CN111211919A - 一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法 - Google Patents

一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111211919A
CN111211919A CN201911338678.XA CN201911338678A CN111211919A CN 111211919 A CN111211919 A CN 111211919A CN 201911338678 A CN201911338678 A CN 201911338678A CN 111211919 A CN111211919 A CN 111211919A
Authority
CN
China
Prior art keywords
intelligent gateway
data
memory area
station port
industrial personal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911338678.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111211919B (zh
Inventor
叶文涛
陶红华
张定樑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Yige Software Technology Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Yige Software Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Yige Software Technology Co Ltd filed Critical Nanjing Yige Software Technology Co Ltd
Priority to CN201911338678.XA priority Critical patent/CN111211919B/zh
Publication of CN111211919A publication Critical patent/CN111211919A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111211919B publication Critical patent/CN111211919B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0803—Configuration setting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/66—Arrangements for connecting between networks having differing types of switching systems, e.g. gateways
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0803—Configuration setting
    • H04L41/0823—Configuration setting characterised by the purposes of a change of settings, e.g. optimising configuration for enhancing reliability
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Computer And Data Communications (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法，包括用于连接外设并对外设进行数据采集的多个智能网关主站口，用于连接工控机并对工控机发送数据进行响应的多个智能网关从站口，以及智能网关控制芯片和内存区域，所述内存区域设置主站口内存区和从站口内存区，从站口内存区报文采用冒泡排序和正态分布算法对报文进行优化处理后进入主站口内存区，完成主站口外设的内存联动配置，实现信息采集的内存自动优化与分配，关键信息的优先处理。

Description

一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法
技术领域
本发明属于数据中心机房空调控制技术领域，尤其涉及数据中心空调传感器及设备的网络智能监控管理技术。
背景技术
目前，大多数数据中心网关，一种固定内存分配，当增加或减少外围工控设备，需要手动再分配内存和地址的方式，将数据上传给从站口，主控设备再去读取相应数据的方式。这种网关的缺点：1：固定式内存分配模式，无法动态响应主控设备的需求变化，当主机有需求时，网关需要重新配置分配内存，才能正确响应主机需求。这样带来的问题是—(1)智能化不够，无法自动响应主机需求，需要人工二次或多次分配内存地址。(2)如果二次或多次分配内存和地址有误，主机将无法获得准确信息，影响控制过程的实现，甚至带来安全隐患。2：大部分的工控外设走的都是标准MODBUS协议，由于标准的MODBUS协议通讯方式，都是轮训方式，如果挂接设备较多，反应速度会较慢。这样带来的问题—无法对工控主机的关键信息需求做出相对快速响应。
发明内容
发明目的：针对上述存在的问题，本发明提供了一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法，实现了信息采集的内存自动优化与分配，关键信息的优先处理。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法，包括：用于连接外设并对外设进行数据采集的多个智能网关主站口，用于连接工控机并对工控机发送数据进行响应的多个智能网关从站口，以及智能网关控制芯片和内存区域，所述内存区域分为主站口内存区和从站口内存区，并采用以下方法进行网关智能配置：
(1)智能网关控制芯片依次接收并读取工控机针对外设的问询报文，并将数据预先存于从站口内存区，
(2)智能网关控制芯片基于冒泡排序和正态分布算法对报文进行优化后，发送至主站口内存区；
(3)智能网关控制芯片根据主站口内存区接收的优化数据，对主站口内存区中的外设按照从站内存区的分配方式进行优化处理，并存储，完成主站口外设的内存联动配置。
作为优选，所述智能网关控制芯片基于STM32系列芯片。
进一步的，网关智能配置步骤(2)中所述智能网关控制芯片的优化方法如下：从站口接收到来自工控机的问询报文，并独立存储于从站口内存区，当工控机的问询报文存在至少三个稳定周期后，工控机问询的外设作为内存优化配置目标，由智能网关控制芯片对智能网关主站口连接的外设的内存完成优化分配；所述稳定周期指连接在从站口的所有工控机完成一次报文发送的过程；
进一步的，作为内存优化配置目标的外设，当工控机对其发起问询报文时，智能网关控制芯片对问询报文的重复数据进行合并重组。
进一步的，网关智能配置步骤(2)中所述智能网关控制芯片的优化方法如下：
首先智能网关控制芯片对工控机的请求的问询报文数据进行采集并存入从站口内存区；
然后统计一个周期内数据中外设访问的频次，并根据频次大小将工控机请求的数据包按照设置优先级，
接着按优先级高低对数据包设置定时器，具有优先级较高定时器的数据包优先存入主站口内存区作为内存优化配置目标。
进一步的，数据包定时器的优先级分为三级。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有的优点：(1)根据工控主机信息需求自动分配内存，这样最大程度将内存合理运用与分配，避免手动多次分配带来的不智能或是大意带来的分配错误，导致数据丢失或错误。(2)当工控主机需要减载或数据需求减少时，智能网关做到实时响应，提高数据实效性,避免无效数据轮询占用资源。(3)当工控机器有数据分层需要时(优先级)，计算出频次最高，次高和不高的报文，分配到不同内存区域，挂接不同定时器并分配不同优先级的方式，来区别关键数据采集速度，从而相对提高工控设备的实时性和精确性。
附图说明
图1为本发明所述数据中心机房专用物联智能网关配置方法的流程示意图。
图2为本发明所述数据中心机房专用物联智能网关的配制原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，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，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明要解决的技术问题：信息采集的内存自动优化与分配，关键信息的优先处理。如图1和2所示，通过不同场景下与传统网关工作方式的对比，详细介绍本发明数据中心机房专用物联智能网关配置原理和功能：
一、如何自动增加内存分配以实现自动增加外设信息。
传统网关工作方式:是通过手动配置主站口内存区中的数据，来完成对各个外设数据的轮询采集，现在机房或环控中，很多时候设备都是逐步增加的，甚至是分为好几期或是根据客户需求逐级增加外设设备的，这样就需要反复配置主站口内存区的数据分配情况。如果大意把地址或是数据长度设置错误，主站口内存区中将无法得到正确的数据，工控机去访问主站口内存区时就无法得到正确数据，造成数据丢失甚至控制失效的情况。
本发明智能网关工作方式：开辟从站口内存区，用来接收工控主机(1-3)的问询报文，当报文稳定三个周期后数据存入从站口内存区中，根据从站口内存区中情况，进行主站口内存区的内存分配，这样可以避免由于需求的增加反复调整主站口内存区的内存分配情况带来的不稳定性和不安全性，更好的提高了网关的智能性和安全性。(注释：报文稳定周期的概念是：工控机1到工控机3对外的数据发送从第一条报文到最后一条报文，重复发送一次为一个稳定周期)。
二、外设的互备/轮询工作模式
现代机房或是其他工业系统基本上需要的外设设存在互备，或是轮询的工作模式与场合(例如:机房空调中空调的主备机，工业系统中的水泵互备等等),这样主控机器程序在对网关发出需求时会有所删减，不需要所有信息，目的是以降低主控机的CPU负荷，提高有效数据的实时性。
传统网关工作方式:由于是手动分配主站口内存区，和工控机没有动态联系，所以无法有效响应工控机信息需求的变化。例如：
(1)当工控设备存在加载的情况下需要外设一和外设二的数据信息各50条,此时传统网关必须手动为外设1与外设2分配各50条数据报文的内存空间。此时,传统网关程序按照100条报文形式组包后，逐条发送给外设一与外设二获得信息存入主站口内存区对应的地址，工控机通过内存从站口去主站口内存区拿取数据。(2)当工控设备存在减载的情况下需要外设一50条数据和外设二10条数据信。此时,传统网关程序仍然按100条报文形式组包后，逐条发送给外设一与外设二获得信息存入主站口内存区对应的地址，工控机通过内存从站口去主站口内存区拿取数据。这样就多出40条多余报文，自然浪费了有效数据的实时性，如果数无效报文量更大的话有效数据的实时性会更差。
本发明智能网关工作方式:由于程序与工控设备有实时的响应性，会根据实际情况屏蔽无效信息，以增加数据的时效性。例如：
①工控设备存在加载的情况下需要外设一和外设二的数据信息各50条,此时智能网关通过工控机与从站口的数据交互，三个数据采样周期后，将数据存入从站口内存区中，内存1中按照内存2中的数据情况进行内存分配。此时按照100条报文形式组包后，逐条发送给外设一与外设二获得信息存入主站口内存区对应的地址，工控机通过内存从站口去主站口内存区拿取数据(加载时时效性一样)。
②工控设备存在减载的情况下需要外设一50条数据和外设二10条数据信。从工控机得到的数据报文请求放入从站口内存区中。此时60条报文循环三个周期后认为稳定，此时主站口内存区中进行一次数据重组。通讯程序轮询数量相应改变为60，屏蔽了40条轮询报文，增加了数据的实时性，如果无效报文量更多，数据实时性会更明显。
三、内存分配的优先级分层处理
有的工控机的工控程序对数据需求进行了分层操作，有的关键数据采集需求很频繁，有的数据采集需求不那么频繁。通过数据分层处理，分析工控机发来报文数据在一个周期内的频次，一个周期内频次相同的为一个频段。(正常工控通讯程序一般分为两种：不分频段，或是分为两个频段，这里可以最多分为三个频段，若检测工控机信息不分频段，主站口内存区不分优先级，若检测到为两个或三个频段，若大于三个频段按报文频率的高低整合为三个频段，主站口内存区分为1-1,1-2,1-3)。
本发明智能网关工作方式：对工控主机请求数据进行采集，并对一个周期内的数据进行频次分析，频次最高的数据包挂接内存1-1中并且开启定时器一优先级最高，根据频段次数设置定时器1发送时间。频次较高或不高数据包挂接内存1-2和1-3同时开启定时器二和定时器三优先级为次高和较低。这样就可以智能的响应,工控机对数据需求频率不同和数据实时性的需求。例如：
①控制工控机对数据采取了分层操作(分为两层)，对于温湿度，露点数据的采集为400ms发送一次，其它数据600ms发送一次
②智能网关接受到工控机的三个周期的数据后，放入内存2中，进行冒泡排序算法最高频次的统计出来放入内存1中，并挂接定时器1，定时器时间为400ms触发一次，优先级设置为最高。其它数据放入内存2中，并挂接定时器2，定时时间本例中为600ms，优先级为次高。这样就可以和主控设备的数据采集速度和需求基本上匹配，本例中会明显提高温湿度和露点温度的时间连续性，对工控主机以此目标做的控制输出响应性会明显提高。不至于传统的网关轮询时间过长影响控制精度。
而传统网关工作方式由于没有数据再分析功能，所以所有的数据的采集都是轮询等时间的，重要的或是连续信息无法得到时间上的连续性。

Claims (6)

1.一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法，包括：用于连接外设并对外设进行数据采集的多个智能网关主站口，用于连接工控机并对工控机发送数据进行响应的多个智能网关从站口，以及智能网关控制芯片和内存区域，所述内存区域分为主站口内存区和从站口内存区，并采用以下方法进行网关智能配置：
(1)智能网关控制芯片依次接收并读取工控机针对外设的问询报文，并将数据预先存于从站口内存区，
(2)智能网关控制芯片基于冒泡排序和正态分布算法对报文进行优化后，发送至主站口内存区；
(3)智能网关控制芯片根据主站口内存区接收的优化数据，对主站口内存区中的外设按照从站内存区的分配方式进行优化处理，并存储，完成主站口外设的内存联动配置。
2.根据权利要求1所述数据中心机房专用物联智能网关配置方法，其特征在于：所述智能网关控制芯片基于STM32系列芯片。
3.根据权利要求1所述数据中心机房专用物联智能网关配置方法，其特征在于：网关智能配置步骤(2)中所述智能网关控制芯片的优化方法如下：从站口接收到来自工控机的问询报文，并独立存储于从站口内存区，当工控机的问询报文存在至少三个稳定周期后，工控机问询的外设作为内存优化配置目标，由智能网关控制芯片对智能网关主站口连接的外设的内存完成优化分配；所述稳定周期指连接在从站口的所有工控机完成一次报文发送的过程。
4.根据权利要求3所述数据中心机房专用物联智能网关配置方法，其特征在于：作为内存优化配置目标的外设，当工控机对其发起问询报文时，智能网关控制芯片对问询报文的重复数据进行合并重组。
5.根据权利要求1所述数据中心机房专用物联智能网关配置方法，其特征在于：网关智能配置步骤(2)中所述智能网关控制芯片的优化方法如下：
首先智能网关控制芯片对工控机的请求的问询报文数据进行采集并存入从站口内存区；
然后统计一个周期内数据中外设访问的频次，并根据频次大小将工控机请求的数据包按照设置优先级，
接着按优先级高低对数据包设置定时器，具有优先级较高定时器的数据包优先存入主站口内存区作为内存优化配置目标。
6.根据权利要求5所述数据中心机房专用物联智能网关配置方法，其特征在于：数据包定时器的优先级分为三级。
CN201911338678.XA 2019-12-23 2019-12-23 一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法 Active CN111211919B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911338678.XA CN111211919B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911338678.XA CN111211919B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111211919A true CN111211919A (zh) 2020-05-29
CN111211919B CN111211919B (zh) 2023-07-28

Family

ID=70788211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911338678.XA Active CN111211919B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111211919B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030177293A1 (en) * 2002-03-12 2003-09-18 International Business Machines Corporation Dynamic memory allocation between inbound and outbound buffers in a protocol handler
CN101977167A (zh) * 2010-10-25 2011-02-16 深圳市兆讯达科技实业有限公司 无线传感器网络接入Modbus总线的网关通信协议转换方法
CN103067305A (zh) * 2012-12-25 2013-04-24 北京四方继保自动化股份有限公司 一种用于智能变电站智能终端设备的以太网发送时延优化方法
CN106201721A (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 一种基于虚拟化技术的内存动态调整方法及系统
CN108965119A (zh) * 2018-09-10 2018-12-07 杭州和利时自动化有限公司 一种智能网关
CN110022226A (zh) * 2019-01-04 2019-07-16 国网浙江省电力有限公司 一种基于面向对象的数据采集系统及采集方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030177293A1 (en) * 2002-03-12 2003-09-18 International Business Machines Corporation Dynamic memory allocation between inbound and outbound buffers in a protocol handler
CN101977167A (zh) * 2010-10-25 2011-02-16 深圳市兆讯达科技实业有限公司 无线传感器网络接入Modbus总线的网关通信协议转换方法
CN103067305A (zh) * 2012-12-25 2013-04-24 北京四方继保自动化股份有限公司 一种用于智能变电站智能终端设备的以太网发送时延优化方法
CN106201721A (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 一种基于虚拟化技术的内存动态调整方法及系统
CN108965119A (zh) * 2018-09-10 2018-12-07 杭州和利时自动化有限公司 一种智能网关
CN110022226A (zh) * 2019-01-04 2019-07-16 国网浙江省电力有限公司 一种基于面向对象的数据采集系统及采集方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111211919B (zh) 2023-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108011814B (zh) 一种基于窄带物联网的多协议智能网关及其实现方法
CN103792928B (zh) 一种基于Modbus的工业现场数据采集分析系统
CN114222009B (zh) 一种工业通信多协议转换系统
CN107450434B (zh) 一种基于二级网络的楼宇自控系统及方法
CN112905559B (zh) 一种多源异构数据采集系统及采集方法
CN114584429A (zh) 工业智能物联网网关
CN103198636A (zh) 高速列车脉动压力高速无线数据采集方法与装置
CN102147612A (zh) 一种基于32位微处理器的无线传感器网络数据采集系统
CN110572306A (zh) 一种具有自组网的有线智能家居系统及其自组网的方法
CN112363833A (zh) 一种网络数据包的内存分配方法、装置及相关设备
CN114911667A (zh) 监控数据采集方法、系统和存储介质
CN112511576B (zh) 一种物联网数据处理系统及数据处理方法
CN110445824A (zh) NB-IoT数据上报方法、装置、系统和计算机可读存储介质
CN105429836B (zh) 一种实时以太网EtherCAT主站系统
CN111211919A (zh) 一种数据中心机房专用物联智能网关配置方法
CN111917595A (zh) 系统升级方法、装置、智能设备以及存储介质
CN109873741B (zh) 一种单线共享总线协议的系统和工作方法
CN105843046B (zh) 智能家电主控通信方法与系统
CN114385541B (zh) 一种面向智能制造的opc ua聚合服务器及其设计方法
CN115934365A (zh) 一种应用于cpu的任务调度耦合系统
CN205212859U (zh) 一种实时以太网EtherCAT主站系统
CN113485749A (zh) 一种数据管控系统及数据管控方法
CN205318151U (zh) 物证资料管控平台智能环境控制系统
CN113949628B (zh) 设备自动添加方法和系统
US12107921B2 (en) Internet of things system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant