CN112866342A - 一种面向钢铁行业的分布式数据采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种面向钢铁行业的分布式数据采集系统及方法，包括：网关监控调度器，用于配置预设的待加载协议，并对所述待加载协议进行调度管理；前置网关路由，用于根据所述网关监控调度器下发命令接收应用请求数据，并将所述应用请求数据路由至对应的所述网关控制器；网关控制器，用于执行对应的待加载协议，并输出所述应用请求数据；协议适配器，用于为所述网关控制器配置协议实例所需要的转换参数；推送下发器，用于根据网关采集的设备端数据向消息队列和/或应用接口进行信息推送；本发明能够满足钢铁领域复杂协议和场景的适配，实现各种协议的实例运行以及高效、可靠的数据接入。
Description
技术领域
本发明涉及冶金及智能制造领域，尤其涉及一种面向钢铁行业的分布式数据采集系统及方法。
背景技术
钢铁行业生产过程的复杂性，进而导致系统构成相对复杂。数据协议多且繁杂、采集频率和数据量大以及对于可靠性和稳定性要求较高，同时应用方对于获取数据的实时性要求较高。且现有技术中，往往是针对各区域产线分别进行数据采集处理存储。例如，针对高炉炼铁，单独编写程序进行生产数据的采集、处理转换和存储等。采用分区域方式进行数据采集，还存在服务单独部署可靠性低；服务内融合逻辑过多，稳定性不高等问题。
发明内容
鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种面向钢铁行业的分布式数据采集系统及方法，主要解决钢铁行业生产过程复杂，数据获取实时性较差的问题。
为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。
一种面向钢铁行业的分布式数据采集系统，包括：网关监控调度器、前置网关路由、网关控制器、协议适配器和推送下发器；
网关监控调度器，用于配置预设的待加载协议，并对所述待加载协议进行调度管理，其中，所述调度管理包括协议实例水平扩展、负载均衡、网关控制器运行修复、异常监控报警；
前置网关路由，用于根据所述网关监控调度器下发命令接收应用请求数据，并将所述应用请求数据路由至对应的所述网关控制器；
网关控制器，用于执行对应的待加载协议，并输出所述应用请求数据；
协议适配器，用于为所述网关控制器配置协议实例所需要的转换参数；
推送下发器，用于根据网关采集的设备端数据向消息队列和/或应用接口进行信息推送可选地，所述协议适配器采集各网关连接设备所需要的协议并输入所述网关监控调度器作为待加载协议。
可选地，所述配置信息包括端口号、协议实例个数、处理线程数。
可选地，所述网关监控调度器包括协议实例调度单元，当需要功能扩展时，所述网关控制器通过热加载的方式从所述协议实例调度单元获取协议实例，进行动态更新。
可选地，当所述网关控制器故障时，通过所述网关监控调度器将对应的协议实例调度到其他无故障的网关控制器上。
可选地，所述网关监控调度器根据所述网关控制器的故障信息进行报警信息推送。
可选地，所述故障信息包括连接异常断开、消息在指定时间未送达网关、协议实例故障。
可选地，在将对应的协议实例调度到其他无故障的网关控制器上之前，执行恢复操作，尝试多次运行对应协议实例，若失败，则将对应的协议实例调度到其他无故障的网关控制器上。
可选地，所述推送下发器将所述网关采集的数据按照所述请求数据中的设备标识和/或协议实例标识进行定向推送。
可选地，所述推送下发器记录推送和/或下发的消息，若消息推送和/或下发失败，则根据预设的失败策略进行消息发送重试或丢弃。
一种面向钢铁行业的分布式数据采集方法，包括：
通过网关监控调度器配置预设的待加载协议，并对所述待加载协议进行调度管理，其中，所述调度管理包括协议实例水平扩展、负载均衡、网关控制器运行修复、异常监控报警；
通过前置网关路由根据所述网关监控调度器下发命令接收应用请求数据，并将所述应用请求数据路由至对应的所述网关控制器；
通过网关控制器用于执行对应的待加载协议，并输出所述应用请求数据；
通过协议适配器为所述网关控制器配置协议实例所需要的转换参数；
通过推送下发器用于根据网关采集的设备端数据向消息队列和/或应用接口进行信息推送。
可选地，采集各网关连接设备所需要的协议并输入所述网关监控调度器作为待加载协议。
可选地，当需要功能扩展时，所述网关控制器通过热加载的方式从所述网关监控调度器获取协议实例，进行动态更新。
如上所述，本发明一种面向钢铁行业的分布式数据采集系统及方法，具有以下有益效果。
应用于钢铁行业生产过程，能够满足复杂应用场景的协议适配，保证各种协议实例运行以及数据接入的可靠性。
附图说明
图1为本发明一实施例中面向钢铁行业的分布式数据采集系统的结构框架示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，本发明提供一种面向钢铁行业的分布式数据采集系统，包括网关监控调度器、前置路由、网关控制器、协议适配器和推送下发器。
以钢铁行业生产应用场景为例，在一实施例中，在系统实际应用之前，可预先采集钢铁生产过程中与各工序设备端进行数据通信所需要的协议。具体地，可通过协议适配器实现协议采集功能。其中，协议适配器可包括HTTP协议适配器、MQTT协议适配器、OPC协议适配器、TCP协议适配器、UDP协议适配器、ModBus协议适配器等。通过与各工序设备端的连接的网关与协议适配器进行匹配采集所需要的协议作为待加载协议输入到网关监控调度器中作为预置协议，即待加载协议。针对自定义的协议数据也可预先基于系统SDK快速开发后导入网关监控调度器作为待加载协议。可选地，将待加载协议存入网关监控调度器预设存储空间，同时可配置相应协议的加载类和协议标识，以便于后续在进行数据下发时，根据协议标识等信息识别协议实例。
在确定好需要运行加载的协议后，需要通过网关监控调度器配置需要运行加载的协议，网关监控调度器可以配置需要运行加载的协议，并将配置信息打包成命令输出，其中配置信息包括配置相应的端口号、协议实例个数、处理线程数等。
进一步地，网关监控调用器将命令下发到网关控制器以及前置网关路由。通过前置网关路由将服务器地址暴露给用户接入，进而接收用户端的应用请求数据，并将应用请求数据路由到相应的网关控制器，由网关控制器完成协议实例的加载运行。具体地，网关监控调度器将所有经过协议采集的设备端服务器地址如端口号等下发至前置网关路由，用户选择对应的服务器地址，生成应用请求数据。
其中，网关控制器是运行协议的实际载体，实现了协议采集的通用功能，比如解析采集配置、加载协议、监控连接状态以及整体负载、自动重连、数据分发以及接入网关监控调度器上报数据或者接受控制指令等。
在一实施例中，网关监控调度器包括协议实例调度单元。当需要对网关控制器进行功能扩展，如需要网关控制器适配新增协议实例时，协议实例调度单元调取预先存储的对应协议实例，并与网关控制器建立连接，网关控制器通过热加载的方式可以动态更新运行协议实例。热加载技术是指可以在不重启服务的情况下让更改的代码生效，可以避免因升级而停止服务导致数据丢失、数据处理出错的风险，显著的提升服务开发、调试、部署的效率。网关控制器可支持同时加载运行多个实例，此外还可以自动恢复运行异常的实例，高效、可靠、稳定地采集数据。通过部署多个网关控制器可以支撑协议实例集群部署。
在一实施例中，当有协议实例或者网关控制器出现故障，监控调度器首先会尝试恢复运行。多次尝试运行对应协议实例失败，则将协议实例调度到其他网关控制器上，保证协议实例高效、稳定地运行。网关监控调度器根据所述网关控制器的故障信息进行报警信息推送。其中，故障信息包括连接断开异常、消息在指定时间未送达网关、协议实例故障。可通过短信、弹窗等方式提醒相关负责人员进行故障维护。
网关控制器完成协议运行后，将应用请求数据经由网关输出至设备端。进一步地，通过与设备端连接的网关采集设备端反馈数据信息，并将采集的数据发送给推送下发器。推送下发器可以将网关采集到的数据按照设备ID、协议实例ID等推送到相应的消息队列或者API接口，可以推送原始消息或者经过简单加工处理的原始数据；同时在建立用户端和设备端的通信连接后，也可以通过推送下发器将用户端的应用数据命令实时下发到具体的设备。
推送下发器会记录推送和下发的消息信息，根据用户配置的失败策略，对失败消息进行重试或者丢弃等，保证消息实时可靠地送达应用，支撑钢铁行业的场景联动。
本实施例提供了一种面向钢铁行业的分布式数据采集方法，用于执行前述系统实施例中所述的面向钢铁行业的分布式数据采集系统。由于方法实施例的技术原理与前述系统实施例的技术原理相似，因而不再对同样的技术细节做重复性赘述。
在一实施例中，一种面向钢铁行业的分布式数据采集方法，包括：
通过网关监控调度器配置预设的待加载协议，并对所述待加载协议进行调度管理，其中，所述调度管理包括协议实例水平扩展、负载均衡、网关控制器运行修复、异常监控报警；
通过前置网关路由根据所述网关监控调度器下发命令接收应用请求数据，并将所述应用请求数据路由至对应的所述网关控制器；
通过网关控制器用于执行对应的待加载协议，并输出所述应用请求数据；
通过协议适配器为所述网关控制器配置协议实例所需要的转换参数；
通过推送下发器用于根据网关采集的设备端数据向消息队列和/或应用接口进行信息推送。
在一实施例中，采集各网关连接设备所需要的协议并输入所述网关监控调度器作为待加载协议。
在一实施例中，当需要功能扩展时，所述网关控制器通过热加载的方式从所述网关监控调度器获取协议实例，进行动态更新。
综上所述，本发明一种面向钢铁行业的分布式数据采集系统及方法，通过前置网关路由可以将数据流量路由到各个网关控制器，支撑数据接入的横向扩展；通过协议转换模块实现了多种协议适配支持以及协议接入配置，可以满足钢铁领域复杂协议和场景的适配；通过网关控制器实现了协议的实例运行以及高效、可靠的数据接入；通过网关监控调度器实现了协议实例的自动水平扩展、负载均衡、网关控制器运行修复以及网关控制器的管理、监控、报警；通过推送下发模块可以将数据实时推送给相应应用或者将应用的消息下发到相应PLC等，以实现钢铁场景的数据联动；整个系统支持集群化部署，可支撑建立钢铁企业的数据中心乃至钢铁行业的数据中心。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (13)
1.一种面向钢铁行业的分布式数据采集系统，其特征在于，包括：网关监控调度器、前置网关路由、网关控制器、协议适配器和推送下发器；
网关监控调度器，用于配置预设的待加载协议，并对所述待加载协议进行调度管理，其中，所述调度管理包括协议实例水平扩展、负载均衡、网关控制器运行修复、异常监控报警；
前置网关路由，用于根据所述网关监控调度器下发命令接收应用请求数据，并将所述应用请求数据路由至对应的所述网关控制器；
网关控制器，用于执行对应的待加载协议，并输出所述应用请求数据；
协议适配器，用于为所述网关控制器配置协议实例所需要的转换参数；
推送下发器，用于根据网关采集的设备端数据向消息队列和/或应用接口进行信息推送。
2.根据权利要求1所述的面向钢铁行业的分布式数据采集系统，其特征在于，所述协议适配器采集各网关连接设备所需要的协议并输入所述网关监控调度器作为待加载协议。
3.根据权利要求1所述的面向钢铁行业的分布式数据采集系统，其特征在于，所述配置信息包括端口号、协议实例个数、处理线程数。
4.根据权利要求1所述的面向钢铁行业的分布式数据采集系统，其特征在于，所述网关监控调度器包括协议实例调度单元，当需要功能扩展时，所述网关控制器通过热加载的方式从所述协议实例调度单元获取协议实例，进行动态更新。
5.根据权利要求1所述的面向钢铁行业的分布式数据采集系统，其特征在于，当所述网关控制器故障时，通过所述网关监控调度器将对应的协议实例调度到其他无故障的网关控制器上。
6.根据权利要求5所述的面向钢铁行业的分布式数据采集系统，其特征在于，所述网关监控调度器根据所述网关控制器的故障信息进行报警信息推送。
7.根据权利要求6所述的面向钢铁行业的分布式数据采集系统，其特征在于，所述故障信息包括连接异常断开、消息在指定时间未送达网关、协议实例故障。
8.根据权利要求5所述的面向钢铁行业的分布式数据采集系统，其特征在于，在将对应的协议实例调度到其他无故障的网关控制器上之前，执行恢复操作，尝试多次运行对应协议实例，若失败，则将对应的协议实例调度到其他无故障的网关控制器上。
9.根据权利要求1所述的面向钢铁行业的分布式数据采集系统，其特征在于，所述推送下发器将所述网关采集的数据按照所述请求数据中的设备标识和/或协议实例标识进行定向推送。
10.根据权利要求1所述的面向钢铁行业的分布式数据采集系统，其特征在于，所述推送下发器记录推送和/或下发的消息，若消息推送和/或下发失败，则根据预设的失败策略进行消息发送重试或丢弃。
11.一种面向钢铁行业的分布式数据采集方法，其特征在于，包括：
通过网关监控调度器配置预设的待加载协议，并对所述待加载协议进行调度管理，其中，所述调度管理包括协议实例水平扩展、负载均衡、网关控制器运行修复、异常监控报警；
通过前置网关路由根据所述网关监控调度器下发命令接收应用请求数据，并将所述应用请求数据路由至对应的所述网关控制器；
通过网关控制器用于执行对应的待加载协议，并输出所述应用请求数据；
通过协议适配器为所述网关控制器配置协议实例所需要的转换参数；
通过推送下发器用于根据网关采集的设备端数据向消息队列和/或应用接口进行信息推送。
12.根据权利要求11所述的面向钢铁行业的分布式数据采集方法，其特征在于，采集各网关连接设备所需要的协议并输入所述网关监控调度器作为待加载协议。
13.根据权利要求11所述的面向钢铁行业的分布式数据采集方法，其特征在于，
当需要功能扩展时，所述网关控制器通过热加载的方式从所述网关监控调度器获取协议实例，进行动态更新。
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