CN108880746A - 射频通信数据中正确数据的采集方法及其采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的射频通信数据中正确数据的采集方法及其采集系统，根据正确数据帧的首尾特征、长度、还有有效位置等参数设置，在正常数据帧中利用移动数据指针的方法，删除错误数据，从而得到正确的数据，实现数据的稳定解析。本发明方案分别应用于其他三个工厂的四套吊钩称，效果良好，在协议解析阶段，有效保证了数据采集的准确性与稳定性。

Description

射频通信数据中正确数据的采集方法及其采集系统

技术领域

本发明涉及铸造行业非标设备底层通信驱动开发领域，尤其涉及一种射频通信数据中正确数据的采集方法及其采集系统。

背景技术

铸造企业隶属于传统制造行业，其数字化、网络化水平相对较低，尤其是老铸造工厂。老铸造工厂内部的物流转运设备一般是天车或叉车，在数字化改造过程中，由于布局布线等施工方面的不便，出于工程经济考虑，往往采用无线射频模块与天车称、钩头称、叉车称的变送器对接，将称重数据无线传输至控制室，再经模块接收、通信接口转换、协议解析后，用于生产过程监控及物料成本的统计分析。

如果变送器位于地面控制室，则变送器与控制室的PC机直接对接，或经网关模块转换后与PC机间接对接。在此种有线直连或转换连接的方式下，数据帧比较规律，协议解析也比较稳定。但此种应用场景在老铸造厂很少见。

大多老铸造厂的变送器都是位于空中，或离控制室较远且附近无网络接入点，则比较经济的方式是通过一对无线射频收发模块，分别置于变送器与控制室，相当于在空中搭建了一条数据传输通道。但铸造厂天车作业空间区域广，无线射频数据传输阻挡多，感应电炉运行时电磁干扰强，再加上高温、粉尘等不利因素影响，所传送的称重数据帧中断、交叠、淹没现象再所难免。

另一方面，数据的协议解析一般需要稳定的数据来源，上述数据帧中断、交叠、淹没现象导致数据采集在正常值与异常值间频繁跳变，且异常值出现时机与数值无规律，再加上天车运行过程中称重数据也在实时变化，常规边缘数据处理清洗方法检测时间相对滞后且实现复杂，需要一种在协议解析阶段解决上述限制的方式，实现数据的稳定解析。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种射频通信数据中正确数据的采集方法及其采系统，从全部数据中挑选出来正确数据，删除数据帧由于中断、交叠、淹没而得到的错误数据，从而实现数据的稳定解析。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种射频通信数据中正确数据的采集方法，包括以下步骤：

接收数据：接收射频通信数据；

查找帧尾：根据接收的原始射频通信数据，从第一个字符向后寻找到第一个遇到的帧尾，所述帧尾及所述帧尾之前的数据或者所述帧尾和所述帧尾上一个帧尾之间的数据为待检测数据，另行分析待检测数据；

查找帧头：接收待检测数据后，根据待检测数据，从帧尾开始向前寻找第一个遇到的帧头，得到的帧头、帧尾、以及帧头帧尾之间的数据为待检测数据帧；

验证长度：接收待检测数据帧后，筛选出符合设定字符长度的待检验数据帧，并提取其中的有效字段，将有效字段转化成设定格式的数据，得到的数据即为所需数据。

最优的，具体步骤为：

接收数据：接收射频通信数据；

查找帧尾：根据接收的原始射频通信数据，从第一个字符向后寻找到第一个遇到的帧尾，所述帧尾及所述帧尾之前的数据为待检测数据，另行分析待检测数据，然后在原始射频通信数据中删除该待检测数据，循环上述步骤，即向后寻找下一个帧尾，从而得到下一个待检测数据；

查找帧头：接收待检测数据后，根据待检测数据，从帧尾开始向前寻找第一个遇到的帧头，得到的帧头、帧尾、以及帧头帧尾之间的数据为待检测数据帧，清除处理过的待检测数据后开始处理下一个待检测数据；若没有找到帧头，则清除该待检测数据后开始处理下一个待检测数据；

验证长度：接收待检测数据帧后，根据待检测数据帧，判断待检测数据帧是否为设定字符长度，若否，则清除该待检测数据帧后开始处理下一个待检测数据帧；若是，则提取其中的有效字段，并将有效字段转化成设定格式的数据，得到的数据即为所需数据，清除处理过的待检测数据帧后开始处理下一个待检测数据帧。

最优的，所述射频通信数据的采集频率低于10Hz。

最优的，所述射频通信数据是无线射频模块之间的数据传输被干扰产生的射频通信数据。

最优的，所述射频通信数据来自于和天车秤变送器、钩头称变送器或者叉车秤变送器对接的无线射频模块。

最优的，还包括，接收所需数据后，根据所需数据，判断所需数据是否与设定的数值范围相匹配，若不相对应，则删除该所需数据，若相对应，则储存该所需数据。

一种射频通信数据中正确数据的采集系统，包括

缓冲处理单元，用于接收射频通信数据，根据原始射频通信数据，从第一个字符开始依次判断字符是否为设定帧尾，当字符是设定帧尾时，并将所述帧尾以及所述帧尾之前的待检测数据发送至数据帧筛选单元，且待检测数据发送成功后，将该段待检测数据清除，重复从第一个字符开始依次判断字符是否为设定帧尾，如此反复；

数据帧筛选单元，用于接收待检测数据，根据接收的待检测数据，从帧尾开始向前依次判断字符是否为设定帧头，当待检测数据中没有找到设定帧头时，则将该段待检测数据清除；当字符是设定帧头时，则将所述帧头之前的字符清除，得到待检测数据帧，并将得到的待检测数据帧发送至长度判断单元，且在待检测数据帧发送成功后，将该段待检测数据清除，其中所述帧头、所述帧尾、以及所述帧头和所述帧尾之间的数据为待检测数据帧；

长度判断单元，用于接收待检测数据帧，根据待检测数据帧，判断待检测数据帧是否为设定字符长度，若否，则将待检测数据帧清除；若是，则提取距离帧头设定字符距离的有效字段，并将有效字段发送至格式转化单元，且在有效字段发送完毕后，清除该待检测数据帧；

格式转化单元：用于接收有效字段，且将有效字段通过设定编码转化成设定格式的数据并保存。

最优的，所述格式转化单元：用于接收有效字段，且将有效字段通过设定编码转化成设定格式的数据，根据数据，判断数据是否为设定范围数值，若否，则将该数值清除，若是，则将该数值保存。

最优的，还包括无线射频收发模块，一对相匹配的无线射频收发模块，一个无线射频收发模块与天车秤变送器、钩头称变送器或者叉车秤变送器对接，另一个无线射频收发模块与控制器对接，控制器将接收到的称重数据无线传输到缓冲处理单元。

最优的，所述一对相匹配的无线射频收发模块距离较远，且无线射频收发模块之间的数据传输被干扰，干扰产生的射频通信数据被传输到缓冲处理单元。

由上述技术方案可知，本发明提供的射频通信数据中正确数据的采集方法及其采集系统，根据正确数据帧的首尾特征、长度、还有有效位置等参数设置，在正常数据帧中利用移动数据指针的方法，删除错误数据，从而得到正确的数据，实现数据的稳定解析。

附图说明

附图1是射频通信数据中正确数据的采集方法的流程图。

附图2是射频通信数据中正确数据的采集装置的示意图。

具体实施方式

结合本发明的附图，对发明实施例的技术方案做进一步的详细阐述。

参照附图1所示，老铸造工厂内部的物流转运设备一般是天车或叉车，在数字化改造过程中，天车秤变送器、钩头称变送器或者叉车秤变送器设置在空中，且远离控制室，由于布局布线等施工方面的不便，往往采用无线射频模块与天车称的变送器、钩头称的变送器或叉车称的变送器对接，将称重数据无线传输至控制室，

一对无线射频收发模块，同一厂家，带串口通信，配置相同的信道与通信参数后，分别置于变送器与控制室。按照无线射频收发模块、变送器、串口转网口网关模块的接插件管脚定义接入电源线与通信线，将串口转网口网关模块用网线就近接入交换机，并在PC中配置虚拟串口及其通信参数后，打开串口调试助手即可接收天车称射频通信数据，但铸造厂天车作业空间区域广，无线射频数据传输阻挡多，感应电炉运行时电磁干扰强，再加上高温、粉尘等不利因素影响，所传送的称重数据帧中断、交叠、淹没现象再所难免。

针对这种无线射频模块之间的数据传输被干扰产生的射频通信数据，进行射频通信数据中正确数据的采集方法，具体步骤如下：

S101接收射频通信数据，射频通信数据的采集频率低于10Hz；射频通信数据来自与和天车秤变送器、钩头称变送器或者叉车秤变送器对接的无线射频模块，其中天车秤变送器、钩头称变送器或者叉车秤变送器设置在空中，且远离控制室中的无线射频模块，导致无线射频模块之间的数据传输被干扰产生的射频通信数据。

S102根据接收的原始射频通信数据，从第一个字符向后寻找到第一个遇到的帧尾，所述帧尾及所述帧尾之前的数据为待检测数据，另行分析待检测数据，然后在原始射频通信数据中删除该待检测数据，循环上述步骤，即向后寻找下一个帧尾，从而得到下一个待检测数据。

S103接收待检测数据后，根据待检测数据，从帧尾开始向前寻找第一个遇到的帧头，得到的帧头、帧尾、以及帧头帧尾之间的数据为待检测数据帧，清除处理过的待检测数据后开始处理下一个待检测数据；若没有找到帧头，则清除该待检测数据后开始处理下一个待检测数据。

S104接收待检测数据帧后，根据待检测数据帧，判断待检测数据帧是否为设定字符长度，若否，则清除该待检测数据帧后开始处理下一个待检测数据帧；若是，则提取其中的有效字段，并将有效字段转化成设定格式的数据，得到的数据即为所需数据，清除处理过的待检测数据帧后开始处理下一个待检测数据帧。

D105接收所需数据后，根据所需数据，判断所需数据是否与设定的数值范围相匹配，若不相对应，则删除该所需数据，若相对应，则储存该所需数据。

即从原始射频通信数据中剔除错误数据，从而采集得到正确数据。

具体实践过程如下：

I、数据帧中断

一个完整的数据帧在传输过程中，一部分数据正常到达接收端，但剩余部分丢失，在错过正常数据帧间隔时间后，而被认为是另一帧数据；

II、数据帧交叠

一个完整的数据帧在传输过程中，一部分数据正常到达接收端，但剩余部分丢失，后一帧数据又追加上来，两个数据帧合并到一块；

III、数据帧淹没

正常情况下人工能够区别开来，即两者有相应的数据区分特征，如帧头、帧尾、固定字段等。用户所关注的数据帧，与不关注的其他数据帧一起发送，且往往是不关注的其他数据帧所占比重较大。

例如整理串口调试助手中的数据，数据错乱情况汇总如下(以十六进制表示数据)：

D1:02 34 33 20 20 30 31 30 32 32 20 30 31 30 34 36 0D

D2:02 01 03 00 0A 00 01 24 08 34 33 20 20 30 31 30 32 32 20 30 31 3034 36 0D

D3:02 34 33 20 20 30 31 30 32 32 20 01 03 00 0A 00 01 24 08 0D

D4:02 34 33 20 32 20 30 31 30 34 36 0D

D5:02 34 33 20 20 30 31 01 03

其中，D1为正常数据帧，D2-D5为异常数据帧。正常数据帧长17字节，02为帧头，0D为帧尾，30 31 30 32 32为需采集的重量数据，表示当前重量为1022Kg，并随重量变化而变化；D2为前一帧无用数据未完整接收，后一帧有用数据又至，两帧数据叠加到一起；D3为前一帧有用数据未完整接收，后一帧无用数据又至，两帧数据叠加到一起；D4为传输过程中数据帧中间部分数据丢失；D5为传输过程中数据接收超时而中断。

经分析，正常帧与异常帧数据一般均有帧头02与帧尾0D，无帧尾0D的为超时中断帧，因此可采用判断超时或帧尾0D作为一帧的结束，再采用寻找帧头02、帧尾0D及其位置是否对应的方式，决定两者之前是否为正常数据帧，以及是否更新称重数据值，操作步骤如下：

I、配置通道：打开上位机PC上所安装的OPC服务器，新建一个通道，在设备驱动选项中选择U-CON OPC Server并使能诊断功能，连接类型的物理介质选择为经串口设备联网服务器模块的网口虚拟映射的COM端口，参数配置与模块中的虚拟串口保持一致。选择通信方式为主动模式，其他选项一般默认即可满足要求；

II、配置设备与变量：在已配置的主动式通信通道下新建一个逻辑设备，一直点击下一步至载入逻辑设备的事务编辑器，新建变量块。在变量块下新建所关注的变量，配置每个变量所对应的数据类型、数据格式及只读权限。在主动式通信通信驱动命令编缉器中，先加入读响应命令，其帧类型参数配置数据包以帧尾结束符0D。

III、查询帧头：采用Seek Character查询帧头02，将指针自动移至最后一个02处；

IV、正向移动指针：采用Move Buffer Pointer正向移动指针16个字节；

V、判断帧尾：如果为所关注的正常数据帧，则当前指针为帧尾位置，采用TestCharacter判断是否为帧尾数据0D。如果是帧尾数据，则跳转至正常数据帧处理阶段(VII)，否则跳转至异常数据帧处理阶段(VI)；

VI、异常数据帧处理：清空接收缓冲区后直接退出，变量不更新；

VII、正常数据帧处理：先反向移动指针，采用Move Buffer Pointer反向移动指针16个字节，将当前指针移至帧头02处，再按常规操作更新变量，最后清空接收缓冲区，为下一次数据接收做准备。

测试结果

通过以上方法，有效地解决了数据在传输过程中发生的中断、交叠、淹没等问题，达到了本发明目的中所提到的要求。

此方法已经分别应用于其他三个工厂的四套吊钩称，效果良好，在协议解析阶段，有效保证了数据采集的准确性与稳定性。

参照附图2所示，本发明还阐述一种射频通信数据中正确数据的采集系统，包括：

201无线射频收发模块，一对相匹配的无线射频收发模块，一个无线射频收发模块与天车秤变送器、钩头称变送器或者叉车秤变送器对接，另一个无线射频收发模块与控制器对接，控制器将接收到的称重数据无线传输到缓冲处理单元。其中天车秤变送器、钩头称变送器或者叉车秤变送器位于空中，一对相匹配的无线射频收发模块距离较远，且无线射频收发模块之间的数据传输被干扰产生的射频通信数据被传输到缓冲处理单元。

202缓冲处理单元，用于接收射频通信数据，根据原始射频通信数据，从第一个字符开始依次判断字符是否为设定帧尾，当字符是设定帧尾时，并将所述帧尾以及所述帧尾之前的待检测数据发送至数据帧筛选单元，且待检测数据发送成功后，将该段待检测数据清除，重复从第一个字符开始依次判断字符是否为设定帧尾，如此反复。

203数据帧筛选单元，用于接收待检测数据，根据接收的待检测数据，从帧尾开始向前依次判断字符是否为设定帧头，当待检测数据中没有找到设定帧头时，则将该段待检测数据清除；当字符是设定帧头时，则将所述帧头之前的字符清除，得到待检测数据帧，并将得到的待检测数据帧发送至长度判断单元，且在待检测数据帧发送成功后，将该段待检测数据清除，其中所述帧头、所述帧尾、以及所述帧头和所述帧尾之间的数据为待检测数据帧。

204长度判断单元，用于接收待检测数据帧，根据待检测数据帧，判断待检测数据帧是否为设定字符长度，若否，则将待检测数据帧清除；若是，则提取距离帧头设定字符距离的有效字段，并将有效字段发送至格式转化单元，且在有效字段发送完毕后，清除该待检测数据帧。

205格式转化单元：用于接收有效字段，且将有效字段通过设定编码转化成设定格式的数据并保存。

虽然实际中没有遇到这一步的有效字段出现错误的，但是为了防止万一，所述格式转化单元可以改进成：用于接收有效字段，且将有效字段通过设定编码转化成设定格式的数据，根据数据，判断数据是否为设定范围数值，若否，则将该数值清除，若是，则将该数值保存。

命令运行过程为：

Step1：接收数据帧

在数据通信过程中，当遇到已定义的第一个数据帧帧尾(如字符或字段)时，视为接收到一个数据帧，此时数据帧的指针指向该数据帧的第一个字符处；

Step2：查找帧头

先对此数据帧进行完整性检测，即查找数据帧帧头，使数据帧的指针指向该数据帧中最后一个帧头处；

Step3：验证帧尾

根据已知数据帧帧长(帧头与帧尾的字节数，假设为n)，将数据帧的指针向后移动一定个数(如n-1)，使之处于正常情况下的数据帧帧尾处，判断当前数据帧的指针所指向的字符是否为定义的帧尾字符；

Step4：流程跳转

如果数据帧正确性验证通过，进入Step6，否则进入Step5。

Step5：异常处理

直接清空缓冲区，进入Step1，循环接收处理数据。

Step6：正常处理

更新数据，清空缓冲区，进入Step1，循环接收处理数据。

本发明提供的射频通信数据中正确数据的采集方法及其采集系统，根据正确数据帧的首尾特征、长度、还有有效位置等参数设置，在正常数据帧中利用移动数据指针的方法，删除错误数据，从而得到正确的数据，实现数据的稳定解析。本发明分别应用于其他三个工厂的四套吊钩称，效果良好，在协议解析阶段，有效保证了数据采集的准确性与稳定性。

Claims (10)

1.一种射频通信数据中正确数据的采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收数据：接收射频通信数据；

查找帧尾：根据接收的原始射频通信数据，从第一个字符向后寻找到第一个遇到的帧尾，所述帧尾及所述帧尾之前的数据或者所述帧尾和所述帧尾上一个帧尾之间的数据为待检测数据，另行分析待检测数据；

查找帧头：接收待检测数据后，根据待检测数据，从帧尾开始向前寻找第一个遇到的帧头，得到的帧头、帧尾、以及帧头帧尾之间的数据为待检测数据帧；

验证长度：接收待检测数据帧后，筛选出符合设定字符长度的待检验数据帧，并提取其中的有效字段，将有效字段转化成设定格式的数据，得到的数据即为所需数据。

2.根据权利要求1所述的射频通信数据中正确数据的采集方法，其特征在于，具体步骤为：

接收数据：接收射频通信数据；

查找帧尾：根据接收的原始射频通信数据，从第一个字符向后寻找到第一个遇到的帧尾，所述帧尾及所述帧尾之前的数据为待检测数据，另行分析待检测数据，然后在原始射频通信数据中删除该待检测数据，循环上述步骤，即向后寻找下一个帧尾，从而得到下一个待检测数据；

查找帧头：接收待检测数据后，根据待检测数据，从帧尾开始向前寻找第一个遇到的帧头，得到的帧头、帧尾、以及帧头帧尾之间的数据为待检测数据帧，清除处理过的待检测数据后开始处理下一个待检测数据；若没有找到帧头，则清除该待检测数据后开始处理下一个待检测数据；

验证长度：接收待检测数据帧后，根据待检测数据帧，判断待检测数据帧是否为设定字符长度，若否，则清除该待检测数据帧后开始处理下一个待检测数据帧；若是，则提取其中的有效字段，并将有效字段转化成设定格式的数据，得到的数据即为所需数据，清除处理过的待检测数据帧后开始处理下一个待检测数据帧。

3.根据权利要求2所述的射频通信数据中正确数据的采集方法，其特征在于：所述射频通信数据的采集频率低于10Hz。

4.根据权利要求3所述的射频通信数据中正确数据的采集方法，其特征在于：所述射频通信数据是无线射频模块之间的数据传输被干扰产生的射频通信数据。

5.根据权利要求4所述的射频通信数据中正确数据的采集方法，其特征在于：所述射频通信数据来自于和天车秤变送器、钩头称变送器或者叉车秤变送器对接的无线射频模块。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的射频通信数据中正确数据的采集方法,其特征在于：还包括，接收所需数据后，根据所需数据，判断所需数据是否与设定的数值范围相匹配，若不相对应，则删除该所需数据，若相对应，则储存该所需数据。

7.一种射频通信数据中正确数据的采集系统，其特征在于：包括

缓冲处理单元，用于接收射频通信数据，根据原始射频通信数据，从第一个字符开始依次判断字符是否为设定帧尾，当字符是设定帧尾时，并将所述帧尾以及所述帧尾之前的待检测数据发送至数据帧筛选单元，且待检测数据发送成功后，将该段待检测数据清除，重复从第一个字符开始依次判断字符是否为设定帧尾，如此反复；

数据帧筛选单元，用于接收待检测数据，根据接收的待检测数据，从帧尾开始向前依次判断字符是否为设定帧头，当待检测数据中没有找到设定帧头时，则将该段待检测数据清除；当字符是设定帧头时，则将所述帧头之前的字符清除，得到待检测数据帧，并将得到的待检测数据帧发送至长度判断单元，且在待检测数据帧发送成功后，将该段待检测数据清除，其中所述帧头、所述帧尾、以及所述帧头和所述帧尾之间的数据为待检测数据帧；

长度判断单元，用于接收待检测数据帧，根据待检测数据帧，判断待检测数据帧是否为设定字符长度，若否，则将待检测数据帧清除；若是，则提取距离帧头设定字符距离的有效字段，并将有效字段发送至格式转化单元，且在有效字段发送完毕后，清除该待检测数据帧；

格式转化单元：用于接收有效字段，且将有效字段通过设定编码转化成设定格式的数据并保存。

8.根据权利要求7所述的射频通信数据中正确数据的采集系统，其特征在于：所述格式转化单元：用于接收有效字段，且将有效字段通过设定编码转化成设定格式的数据，根据数据，判断数据是否为设定范围数值，若否，则将该数值清除，若是，则将该数值保存。

9.根据权利要求7或8中任意一种所述的射频通信数据中正确数据的采集系统，其特征在于：还包括无线射频收发模块，一对相匹配的无线射频收发模块，一个无线射频收发模块与天车秤变送器、钩头称变送器或者叉车秤变送器对接，另一个无线射频收发模块与控制器对接，控制器将接收到的称重数据无线传输到缓冲处理单元。

10.根据权利要求9所述的射频通信数据中正确数据的采集系统，其特征在于：所述一对相匹配的无线射频收发模块距离较远，且无线射频收发模块之间的数据传输被干扰，干扰产生的射频通信数据被传输到缓冲处理单元。