频器应主动发起连接;通信任务调用Socket () 函数打开一个网络通讯端口,如果成功的话,就像〇Pen ()—样返回一个文件描述符,应用 程序可以像读写文件一样用read/write在网络上收发数据,如果socket ()调用出错则返 回-1;对于IPv4,f ami 1 y参数指定为AF_INET;对于TCP协议,type参数指定为SOCK_STREAM, 表示面向流的传输协议;如果是UDP协议,则type参数指定为SOCK_DGRAM,表示面向数据报 的传输协议; 新创建的BSD socket数据结构包含有指向地址族专有的套接字例程的指针,这一指针 实际就是proto_ops数据结构的地址; BSD套接字的套接字类型设置为所请求的SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM;然后,内核利用 proto_ops数据结构中的信息调用地址族专有的创建例程。
4.根据权利要求1所述变频器远程监控控制方法,其特征在于:服务器实现包括设备管 理、会员管理、统计管理、消息管理、设备状态查询功能; 与智能网关侧通信实现为: 1) 、通过wifi或有线网络接入互联网,带宽应在10M以上; 2) 、连接之前,服务器处于监听状态,等待智能网关来主动连接服务器,并记录对方的 IP地址信息,建立TCP连接; 3) 、服务器与智能网关之间是是主从关系,服务器做主,智能网关做从,建立连接后,主 机发起询问; 4) 、通信速率要求:考虑200台并发传输,通信带宽应能保证在30s内将20000个字节的 数据接收完成; 服务器能够与APP终端实现通信,其通信为: 1) 、通过wifi或有线网络接入互联网,带宽应在10M以上; 2) 、APP作为客户端主动链接服务器,建立通信。
5. 根据权利要求4所述变频器远程监控控制方法,其特征在于:服务器与智能网关侧通 信流程如下: 服务器与智能网关端的接口通信方式采用Socket编程方式, 服务器调用socket ()、bind ()、listen ()完成初始化后,调用accept ()阻塞等待,处 于监听端口的状态,客户端调用socket ()初始化后,调用connect ()发出SYN段并阻塞等待 服务器应答,服务器应答一个SYN-ACK段,客户端收到后从connect ()返回,同时应答一个 ACK段,服务器收到后从accept ()返回; 数据传输的过程: 建立连接后,TCP协议提供全双工的通信服务,但是一般的客户端/服务器程序的流程 是由客户端主动发起请求,服务器被动处理请求,一问一答的方式;因此,服务器从accept 0返回后立刻调用read (),读socket就像读管道一样,如果没有数据到达就阻塞等待,这 时客户端调用write ()发送请求给服务器,服务器收到后从read ()返回,对客户端的请求 进行处理,在此期间客户端调用read ()阻塞等待服务器的应答,服务器调用write ()将处 理结果发回给客户端,再次调用read 〇阻塞等待下一条请求,客户端收到后从read 〇返 回,发送下一条请求,如此循环下去; 如果客户端没有更多的请求,就调用close ()关闭连接,就像写入端关闭的管道一样, 服务器的read ()返回0,这样服务器就知道客户端关闭了连接,也调用close ()关闭连接; 任何一方调用close ()后,连接的两个传输方向都关闭,不能再发送数据;如果一方调用 shutdown ()则连接处于半关闭状态,仍可接收对方发来的数据。
6. 根据权利要求1所述变频器远程监控控制方法,其特征在于:服务器还进行如下对采 集数据的处理汇总操作: (1) 对采集数据的处理:根据设定的变频器故障诊断算法,将原始数据作为输入,加入 一定的判断条件,从而得出当前变频器的健康状况; (2) 对采集数据的汇总:对采集到的实时数据进行分类汇总,设置一定的排序规则,或 图表;生成月度或年度报表,推送给相关负责人。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108683590A (zh) * 2018-05-23 2018-10-19 上海明牛智能科技有限公司 工业物联网及其中的智能网关、智能网关的数据传输方法
CN108989386A (zh) * 2018-06-07 2018-12-11 周中阳 一种基于互联网技术的示波器及其远程控制方法
CN109617982A (zh) * 2018-12-25 2019-04-12 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种应用于变频器的监控方法及相关设备

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