CN112118462A - 一种基于工业互联网操作系统的数据采集方法、系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于计算机领域，尤其涉及一种基于工业互联网操作系统的数据采集方法，所述方法包括：获取第一序列数据包和视频数据包，所述第一序列数据包和视频数据包分别从序列数据包传输通道和视频数据包传输通道获取；比对第一序列数据包和视频数据包，根据第一序列数据包储存的信息核对视频数据包的丢失情况，并重新获取缺失的视频数据包，所述缺失的视频数据包从序列数据包传输通道重新获取；整合所有视频数据包并储存。避免了数据传输过程中出现视频数据包丢失造成的数据损坏和数据缺失的问题，大大提高了数据传输的稳定性。

Description

一种基于工业互联网操作系统的数据采集方法、系统
技术领域
本发明属于计算机领域，尤其涉及一种基于工业互联网操作系统的数据采集方法、系统。
背景技术
物联网（The Internet of Things，简称IOT）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
在工业控制，物联网领域存在大量需要进行监控的监测点，且检测的实时数据都需要及时、完整地上送至数据处理服务器。在信息采集终端与服务器之间的数据传输出现波动时，容易出现数据包丢失的问题，容易出现数据不完整的情况。
发明内容
本发明实施例提供一种基于工业互联网操作系统的数据采集方法，旨在解决数据传输出现波动时，数据容易丢失的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种基于工业互联网操作系统的数据采集方法，所述方法包括：
获取第一序列数据包和视频数据包，所述第一序列数据包和视频数据包分别从序列数据包传输通道和视频数据包传输通道获取；
根据所述第一序列数据包储存的信息判断是否存在视频数据包丢失的情况；
当判断存在视频数据包丢失的情况时，重新获取丢失的视频数据包；
整合所有视频数据包并储存。
优选的，所述重新获取丢失的视频数据包的过程如下：
获取第一序列数据包和视频数据包的比对结果；
根据比对结果计算视频数据包的丢失率；
若丢失率高于视频数据包丢失率预设值，则判定当前的视频数据包传输通道为异常视频数据包传输通道，剩余视频数据包传输通道为正常视频数据包传输通道，改变视频数据包传输路径，停止从异常视频数据包传输通道获取视频数据包，改为从正常视频数据包传输通道获取视频数据包；
若丢失率不高于视频数据包丢失率预设值，视频数据包从当前的视频数据包传输通道获取，缺失的视频数据包从序列数据包传输通道重新获取。
优选的，所述若丢失率高于视频数据包丢失率预设值，则判定当前的视频数据包传输通道为异常视频数据包传输通道过程之后，还包括以下步骤：
获取第二序列数据包和检测数据包，所述第二序列数据包和检测数据包分别从序列数据包传输通道和异常视频数据包传输通道获取；
比对第二序列数据包和检测数据包，根据比对结果计算视频数据包的丢失率计算检测数据包的丢失率；
若检测数据包的丢失率的丢失率为零，则判定数据传输异常已经恢复，停止改变视频数据包传输路径；
若检测数据包的丢失率的丢失率不为零，则判定数据传输异常未恢复，继续改变视频数据包传输路径，直至数据传输异常恢复。
本发明的另一目的在于提供一种基于工业互联网操作系统的数据采集系统，包括至少两个信息采集终端、一个中间服务器和一个主服务器，
所述信息采集终端用于向中间服务器和主服务器分别发送第一序列数据包和视频数据包；
所述中间服务器用于向主服务器发送缺失的视频数据包和第一序列数据包；
所述主服务器用于比对第一序列数据包和视频数据包并向中间服务器发送比对结果。
优选的，所述信息采集终端与主服务器之间通过单向信息传输通道连接，信息采集终端通与中间服务器之间以及中间服务器与主服务器之间均通过双向信息传输通道连接。
优选的，所述主服务器内设置有反馈单元，反馈单元判断视频数据包传输是否存在异常，若判定存在异常，反馈单元则向中间服务器发出异常指令，中间服务器接收到异常指令后，根据异常指令的内容对视频数据包的传输路径进行调整。
优选的，所述根据异常指令的内容对视频数据包的传输路径进行调整的过程如下：
中间服务器解析异常指令以确定出现异常的信息采集终端，并标记其为异常信息采集终端，标记剩余的信息采集终端为正常信息采集终端，向所有信息采集终端发出路径调整指令；
异常信息采集终端接收路径调整指令后，停止向主服务器发送视频数据包，并将视频数据包发送至中间服务器；
中间服务器将接受到的视频数据包分配给正常信息采集终端；
正常信息采集终端将视频数据包发送至主服务器。
优选的，所述信息采集终端内设置有检测单元，检测单元用于周期性地向主服务器发送检测数据包并且同时向中间服务器发送第二序列数据包。
优选的，所述反馈单元判断视频数据包传输是否存在异常的过程如下；
主服务器接收第一序列数据包和视频数据包后，计算视频数据包丢失率，当视频数据包丢失率高于预设视频数据包丢失率阈值时，反馈单元则判定视频数据包传输存在异常；
当视频数据包丢失率不高于预设视频数据包丢失率阈值时，反馈单元评定视频数据包传输属于正常范围，丢失的视频数据包通过中间服务器二次发送至主服务器。
优选的，所述预设视频数据包丢失率阈值由中间服务器与主服务器之间的传输线路的最大带宽和视频数据包的大小确定。
本发明的有益效果是，在数据传输过程中，采集到的原始数据被划分为多个视频数据包，并生成相应的第一序列数据包，视频数据包与第一序列数据包分别通过视频数据包传输通道和序列数据包传输通道获取，根据视频数据包与第一序列数据包的对应关系确定丢失的视频数据包，重新获取缺失的视频数据包；避免了数据传输过程中出现视频数据包丢失造成的数据损坏和数据缺失的问题，大大提高了数据传输的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于工业互联网操作系统的数据采集系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的基于工业互联网操作系统的数据采集系统的结构图；
图3是本发明实施例提供的基于工业互联网操作系统的数据采集系统的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的一种异常判断过程的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的一种路径调整指令实施时的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的一种检测单元工作时的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中，信息采集终端将采集到的原始数据划分为多个视频数据包，并生成相应的第一序列数据包，视频数据包与第一序列数据包分两条线路传输至主服务器，主服务器根据视频数据包与第一序列数据包的对应关系确定丢失的视频数据包，最终信息采集终端将缺失的视频数据包补发；避免了数据传输过程中出现视频数据包丢失造成的数据损坏和数据缺失的问题，大大提高了数据传输的稳定性。
实施例一：
图1示出了本发明实施例一提供的一种基于工业互联网操作系统的数据采集系统的实现流程示意图；
图2示出了本发明实施例提供的基于工业互联网操作系统的数据采集系统的结构图；
图3示出了本发明实施例提供的基于工业互联网操作系统的数据采集系统的流程示意图。
该方法通过信息采集终端发送数据给主服务器，并根据主服务器返回的信息再次向主服务器发送缺失的数据。
步骤S101，信息采集终端发送视频数据包到主服务器，并通过中间服务器发送第一序列数据包至主服务器。
信息采集终端对数据进行采集，并且对采集到的数据进行分别封包，分包为多个视频数据包，信息采集终端根据视频数据包的先后顺序自动生成相应的第一序列数据包，视频数据包通过信息采集终端直接发送至主服务器，第一序列数据包由于只包含数字序列，因此其传输速度高，所需带宽较小；视频数据包包含的信息可以包括编号信息、视频信息、文字信息、音频信息、时间信息、地点信息等；视频数据包包含编号信息，因此在第一序列数据包无法抵达主服务器时，主服务器根据编号信息对视频数据包进行整合。
步骤S102，主服务器接收视频数据包和第一数列数据包，将比对结果通过中间服务器发送至信息采集终端。
主服务器接收到视频数据包和第一数列数据包后，对其进行解析，从而根据第一数列数据包中所含的数字序列与视频数据包所含的编号信息的对应关系对丢失的视频数据包进行确认，并将比对结果通过中间服务器发送至信息采集终端。
步骤S103，信息采集终端通过中间服务器将缺失的数据包发送至主服务器。
信息采集终端在接收到对比结果后，根据对比结果中的信息重新将缺失的数据包发送至主服务器，主服务器在确认数据不存在缺失的情况后，利用视频数据包和第一序列数据包对数据进行复原。
在本发明中，信息采集终端与主服务器之间通过单向信息传输通道连接，信息采集终端通与中间服务器之间以及中间服务器与主服务器之间均通过双向信息传输通道连接。
信息采集终端向主服务器发送的视频数据包的数量多，所需的带宽较大，因此信息采集终端与主服务器之间通过单向的高速传输线路，以保证视频数据包能够快速到达主服务器，中间服务器与主服务器之间主要用于传输指令以及少量的第一序列数据包，因此需要通过双向传输线路连接，对于双线传输线路的带宽要求较低。
实施例二：
图4给出了本发明实施例提供的本发明实施例提供的一种异常判断过程的流程示意图；
主服务器内设置有反馈单元，反馈单元判断视频数据包传输是否存在异常，若判定存在异常，反馈单元则向中间服务器发出异常指令，中间服务器接收到异常指令后，根据异常指令的内容对视频数据包的传输路径进行调整。
步骤S301，主服务器接收视频数据包和第一序列数据包；
信息采集终端对数据进行采集，并且对采集到的数据进行分别封包，分包为多个视频数据包，信息采集终端根据视频数据包的先后顺序自动生成相应的第一序列数据包，视频数据包通过信息采集终端直接发送至主服务器；
步骤S302，主服务器解析视频数据包和第一序列数据包；
步骤S303，主服务器发送对比结果至反馈单元；
主服务器接收到视频数据包和第一数列数据包后，对其进行解析，从而根据第一数列数据包中所含的数字序列与视频数据包所含的编号信息的对应关系对丢失的视频数据包进行确认，并将比对结果通过中间服务器发送至反馈单元；
步骤S304，反馈单元进行异常判断，若判断为异常则跳转至S306，反之则跳转至S305;
步骤S305，反馈单元发送数据传输正常指令至中间服务器，流程结束；
步骤S306，反馈单元向中间服务器发送异常指令；
步骤S307，中间服务器向信息采集终端发出路径调整指令；
步骤S308，信息采集终端执行路径调整指令，流程结束。
中间服务器接收到异常指令后，根据异常指令中所包含的信息，确定出现异常的信息采集终端，并据此向所有信息采集终端发出路径调整指令，路径调整指令下达至各个信息采集终端后，信息采集终端根据路径调整指令中所包含的信息，判断是否自身被确定为出现异常的信息采集终端，进而根据路径调整指令改变视频数据包的传输路径，以保证数据传输不会出现中断的情况。
在工作时，主服务器接收第一序列数据包和视频数据包后，计算视频数据包丢失率，当视频数据包丢失率高于设定阈值时反馈单元则判定视频数据包传输存在异常；当视频数据包丢失率不高于设定阈值时，反馈单元评定视频数据包传输属于正常范围，丢失的视频数据包通过中间服务器二次发送至主服务器；
不同视频数据包的大小差异较小，因此取最大值A，而对于中间服务器与主服务器之间的双向传输线路而言，其带宽是一定的，其单位时间的传输数据量以B表示，视频数据包丢失率是指单位时间内视频数据包丢失的比率，以C表示，因此C的数值可以利用A和B推出，当视频数据包的丢失比率不高于C时，表示缺失的视频数据包能够通过中间服务器传输给主服务器，并且不会影响数据传输的时效性；当视频数据包的丢失比率高于C时，表明受当前双向传输线路的带宽限制，缺失的视频数据包通过中间服务器传输至主服务器将会影响数据传输的时效性，此时，则判定为异常。
实施例三：
图5示出了本发明实施例提供的一种路径调整指令实施时的流程示意图；
步骤S401，中间服务器向出现所有信息采集终端发送路径调整指令；
所有信息采集终端接收到路径调整指令后，判断是否自身被确定为出现异常的信息采集终端；
步骤S402，出现异常的信息采集终端停止向主服务器发送视频数据包，转而将视频数据包发送至中间服务器；
被确定为异常的信息采集终端通过直接向主服务器发送视频数据包将会出现严重的数据丢失甚至传输中断的情况，此时出现异常的信息采集终端接到路径调整指令之后停止向主服务器发送视频数据包，并且将视频数据包直接发送给中间服务器；
步骤S403，中间服务器将视频数据包转发给其他运行正常的信息采集终端；
中间服务器与主服务器之间虽然通过双向传输路线连接，但是其传输效率并不高，中间服务器将视频数据包均派给其他未被确定为异常的信息采集终端；
步骤S404，运行正常的信息采集终端将视频数据包发送至主服务器，流程结束。
实施例四：
图6示出了本发明实施例四提供的一种本发明实施例提供的一种检测单元工作时的流程示意图的实现流程；
信息采集终端内设置有检测单元，检测单元用于周期性地向主服务器发送检测数据包并且同时向中间服务器发送第二序列数据包。
步骤S501，异常的信息采集终端向主服务器发送检测数据包，且同时通过中间服务器向主服务器发送第二序列数据包；
检测数据包用于检测数据丢失的情况，因此检测数据包可以包含随机信息也可以包含空白信息；第二序列数据包由信息采集终端抑菌检测数据包的顺序生成，并经由中间服务器发往主服务器；
步骤S502，主服务器解析视频数据包和第一序列数据包；
步骤S503，主服务器发送对比结果至中间服务器；
步骤S504，中间服务器对对比结果进行判断；
步骤S505，中间服务器根据对比结果判断数据传输是否恢复正常，若是，则跳转至S506，若否，则跳转至S501;
步骤S506，中间服务器向所有信息采集终端发送异常结束指令；
步骤S507，所有信息采集终端恢复正常运作，直接将视频数据包发送至主服务器，流程结束。
在本发明中，当某个信息采集终端与主服务器之间单向的高速传输通道出现数据传输波动或者故障时，则该信息采集终端所采集的数据将会通过其他信息采集终端发往主服务器，以保证数据传输的时效性；但是这也意味着增加了其他信息采集终端与主服务器之间的数据传输任务量，在出现异常的信息采集终端与主服务器之间的数据传输恢复正常时，需要立即恢复该信息采集终端与主服务器之间的数据传输；因此，信息采集终端接收到异常路径调整指令后，便周期性的向主服务器直接发送检测数据包，并且通过中间服务器向主服务器发送第二序列数据包，以供主服务器进行对比，主服务器将对比结果发送中间服务器，中间服务器根据对比结果判断出现异常的信息采集终端与主服务器之间的数据传输是否恢复正常，如果判定为已经恢复正常，则立即向所有信息采集终端发送异常结束指令，信息采集终端接收到异常结束指令后均恢复正常工作，直接向主服务器发送视频数据包；若判定为异常仍然存在，则继续执行路径调整指令，直至间服务器根据判定出现异常的信息采集终端与主服务器之间的数据传输恢复正常。通过设置检测单元，能够在出现异常的信息采集终端与主服务器之间的数据传输恢复正常时，立即发送异常结束指令，从而降低其他信息采集终端与主服务器之间的数据传输压力，降低数据传输的负载。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或者部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成的，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，不失一般性，计算机可读取存储介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其他固态存储介质，CD-ROM、DVD或其他光学存储介质、磁带盒、磁带、磁盘或其他磁性存储设备。当然，本领域技术人员可知计算机存储介质不局限于上述几种。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于工业互联网操作系统的数据采集方法，其特征在于，所述方法包括：
获取第一序列数据包和视频数据包，所述第一序列数据包和视频数据包分别从序列数据包传输通道和视频数据包传输通道获取；
根据所述第一序列数据包储存的信息判断是否存在视频数据包丢失的情况；
当判断存在视频数据包丢失的情况时，重新获取丢失的视频数据包；
整合所有视频数据包并储存。
2.如权利要求1所述的基于工业互联网操作系统的数据采集方法，其特征在于，所述重新获取丢失的视频数据包的过程如下：
获取第一序列数据包和视频数据包的比对结果；
根据比对结果计算视频数据包的丢失率；
若丢失率高于视频数据包丢失率预设值，则判定当前的视频数据包传输通道为异常视频数据包传输通道，剩余视频数据包传输通道为正常视频数据包传输通道，改变视频数据包传输路径，停止从异常视频数据包传输通道获取视频数据包，改为从正常视频数据包传输通道获取视频数据包；
若丢失率不高于视频数据包丢失率预设值，视频数据包从当前的视频数据包传输通道获取，缺失的视频数据包从序列数据包传输通道重新获取。
3.如权利要求2所述的基于工业互联网操作系统的数据采集方法，其特征在于，所述若丢失率高于视频数据包丢失率预设值，则判定当前的视频数据包传输通道为异常视频数据包传输通道过程之后，还包括以下步骤：
获取第二序列数据包和检测数据包，所述第二序列数据包和检测数据包分别从序列数据包传输通道和异常视频数据包传输通道获取；
比对第二序列数据包和检测数据包，根据比对结果计算视频数据包的丢失率计算检测数据包的丢失率；
若检测数据包的丢失率的丢失率为零，则判定数据传输异常已经恢复，停止改变视频数据包传输路径；
若检测数据包的丢失率的丢失率不为零，则判定数据传输异常未恢复，继续改变视频数据包传输路径，直至数据传输异常恢复。
4.一种基于工业互联网操作系统的数据采集系统，包括至少两个信息采集终端、一个中间服务器和一个主服务器，其特征在于：
所述信息采集终端用于向中间服务器和主服务器分别发送第一序列数据包和视频数据包；
所述中间服务器用于向主服务器发送缺失的视频数据包和第一序列数据包；
所述主服务器用于比对第一序列数据包和视频数据包并向中间服务器发送比对结果。
5.如权利要求4所述的基于工业互联网操作系统的数据采集系统，其特征在于，所述信息采集终端与主服务器之间通过单向信息传输通道连接，信息采集终端通与中间服务器之间以及中间服务器与主服务器之间均通过双向信息传输通道连接。
6.如权利要求5所述的基于工业互联网操作系统的数据采集系统，其特征在于，所述主服务器内设置有反馈单元，反馈单元判断视频数据包传输是否存在异常，若判定存在异常，反馈单元则向中间服务器发出异常指令，中间服务器接收到异常指令后，根据异常指令的内容对视频数据包的传输路径进行调整。
7.如权利要求5所述的基于工业互联网操作系统的数据采集系统，其特征在于，所述根据异常指令的内容对视频数据包的传输路径进行调整的过程如下：
中间服务器解析异常指令以确定出现异常的信息采集终端，并标记其为异常信息采集终端，标记剩余的信息采集终端为正常信息采集终端，向所有信息采集终端发出路径调整指令；
异常信息采集终端接收路径调整指令后，停止向主服务器发送视频数据包，并将视频数据包发送至中间服务器；
中间服务器将接受到的视频数据包分配给正常信息采集终端；
正常信息采集终端将视频数据包发送至主服务器。
8.如权利要求6所述的基于工业互联网操作系统的数据采集系统，其特征在于，所述信息采集终端内设置有检测单元，检测单元用于周期性地向主服务器发送检测数据包并且同时向中间服务器发送第二序列数据包。
9.如权利要求6所述的基于工业互联网操作系统的数据采集系统，其特征在于，所述反馈单元判断视频数据包传输是否存在异常的过程如下；
主服务器接收第一序列数据包和视频数据包后，计算视频数据包丢失率，当视频数据包丢失率高于预设视频数据包丢失率阈值时，反馈单元则判定视频数据包传输存在异常；
当视频数据包丢失率不高于预设视频数据包丢失率阈值时，反馈单元评定视频数据包传输属于正常范围，丢失的视频数据包通过中间服务器二次发送至主服务器。
10.如权利要求9所述的基于工业互联网操作系统的数据采集系统，其特征在于，所述预设视频数据包丢失率阈值由中间服务器与主服务器之间的传输线路的最大带宽和视频数据包的大小确定。
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