CN109831512A - 基于modbus rtu的数据采集方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于MODBUS RTU的数据采集方法，包括步骤：各个子设备的数据实时传递至数据采集装置中；数据采集装置中的若干个客户机与数据采集服务端一一对应连接，客户机实时采取对应的数据，并将数据存储于数据存储器中；将数据存储器中的当前数据与上一组数据进行比对，将发生变化的数据以变化指令的形式存储于指令存储器中；获取客户指令，并根据变化指令获取数据存储器中对应的数据报文，将数据报文反馈至客户终端。通过上述方法，利用多个客户机与数据采集服务端一一对应的进行数据采集，大大的提高了采集效率，即只需要用一个客户端的串口资源就可以并发采集多个modbusRTU设备。

Description

基于MODBUS RTU的数据采集方法及装置

技术领域

本发明涉及数据处理领域，尤其涉及一种基于MODBUS RTU的数据采集方法及装置。

背景技术

在对机房控制中，机房的动力和环境等基础设施基本上都采用MODBUS RTU协议，而MODBUS RTU是一种工业标准协议，其标准化且被广泛应用。但是在实际应用上，如果在一条总线(如485总线)上联多个设备采集，只能进行轮询采集不能进行并发采集。而在机房中，往往设置有多个子设备，在机房中环境、子设备状态等信息进行处理时，数据量巨大。而轮询采集时间过程长，不能够及时的反馈信息至客户。所以，为了实现MODBUS RTU多个子设备的并发采集，每个子设备都需要单独占用客户端的串口，客户端如电脑串口数量有限(一般2至4个)，往往采用一条总线上如485联多个设备轮询采集，这种采集方式效率低下且实时性差。

发明内容

本发明的技术方案是：基于MODBUS RTU的数据采集方法，应用于对机柜中若干个子设备的数据监控，每个子设备与一数据采集服务端对应连接，且子设备与数据采集装置之间采用MODBUS RTU协议，所述方法包括步骤：

S1、各个所述子设备的数据实时传递至所述数据采集装置中；

S2、数据采集装置中的若干个客户机与所述数据采集服务端一一对应连接，所述客户机实时采取对应的所述数据，并将所述数据存储于数据存储器中；

S3、将所述数据存储器中的当前数据与上一组数据进行比对，将发生变化的数据以变化指令的形式存储于指令存储器中；

S4、获取所述客户指令，并根据所述变化指令获取所述数据存储器中对应的数据报文，将所述数据报文反馈至客户终端。

较佳的，在步骤S3中，进行比对后，若所述数据发生变化时，所述变化指令对应的标记位为1，否则标记位为0。

较佳的，所述变化指令包括地址位以及标记位，所述地址位对应的是该变化指令对应的数据报文在所述数据存储器中的地址。

较佳的，步骤S4包括：

S41、客户终端向所述数据采集装置发送调取变化数据请求；

S42、所述数据采集装置中的客户服务模块接收到所述调取变化数据请求后，从所述指令存储器中调取所述变化指令；

S43、客户服务模块根据所述变化指令中的所述地址位从所述数据存储器中获取相应的数据报文，并将该数据报文返回至客户终端。

较佳的，在步骤S1中，于所述数据采集装置向所述子设备发送调取数据请求后，所述子设备中的数据采集服务端实时获取一一对应所述机柜内各个所述子设备的数据，并将这些数据实时传递至所述数据采集装置中。

较佳的，在步骤S4中，所述数据采集服务端与所述客户机之间采用MODBUS RTU协议进行交互，所述客户终端与所述数据采集装置之间采用MODBUS RTU或MODBUS TCP协议进行交互。

较佳的，在步骤S3中，每组数据均对应一阈值，若当前数据与上一组数据的差值超所对应的所述阈值时，则判定该数据对应的标志位为1，否则，该数据对应的标志位为0。

本发明还提供了一种基于MODBUS RTU的数据采集装置，应用于对机柜中若干个子设备的数据监控，每个所述子设备与一数据采集服务端对应连接，所述装置包括：

若干个客户机，与所述数据采集服务端一一对应电连接，所述客户机通过所述数据采集服务端获取各个所述子设备的数据；

数据存储器，与所述客户机电连接，用以存储所述客户机采集到的数据；

比对模块，与所述数据存储器电连接，用以将所述数据存储器中的数据与上一组数据进行比对，获取变化指令；

指令存储器，与所述比对模块电连接，用以存储所述变化指令；

客户服务模块，与所述指令存储器以及所述数据存储器电连接，用以接收客户终端发送来的调取变化数据请求后从所述指令存储器中调取变化指令，再从所述数据存储器中获取所述变化指令对应的数据报文后发送至客户终端。

较佳的，所述客户服务模块包括MODBUS RTU服务器以及MODBUS TCP服务器，均与所述指令存储器以及所述数据存储器电连接。

较佳的，所述客户机采用MODBUS RTU协议。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：上述基于MODBUS RTU的数据采集方法，主要应用于数据量大且数据变化量少的场景监控中，如机柜等。通过上述方法，利用多个客户机与数据采集服务端一一对应的进行数据采集，大大的提高了采集效率，即只需要用一个客户端的串口资源就可以并发采集多个modbusRTU设备。此外，在采集到数据后，对数据进行比对以存储变化标记位，这种方式处理效率极高，且用户只需要查看变化的数据即可。所以，该方法实现了实时对机柜内各种数据的实时监控，并可以快速发现数据的变化，提高了整体的数据处理效率，机柜的安全性更高。由于机房中的数据绝大多数是处于平稳状态，在未发生故障或意外的情况下数据很稳定，而针对这一特性，只需要将发生变动的数据反馈至客户端即可，不需要将所有数据告知客户端。所以，利用该方法，只需要根据标记位就能够判断出发生变动的数据值，并将该数据值对应的数据报文及时的反馈至客户终端，在提高效率的同时也能够保证准确率。以及，通过开启不同端口的ModbusTcp服务，各端口对应各被采集设备的SlaveID，使得通过一个ModbusTcp的标准协议服务也可以访问对应不同ModbusRTU采集设备。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明基于MODBUS RTU的数据采集方法的流程示意图一；

图2为本发明基于MODBUS RTU的数据采集方法的流程示意图二；

图3为本发明基于MODBUS RTU的数据采集装置的结构示意图；

附图中：1、子设备；11、数据采集服务端；2、数据采集装置；21、客户机；22、数据存储器；23、比对模块；24、指令存储器；25、MODBUS RTU服务器；26、MODBUS TCP服务器；31、MODBUS RTU客户端；32、MODBUS TCP客户端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明基于MODBUS RTU的数据采集方法及装置进行详细说明。

实施例一

如图1所示，基于MODBUS RTU的数据采集方法，应用于对机柜中的若干个子设备1的数据监控，每个子设备1与一数据采集服务端11对应连接，且子设备与数据采集装置之间采用MODBUS RTU协议，该方法包括步骤：

S1、各个子设备1的数据实时传递至数据采集装置2中；

S2、数据采集装置2中的若干个客户机21实时采集对应的子设备1的数据，并将数据存储于数据存储器22中；

S3、将数据存储器22中的当前数据与上一组数据进行比对，将发生变化的数据以变化指令的形式存储于指令存储器24中；

S4、获取变化指令，并根据变化指令获取数据存储器22中存储的对应的数据报文，并将该数据报文反馈至客户终端。

具体来说，在上述基于MODBUS RTU的数据采集方法，主要应用于对机柜中若干个子设备1的数据监控。在该方法中，首先利用各个子设备1一一对应的数据采集服务端11获取该对应子设备1的数据，并将这些数据实时传递到数据采集装置2中。数据采集装置2中有若干个客户机21，客户机21与数据采集服务端11一一对应，以此实现客户机21实时采集对应的自身的数据，并将这些数据存储于数据采集装置2的中的数据存储器22中。然后，将数据存储器22中的数据与上一组存储的数据进行比对，如果比对后发现发生变化的数据，则将该数据以变化指令的形式存储于指令存储器24中。最后，客户终端获取该变化指令，并根据变化指令向数据存储器22中调取该变化指令对应的数据。通过上述方法，利用多个客户机21与数据采集服务端11一一对应的进行数据采集，大大的提高了采集效率，即只需要用一个客户端的串口资源就可以并发采集多个modbusRTU设备。此外，在采集到数据后，对数据进行比对以存储变化标记位，这种方式处理效率极高，且用户只需要查看变化的数据即可。所以，该方法实现了实时对机柜内各种数据的实时监控，并可以快速发现数据的变化，提高了整体的数据处理效率，机柜的安全性更高。

近一步来讲，在步骤S1中，于数据采集装置2向子设备1发送调取数据请求后，子设备1中的数据采集服务端11实时获取一一对应机柜内各个子设备1的数据，并将这些数据实时传递至数据采集装置2中。即在实际应用中，数据采集服务端11并不会主动向数据采集装置2发送数据，而是在数据采集装置2向子设备发出相应的请求后，子设备中的数据采集服务端11才开始进行数据采集并传送。具体来说，数据采集装置2，是一个非标准的Modbus服务器，实现对设备(客户机)请求的SlaveID(1至255，即客户机的数量可以为1-255个)的应用数据单元(ADU)都做出回应，并根据请求的SlaveID值，读取或写入模块(客户机)对应的存储器中的数据内容。对于设备Modbus客户端与ModbusRTU服务器的数据交换仍遵循标准的ModbusRTU协议。

近一步来讲，在步骤S3中，进行比对后，若数据发生变化时变化指令对应的标记位为1，否则标记位为0。在该步骤中，利用标记位标记以向用户告知数据是否变化，这种数据比对方式，高效且准确率高。

近一步来讲，上述变化指令包括地址位以及标记位，地址位对应的是该变化指令对应的数据报文在数据存储器22中的地址。

近一步来讲，如图2所示，在步骤S4中，包括过程：

S41、客户终端向数据采集装置2发送调取变化数据请求；

S42、数据采集装置2中的客户服务模块接收到该调取变化数据请求后，从指令存储器24中调取变化指令；

S43、客户服务模块根据变化指令中的地址位信息从数据存储器22中获取相应的数据报文，并将该数据报文返回至客户终端。

在步骤S4中，客户终端向数据采集装置2发送调取变化数据请求后，数据采集装置2中的客户服务模块接收到该调取变化数据请求后，先从指令存储器24中调取变化指令，当变化指令中的标记位为1时，根据该变化指令中的地址位从数据存储器22中查找相应地址，获取该地址处的数据报文，并将该数据报文返回至客户端。利用这种方式，只需要根据标记位就能够判断出发生变动的数据值，并将该数据值对应的数据报文及时的反馈至客户终端，在提高效率的同时也能够保证准确率。

近一步来讲，上述数据报文包括功能码、数据地址、数据长度以及报文内容。

近一步来讲，上述子设备1包括空调、配电柜、UPS(Uninterruptible PowerSupply，不间断电源)设备等。举例来说，空调设备可以为多个，每个均可以包括回风湿度、回风温度、送风温度、吸气湿度、排气湿度、吸气压力、排气压力、送风机转速百分比等，配电柜中的数据可以包括各个支路的电压、电流等，UPS设备中的数据报文括输入A相电压、输入B相电压、输入C相电压、输入A相电流、输入B相电流、输入C相电流、输入频率。每个空调设备对应的数据采集服务端11采集上述空调设备对应的所有数据，并将这些数据传递至数据采集装置2中对应的客户机21中，以进行后续存储、比对处理。

近一步来讲，上述存储过程为并发存储。这种存储方式效率更高。

近一步来讲，步骤S1中，数据采集服务端11与客户机21之间采用MODBUS RTU协议进行交互。

近一步来讲，在步骤S4中，客户终端与数据采集装置2之间采用MODBUS RTU或MODBUS TCP协议进行交互。两种交互方式可以根据客户终端的需要进行选择，应用范围更广泛。ModbusTCP服务器模块能接收ModbusTCP客户端请求，在数据处理方面的创新：通过开启不同端口的ModbusTcp服务，各端口对应各被采集设备的SlaveID，使得通过一个ModbusTcp的标准协议服务也可以访问对应不同ModbusRTU采集设备。

近一步来讲，在步骤S3中，每组数据均对应一阈值，若当前数据与上一组数据的差值超过相应阈值，则判定该数据变化，对应的标志位为1，否则，判定该数据未变化，对应的标志位为0。阈值的设置，是因为有些数据的微小变化属于正常现象，不需要向客户端进行反馈，如UPS中的电压、电流数据等，只有当其超过阈值后才有可能存在异常现象。所以，阈值的设置，使得整个装置更加智能化，不会将不必要的数据变化反馈至客户端而增加客户端的工作量。

上述基于MODBUS RTU的数据采集方法，主要应用于数据量大且数据变化量少的场景监控中，如机柜等。通过上述方法，利用多个客户机21与数据采集服务端11一一对应的进行数据采集，大大的提高了采集效率，即只需要用一个客户端的串口资源就可以并发采集多个modbusRTU设备。此外，在采集到数据后，对数据进行比对以存储变化标记位，这种方式处理效率极高，且用户只需要查看变化的数据即可。所以，该方法实现了实时对机柜内各种数据的实时监控，并可以快速发现数据的变化，提高了整体的数据处理效率，机柜的安全性更高。由于机房中的数据绝大多数是处于平稳状态，在未发生故障或意外的情况下数据很稳定，而针对这一特性，只需要将发生变动的数据反馈至客户端即可，不需要将所有数据告知客户端。所以，利用该方法，只需要根据标记位就能够判断出发生变动的数据值，并将该数据值对应的数据报文及时的反馈至客户终端，在提高效率的同时也能够保证准确率。以及，通过开启不同端口的ModbusTcp服务，各端口对应各被采集设备的SlaveID，使得通过一个ModbusTcp的标准协议服务也可以访问对应不同ModbusRTU采集设备。

实施例二

根据上述实施例提出的基于MODBUS RTU的数据采集方法，本实施例提出了一种基于MODBUS RTU的数据采集装置。

如图3所示，一种基于MODBUS RTU的数据采集装置，包括：

若干个客户机21，与机柜中的数据采集服务端11一一对应电连接，客户机21通过数据采集服务端11获取各个子设备1的数据；

数据存储器22，与客户机21电连接，用以存储客户机21采集到的数据；

比对模块23，与数据存储器22电连接，用以将数据存储器22中的数据与上一组数据进行比对，获取变化指令；

指令存储器24，与比对模块23电连接，用以存储变化指令；

客户服务模块，与指令存储器24以及数据存储器22电连接，用以接收客户终端发送来调取变化数据请求，根据该请求从指令存储器24中调取变化指令后，从数据存储器22中获取相应的数据报文以发送至客户终端。

具体来说，在上述基于MODBUS RTU的数据采集装置中，主要应用于对机柜中若干个子设备1的数据监控。首先利用各个子设备1一一对应的数据采集服务端11获取该对应子设备1的数据，并将这些数据实时传递到数据采集装置2中。数据采集装置2中有若干个客户机21，客户机21与数据采集服务端11一一对应，以此实现客户机21实时采集对应的自身的数据，并将这些数据存储于数据采集装置2的中的数据存储器22中。然后，将数据存储器22中的数据与上一组存储的数据进行比对，如果比对后发现发生变化的数据，则将该数据以变化指令的形式存储于指令存储器24中。最后，客户终端与客户服务模块进行交互，客户服务模块获取该变化指令，并根据变化指令向数据存储器22中调取该变化指令对应的数据并反馈至客户终端。通过上述装置，利用多个客户机21与数据采集服务端11一一对应的进行数据采集，大大的提高了采集效率，此外，在采集到数据后，对数据进行比对以存储变化标记位，这种方式处理效率极高，且用户只需要查看变化的数据即可。所以，该装置实现了实时对机柜内各种数据的实时监控，并可以快速发现数据的变化，提高了整体的数据处理效率，机柜的安全性更高。

近一步来讲，客户服务模块包括MODBUS RTU服务器25以及MODBUS TCP服务器26，均与指令存储器24以及数据存储器22连接。MODBUS RTU服务器25用以于MODBUS RTU客户端31进行交互，MODBUS TCP服务器26用以于MODBUS TCP客户端32进行交互。两种交互方式可以根据客户终端的需要进行选择，应用范围更广泛。

近一步来讲，客户机21采用MODBUS RTU协议。

上述基于MODBUS RTU的数据采集装置，主要应用于数据量大且数据变化量少的场景监控中，如机柜等。利用该装置，只需要根据标记位就能够判断出发生变动的数据值，并将该数据值对应的数据报文及时的反馈至客户终端，在提高效率的同时也能够保证准确率。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.基于MODBUS RTU的数据采集方法，应用于对机柜中若干个子设备的数据监控，每个子设备与一数据采集服务端对应连接，且子设备与数据采集装置之间采用MODBUS RTU协议，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1、各个所述子设备的数据实时传递至所述数据采集装置中；

S2、数据采集装置中的若干个客户机与所述数据采集服务端一一对应连接，所述客户机实时采取对应的所述数据，并将所述数据存储于数据存储器中；

S3、将所述数据存储器中的当前数据与上一组数据进行比对，将发生变化的数据以变化指令的形式存储于指令存储器中；

S4、获取所述客户指令，并根据所述变化指令获取所述数据存储器中对应的数据报文，将所述数据报文反馈至客户终端。

2.根据权利要求1所述的基于MODBUS RTU的数据采集方法，其特征在于，在步骤S3中，进行比对后，若所述数据发生变化时，所述变化指令对应的标记位为1，否则标记位为0。

3.根据权利要求2所述的基于MODBUS RTU的数据采集方法，其特征在于，所述变化指令包括地址位以及标记位，所述地址位对应的是该变化指令对应的数据报文在所述数据存储器中的地址。

4.根据权利要求3所述的基于MODBUS RTU的数据采集方法，其特征在于，步骤S4包括：

S41、客户终端向所述数据采集装置发送调取变化数据请求；

S42、所述数据采集装置中的客户服务模块接收到所述调取变化数据请求后，从所述指令存储器中调取所述变化指令；

S43、客户服务模块根据所述变化指令中的所述地址位从所述数据存储器中获取相应的数据报文，并将该数据报文返回至客户终端。

5.根据权利要求1所述的基于MODBUS RTU的数据采集方法，其特征在于，在步骤S1中，于所述数据采集装置向所述子设备发送调取数据请求后，所述子设备中的数据采集服务端实时获取一一对应所述机柜内各个所述子设备的数据，并将这些数据实时传递至所述数据采集装置中。

6.根据权利要求1所述的基于MODBUS RTU的数据采集方法，其特征在于，在步骤S4中，所述数据采集服务端与所述客户机之间采用MODBUS RTU协议进行交互，所述客户终端与所述数据采集装置之间采用MODBUS RTU或MODBUS TCP协议进行交互。

7.根据权利要求1所述的基于MODBUS RTU的数据采集方法，其特征在于，在步骤S3中，每组数据均对应一阈值，若当前数据与上一组数据的差值超所对应的所述阈值时，则判定该数据对应的标志位为1，否则，该数据对应的标志位为0。

8.基于MODBUS RTU的数据采集装置，应用于对机柜中若干个子设备的数据监控，每个所述子设备与一数据采集服务端对应连接，其特征在于，所述装置包括：

若干个客户机，与所述数据采集服务端一一对应电连接，所述客户机通过所述数据采集服务端获取各个所述子设备的数据；

数据存储器，与所述客户机电连接，用以存储所述客户机采集到的数据；

比对模块，与所述数据存储器电连接，用以将所述数据存储器中的数据与上一组数据进行比对，获取变化指令；

指令存储器，与所述比对模块电连接，用以存储所述变化指令；

客户服务模块，与所述指令存储器以及所述数据存储器电连接，用以接收客户终端发送来的调取变化数据请求后从所述指令存储器中调取变化指令，再从所述数据存储器中获取所述变化指令对应的数据报文后发送至客户终端。

9.根据权利要求8所述的基于MODBUS RTU的数据采集装置，其特征在于，所述客户服务模块包括MODBUS RTU服务器以及MODBUS TCP服务器，均与所述指令存储器以及所述数据存储器电连接。

10.根据权利要求8所述的基于MODBUS RTU的数据采集装置，其特征在于，所述客户机采用MODBUS RTU协议。