CN111526072B - 一种智能工业物联网终端检测系统 - Google Patents

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Abstract

一种智能工业物联网终端检测系统，包括与被监控设备信号连接的检测终端，所述检测终端与远程云服务器信号连接；所述检测终端通过对通信协议文档的解析获取通信参数，生成协议帧，向被监控设备请求数据，获取被监控设备返回的数据，再将返回数据解码发送至远程数据传输模块，最终将数据传输至云服务器；本发明能够简化协议开发流程，降低物联网工程实施难度和实施成本，提高工业物联网工程实施效率，具有高自动化、使用方便、高效和简捷的特点。

Description

一种智能工业物联网终端检测系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种智能工业物联网终端检测系统。
背景技术
当前工业物联网实施过程中，需要研发人员拿到现场工业设备的通讯协议文档，根据通讯协议文档开发现场检测终端和被监控设备间的数据交互采集程序，操作难度大，非专业人员无法完成；而工业设备与上位机通信多使用串口Modbus协议，不同设备类型(精密空调/配电柜/UPS等)不同厂家(艾默生/施耐德/易事特等)不同型号的协议内容都有差异，物联网终端要与这些设备进行通信获取数据，就需要研发人员不停的开发适应现场监控设备的通信协议软件，耗时耗力。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种智能工业物联网终端检测系统，能够以云端大数据为基础，通过云端知识库、智能语义理解、自然语言处理、机器学习等技术，分析工业设备厂家提供的设备参数、协议说明文档等，自动识别、适配设备的通信协议，从而实现对设备的监控功能，具有高自动化、使用方便、高效和简捷的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种智能工业物联网终端检测系统，包括与被监控设备10通过Modbus总线信号连接的检测终端20，所述检测终端20与远程云服务器30通过标准通信协议进行信号连接。
所述标准通信协议包括MQTT、CoAP、HTTP、XMPP或SoAP。
所述检测终端20包括人机交互模块21、协议参数解析匹配模块22、数据采集分析模块23和远程数据传输模块24；其中：
人机交互模块21对检测终端20做基本设置，包括协议说明文档输入、设备型号及相关参数录入；
协议参数解析匹配模块22，对人机交互模块21输入的设备参数进行解析；
数据采集分析模块23，获得协议参数解析匹配模块22的解析结果，根据既定规则自动封装数据请求协议帧，发送给被监控设备10，然后接收并解析被监控设备10返回的数据帧；
远程数据传输模块24，对数据采集分析模块23得到的数据进行重组封装，然后与远程云服务器30进行数据交互。
所述协议参数解析匹配模块22包含两种层次解析方法：
方法一，使用智能语义理解技术，对人机交互模块21输入的设备参数与远程云服务器30的云端大数据知识库进行文本相似度对比计算，并给出相似度评分，如果满足评分标准，则直接拉取云端成熟的通信参数发给数据采集分析模块23，如果不满足评分标准，则使用方法二；
方法二，使用自然语言处理技术和机器学习技术，对不同设备的通信协议文档及参数进行学习，进而生成能够解析通信协议文档内通信参数的经验模型；对方法一中不满足评分标准的情况，通过已生成的经验模型对人机交互模块21输入的设备参数进行解析，得到通信参数发给数据采集分析模块23并上传到远程云服务器30的云端大数据知识库。
所述评分标准根据应用场景的不同，自定义设置。
本发明的有益效果是：
通过协议参数解析匹配模块22，利用云端知识库、智能语义理解、自然语言处理及机器学习技术，分析被监控设备10相关参数、协议说明文档，自动进行识别，再通过数据采集分析模块23，获得协议参数解析匹配模块22的解析结果，根据既定规则自动封装数据请求协议帧，发送给被监控设备10，然后接收并解析被监控设备10返回的数据帧；再由远程数据传输模块24对上述数据采集分析模块23得到的数据进行重组封装，与被监控设备10进行数据交互；本发明简化了协议开发流程，检测终端自动匹配数据包与被监控设备进行数据交换，降低工程实施难度，能够把研发资源从重复劳动中解放出来，进而降低工程实施难度和实施成本，提高工业物联网工程实施效率，具有高自动化、使用方便、高效和简捷的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中检测终端20的结构示意图。
图中：10、被监控设备；20、检测终端；21、人机交互模块；22、协议参数解析匹配模块；23、数据采集分析模块；24、远程数据传输模块；30、远程云服务器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
参见图1，一种智能工业物联网终端检测系统，包括与被监控设备10通过Modbus总线信号连接的检测终端20，所述检测终端20与远程云服务器30通过标准通信协议进行信号连接。
所述标准通信协议包括MQTT、CoAP、HTTP、XMPP或SoAP。
参见图2，所述检测终端20包括人机交互模块21、协议参数解析匹配模块22、数据采集分析模块23和远程数据传输模块24；其中：
人机交互模块21用来对检测终端20做基本设置，包括协议说明文档输入、设备型号及相关参数录入功能；
协议参数解析匹配模块22，对人机交互模块21输入的设备参数进行解析；
数据采集分析模块23，获得协议参数解析匹配模块22的解析结果，根据既定规则自动封装数据请求协议帧，发送给被监控设备10，然后接收并解析被监控设备10返回的数据帧；
远程数据传输模块24对上述数据采集分析模块23得到的数据进行重组封装，然后与远程云服务器30进行数据交互。
所述协议参数解析匹配模块22包含两种层次解析方法：
方法一，使用智能语义理解技术，对人机交互模块21输入的设备参数与远程云服务器30的云端大数据知识库进行文本相似度对比计算，并给出相似度评分，如果满足评分标准，则直接拉取云端成熟的通信参数发给数据采集分析模块23，如果不满足评分标准，则使用方法二；
方法二，使用自然语言处理技术和机器学习技术，对不同设备的通信协议文档及参数进行学习，进而生成能够解析通信协议文档内通信参数的经验模型；对方法一中不满足评分标准的情况，通过已生成的经验模型对人机交互模块21输入的设备参数进行解析，得到通信参数发给数据采集分析模块23并上传到远程云服务器30的云端大数据知识库，完善云端大数据知识库。
所述评分标准根据应用场景的不同，自定义设置。
所述被监控设备10包括机房、数据中心里面与环境、动力相关设备：智能温湿度传感器、精密空调、智能电表、UPS、配电柜、电池巡检仪。
实施例1
被监控设备10为温湿度设备；通信协议文档“File”(摘取主要内容)参见表1；“Info”为远程服务器地址、端口号、设备型号等参数；File、Info通过人机交互模块21录入并发送给协议参数解析匹配模块22；通过协议参数解析匹配模块22解析得到通信协议参数K-words，通讯参数K-words包括但不限于功能码04H、温度寄存器0000H、湿度寄存器0001H、数据倍率10，协议参数解析匹配模块22把K-words发送给数据采集分析模块23，数据采集分析模块23通过Modbus自动寻址方法获取温湿度设备的modbus通信地址，为01H，然后通过既定规则(modbus协议帧规则说明参见表2)组成modbus协议帧Packet：01 04 00 00 00 0271 CB，该指令为一次性读取温度、湿度两个寄存器数据，数据采集分析模块23通过modbus总线向温湿度设备发送Packet请求数据，温湿度设备收到请求后返回数据帧BackPacket：01 04 04 00 EC 02 73 7A F4，通过既定规则(modbus协议帧规则说明)参见表2，解析得到Data：23.6、62.7，数据采集分析模块23把Data发送给远程数据传输模块24，远程数据传输模块24把数据重新封装成MQTT协议PDU，发送给远程云服务器30。
Figure BDA0002501618170000061
注意：每一个数据用两个字节整数表示，高位在前，低位在后
如：带符号整数范围-32768---32767
上传数据需除十，如湿度上传16进制0x0311，对应十进制00785，表示78.5％
上传数据需除十，如温度上传16进制0x00FF，对应十进制00255，表示25.5℃
上传数据需除十，如温度上传16进制0x8064，最高位为1，表示负数，对应的数高位取反，表示-10.0℃
表1
读数据：
Figure BDA0002501618170000062
返回：
Figure BDA0002501618170000063
表2
本发明的工作原理是：将检测终端20与被监控设备10通过Modbus总线连接，再通过人机交互模块21分别向协议参数解析匹配模块22输入发送等待处理的通信协议文档即file、info；通过协议参数解析匹配模块22解析得到通信协议参数K-words，并把K-words发送给数据采集分析模块23，数据采集分析模块23通过Modbus自动寻址方法获取被监控设备10的modbus通信地址，然后通过既定规则组成协议帧Packet，数据采集分析模块23通过modbus总线向被监控设备10发送Packet请求数据，被监控设备10收到请求后返回数据帧BackPacket，通过既定规则，解析得到Data，数据采集分析模块23把Data发送给远程数据传输模块24，远程数据传输模块24把数据重新封装成MQTT协议PDU，发送给远程云服务器30。
显然，以上具体实施方式中仅用于说明本发明的技术方案而非穷举，尽管参照上述具体实施方式对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种智能工业物联网终端检测系统，其特征在于：包括与被监控设备(10)通过Modbus总线信号连接的检测终端(20)，所述检测终端(20)与远程云服务器(30)通过标准通信协议进行信号连接；
所述检测终端(20)包括人机交互模块(21)、协议参数解析匹配模块(22)、数据采集分析模块(23)和远程数据传输模块(24)；其中：
人机交互模块(21)对检测终端(20)做基本设置，包括协议说明文档输入、设备型号及相关参数录入；
协议参数解析匹配模块(22)，对人机交互模块(21)输入的设备参数进行解析；
数据采集分析模块(23)，获得协议参数解析匹配模块(22)的解析结果，根据既定规则自动封装数据请求协议帧，发送给被监控设备(10)，然后接收并解析被监控设备(10)返回的数据帧；
远程数据传输模块(24)对上述数据采集分析模块(23)得到的数据进行重组封装，然后与远程云服务器(30)进行数据交互；
所述协议参数解析匹配模块(22)对人机交互模块(21)输入的设备参数进行解析，包含两种层次解析方法：
方法一，使用智能语义理解技术，对人机交互模块(21)输入的设备参数与远程云服务器(30)的云端大数据知识库进行文本相似度对比计算，并给出相似度评分，如果满足评分标准，则直接拉取云端成熟的通信参数发给数据采集分析模块(23)，如果不满足评分标准，则使用方法二；
方法二，使用自然语言处理技术和机器学习技术，对不同设备的通信协议文档及参数进行学习，进而生成能够解析通信协议文档内通信参数的经验模型；对方法一中不满足评分标准的情况，通过已生成的经验模型对人机交互模块(21)输入的设备参数进行解析，得到通信参数发给数据采集分析模块(23)并上传到远程云服务器(30)的云端大数据知识库。
2.根据权利要求1所述的一种智能工业物联网终端检测系统，其特征在于：所述标准通信协议包括MQTT、CoAP、HTTP、XMPP或SoAP。
3.根据权利要求1所述的一种智能工业物联网终端检测系统，其特征在于：所述评分标准根据应用场景的不同，自定义设置。
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