CN112995810B - 适用高速并发数据的工业数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用高速并发数据的工业数据传输系统，包括多个数据采集装置、万兆交换机、控制装置、多个光模块和光纤网卡，其中，多个所述数据采集装置分别与所述万兆交换机相连，所述光纤网卡设置于所述控制装置中，多个所述光模块分别设置于所述万兆交换机和所述光纤网卡中，并且设置于所述万兆交换机中的多个所述光模块设有不同的网络配置，以用于传输不同的所述数据采集装置采集到的工业数据。本发明能够实现多数据采集装置的稳定接入，并能够保证数据传输的高效性和稳定性，从而实现同步高速并发数据，此外，还能够在非满载传输数据时实现带宽冗余均衡，从而能够提升传输速度。

Description

适用高速并发数据的工业数据传输系统

技术领域

本发明涉及数据采集传输技术领域，具体涉及一种适用高速并发数据的工业数据传输系统。

背景技术

目前机器视觉方向涉及的行业比较广，例如应用于行为监控、产品质检、目标追踪、产品定位、尺寸测量、视觉引导等多种应用场合。其中，应用于工业现场的机器视觉，考虑到工业现场复杂的环境，一般采用千兆网接口相机进行数据的采集。

然而，千兆网相机往往需要保证满带宽速度才能确保图像数据的正常传输，因此使用过程中一个千兆网相机必须使用一个工控机或服务器的千兆网接口。目前，单个千兆网相机一般能够在工控机或服务器的控制下正常使用，但是如果千兆网相机数量超过两个以上，就必须考虑工控机及服务器的拓展性。

目前使用最多的是通过PCIE接口外接一个拓展4网口的板卡来接入更多的千兆网相机，但是由于工控机或服务器主板和机箱限制，以及PCIE插槽数量的限制，一般难以拓展接入超过8个乃至更多的千兆网相机，并且接入多个千兆网相机还往往导致数据丢包、丢帧，难以持续稳定的传输数据。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种适用高速并发数据的工业数据传输系统，能够实现多数据采集装置的稳定接入，并能够保证数据传输的高效性和稳定性，从而实现同步高速并发数据，此外，还能够在非满载传输数据时实现带宽冗余均衡，从而能够提升传输速度。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种适用高速并发数据的工业数据传输系统，包括多个数据采集装置、万兆交换机、控制装置、多个光模块和光纤网卡，其中，多个所述数据采集装置分别与所述万兆交换机相连，所述光纤网卡设置于所述控制装置中，多个所述光模块分别设置于所述万兆交换机和所述光纤网卡中，并且设置于所述万兆交换机中的多个所述光模块设有不同的网络配置，以用于传输不同的所述数据采集装置采集到的工业数据。

根据本发明实施例提出的适用高速并发数据的工业数据传输系统，通过设置多个数据采集装置、万兆交换机、控制装置、多个光模块和光纤网卡，其中，光纤网卡设置于控制装置中，多个光模块分别设置于万兆交换机和光纤网卡中，并且设置于万兆交换机中的多个光模块设有不同的网络配置，以用于传输不同的数据采集装置采集到的工业数据，由此，能够实现多数据采集装置的稳定接入，并能够保证数据传输的高效性和稳定性，从而实现同步高速并发数据，此外，还能够在非满载传输数据时实现带宽冗余均衡，从而能够提升传输速度。

另外，根据本发明上述实施例提出的适用高速并发数据的工业数据传输系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，多个所述数据采集装置设置于不同的局域网中，并且每个所述局域网中的所有所述数据采集装置与所述万兆交换机中的一个所述光模块相连。

根据本发明的一个实施例，所述光模块为万兆光模块，多个所述光模块包括第一光模块、第二光模块、第三光模块和第四光模块，其中，所述第一光模块和所述第二光模块设置于所述万兆交换机中，所述第三光模块和所述第四光模块设置于所述光纤网卡中，并且所述第一光模块与所述第三光模块相连，所述第二光模块与所述第四光模块相连。

根据本发明的一个实施例，所述第一光模块与所述第三光模块通过第一双模光纤相连，所述第二光模块与所述第四光模块通过第二双模光纤相连。

根据本发明的一个实施例，所述万兆交换机为双端口万兆交换机，所述双端口万兆交换机包括第一输出端口和第二输出端口，其中，所述第一输出端口对应设有所述第一光模块，所述第二输出端口对应设有所述第二光模块。

根据本发明的一个实施例，所述控制装置为工控机，所述控制装置包括PCIE插槽。

根据本发明的一个实施例，所述光纤网卡为万兆网卡，所述光纤网卡包括PCIE接口。

根据本发明的一个实施例，所述数据采集装置为工业相机。

附图说明

图1为本发明实施例的适用高速并发数据的工业数据传输系统的结构示意图；

图2（a）为现有技术系统接入一个工业相机时数据传输测试图；

图2（b）为现有技术系统接入两个工业相机时数据传输测试图；

图3（a）为本发明一个实施例的适用高速并发数据的工业数据传输系统接入10个工业相机时数据传输测试图；

图3（b）为本发明一个实施例的适用高速并发数据的工业数据传输系统接入10个工业相机时数据传输速度测试图；

图3（c）为本发明一个实施例的适用高速并发数据的工业数据传输系统接入16个工业相机时数据传输测试图；

图3（d）为本发明一个实施例的适用高速并发数据的工业数据传输系统接入16个工业相机时数据传输速度测试图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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一部分实施例，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。

图1为本发明实施例的适用高速并发数据的工业数据传输系统的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的适用高速并发数据的工业数据传输系统包括多个数据采集装置10、万兆交换机20、控制装置30、多个光模块40和光纤网卡50。其中，多个数据采集装置10分别与万兆交换机20相连，光纤网卡50设置于控制装置30中，多个光模块40分别设置于万兆交换机20和光纤网卡50中，并且设置于万兆交换机20中的多个光模块40设有不同的网络配置，以用于传输不同的数据采集装置10采集到的工业数据。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，光模块40可为万兆光模块，并且多个光模块40可具体包括第一光模块401、第二光模块402、第三光模块403和第四光模块404，其中，第一光模块401和第二光模块402可设置于万兆交换机20中，第三光模块403和第四光模块404设置于光纤网卡50中，并且第一光模块401与第三光模块403相连，第二光模块402与第四光模块404相连。具体地，如图1所示，第一光模块401与第三光模块403可通过第一双模光纤601相连，第二光模块402与第四光模块404可通过第二双模光纤602相连。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，万兆交换机20可为双端口万兆交换机，双端口万兆交换机可包括第一输出端口和第二输出端口，其中，第一输出端口对应设有第一光模块401，第二输出端口对应设有第二光模块402。

其中，需要说明的是，第一光模块401和第三光模块403可设有相同的网络配置，第二光模块402和第四光模块404可设有相同的网络配置，例如，第一光模块401和第三光模块403可设有192.168.A.X的网络IP配置，第二光模块402和第四光模块404可设有192.168.B.X的网络IP配置。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，数据采集装置10可为工业相机，多个数据采集装置10可设置于不同的局域网中，例如，多个数据采集装置10可分别设置于局域网A和局域网B中，并且每个局域网中的数据采集装置10均设有相同的网络配置，例如，局域网A中的数据采集装置10可设有192.168.A.X的网络IP配置，局域网B中的数据采集装置10可设有192.168.B.X的网络IP配置，由此，局域网A中的数据采集装置10可通过第一光模块401将采集到的工业数据发送至对应的第三光模块403，局域网B中的数据采集装置10可通过第二光模块402将采集到的工业数据发送至对应的第四光模块404。

需要说明的是，每个局域网中的数据采集装置10的网络IP配置互不相同，并且每个局域网中的数据采集装置10的数量可根据每个双模光纤的网络带宽和每个数据采集装置10所占用的网络宽度来确定，例如，若每个双模光纤的网络带宽为10Gbps，每个数据采集装置10所占用的网络宽度为1Gbps，那么每个局域网中数据采集装置10的数量具体小于等于10。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，控制装置30可为工控机，控制装置30可包括PCIE插槽。光纤网卡50可为万兆网卡，光纤网卡50可具有PCIE接口，其中，具有PCIE接口的万兆网卡可通过PCIE插槽接入工控机，从而可将第二光模块402和第四光模块404接收到的工业数据发送至控制装置30，即工控机中，以实现工业数据的传输。通过设置PCIE插槽，能够提高控制装置的拓展性能。

基于上述结构可构成本发明的适用高速并发数据的工业数据传输系统，下面将以具有10Gbps带宽的万兆交换机、光模块、双模光纤，以及占用带宽为1Gbps的工业相机为例，阐明本发明的适用高速并发数据的工业数据传输系统的工作过程。

在本发明的一个具体实施例中，由万兆交换机和工业相机的带宽可知，每个局域网中可接入的工业相机的最大数量为10，即局域网A和局域网B可分别接入10个工业相机，并且局域网A中的工业相机可设有192.168.A.X的网络IP配置，局域网B中的工业相机可设有192.168.B.X的网络IP配置，此外，第一光模块401和第三光模块403可设有192.168.A.X的网络IP配置，第二光模块402和第四光模块404可设有192.168.B.X的网络IP配置。

综上所述，局域网A中的数据采集装置10，即工业相机可通过万兆交换机20上的第一光模块401将工业数据转换为光信号，经过第一双模光纤601传递至第三光模块403，然后可通过光纤网卡50，即万兆网卡将第三光模块403接收到的光信号转为相应的工业数据并发送至控制装置30，即工控机中；同样地，局域网B中的数据采集装置10，即工业相机可通过万兆交换机20上的第二光模块402将工业数据转换为光信号，经过第二双模光纤602传递至第四光模块404，然后可通过光纤网卡50，即万兆网卡将第四光模块404接收到的光信号转为相应的工业数据并发送至控制装置30，即工控机中，从而可在控制装置30，即工控机端得到工业相机采集的完整数据，例如图像数据。

需要说明的是，因为万兆交换机20和光模块40的带宽为10Gbps，工业相机的带宽为1Gbps，因此，每个局域网中的所有工业相机可同时高并发同步传输工业数据，由此，可通过双端口万兆交换机实现最高20个工业相机的同步高速并发数据，并能够保证数据传输的稳定性和可靠性。

下面将对比现有技术中具有1000Mbps带宽的数据传输系统，具体说明本发明的适用高速并发数据的工业数据传输系统的实用效果。

如图2（a）所示，当在1000Mbps带宽的数据传输系统中接入一个占用带宽为1000Mbps的工业相机时，数据传输正常，无错误包、丢包、丢帧、错误帧、数据重发等现象产生；进一步如图2（b）所示，当在1000Mbps带宽的数据传输系统中接入两个占用带宽为1000Mbps的工业相机时，若工业相机持续采用最高速度采集和传输数据，那么该两个工业相机所需的带宽将超过系统所提供的带宽，由此，可导致各种异常数据出现，从而出现大量的错误包、重发包、错误帧、丢帧、丢包的现象，最终得到工业数据异常。

如图3（a）和图3（b）所示，当在本发明的工业传输系统中接入10个占用带宽为1000Mbps的工业相机时，所有的工业相机均能达到1000Mbps的数据传输速度，并且系统的总传输速度达到1.2GB/s；进一步如图3（c）和图3（d）所示，当在本发明的工业传输系统中接入16个占用带宽为1000Mbps的工业相机时，所有的工业相机均能达到1000Mbps的数据传输速度，并且系统的总传输速度达到1.7GB/s。通过图3（a）、图3（b）、图3（c）和图3（d）可看出，整个数据传输过程中能够保持稳定传输，并且能达到0丢包，0延迟，0重发，0错误帧，无异常数据出现。

需要说明的是，本发明的适用高速并发数据的工业数据传输系统，可根据需要接入更多的工业相机，例如，可根据需要增加一个万兆交换机20及其相应的光模块40和光纤网卡50，从而能够拓展接入20个工业相机，此外，还可根据需要对接入的工业相机的数量进行减少，例如，可使用一个双模光纤接入10个工业相机实现同步并发，由此，本发明能够根据需要实时调整，并且调整过程便捷简单。

综上所述，本发明实施例提出的适用高速并发数据的工业数据传输系统，通过设置多个数据采集装置、万兆交换机、控制装置、多个光模块和光纤网卡，其中，光纤网卡设置于控制装置中，多个光模块分别设置于万兆交换机和光纤网卡中，并且设置于万兆交换机中的多个光模块设有不同的网络配置，以用于传输不同的数据采集装置采集到的工业数据，由此，能够实现多数据采集装置的稳定接入，并能够保证数据传输的高效性和稳定性，从而实现同步高速并发数据，此外，还能够在非满载传输数据时实现带宽冗余均衡，从而能够提升传输速度。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (4)

1.一种适用高速并发数据的工业数据传输系统，其特征在于，包括多个数据采集装置、万兆交换机、控制装置、多个光模块和光纤网卡，其中，多个所述数据采集装置分别与所述万兆交换机相连，所述光纤网卡设置于所述控制装置中，多个所述光模块分别设置于所述万兆交换机和所述光纤网卡中，并且设置于所述万兆交换机中的多个所述光模块设有不同的网络配置，以用于传输不同的所述数据采集装置采集到的工业数据，其中，

多个所述数据采集装置设置于不同的局域网中，并且每个所述局域网中的所有所述数据采集装置与所述万兆交换机中的一个所述光模块相连；

所述光模块为万兆光模块，多个所述光模块包括第一光模块、第二光模块、第三光模块和第四光模块，其中，所述第一光模块和所述第二光模块设置于所述万兆交换机中，所述第三光模块和所述第四光模块设置于所述光纤网卡中，并且所述第一光模块与所述第三光模块相连，所述第二光模块与所述第四光模块相连；

所述第一光模块与所述第三光模块通过第一双模光纤相连，所述第二光模块与所述第四光模块通过第二双模光纤相连；

所述万兆交换机为双端口万兆交换机，所述双端口万兆交换机包括第一输出端口和第二输出端口，其中，所述第一输出端口对应设有所述第一光模块，所述第二输出端口对应设有所述第二光模块。

2.根据权利要求1所述的适用高速并发数据的工业数据传输系统，其特征在于，所述控制装置为工控机，所述控制装置包括PCIE插槽。

3.根据权利要求2所述的适用高速并发数据的工业数据传输系统，其特征在于，所述光纤网卡为万兆网卡，所述光纤网卡包括PCIE接口。

4.根据权利要求3所述的适用高速并发数据的工业数据传输系统，其特征在于，所述数据采集装置为工业相机。

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