CN108881470B - 一种数据远传监控系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据远传监控系统及其实现方法，该系统包括数据采集服务器、内网服务器、外网服务器和若干个客户端，数据采集服务器对现场系统及设备运行数据的自动采集，采用VBS脚本将数据自动保存到MySQL第三方数据库中，通过数据通信链路实现数据的加密，并将加密后的数据传输至内网数据库服务器，内网服务器采用组态软件实现对现场数据的读取，通过接口将现场数据写入自定义数据库，保存现场数据；内网服务器还通过局域网将保存数据传输至外网服务器，外网服务器通过分析处理，对数据进行封装，同时对客户端权限进行认证，认证通过后，发送加密后数据包给客户端；客户端接收到数据后对数据进行解析，数据解析后在页面进行显示。

Description

一种数据远传监控系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种数据远传监控系统及其实现方法。

背景技术

为响应社会发展大趋势，适应大数据、物联网、新旧动能转换，充分借助互联网、物联网、BIM等新技术，在现有暖通空调、工业、交通、化工、电力等行业能源站管理体系和基础上，拓展生产运行监控平台应用，包括：

1.实现下位机系统的统一，包括内部程序与外部界面的标准化、模块化；

2.实现信息化管理水平的提升；

3.深挖系统运行产生的大数据价值，提高能源站精细化管理水平并为后续项目建设提供数据支撑；

4.逐步实现功能拓展、专家管理；

5.为后期BIM(基于模型的信息化管理)能源站信息化模型的创建与融合做好铺垫与基础工作。

因此，需要将底层数据进行上传，但现有数据上传方法较为复杂，且需要接口的开发，费用较大，周期较长，且对不同站点的数据上传方式不能进行统一，难度较大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种数据远传监控系统及其实现方法，采用现有的PLC、DDC、DCS等装置实现数据自动采集，并将数据存放到数据库中，不同站点采用统一的数据上传方式，供其他服务器以及其他终端进行访问，并通过客户端实现对现场设备运行状态的监视，故障分析、能耗查看及专家管理等功能。

本发明所采用的技术方案是：

一种数据远传监控系统，该系统包括数据采集服务器、内网服务器、外网服务器和若干个客户端，数据采集服务器实现对现场系统及设备运行数据的自动采集，采用VBS脚本将数据自动保存到MySQL第三方数据库中，通过数据通信链路实现数据的加密，并将加密后的数据传输至内网数据库服务器，内网服务器采用组态软件实现对现场数据的读取，通过接口将现场数据写入自定义数据库，保存现场数据；内网服务器还通过局域网将保存数据传输至外网服务器，外网服务器通过分析处理，对数据进行封装，同时对客户端权限进行认证，认证通过后，发送加密后的数据包给客户端；客户端接收到数据后对数据进行解析，数据解析后在页面进行显示。

进一步的，所述数据通信链路采用VPN虚拟局域网，实现数据采集服务器和内网数据库服务器的连通，并采用VPN实现数据的加密。

进一步的，所述数据采集服务器与数据通信链路之间还连接有路由器或交换机，数据采集服务器通过路由器或交换机将数据传输至VPN虚拟局域网。

进一步的，客户端采用手机APP的形式，内设：

设备运行监视模块，用于对不同设备进行分类，将同类型设备按照编号进行自动排列，实时采集外网服务器中的不同变量对设备进行关联，实时采集外网服务器中的变量根据地理位置信息、设备名称、功能进行编号；

设备故障预警模块，用于对现场故障进行自动采集，产生故障或者对异常数值时进行报警，触发报警信息，并以短信的方式推送给用户，提示用户及时对现场故障进行排查；

能耗趋势分析模块，用于通过对电量、冷热量进行监视计算能耗，并对能耗趋势进行分析，判断系统运行的能耗指标；

自动优化运行模块，用于基于历史数据、天气预报对系统实时负荷进行预测，并基于设备的运行特性曲线，根据实际负荷及设备运行参数，协调控制运行策略，按需主动控制机组、水泵的台数和转速，保障机组和水泵始终在最高效率点运行；

专家管理模块，用于接收客户反馈的问题，共享给专家，由专家进行解答并对系统运行数据进行分析，提出解决方案；

前置评估模块，用于基于设备及不同建筑物的运行数据，建立BIM能耗模型的信息化管理系统，形成能耗模型、设备运行模型，调取能耗及设备运行模型，优化后期新建项目的设计方案。

一种数据远传监控系统的实现方法，该方法包括以下步骤：

采集现场系统及设备运行数据，采用VBS脚本将数据自动保存到MySQL第三方数据库中，通过数据通信链路将数据加密传输至内网服务器；

内网服务器采用组态软件读取数据，通过接口将现场数据写入自定义数据库，外网服务器从内网服务器中获取数据，对数据进行分析处理和封装，接收客户端访问请求，认证客户端权限，认证通过后，发送加密后的数据包给客户端；

客户端接收到数据后对数据进行解析处理，包括设备运行监视、设备故障预警、能耗趋势分析、自动优化运行、专家管理和前置评估，数据解析后在页面进行显示。

进一步的，所述采用VBS脚本将数据自动保存到MySQL第三方数据库中的步骤包括：

定义数据变量；

将数据赋值于定义变量；

设定数据库名字、账号、密码、表名、端口号；

将变量值按照表格式存入表中。

进一步的，所述对数据进行封装包括加密和结构化的步骤。

进一步的，所述设备运行监视的步骤包括：

对不同设备进行分类，将同类型设备按照编号进行自动排列，实时采集外网服务器中的不同变量对设备进行关联，实时采集外网服务器中的变量根据地理位置信息、设备名称、功能进行编号；

所述设备故障预警的步骤包括：

对现场故障进行自动采集，产生故障或者对异常数值时进行报警，触发报警信息，并以短信的方式推送给用户，提示用户及时对现场故障进行排查。

进一步的，所述能耗趋势分析与预测的步骤包括：

通过对电量、冷热量进行监视计算能耗，并对能耗趋势进行分析，判断系统运行的能耗指标；

所述自动优化运行的步骤包括：

基于历史数据、天气预报对系统实时负荷进行预测，并基于设备的运行特性曲线，根据实际负荷及设备运行参数，协调控制运行策略，按需主动控制机组、水泵的台数和转速，保障机组和水泵始终在最高效率点运行。

进一步的，所述专家管理的步骤包括：

接收客户反馈的问题，共享给专家，由专家进行解答并对系统运行数据进行分析，提出解决方案；

所述前置评估的步骤包括：

基于设备及不同建筑物的运行数据，建立BIM能耗模型的信息化管理系统，形成能耗模型、设备运行模型，调取能耗及设备运行模型，优化后期新建项目的设计方案。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用现有的PLC、DDC、DCS等装置实现数据自动采集，并将数据存放到数据库中，供其他服务器以及其他终端进行访问；不同站点采用统一的数据上传方式，采用VPN虚拟局域网进行数据传输，数据上传方式简单且周期短；

(2)本发明可以降低对现场数据读取的难度，实现对现场设备的兼容性，用户不需要额外开发其他数据采集软件，减少项目的开发成本，另外通过客户端，可以实现对现场设备运行状态的监视，故障分析、能耗查看及专家管理等功能，低成本的获取项目数据，为后期节能运行、项目节能改造及新建项目具有重要的意义。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是数据远传监控系统结构图；

图2是能耗趋势分析结果图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有数据上传方法较为复杂，且需要接口的开发，费用较大，周期较长，且对不同站点的数据上传方式不能进行统一，难度较大，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种数据远传监控系统及其实现方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种数据远传监控系统，该系统包括数据采集服务器、内网服务器、外网服务器和若干个客户端，数据采集服务器和内网服务器之间通过数据通信链路相连，内网服务器和外网服务器之间通过局域网相连，客户端与外网服务器之间通过互联网相连。

数据采集服务器用于实现对现场系统及运行数据的自动采集，包括温度、压力、流量、设备运行状态、故障点等；采用VBS脚本将数据自动保存到MySQL第三方数据库中，通过数据通信链路实现数据的加密，并将加密后的数据传输至内网数据库服务器。

在本实施例中，数据采集系统采用西门子wincc可支持Modbus TCP/IP、OPC、MPI、PROFIBUS、S7TCP/IP、Industrial Ethernet等主流控制器通信协议。

由于西门子wincc本身的采用方式，是将数据存放在Microsoft SQL Server数据库中，数据保存方式具有加密性，客户端不能直接对数据进行读取，只能通过wincc组态画面及插件进行数据的监控及记录，本发明采用VBS脚本将实时数据自动保存到MySQL第三方数据库中，数据保存的时间间隔可以设定。具体实现方式如下：

定义数据变量；

将wincc变量数值赋值于定义变量；

约定数据库名字、账号、密码、表名、端口号；

将变量值按照表格式存入表中(表名、数值、日期)。

为确保客户端(B/S构架软件或手机APP)的使用便利性及系统的安全性，客户端需要对外网服务器进行访问，本发明要求配置2台服务器，期中一台作为内网服务器，保存项目数据，另外一台作为外网服务器(双网卡，物理隔离)，数据库为副数据库，核心数据库只能读不能写，并增设防火墙以确保系统的安全性。

内网服务器端用于采用组态软件实现对现场数据的读取，通过接口实现对现场数据向自定义数据库的写入。

外网服务器用于通过分析处理，对数据进行封装，包括加密和结构化，同时对用户权限进行认证，排除非法访问；认证通过后，发送加密后的数据包发送给客户端。

客户端接收到数据后对数据进行解析，数据解析后在页面进行显示。

在本实施例中，数据通信链路采用VPN虚拟局域网，可实现中心数据采集服务器和各站点的连通，并且采用VPN可实现数据的加密，保障现场数据运行的安全性。

在本实施例中，数据采集服务器与数据通信链路之间还连接有路由器或交换机，数据采集服务器通过路由器或交换机将数据传输至VPN虚拟局域网。

客户端采用手机APP的形式，内设有设备运行监视模块、设备故障预警模块、能耗趋势分析模块、自动优化运行模块、专家管理模块和前置评估模块，其中：

所述的设备运行监视模块对不同设备进行分类，同类型设备按照编号进行自动排列，在实时采集服务器中的不同变量对设备进行关联，实时采集服务器中的变量根据地理位置信息、设备名称、功能进行编号，便于不同项目之间的标准化。

所述的设备故障预警模块对现场故障进行自动采集，故障产生后，或者对异常数值进行报警，触发报警信息，并以短信的方式推送给用户，用户可以及时对现场故障进行排查避免影响系统正常的运行。

所述的能耗趋势分析模块通过对电量、冷热量进行监视计算能耗，并对能耗趋势进行分析，判断系统运行的能耗指标。

所述的自动优化运行模块基于历史数据、天气预报对系统实时负荷进行预测，并通过设备的运行特性曲线进行比较，使机组始终运行在高效点；基于“设备最佳效率曲线”根据实际负荷及设备运行参数，协调控制运行策略，按需主动控制机组、水泵的台数和转速，保障机组和水泵始终在最高效率点运行，使系统更智能、更高效。

所述的专家管理模块设置专家共享模块，客户遇到的问题进行实时反馈，利用奖赏等方式，专家进行解答并对系统运行数据进行分析，提出解决方案，使用户低成本的享受专家资源。

所述的前置评估模块基于设备及不同建筑物的运行数据，建立BIM能耗模型的信息化管理系统，形成能耗模型、设备运行模型，对后期新建项目可直接调取能耗及设备运行模型，优化设计方案，减低项目投资。

客户端实现信息方便快捷的查看分析，依托累积数据，实现控制功能拓展、成本分析、设备特性分析与故障预警、能耗趋势分析与预测、自动优化运行、专家管理等功能；深挖系统运行产生的大数据价值，依托BIM技术构建基于模型的信息化管理系统，形成能耗模型、设备运行模型等信息模型，实现前置评估功能，为项目设计、实施、运维过程中的管理提供数据支撑和决策参考。

本发明提出的数据远传监控系统，可以降低对现场数据读取的难度，实现对现场设备的兼容性，用户不需要额外开发其他数据采集软件，减少项目的开发成本，另外通过客户端，可以实现对现场设备运行状态的监视，故障分析、能耗查看及专家管理等功能，低成本的获取项目数据，为后期节能运行、项目节能改造及新建项目具有重要的意义。

本申请的另一种典型实施方法，提供了一种数据远传监控方法，该方法包括以下步骤：

数据采集服务器采集现场数据，采用VBS脚本将数据自动保存到MySQL第三方数据库中，通过数据通信链路将数据加密传输至内网服务器；

内网服务器采用组态软件读取数据，通过接口将现场数据写入自定义数据库，外网服务器从内网服务器中获取数据，对数据进行分析处理和封装，包括加密和结构化；并接收客户端访问请求，认证客户端权限，认证通过后，发送加密后的数据包给客户端；

客户端接收到数据后对数据进行解析处理，包括设备运行监视、设备故障预警、能耗趋势分析、自动优化运行、专家管理和前置评估，数据解析后在页面进行显示。

上述的采用VBS脚本将数据自动保存到MySQL第三方数据库中的步骤包括：

定义数据变量；

将数据赋值于定义变量；

设定数据库名字、账号、密码、表名、端口号；

将变量值按照表格式存入表中。

上述的设备运行监视的步骤包括：

对不同设备进行分类，同类型设备按照编号进行自动排列，在实时采集服务器中的不同变量对设备进行关联，实时采集服务器中的变量根据地理位置信息、设备名称、功能进行编号，便于不同项目之间的标准化。

上述的设备故障预警的步骤包括为：

对现场故障进行自动采集，故障产生后，或者对异常数值进行报警，触发报警信息，并以短信的方式推送给用户，用户可以及时对现场故障进行排查避免影响系统正常的运行。

上述的能耗趋势分析的步骤包括：

通过对电量、冷热量进行监视计算能耗，并对能耗趋势进行分析，判断系统运行的能耗指标，如图2中(a)和(b)所示。系统运行的能耗指标的计算公式为：

式中，COP_系统为系统运行的能耗；Q_冷量为系统的冷热量；P_主机为主机电量；P_冷冻泵为冷冻泵电量；P_冷却泵为冷却泵电量；P_冷却塔为冷却塔电量；P_附属为附属设备电量。

上述的自动优化运行的步骤包括：

基于历史数据、天气预报对系统实时负荷进行预测，并通过设备的运行特性曲线进行比较，使机组始终运行在高效点。

基于“设备最佳效率曲线”根据实际负荷及设备运行参数，协调控制运行策略，按需主动控制机组、水泵的台数和转速，保障机组和水泵始终在最高效率点运行，使系统更智能、更高效。

上述的专家管理的步骤包括：

设置专家共享模块，客户遇到的问题进行实时反馈，利用奖赏等方式，专家进行解答并对系统运行数据进行分析，提出解决方案，使用户低成本的享受专家资源。

上述的前置评估的步骤包括：

基于设备及不同建筑物的运行数据，建立BIM能耗模型的信息化管理系统，形成能耗模型、设备运行模型，对后期新建项目可直接调取能耗及设备运行模型，优化设计方案，减低项目投资。

本发明提出的数据远传监控方法，可以降低对现场数据读取的难度，实现对现场设备的兼容性，用户不需要额外开发其他数据采集软件，减少项目的开发成本，另外通过客户端，可以实现对现场设备运行状态的监视，故障分析、能耗查看及专家管理等功能，低成本的获取项目数据，为后期节能运行、项目节能改造及新建项目具有重要的意义。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种数据远传监控系统，其特征是，采集服务器与内网服务器之间采用VPN网络进行数据的传输，包括数据采集服务器、内网服务器、外网服务器和若干个客户端，数据采集服务器实现对现场系统及设备运行数据的自动采集，采用VBS脚本将数据自动保存到MySQL第三方数据库中，通过数据通信链路实现数据的加密，并将加密后的数据传输至内网数据库服务器，内网服务器采用组态软件实现对现场数据的读取，通过接口将现场数据写入自定义数据库，保存现场数据；内网服务器还通过局域网将保存数据传输至外网服务器，外网服务器通过分析处理，对数据进行封装，同时对客户端权限进行认证，认证通过后，发送加密后的数据包给客户端；客户端接收到数据后对数据进行解析，数据解析后在页面进行显示；客户端采用手机APP的形式，内设：

设备运行监视模块，用于对不同设备进行分类，将同类型设备按照编号进行自动排列，实时采集外网服务器中的不同变量对设备进行关联，实时采集外网服务器中的变量根据地理位置信息、设备名称、功能进行编号；

设备故障预警模块，用于对现场故障进行自动采集，产生故障或者异常数值时进行报警，触发报警信息，并以短信的方式推送给用户，提示用户及时对现场故障进行排查；

能耗趋势分析模块，用于通过对电量、冷热量进行监视计算能耗，并对能耗趋势进行分析，判断系统运行的能耗指标；

自动优化运行模块，用于基于历史数据、天气预报对系统实时负荷进行预测，并基于设备的运行特性曲线，根据实际负荷及设备运行参数，协调控制运行策略，按需主动控制机组、水泵的台数和转速，保障机组和水泵始终在最高效率点运行；

专家管理模块，用于接收客户反馈的问题，共享给专家，由专家进行解答并对系统运行数据进行分析，提出解决方案；

前置评估模块，用于基于设备及不同建筑物的运行数据，建立BIM能耗模型的信息化管理系统，形成能耗模型、设备运行模型，调取能耗及设备运行模型，优化后期新建项目的设计方案。

2.根据权利要求1所述的数据远传监控系统，其特征是，所述数据通信链路采用VPN虚拟局域网，实现数据采集服务器和内网数据库服务器的连通，并采用VPN实现数据的加密。

3.根据权利要求1所述的数据远传监控系统，其特征是，所述数据采集服务器与数据通信链路之间还连接有路由器或交换机，数据采集服务器通过路由器或交换机将数据传输至VPN虚拟局域网。

4.一种权利要求1所述的数据远传监控系统的实现方法，其特征是，采集服务器与内网服务器之间采用VPN网络进行数据的传输，包括以下步骤：

采集现场系统及设备运行数据，采用VBS脚本将数据自动保存到MySQL第三方数据库中，通过数据通信链路将数据加密传输至内网服务器；

内网服务器采用组态软件读取数据，通过接口将现场数据写入自定义数据库，外网服务器从内网服务器中获取数据，对数据进行分析处理和封装，接收客户端访问请求，认证客户端权限，认证通过后，发送加密后的数据包给客户端；

客户端接收到数据后对数据进行解析处理，包括设备运行监视、设备故障预警、能耗趋势分析、自动优化运行、专家管理和前置评估，数据解析后在页面进行显示；所述专家管理的步骤包括：

接收客户反馈的问题，共享给专家，由专家进行解答并对系统运行数据进行分析，提出解决方案；

所述前置评估的步骤包括：

基于设备及不同建筑物的运行数据，建立BIM能耗模型的信息化管理系统，形成能耗模型、设备运行模型，调取能耗及设备运行模型，优化后期新建项目的设计方案。

5.根据权利要求4所述的数据远传监控系统的实现方法，其特征是，所述采用VBS脚本将数据自动保存到MySQL第三方数据库中的步骤包括：

定义数据变量；

将数据赋值于定义变量；

设定数据库名字、账号、密码、表名、端口号；

将变量值按照表格式存入表中。

6.根据权利要求4所述的数据远传监控系统的实现方法，其特征是，所述对数据进行封装包括加密和结构化的步骤。

7.根据权利要求4所述的数据远传监控系统的实现方法，其特征是，所述设备运行监视的步骤包括：

对不同设备进行分类，将同类型设备按照编号进行自动排列，实时采集外网服务器中的不同变量对设备进行关联，实时采集外网服务器中的变量根据地理位置信息、设备名称、功能进行编号；

所述设备故障预警的步骤包括：

对现场故障进行自动采集，故障产生后，或者对异常数值进行报警，触发报警信息，并以短信的方式推送给用户，提示用户及时对现场故障进行排查。

8.根据权利要求4所述的数据远传监控系统的实现方法，其特征是，所述能耗趋势分析与预测的步骤包括：

通过对电量、冷热量进行监视计算能耗，并对能耗趋势进行分析，判断系统运行的能耗指标；

所述自动优化运行的步骤包括：

基于历史数据、天气预报对系统实时负荷进行预测，并基于设备的运行特性曲线，根据实际负荷及设备运行参数，协调控制运行策略，按需主动控制机组、水泵的台数和转速，保障机组和水泵始终在最高效率点运行。

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