CN111131405A - 一种针对多种数据类型的分布式数据采集系统 - Google Patents

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张亚雄
项国辉
张梅梅
陈林
张弛
江涛
武琳
曾行
王晓坤
翁雪花
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Jiangxi Hongdu Aviation Industry Group Co Ltd
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network

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Abstract

本发明提供一种针对多种数据类型的分布式数据采集系统，主要包括数据采集节点、传输网络、下位机、上位机及相应的数据传输机制。该数据传输机制将分布式系统中数据发布、传递和接收的接口和行为进行规范，定义以数据为中心的发布/订阅机制；每一个分布式节点都可以作为分发者、订阅者或者作为分发者和订阅者同时存在；系统中流通的数据以主题为纽带，只有冠以同样主题的订阅者和发布者才可以进行数据交换；以相同主题关联起来的订阅者和发布者，通过配置相同的传输规则，进行数据通讯。该数据采集系统使数据采集各部分松耦合，降低系统集成的开发难度，有效提高系统的可扩展性，并一定程度提高系统实时性。

Description

一种针对多种数据类型的分布式数据采集系统
技术领域
本发明属于网络数据采集与传输技术领域，具体为一种针对多种数据类型的分布式数据采集系统。
背景技术
目前的数据采集主要分为集中式数据采集与分布式数据采集两种方式。传统的分布式采集，使用一些采集设备作为一个节点，就近采集传感器和其他待测设备的数据，通过总线或者网线组成数据传输网络，并连接到数据采集系统下位机，下位机按照相对应的协议接收数据之后，再送到上位机中进行分析处理。这种常见的数据采集与处理系统的网络架构在长距离上使用总线或者网线，实现了远距离高精度数据传输，但仍然存在系统可扩展性较差、实时性能不足、多接口及多种测试工具集成难度大等问题。
发明内容
为解决上述现有技术存在的不足，本发明所解决的技术问题是提供一种针对多种数据类型的分布式数据采集系统，能够使软件模块之间松耦合，提高开发效率、可扩展性和采集数据实时性。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是，所述的分布式数据采集系统包括数据采集节点、传输网络、下位机、上位机及相应的数据传输机制。该数据传输机制能够将分布式系统中数据发布、传递和接收的接口和行为进行规范，定义以数据为中心的发布/订阅机制，从而实现在分布式数据采集环境中，数据采集节点与上位机监控软件间完成多种形式的数据交换。
进一步地，这种数据传输机制中，每一个分布式节点都可以作为分发者、订阅者或者作为分发者和订阅者同时存在。
上述数据传输机制中，流通的数据以主题为纽带，只有冠以同样主题的订阅者和发布者才可以进行数据交换。以相同主题关联起来的订阅者和发布者，通过配置相同的传输规则，进行数据通讯。
进一步地，数据传输机制规范的传输规则描述了数据传输的属性。
进一步地，数据传输属性包括：最大延时、数据区间划分。
同时，在数据收发规范中加入实时性要求，可以对时延较多的数据进行屏蔽，有效提高数据采集实时性。
为提高工作效率，所述的分布式数据采集系统使用上位机监控软件控制进行采集配置、采集节点工作启动停止等。
一般地，若要对数据采集系统进行扩展，加入新的采集节点，可对新节点及上位机监控软件进行相应的建模工作并重新封装。
上述针对多种数据类型的分布式数据采集系统，通过使用一种数据分发机制，使分布式数据采集各部分松耦合，降低系统集成的开发难度，有效提高系统的可扩展性，一定程度提高系统实时性。
附图说明
图1为本发明数据分发机制的建模原理示意图。
图2为本发明典型的分布式数据采集系统组成图。
图3为本发明数据采集系统数据网络分区示意图。
具体实施方式
下面将结合图1至图3，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明某一种具体实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一个典型的分布式数据采集系统如图2所示，分布式数据采集系统上位机、下位机、以及诸采集节点由以太网连接。使用上位机监控软件控制进行采集配置、采集节点工作启动停止等。
如图3所示，将数据采集系统数据网络分为多个区。控制区用于发送与接收采集、监控、存储的启动与停止指令以及各采集节点的采集与存储配置。事件区用于发送与接收各采集节点及板卡状态（是否在线，是否工作等）。数据区a，数据区b，数据区c分别用于发送与接收分布式采集系统需要采集的不同类型数据。
对分布式采集各节点以及上位机监控软件进行基于图1所示数据分发机制的建模工作。其中包括对控制指令、事件、不同类型数据建立主题，对传输规则的定义，以及发布与订阅的角色分配。对于分布式数据采集系统，采集节点在整个数据网络中既充当发布者，将采集的数据进行数据写入后发布，也要充当订阅者，通过读取上位机控制软件所发布的各种指令实现控制功能。上位机监控软件作为用户终端执行相反的流程。
将建好的模型封装导入采集节点与上位机监控软件中，使其发挥功能。若要对采集系统进行扩展，加入新的采集节点，可对新节点及上位机监控软件进行相应的建模工作，重新封装即可。

Claims (8)

1.一种针对多种数据类型的分布式数据采集系统，包括数据采集节点、传输网络、下位机、上位机及相应的数据传输机制，其特征是：所述的数据传输机制将分布式系统中数据发布、传递和接收的接口和行为进行规范，定义以数据为中心的发布/订阅机制，从而实现在分布式数据采集环境中，数据采集节点与上位机监控软件间完成多种形式的数据交换。
2.根据权利要求1所述的针对多种数据类型的分布式数据采集系统，其特征在于：所述的数据传输机制中，每一个分布式节点都可以作为分发者、订阅者或者作为分发者和订阅者同时存在。
3.根据权利要求2所述的针对多种数据类型的分布式数据采集系统，其特征在于：该分布式数据采集系统中流通的数据以主题为纽带，只有冠以同样主题的订阅者和发布者才可以进行数据交换；以相同主题关联起来的订阅者和发布者，通过配置相同的传输规则，进行数据通讯。
4.根据权利要求3所述的针对多种数据类型的分布式数据采集系统，其特征在于：所述的传输规则描述了数据传输的属性。
5.根据权利要求4所述的针对多种数据类型的分布式数据采集系统，其特征在于：所述的数据传输的属性包括最大延时和数据区间划分。
6.根据权利要求5所述的针对多种数据类型的分布式数据采集系统，其特征在于：在数据收发规范中加入实时性要求，对时延较多的数据进行屏蔽。
7.根据权利要求1至6任一所述的针对多种数据类型的分布式数据采集系统，其特征是：所述的分布式数据采集系统使用上位机监控软件控制进行采集配置、采集节点工作启动停止。
8.上述所述的针对多种数据类型的分布式数据采集系统，其数据采集系统扩展方法是：若加入新的采集节点，可对新节点及上位机监控软件进行相应的建模工作并重新封装。
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