CN108877178A - 一种工业现场远程数据采集方法及采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种工业现场远程数据采集方法及采集系统，该方法包括如下步骤：采集单元获取工业设备的类型，云端将其与多种工业设备通信的多种协议以文件的形式下发到采集单元，采集单元采集工业设备的试发数据并自动识别工业设备所需要的协议类型；采集单元远程采集所述工业设备的相关数据并按照确定的协议类型传输给云端。本发明简化了工业现场部署，在很多工业现场中，只要在有无线信号覆盖的地方，都能实时将数据传到云端，部署方式简单快捷。本发明自动对目标设施进行数据采集，降低了人工操作的成本；而且通信协议可以灵活配置，大大提高了设备的普适性。

Description

一种工业现场远程数据采集方法及采集系统

技术领域

本发明属于数据采集技术领域，具体涉及一种工业现场远程数据采集方法 及采集系统。

背景技术

在当前很多工业应用场景中，都需要将现场部署的工业设备的实时数据采 集并回传到云端，在云端再做进一步的分析处理。同时，云端也会下发一些必 要的控制指令去控制现场的设备。现在一般采用如下方法来实现：

一、部署具有互联网通信能力的工业设备，在现场部署实施的时候，需要 现场提供互联网的接入能力，厂商提供自有的云端处理平台来远程采集设备的 数据并下发控制指令。

二、改进现有设备使其具有通信能力，通过自建的云端平台，采用人工方 式采集工业设备数据。

三、纯粹采用人工的方式进行数据采集，然后将相关数据回填到云端。

上述第三种方式最原始，已经基本接近淘汰。第二种方式应用的比较多， 通过一个外置的具有通信能力的数据采集设备，来实现数据的采集和传输。对 很多老设备来说，这是快速实现互联网+的一种模式，但是这些工业设施接口 不一，协议不一，无法采用通用的采集设备来采集数据。第一种方式现在比 较流行，但是采集的数据都在厂商的云端进行处理，数据的私密性，安全性及 公信度都不能保证。而且还需要用户淘汰旧有的设施，所以在很多场景下也不 适用。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种道路 区域危险度评估方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种工业现场远程数据采集方 法，其包括如下步骤：

S1，采集单元获取工业设备的类型，云端将其与多种工业设备通信的多种 协议以文件的形式下发到采集单元，采集单元采集工业设备的试发数据并自动 识别工业设备所需要的协议类型；

S2，采集单元远程采集所述工业设备的相关数据并按照确定的协议类型传 输给云端。

本发明简化了工业现场部署，在很多工业现场中(野外，临时场地等)， 只要在有无线信号覆盖的地方，都能实时将数据传到云端，部署方式简单快捷。

本发明自动对目标设施进行数据采集，降低了人工操作的成本；而且通信 协议可以灵活配置，大大提高了设备的普适性。

本发明从根本上解决了工业互联网或者物联网网络内不同设备无法统一 控制和管理的问题，达到屏蔽底层通信差异的目的，并使得最终用户无需考虑 底层工业设备的具体通信细节，实现对不同感知延伸层设备的统一访问。对工 业设备的互联网化提供了一个便捷高效的途径，促进工业转型。

在本发明的一种优选实施方式中，所述协议包括modbus通信协议，RS485 通信协议和HART通信协议。

在本发明的另一种优选实施方式中，采集单元采集工业设备的试发数据并 自动识别工业设备所需要的协议类型的方法为：

在所述采集单元中设置有数据协议识别模块，所述数据协议识别模块中设 置有数据接收队列，所述数据接收队列的长度长于所有协议的一帧数据长度；

采集单元接收试发数据并将试发数据存储于数据接收队列中，将数据中前 12或者16字节存储于队列的队头，将数据中其余的部分以结尾与队尾对齐的 方式顺序存储；

采集单元采集数据中前12或者16字节，如果包括“3AH”则为modbus通 信协议，如果包括“FFF”则为HART通信协议，如果为“0-15”则为RS485 通信协议。

从而实现采集单元自动识别工业设备所需要的协议类型。

在本发明的另一种优选实施方式中，工业设备在试发数据独立或者与试发 数据同时发送校验位，所述检验位与其采用的协议类型一一对应，采集单元接 收校验位后匹配与其对应的协议类型。

在本发明的另一种优选实施方式中，采集单元还具有多个传输通道以及传 输通道匹配单元，所述传输通道匹配单元中存储又多个协议的样本数据，所述 传输通道匹配单元接收试发数据并获取工业设备发送的校验位，以及试发数据 的帧头、帧尾和帧长度，采用帧头首字节与队列起始位置的数据进行匹配，如 果该帧头是固定值，取帧头值中的第一个字节数据与传输通到协议样本数据从 起始位置依次进行比较；如果存在两者值相同的情况，则记录第一个相同数据 在样本数据的位置，判断该位置是否小于之前其它通讯协议首字节匹配成功后 的首字节位置，如果该条协议的首字节位置等于之前其它通讯协议首字节匹配 成功后的首字节位置，选择样本数据对应的传输通道。保证顺利选择出传输的通道。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种工业现场远程数据采集系 统，其包括云端服务器、采集单元以及与所述采集单元无线连接的多个工业设 备，采集单元依据本发明的方法识别工业设备所需要的协议类型，采集单元远 程采集所述工业设备的相关数据并按照确定的协议类型传输给云端。

本发明简化了工业现场部署，在很多工业现场中(野外，临时场地等)， 只要在有无线信号覆盖的地方，都能实时将数据传到云端，部署方式简单快捷。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描 述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中 将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一种优选实施例中工业现场远程数据采集系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自 始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元 件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能 理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、 “下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置 关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或 元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发 明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、 “相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以 是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对 于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种工业现场远程数据采集系统，如图1所示，其包括云端 服务器(云端管理平台)、采集单元以及与采集单元无线连接的多个工业设备， 采集单元依据本发明的方法识别工业设备所需要的协议类型，采集单元远程采 集工业设备的相关数据并按照确定的协议类型传输给云端。

云端平台主要完成用户SAAS层的工作，包括用户管理，设备管理(注册， 配置激活，删除等功能)，数据处理，统计展示等基本功能。一般采用B/S 架构构建，通过HTTP协议和数据采集单元终端接口。

数据采集单元主要的功能模块包括无线路由模块，数据采集模块，协议配 置模块，存储模块。数据采集单元与云端通过3G/4G进行通信，部署简单快捷， 并不需要有线网络的接入。而且，由于工业设备需要采集的数据量并不大，使 用3G/4G的通信资费也很低廉。本发明自动定时定量的采集工业设施的相关数 据，不需要人工参与，节省了大量的人力费用。具体需要事先定义好数据采集 各种信息(包括采集量的数量，名称，地址，以及采集周期等等)。采集模块 接收到配置表中的这些信息后，会主动按指令去采集数据并回报云端。

本发明还提供了一种工业现场远程数据采集方法，其包括如下步骤：

S1，采集单元与工业设备互联，云端将其与多种工业设备通信的多种协议 以文件的形式下发到采集单元，采集单元采集工业设备的试发数据并自动识别 工业设备所需要的协议类型；

S2，采集单元远程采集所述工业设备的相关数据并按照确定的协议类型传 输给云端。

本发明简化了工业现场部署，在很多工业现场中(野外，临时场地等)， 只要在有无线信号覆盖的地方，都能实时将数据传到云端，部署方式简单快捷。

本发明自动对目标设施进行数据采集，降低了人工操作的成本；而且通信 协议可以灵活配置，大大提高了设备的普适性。

本发明从根本上解决了工业互联网或者物联网网络内不同设备无法统一 控制和管理的问题，达到屏蔽底层通信差异的目的，并使得最终用户无需考虑 底层工业设备的具体通信细节，实现对不同感知延伸层设备的统一访问。对工 业设备的互联网化提供了一个便捷高效的途径，促进工业转型。

在本发明的一种优选实施方式中，所述协议包括modbus通信协议，RS485 通信协议和HART通信协议。

在本发明的另一种优选实施方式中，采集单元采集工业设备的试发数据并 自动识别工业设备所需要的协议类型的方法为：

在所述采集单元中设置有数据协议识别模块，所述数据协议识别模块中设 置有数据接收队列，所述数据接收队列的长度长于所有协议的一帧数据长度；

采集单元接收试发数据并将试发数据存储于数据接收队列中，将数据中前 12或者16字节存储于队列的队头，将数据中其余的部分以结尾与队尾对齐的 方式顺序存储；

采集单元采集数据中前12或者16字节，如果包括“3AH”则为modbus通 信协议，如果包括“FFF”则为HART通信协议，如果为“0-15”则为RS485 通信协议。

从而实现采集单元自动识别工业设备所需要的协议类型。

在本发明的另一种优选实施方式中，工业设备在试发数据独立或者与试发 数据同时发送校验位，所述检验位与其采用的协议类型一一对应，采集单元接 收校验位后匹配与其对应的协议类型。

在本发明的另一种优选实施方式中，采集单元还具有多个传输通道以及传 输通道匹配单元，所述传输通道匹配单元中存储又多个协议的样本数据，所述 传输通道匹配单元接收试发数据并获取工业设备发送的校验位，以及试发数据 的帧头、帧尾和帧长度，采用帧头首字节与队列起始位置的数据进行匹配，如 果该帧头是固定值，取帧头值中的第一个字节数据与传输通到协议样本数据从 起始位置依次进行比较；如果存在两者值相同的情况，则记录第一个相同数据 在样本数据的位置，判断该位置是否小于之前其它通讯协议首字节匹配成功后 的首字节位置，如果该条协议的首字节位置等于之前其它通讯协议首字节匹配 成功后的首字节位置，选择样本数据对应的传输通道。保证顺利选择出传输的通道。

实际的现场应用中，需要在采集设备中插入SIM卡，来和云端建立通信物 理连接。云端检测到有新设备接入后，需要完成该设备在云端的注册。注册完 成后，需要配置该采集设备连接的目标设施，包括采用的通信接口协议，以及 数据采集的相关信息(如数据采集周期，数据采集的种类/数量/名称,采集量 的地址，以及相关的门限等)。配置信息完成以后，云端会下发给采集终端。

采集单元收到配置信息后，会自动更新设备当前的配置，并按最新的配置 工作，自动采集目标对象的现场数据。采集到的数据会周期性回传到云端管理 平台，同时上传的数据也包括采集设备本身的工作状态信息和采集目标的状态 信息。通信协议可配置系统。对于不同的目标设施的接口通信协议，可以通过 云端以配置文件的形式下发到采集单元。数据采集设备检测到配置文件发生更 新以后，会自动将与目标设施的通信协议更新。

在一些异常情况下(比如无线网络中断，或信号不稳定等)，采集终端依 然能正常采集数据，并保存到本地的存储器，带情况回复正常后，批量将数据 传回云端。这样就能完全实现工业设施的自动化数据采集，取代目前的人工作 业方式，而且适合最大多数的应用场景。

用户可以通过云端来设置采集单元的采集周期，数据采集种类，以及可以 设置一些关键性门限(如告警，应急响应等)。设备还内置一定容量的存储器， 在和云端网络中断的情况下会自动将采集到的数据存储在本地，在网络恢复以 后再集中传回云端。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示 例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的 具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在 本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而 且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或 示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理 解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种工业现场远程数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，采集单元与工业设备互联，云端将其与多种工业设备通信的多种协议以文件的形式下发到采集单元，采集单元采集工业设备的试发数据并自动识别工业设备所需要的协议类型；

S2，采集单元远程采集所述工业设备的相关数据并按照确定的协议类型传输给云端。

2.如权利要求1所述的工业现场远程数据采集方法，其特征在于，所述协议包括modbus通信协议，RS232通信协议和HART通信协议。

3.如权利要求1所述的工业现场远程数据采集方法，其特征在于，采集单元采集工业设备的试发数据并自动识别工业设备所需要的协议类型的方法为：

在所述采集单元中设置有数据协议识别模块，所述数据协议识别模块中设置有数据接收队列，所述数据接收队列的长度长于所有协议的一帧数据长度；

采集单元接收试发数据并将试发数据存储于数据接收队列中，将数据中前12或者16字节存储于队列的队头，将数据中其余的部分以结尾与队尾对齐的方式顺序存储；

采集单元采集数据中前12或者16字节，如果包括“3AH”则为modbus通信协议，如果包括“FFF”则为HART通信协议，如果为“0-15”则为RS232通信协议。

4.如权利要求1或3所述的工业现场远程数据采集方法，其特征在于，工业设备在试发数据独立或者与试发数据同时发送校验位，所述检验位与其采用的协议类型一一对应，采集单元接收校验位后匹配与其对应的协议类型。

5.如权利要求4所述的工业现场远程数据采集方法，其特征在于，采集单元还具有多个传输通道以及传输通道匹配单元，所述传输通道匹配单元中存储有多个协议的样本数据，所述传输通道匹配单元接收试发数据并获取工业设备发送的校验位，以及试发数据的帧头、帧尾和帧长度，采用帧头首字节与队列起始位置的数据进行匹配，如果该帧头是固定值，取帧头值中的第一个字节数据与传输通到协议样本数据从起始位置依次进行比较；如果存在两者值相同的情况，则记录第一个相同数据在样本数据的位置，判断该位置是否小于之前其它通讯协议首字节匹配成功后的首字节位置，如果该条协议的首字节位置等于之前其它通讯协议首字节匹配成功后的首字节位置，选择样本数据对应的传输通道。

6.一种工业现场远程数据采集系统，其特征在于，包括云端服务器、采集单元以及与所述采集单元无线连接的多个工业设备，采集单元依据权利要求1-5之一的方法识别工业设备所需要的协议类型，采集单元远程采集所述工业设备的相关数据并按照确定的协议类型传输给云端。