CN110286657A - 一种监控系统 - Google Patents

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郭义明
吴应龙
谢海峰
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邢聪聪
王兆丰
鲍震
刘芳兵
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Abstract

一种监控系统，包括：拓扑结构为树状网络的两级以上监控节点、和一台或一台以上生产设备；其中，各监控节点分别包括：数据传输模块，配置为接收来自子节点的实时数据；控制处理模块，配置为根据接收到的实时数据，生成对子节点进行控制的控制指令；接收并执行来自上级监控节点的控制指令；实时数据模块，配置为根据接收到的来自子节点的实时数据，生成上送至与自身连接的上级监控节点的实时数据；其中，树状网络中的根节点只连接子节点；各监控节点连接的子节点包括：所述树状网络中的下级监控节点，和/或生产设备。本发明实施例简化了监控系统的网络结构，使监控系统便于纵向拓展。

Description

一种监控系统
技术领域
本文涉及但不限于自动化技术，尤指一种监控系统。
背景技术
工业自动化领域的常见监控系统，多采用分层架构。例如、分布式控制系统(DCS)分为生产控制层(DPU)和人机交互(MMI)两部分。这种架构的监控系统具备一定的横向扩展能力，但在纵向扩展方面功能有限。在信息化建设加速的当前，工业生产过程通常需要进行纵向扩展，即实现车间、工厂、区域、集团等多个层级的监控。
面对多个层级监控的需求，当前主要的解决方案包括：为各层级设计不同的监控解决方案；例如、车间内采用可编程逻辑控制器(PLC)，工厂级采用DCS或数据采集与监视控制系统(SCADA)，区域集控中心通常采用二次开发的SCADA系统，集团级则采用云数据中心和全定制开发的方案。不同层级的监控系统以不同的产品为基础，系统架构、内部通讯协议、数据格式、监控界面等均可能不同，增加了企业用户应用监控系统的难度；此外，不同层级的监控系统采用不同的产品，通常需要进行通讯接口的开发，监控界面需要重新设计，实时数据和历史数据会出现重复存储，这些都造成了较高的设备、研发和人力成本。各层级之间相同功能重复开发，开发时间长，影响了监控系统的建设速度。各层级监控系统架构不同，造成了技术屏障，给技术人员的流动造成了障碍，提升了运维的人力成本；各层级监控系统的产品和设备不同，对运行、维护等工作也造成了障碍，推升了运维成本。
综上，相关技术中已有的多层级监控结构复杂、设备不统一、通信协议不一致，导致研发、建设、应用、运维均耗时多、成本高，影响企业用户对监控系统的应用。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供一种监控系统，能够简化监控系统的网络结构，便于实现纵向扩展。
本发明实施例提供了一种监控系统，包括：
拓扑结构为树状网络的两级以上监控节点、和一台或一台以上生产设备；其中，各监控节点分别包括：
数据传输模块，配置为接收来自子节点的实时数据；
控制处理模块，配置为根据接收到的实时数据，生成对子节点进行控制的控制指令；接收并执行来自上级监控节点的控制指令；
实时数据模块，配置为根据接收到的来自子节点的实时数据，生成上送至与自身连接的上级监控节点的实时数据；
其中，树状网络中的根节点只连接子节点；各监控节点连接的子节点包括：所述树状网络中的下级监控节点，和/或生产设备。
在一种示例性实施例中，所述控制处理模块是配置为：
根据接收到的所述实时数据及预先配置的自动控制策略，生成对子节点进行控制的所述控制指令。
在一种示例性实施例中，所述监控节点还包括监控交互模块，用于进行以下一种或一种以上处理：
进行以下一种或一种以上信息的显示交互：监控节点生成的实时数据、存储的历史数据及接收到的控制指令；为用户客户端或上级监控节点提供访问监控交互模块的访问接口；
访问所述来自子节点的实时数据；
通过监控交互模块接收新生成的控制指令。
在一种示例性实施例中，所述监控节点还包括存储模块，用于进行以下一种或一种以上处理：
将自身生成的实时数据和/或接收到的控制指令传输到预设的存储区域，存储为历史数据；
访问所述子节点的实时数据。
在一种示例性实施例中，所述监控节点还包括查询模块，用于：
通过预设的查询接口，为用户客户端和/或上级监控节点提供访问所述历史数据的功能。
在一种示例性实施例中，所述监控系统还包括区分单元，用于：
为各监控节点配置相应的区分信息，以通过配置的区分信息标识监控节点的监控资源；
其中，所述监控资源包括以下一种或一种信息：监控节点生成的实时数据、监控节点存储的历史数据、监控节点的监控交互模块。
在一种示例性实施例中，所述监控系统还包括拓扑确定单元，配置为：
通过所述区分信息确定监控节点的网络连接。
在一种示例性实施例中，所述监控系统还包括权限管理单元，用于：
通过预设的权限管理策略，对监控节点的工作权限进行管理。
在一种示例性实施例中，所述树状网络的每个监控节点只连接一个上级监控节点。
与相关技术相比，本申请技术方案包括：拓扑结构为树状网络的两级以上监控节点、和一台或一台以上生产设备；其中，各监控节点分别包括：数据传输模块，配置为接收来自子节点的实时数据；控制处理模块，配置为根据接收到的实时数据，生成对子节点进行控制的控制指令；接收并执行来自上级监控节点的控制指令；实时数据模块，配置为根据接收到的来自子节点的实时数据，生成上送至与自身连接的上级监控节点的实时数据；其中，树状网络中的根节点只连接子节点；各监控节点连接的子节点包括：所述树状网络中的下级监控节点，和/或生产设备。本发明实施例简化了监控系统的网络结构，使监控系统便于纵向拓展。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例监控系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1为本发明实施例监控系统的结构框图，如图1所示，包括：拓扑结构为树状网络的两级以上监控节点、和一台或一台以上生产设备；其中，
各监控节点分别包括：
数据传输模块，配置为接收来自子节点的实时数据；
控制处理模块，配置为根据接收到的实时数据，生成对子节点进行控制的控制指令；接收并执行来自上级监控节点的控制指令；
在一种示例性实施例中，所述控制处理模块是配置为：
根据接收到的所述实时数据及预先配置的自动控制策略，生成对子节点进行控制的所述控制指令。
需要说明的是，本发明实施例自动控制策略可以以函数作为运行主体，实时数据输入至函数，通过函数进行运算后，输出控制指令。这里，函数可以包括相关技术中进行自动化控制的函数。
在一种示例性实施例中，子节点配置有数据接口、控制接口；其中，
数据接口配置为：传输实时数据至上级监控节点；
控制接口配置为：接收来自上级监控节点的控制指令。
实时数据模块，配置为根据接收到的来自子节点的实时数据，生成上送至与自身连接的上级监控节点的实时数据；
其中，树状网络中的根节点只连接子节点；各监控节点连接的子节点包括：所述树状网络中的下级监控节点，和/或生产设备。这里，生产设备可以认为在网络上处于其连接的监控节点的下级。
在一种示例性实施例中，所述树状网络的每个监控节点只连接一个上级监控节点。
本发明实施例将监控节点连接的生产设备及下级监控节点(监控节点连接的下级监控节点包括：与监控节点直接连接的下一级监控节点)称为子节点。下级监控节点及生产设备向上级监控节点开放控制接口，子节点向上级监控节点发送生产过程中产生的实时数据，子节点接收并执行来自上级监控节点的控制指令。
本发明实施例监控系统包含网络拓扑为树状的两级或两级以上监控节点；各级监控节点根据层级分布位于树状网络的各个分层；监控节点具有监视、控制、存储、管理等功能；一般的监控节点可与生产现场的物理设备连接，实现对工业生产过程的控制；监控节点支持纵向扩展；树状网络的上级监控节点包含与子节点连接的控制接口和数据接口。
在一种示例性实施例中，监控节点还包括监控交互模块，用于进行以下一种或一种以上处理：
进行以下一种或一种以上信息的显示交互：监控节点生成的实时数据、存储的历史数据及接收到的控制指令；
为用户客户端或处于上级监控节点提供访问监控交互模块的访问接口；这里，用户客户端或上级监控节点可以通过访问接口访问监控交互模块；
访问所述来自子节点的实时数据；
通过监控交互模块接收新生成的控制指令。这里，新生成的控制指令可以包括：由技术人员根据实时数据、历史数据和/或在前接收的控制指令进行分析后，输入的控制指令。
在一种示例性实施例中，监控节点还包括存储模块，用于进行以下一种或一种以上处理：
将自身生成的实时数据和/或接收到的控制指令传输到预设的存储区域，存储为历史数据；访问所述子节点的实时数据。
在一种示例性实施例中，所述监控节点还包括查询模块，用于：
通过预设的查询接口，为用户客户端和/或上级监控节点提供访问所述历史数据的功能。
在一种示例性实施例中，所述监控系统还包括区分单元，用于：
为各监控节点配置相应的区分信息，以通过配置的区分信息标识监控节点的监控资源；其中，所述监控资源包括以下一种或一种信息：监控节点生成的实时数据、监控节点存储的历史数据、监控节点的监控交互模块。
需要说明的是，本发明实施例区分单元可以设置于一个或一个以上监控节点。在一种示例性实施例中，区分信息可以包括以下一种或一种以上信息：发起监控的监控节点的名称或代码、被监控的监控节点的名称或代码；区分信息中各项内容可以预设字符进行区分；示例性的，区分信息可以通过以下方式设定：以监控节点的下一级监控节点的名称或代码为前缀，以预设字符作为分割符。形如：“监控节点X.监控节点Y.监控交互模块Z”，表示当前监控节点下一级监控节点X的下一级监控节点Y的监控交互模块Z(“.”为分隔符)；根据区分信息可以定位监控资源的来源。
在一种示例性实施例中，所述监控系统还包括拓扑确定单元，配置为：
通过所述区分信息确定监控节点的网络连接。本发明实施例通过监控节点的网络连接实现了网络拓扑的分析，可以避免监控节点之间形成环路。
在一种示例性实施例中，所述监控系统还包括权限管理单元，用于：
通过预设的权限管理策略，对监控节点的工作权限进行管理。
在一种示例性实施例中，权限管理单元是配置为对以下一种或一种以上模块的通信接口进行访问控制：
数据传输模块、控制管理模块、监控交互模块、存储模块。
在一种示例性实施例中，进行访问控制包括但不限于：通过账户及密钥进行访问控制；在一种示例性实施例，权限管理单元用于确保各子节点仅有上级监控节点。
本发明实施例通过规范监控节点的功能和对外功能接口，简化了多层级监控系统的实现，降低了监控系统的建设难度，避免了各层级间同一功能的重复建设，同一数据的重复存储，降低工程实施成本和后期运维成本。
本发明实施例可以根据网络连接、选用设备、成本等确定通讯网络、协议、数据结构等，只要是符合监控节点功能描述，并满足监控资源命名规范的产品即可。例如，采用以太网连接，并采用工业自动化领域或互联网领域的常见协议，将使得整个系统的接口更为通用；因此，本发明实施例可以进一步降低监控系统的建设难度。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件(例如处理器)完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的每个模块/单元可以采用硬件的形式实现，例如通过集成电路来实现其相应功能，也可以采用软件功能模块的形式实现，例如通过处理器执行存储于存储器中的程序/指令来实现其相应功能。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种监控系统，其特征在于，包括：拓扑结构为树状网络的两级以上监控节点、和一台或一台以上生产设备；其中，
各监控节点分别包括：
数据传输模块，配置为接收来自子节点的实时数据；
控制处理模块，配置为根据接收到的实时数据，生成对子节点进行控制的控制指令；接收并执行来自上级监控节点的控制指令；
实时数据模块，配置为根据接收到的来自子节点的实时数据，生成上送至与自身连接的上级监控节点的实时数据；
其中，树状网络中的根节点只连接子节点；各监控节点连接的子节点包括：所述树状网络中的下级监控节点，和/或生产设备。
2.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述控制处理模块是配置为：
根据接收到的所述实时数据及预先配置的自动控制策略，生成对子节点进行控制的所述控制指令。
3.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述监控节点还包括监控交互模块，用于进行以下一种或一种以上处理：
进行以下一种或一种以上信息的显示交互：监控节点生成的实时数据、存储的历史数据及接收到的控制指令；
为用户客户端或上级监控节点提供访问监控交互模块的访问接口；
访问所述来自子节点的实时数据；
通过监控交互模块接收新生成的控制指令。
4.根据权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述监控节点还包括存储模块，用于进行以下一种或一种以上处理：
将自身生成的实时数据和/或接收到的控制指令传输到预设的存储区域，存储为历史数据；
访问所述子节点的实时数据。
5.根据权利要求4所述的监控系统，其特征在于，所述监控节点还包括查询模块，用于：
通过预设的查询接口，为用户客户端和/或上级监控节点提供访问所述历史数据的功能。
6.根据权利要求3所述的监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括区分单元，用于：
为各监控节点配置相应的区分信息，以通过配置的区分信息标识监控节点的监控资源；
其中，所述监控资源包括以下一种或一种信息：监控节点生成的实时数据、监控节点存储的历史数据、监控节点的监控交互模块。
7.根据权利要求6所述的监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括拓扑确定单元，配置为：
通过所述区分信息确定监控节点的网络连接。
8.根据权利要求1～7任一项所述的监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括权限管理单元，用于：
通过预设的权限管理策略，对监控节点的工作权限进行管理。
9.根据权利要求1～7任一项所述的监控系统，其特征在于，所述树状网络的每个监控节点只连接一个上级监控节点。
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