CN109542031A - 一种远程运维系统中的设备组态方法 - Google Patents

一种远程运维系统中的设备组态方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种远程运维系统中的设备组态方法，其特征在于，包括以下步骤：依据现场设备，在远程运维云平台创建设备类型；新增属于第一步创建的设备类型的参数模板及对应的版本号；为当前版本号的参数模板设置报警点及报警阈值；新增设备实例；添加变量；将远程数据采集网关与现场设备相连；远程数据采集网关采集到的数据以变量形式进行显示。本发明能够提升系统定制化二次开发的效率，提高系统的灵活性。

Description

一种远程运维系统中的设备组态方法
技术领域
本发明涉及一种远程运维系统中的设备组态方法，属于工控自动化技术领域。
背景技术
设备远程运维业务应用面广、市场巨大，但各行业乃至各案例的运维需求往往大相径庭。不同的客户运维过程中关注的设备类型、数据监控内容具有极强的个性化需求，为满足应用场景，要进行大量系统设备组态的二次开发。
申请号为201610100847.6的发明专利提供一种运维系统采集配置方法，涉及数据中心集成管理技术领域。该方法中设备类型与采集配置表、采集配置表与监测点表均为一对一的关系，在应用同类型设备进行不同的参数采集时，由于采集配置表的单一，有可能产生数据的冗余和存储空间的浪费。为了应对同种设备不同应用场合的监测要求，需要建立多种设备类型，给设备类型的管理增加了困难。
申请号为201610671910.1的发明专利公开了一种运维数据采集系统及运维数据采集方法，该运维数据采集系统包括：配置中心，用于配置各个被监控节点的采集信息并将所述采集信息下发给任务中心；所述任务中心，用于在接收到所述配置中心下发的所述采集信息时，根据所述采集信息生成采集任务，并按照所述采集任务从所述各个被监控节点处采集运维数据。
该方案中提到的数据采集方案依赖于一个强大的配置中心，全部采集任务的下发、调度均由配置中心完成，但随着业务量的增长，配置中心的任务负荷将随设备数量的增加而增加，最终配置中心的运算能力将限制设备的接入数量，不利于系统的拓展。
申请号为201711143888.4的发明专利提供了一种数据采集方法，所述数据采集方法包含：根据用户查询需求，配置复数个预置查询模块，根据所述预置查询模块及其对应的数据源位址信息生成任务配置表；获取用户指令，解析所述用户指令中涉及的复数个用户查询需求，并将所述用户查询需求写入预置的任务记录表中；所述任务记录表根据所述用户查询需求调取所述任务配置表中对应的预置查询模块，并将查询条件补入所述预置查询模块中获得定制化查询语句；根据所述定制化查询语句及其对应的数据源位址信息查询数据库，获得目标数据。
该方法体现了一定的定制化查询思想，但未能将查询需求抽象为设备参数模板，针对特定种类设备的查询的生成仍然要依赖模块配置，不能复用现成的模板，造成了开发成本和工作量的浪费。
发明内容
本发明的目的是：提出一种应用在工业远程运维系统中的设备组态与管理方法，提升系统定制化二次开发的效率，提高系统的灵活性。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种远程运维系统中的设备组态方法，该远程运维系统包括远程运维云平台、远程数据采集网关及现场设备内的可编程逻辑控制器，由远程数据采集网关采集可编程逻辑控制器的寄存器数据，将不同寄存器地址存储的寄存器数据定义为不同的变量，由远程数据采集网关将采集到的变量的值上传至远程运维云平台，其特征在于，所述设备组态方法包括以下步骤：
第一步、依据现场设备，在远程运维云平台创建设备类型，设备类型至少包括设备用途、设备型号及类型名称，同种设备型号的现场设备对应同一个设备类型；
第二步、新增属于第一步创建的设备类型的参数模板及对应的版本号，其中：
一个参数模板从属于一个设备类型，一个设备类型则对应至少一个参数模板，参数模板包含采集参数及至少一条采集报文，其中：采集参数至少包括采集频率、超时时间及重发次数，采集报文内包含需要采集的数据采集点的集合，一个变量对应一个数据采集点；
不同的采集频率及数据采集点的数量对应不同的采集情景，同一个参数模板针对不同的采集情景有不同的版本号，不同版本号的同一个参数模板对应同一个设备类型；
远程运维云平台依据实际采集频率针对同一参数模板产生不同版本号的参数模板以修正原参数模板中采集频率过高或不足的情况，若远程运维云平台在每个采集周期接收到新的数据，即在每个采集周期内数据都会产生变化，则采集频率不足，将参数模板中的采集频率上调一档，生成该参数模板的新版本；若在设定时间段内平均超过N个采集周期远程运维云平台才接收到一个不同数据，则采集频率过高，将参数模板中的采集频率下调一档，生成该参数模板的新版本，N为预先设定的阈值；若始终采集不到的数据点，则为配置错误或冗余，去掉该采集点；
第三步、为当前版本号的参数模板设置报警点及报警阈值，报警点为需要监控的至少一个数据采集点，报警阈值为预先设定的能够触发报警的报警点的数据阈值；
第四步、新增设备实例，设备实例与现场设备一一对应，将每个设备实例与设备类型及不同版本号的参数模板相关联，一个设备类型对应至少一个设备实例，属于同一设备类型的不同设备实例可以对应同一个参数模板的不同版本，同一设备实例仅能关联某个版本号的一个参数模板；
第五步、添加变量，并将变量与数据采集点相关联；
第六步、将远程数据采集网关与现场设备相连，由远程运维云平台将第四步关联的参数模板下发至远程数据采集网关，远程数据采集网关依据参数模板采集现场设备内的可编程逻辑控制器的寄存器数据；
第七步、远程数据采集网关采集到的数据以变量形式进行显示，以方面用户进行实时监控。
优选地，通过复制并修改现有的所述参数模板来生成新的所述参数模板。
优选地，当现场设备发生变化时，将原有的所述设备实例指向新的现场设备。
优选地，所述参数模板中的采集频率为多个不同的采集频率。
优选地，所述报文中包括实时采集频率及所述数据采集点的集合，所述实时采集频率为所述参数模板中多个采集频率中的任意一个，通过所述报文中包含的实时采集频率的不同所述参数模板分化为不同的版本，和/或通过所述报文中的数据采集点的数量及重要程度性的不同所述参数模板分化为不同的版本。
优选地，通过所述参数模板可以查询与该参数模板相关联的所述设备实例。
与申请号为201610100847.6的发明专利相比较，本发明通过抽象监测点概念，将数据中心的各类设备抽象为三个层次：即设备类型-监测点-指标三层；通过数据库的关系设计，实现设备类型动态扩展、监测页面零开发、监测页面多元展示、关联告警信息功能。大大减小了开发成本，增大了软件的灵活性。
与申请号为201610671910.1的发明专利相比较，应用本发明的技术方案，系统设计复杂度减小，无代理部署与升级的麻烦，并且由于是任务中心直接从被监控节点处获取数据，使得交互次数减少，降低被监控节点的压力，安全性、稳定性、可靠性大幅提高。
本发明中所述参数模板涉及全部设备数据的采集，包括设备运行数据：启停、负载、效率、持续运行时间；报警：上下阈值预警/报警，布尔型报警标志位的报警；维保：维护周期到期预警/提醒；外部采集量如环境温度、湿度等等。并且，不本发明的参数模板的支持灵活的参数自定义，在原来版本的基础上对任意报文、采集点的任意采集参数(地址、类型、频率、超时时间、重发次数)均可以由用户自主修改。同时，在本发明中，优化策略和相关判定的条件可以由用户自定义。本发明中的参数模板与设备类型关联，同样的设备类型可对应多个参数模板版本，所能应用的设备类型理论上是所有支持Modbus通信的设备或工控机
附图说明
图1为本方法的应用场景(系统架构)图；
图2为应用本方法在云平台中进行设备组态的流程图；
图3为设备类型-参数模板(报文-采集点)-设备实例-物理设备-变量的关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
在本发明提供的一种远程运维系统中的设备组态方法中，所述工业远程运维系统包含：
远程运维云平台：用于部署设备组态以及存储设备基本信息和现场采集的各类实时数据；
远程数据采集云网关：与现场设备的可编程逻辑控制器通过串口或网口等方式连接，采集可编程逻辑控制器的寄存器内容，并通过WiFi、4G等方式与远程运维云平台通信，按要求的采集频率上传数据；
现场设备的可编程逻辑控制器：通过内置程序控制现场设备，提供设备运行数据。
基于上述远程运维系统，本发明包括以下步骤：
第一步：新增设备类型；
第二步：新增属于设备类型的参数模板，设置版本号；
第三步：为当前版本号的参数模板设置报警点和报警阈值；
第四步：新增设备实例，并与设备类型和参数模板关联；
第五步：添加变量；
第六步：关联变量与数据源，即设备实例中的数据采集点；
第七步：远程数据采集云网关连接现场设备的可编程逻辑控制器；
第八步：远程数据采集云网关本地配置，验证连接字符串，接入远程运维云平台；
第九步：下发参数模板到远程数据采集云网关，远程数据采集云网关根据参数模板采集数据；
第十步：变量显示，实时监控。
在上述步骤中，本发明将设备组态过程中涉及的管理对象抽象归纳为设备类型-参数模板-报警设置-设备实例-变量这五大类，其中参数模板中还有采集报文和采集点两个对象。
设备类型：
(1)设备类型包括设备的主要用途、型号、类型名称，还可以包含设备维保周期、图片或其他自定义属性。
(2)设备类型支持增加、删除、编辑和查询。
(3)设备类型与实际的设备型号是一一对应的关系，同种设备型号的现场设备，不论其应用场合，均对应同一设备类型。
(4)设备类型与参数模板是一对多的关系。
(5)设备类型与设备实例是一对多的关系。
参数模板：
(1)参数模板包括采集频率(多档可选)、超时时间、重发次数等采集参数；
(2)参数模板不独立存在，一个参数模板必须从属于一个设备类型；
(3)参数模板内至少包含一条采集报文；
(4)报文内包含数据采集点；
(5)通过参数模板可以查询与该模板相关联的设备实例；
(6)参数模板支持增加、删除、编辑与查询；
(7)参数模板支持复制，经过复制与修改可以成为一份新的参数模板版本；
(8)参数模板通过版本号管理，一个版本对应一种采集情景，同一参数模板的版本号唯一且不可更改；
(9)参数模板的不同版本与设备类型是多对一的关系，同一参数模板的不同版本均对应同一设备类型；
(10)设备实例与参数模板是一对一的关系，属于同一设备类型的不同设备实例可以对应同一参数模板的不同版本，但同一设备实例只能应用一个版本的参数模板。
参数模板的版本号生成方式包括：
(1)通过用户设定的采集点全集以及重要程度属性(Mandatory——Important——Optional)确定参数模板中包含的采集点数量，自动分化出不同的版本，例如版本V1.0包含所有采集点，版本V2.0包含属性为必要和重要的所有采集点，版本V3.0仅包含必要的采集点；
(2)报文设置高、中、低三档采集频率，根据采集频率自动分化出不同版本，例如版本V1.0包含所有采集点并且以最高频率采集，版本V1.1以中档频率采集，版本V1.2以低档频率采集；
(3)用户自定义采集点数量、采集频率和版本号，生成自定义版本，版本号不能与系统定义的重复。
(4)系统根据本类型设备的实际数据采集情况(设备开机频率、开机时长、不同时段运行数据的变化频率等)，结合用户自定义的采集属性，以准确反映设备工况、降低采集功耗和数据流量为目标，对参数模板实现自主优化，生成高版本模板，修正低版本中采集频率过高或不足的情况(如每个采集周期均上传新的数据——即在每个采集周期内数据都会产生变化——即视为采集频率不足，上调一档，而在一段时间内平均超过十个采集周期才上传一个不同数据的情况，视为采集频率过高，下调一档；自设备上线以来始终采集不到的数据点视为配置错误或冗余，去掉该采集点)，用户可以根据系统提示和实际需求决定是否应用升级版本的参数模板。
采集报文：
(1)报文用以对所有采集点进行归类，一条报文包含采集频率(从参数模板支持的频率中选择)、读写支持(只读、只写、可读可写)、读写功能码、起始地址、数据编码、CRC编码、寄存器数量等信息；
(2)采集报文支持增加、删除、编辑；
(3)采集报文与参数模板是多对一的关系，同一个参数模板可以包含多条采集报文；
(4)采集报文内至少包含一个采集点，不允许创建不含采集点的空报文。
采集点：
(1)采集点包括采集点名称、类型、字节偏移以及采集点的单位等信息；
(2)采集点支持的数据类型包括UNIT 8、UINT 16、UINT 32、UINT 64、INT 8、INT16、INT 32、INT 64、FLOAT 32、DOUBLE、STRING、BOOL等；
(3)采集点与采集报文是多对一的关系，一条采集报文内可以包含多个采集点；
(4)采集报文的起始地址、采集点字节偏移量和采集的数据类型(即字节数)共同确定了采集点的具体地址；
(5)采集点支持报警设置，可以通过阈值监控功能自定义数值上限和下限，当超出阈值后系统将自动产生报警信息；
(6)当报警点的报警产生后，在系统中可以驱动消息推送、维保工单生成等功能；
(7)采集点支持增量统计；
(8)采集点支持公式计算，可以根据自定义的公式对采集到的原始数据进行加、减、乘、除、左移、右移、按位与、按位或等运算，计算结果作为参数点的值上传。
设备实例：
(1)设备实例在系统中与实际需要维护的现场设备一一对应；
(2)设备实例包括设备类型、设备名称、序列号、接入信息、参数模板版本、出厂日期、以及设备说明、附加属性等信息；
(3)设备实例与现场的物理设备是一一对应的关系，通过序列号唯一确定该实例对应的现场设备；
(4)设备实例与设备类型、与设备类型下的参数模板均是一对一的关系，设备必须与一个设备类型关联，并且选择一个版本的参数模板；
(5)设备实例支持增加、删除、编辑操作；
(6)设备实例支持替换操作，即当现场的物理设备发生变化时可以通过替换的操作使得原有的系统设备实例指向新的物理设备，替换过程中设备序列号必须发生变化。
变量：
(1)系统通过变量管理的形式对需要进行监控的采集点进行可视化展示；
(2)变量的管理和组织采用树状目录结构，支持自定义的不限层级数量的变量目录；
(3)变量包含变量名称、类型等基本信息；
(4)系统支持数字型、布尔型和字符型的类型解析；
(5)变量可以关联数据源，即设备实例的采集点；
(6)变量与采集点是一一对应的关系，且其类型必须相互对应，如数值型的变量必须关联数值型(UNIT 8、UINT 16、UINT 32、UINT 64、INT 8、INT 16、INT 32、INT 64、FLOAT32、DOUBLE)的采集点，布尔型的变量只能关联BOOL型的采集点，字符型的变量只能关联STRING型的采集点；
(7)只有当变量关联了数据源(即采集点)，系统才能对其予以显示。
本发明中所阐述的方法包含设备的类型管理、采集参数模板管理、参数模板版本管理，并支持模板的复用和共享。
本发明阐述的设备组态与管理方法中，包含设备类型、参数模板、设备实例等，列举一种采用MySQL数据库的表结构设计方案如下：
(1)设备类型
(2)设备类型附加属性
列名 类型 含义 说明
Id VARchar(128) 类型附加属性ID 主键
DeviceTypeId VARchar(128) 设备类型ID 必填，外键
DisplayOrder INT(11) 显示顺序 非空
DisplayName VARchar(256) 附加属性名称 可选
(3)设备连接类型
列名 类型 含义 说明
Id VARchar(128) 设备连接类型ID 主键
Name LONGTEXT TCP/COM 非空
(4)参数模板
列名 类型 含义 说明
Id VARchar(128) 参数模板ID 主键
Version LONGTEXT 参数模板版本 非空，唯一
DeviceTypeId VARchar(128) 设备类型ID 非空，外键
CreateTime DATETIME 创建时间 非空
CreateBy LONGTEXT 创建人 非空
DeviceManufacturerId VARchar(128) 设备制造商ID 非空，外键
SamplingRateHighId VARchar(128) 高频配置ID 非空，外键
SamplingRateMiddleId VARchar(128) 中频配置ID 非空，外键
SamplingRateLowId VARchar(128) 低频配置ID 非空，外键
(5)数据点采集配置
列名 类型 含义 说明
Id VARchar(128) 采集配置ID 主键
RateLevel LONGTEXT 频率级别 非空
chRateLevel LONGTEXT 通道频率级别 非空
(6)数据点
(7)设备实例
列名 类型 含义 说明
Id VARchar(128) 设备ID 主键
SN LONGTEXT 设备序列号 非空，唯一
IP LONGTEXT 设备IP地址 可选
Port LONGTEXT 串口号 可选
ConnectionTypeId VARchar(128) 连接类型ID 非空，外键
TagTemplateId VARchar(128) 参数模板ID 非空，外键
Description LONGTEXT 设备描述 可选
GatewayId VARchar(128) 网关ID 非空，外键
CreateTime DATETIME 创建时间 非空
Name LONGTEXT 设备名称 非空
DeviceTypeId VARchar(45) 设备类型ID 非空，外键
DeviceManufacturerId VARchar(128) 设备制造商ID 非空，外键
GatewayComInterfaceId VARchar(128) 网关接口ID 非空，外键
ProductionDate DATETIME 生产日期 非空
SystemIntegratorId VARchar(128) 系统集成商ID 非空，外键
DeviceAddress INT(11) 设备位置 非空
(8)设备实例附加属性
列名 类型 含义 说明
Id VARchar(128) 实例属性ID 主键
DeviceId VARchar(128) 设备ID 非空，外键
DeviceTypeAdditionalPropertyId VARchar(128) 附加属性ID 非空，外键
Value LONGTEXT 属性值 可选
(9)设备实例采集配置
列名 类型 含义 说明
Id VARchar(128) 实例采集配置ID 主键
SamplingRate INT(11) 采集频率 非空
(10)报警

Claims (6)

1.一种远程运维系统中的设备组态方法，该远程运维系统包括远程运维云平台、远程数据采集网关及现场设备内的可编程逻辑控制器，由远程数据采集网关采集可编程逻辑控制器的寄存器数据，将不同寄存器地址存储的寄存器数据定义为不同的变量，由远程数据采集网关将采集到的变量的值上传至远程运维云平台，其特征在于，所述设备组态方法包括以下步骤：
第一步、依据现场设备，在远程运维云平台创建设备类型，设备类型至少包括设备用途、设备型号及类型名称，同种设备型号的现场设备对应同一个设备类型；
第二步、新增属于第一步创建的设备类型的参数模板及对应的版本号，其中：
一个参数模板从属于一个设备类型，一个设备类型则对应至少一个参数模板，参数模板包含采集参数及至少一条采集报文，其中：采集参数至少包括采集频率、超时时间及重发次数，采集报文内包含需要采集的数据采集点的集合，一个变量对应一个数据采集点；
不同的采集频率及数据采集点的数量对应不同的采集情景，同一个参数模板针对不同的采集情景有不同的版本号，不同版本号的同一个参数模板对应同一个设备类型；
远程运维云平台依据实际采集频率针对同一参数模板产生不同版本号的参数模板以修正原参数模板中采集频率过高或不足的情况，若远程运维云平台在每个采集周期接收到新的数据，即在每个采集周期内数据都会产生变化，则采集频率不足，将参数模板中的采集频率上调一档，生成该参数模板的新版本；若在设定时间段内平均超过N个采集周期远程运维云平台才接收到一个不同数据，则采集频率过高，将参数模板中的采集频率下调一档，生成该参数模板的新版本，N为预先设定的阈值；若始终采集不到的数据点，则为配置错误或冗余，去掉该采集点；
第三步、为当前版本号的参数模板设置报警点及报警阈值，报警点为需要监控的至少一个数据采集点，报警阈值为预先设定的能够触发报警的报警点的数据阈值；
第四步、新增设备实例，设备实例与现场设备一一对应，将每个设备实例与设备类型及不同版本号的参数模板相关联，一个设备类型对应至少一个设备实例，属于同一设备类型的不同设备实例可以对应同一个参数模板的不同版本，同一设备实例仅能关联某个版本号的一个参数模板；
第五步、添加变量，并将变量与数据采集点相关联；
第六步、将远程数据采集网关与现场设备相连，由远程运维云平台将第四步关联的参数模板下发至远程数据采集网关，远程数据采集网关依据参数模板采集现场设备内的可编程逻辑控制器的寄存器数据；
第七步、远程数据采集网关采集到的数据以变量形式进行显示，以方面用户进行实时监控。
2.如权利要求1所述的一种远程运维系统中的设备组态方法，其特征在于，通过复制并修改现有的所述参数模板来生成新的所述参数模板。
3.如权利要求1所述的一种远程运维系统中的设备组态方法，其特征在于，当现场设备发生变化时，将原有的所述设备实例指向新的现场设备。
4.如权利要求1所述的一种远程运维系统中的设备组态方法，其特征在于，所述参数模板中的采集频率为多个不同的采集频率。
5.如权利要求4所述的一种远程运维系统中的设备组态方法，其特征在于，所述报文中包括实时采集频率及所述数据采集点的集合，所述实时采集频率为所述参数模板中多个采集频率中的任意一个，通过所述报文中包含的实时采集频率的不同所述参数模板分化为不同的版本，和/或通过所述报文中的数据采集点的数量及重要程度性的不同所述参数模板分化为不同的版本。
6.如权利要求1所述的一种远程运维系统中的设备组态方法，其特征在于，通过所述参数模板可以查询与该参数模板相关联的所述设备实例。
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