CN113242265A - 一种网关数据处理系统、方法和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种网关数据处理系统、方法和电子设备，涉及工业互联网技术领域，所述网关数据处理系统包括：网关设备，用于采集多个仪器设备的目标数据；数据解析模块，与网关设备连接，用于对目标数据进行处理得到适配数据应用平台的数据报文；网关配置模块，与网关设备连接，用于对网关设备的属性进行配置；数据应用平台，与数据解析模块连接，用于接收数据解析模块输出的数据报文，并对数据报文进行处理及展示。本发明，可以避免数据解析的局限性，降低网关设备与数据应用平台的耦合性；实现对网关设备属性的配置，提高网关设备的适配性；以及提高数据应用平台对数据存取处理的时效性。
Description
技术领域
本发明涉及工业互联网技术领域，特别涉及一种网关数据处理系统、方法和电子设备。
背景技术
目前，工业互联网通用的数据采集、处理和分析方法针对不同的应用场景，通过把各种硬件仪器设备与设置一定采集频次的定制化网关进行绑定，由网关进行数据的采集和解析处理，然后利用相应的协议，把采集和解析后的数据推送到数据应用平台进行分析以及展示。
基于工业互联网的迅速发展，相关的数据采集和分析处理的需求呈现增长趋势，现有技术中，针对不同的应用场景，会分别使用定制化网关，完成对各种仪器设备生成的数据的采集，并把采集到的数据根据预设的固定数据字段格式解析成所需的结果，然后通过消息队列遥测传输（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT）协议或者受限制的应用协议（Constrained Application Protocol，COAP）等网络协议推送到数据应用平台进行分析，并将分析后的结果展示在终端上。
在现有的网关数据采集、处理和分析方法中，存在如下局限性：
采用传统的基于网关的数据采集、处理和分析方法，网关的相关属性，例如鉴权信息、采集频次等不具备可配置性；由于不同的仪器设备上报到网关的数据属性字段的长度、类型是不同的，每对接一种新的仪器设备可能需要重新实现网关定制化，网关的适配性较差；目前采集到的数据一般直接存储到数据应用平台的数据库中，由于数据量的喷发式增长，为实现数据的高速采集和实时处理，对数据应用平台的要求越来越高，数据应用平台很容易达到性能瓶颈甚至产生崩溃。
发明内容
本发明实施例提供一种网关数据处理系统、方法和电子设备，用以解决现有技术中，网关属性不可配置、数据解析具有局限性以及数据应用平台对数据的存取处理的时效性低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明实施例提供一种网关数据处理系统，包括：
网关设备，用于采集多个仪器设备的目标数据；
数据解析模块，与所述网关设备连接，用于对所述目标数据进行处理得到适配数据应用平台的数据报文；
网关配置模块，与所述网关设备连接，用于对所述网关设备的属性进行配置；
数据应用平台，与所述数据解析模块连接，用于接收所述数据解析模块输出的数据报文，并对所述数据报文进行处理及展示。
可选地，数据解析模块对目标数据进行处理得到适配数据应用平台的数据报文，包括：
所述数据解析模块根据所述网关设备对应的数据格式，对所述目标数据进行处理，得到适配所述数据应用平台的数据报文。
可选地，数据解析模块对所述目标数据进行处理，包括：
所述数据解析模块对所述目标数据进行编码格式校验、数据检查以及数据解析。
可选地，所述目标数据包括消息头和消息体；
数据解析模块对所述目标数据进行数据解析，包括：
所述数据解析模块对所述消息头进行解析，得到解析后的消息头和所述目标数据的消息格式类型；
所述数据解析模块根据所述目标数据的消息格式类型，获得消息体解析方式；
所述数据解析模块根据所述消息体解析方式以及预设的协议字段，对所述消息体进行解析，得到解析后的消息体。
可选地，所述消息格式类型包括：可扩展标记语言XML类型、超文本标记语言HTML类型、文本Text类型、JavaScript对象简谱JSON类型。
可选地，数据解析模块对所述目标数据进行数据解析之后，数据解析模块还用于：
对所述解析后的消息头以及所述解析后的消息体进行整合，得到适配所述数据应用平台的数据报文。
可选地，网关配置模块对所述网关设备的属性进行配置，包括：
所述网关配置模块根据预设的配置模板，对所述网关设备的属性进行配置。
可选地，所述网关设备的属性包括网关的鉴权信息、网关名称、数据采集频次、数据传输协议、网关型号规格和位置区域中的至少一项。
可选地，所述数据解析模块还用于：
为所述网关设备配置与各个仪器设备对应的数据解析模板规则；
其中，所述数据解析模板规则包括所述数据格式。
可选地，所述数据应用平台包括：业务算法规则模块、数据存储模块和任务计划模块；
其中，所述业务算法规则模块，用于对所述数据解析模块输出的数据报文进行清洗预处理和整理预处理；
所述数据存储模块，用于存储数据计算策略、定时任务计划以及所述业务算法规则模块预处理后的数据；
所述任务计划模块，用于根据所述定时任务计划，对所述预处理后的数据进行调度，以及根据所述数据计算策略，对调度后的数据进行计算处理，得到计算结果。
可选地，所述数据存储模块包括：关系型数据库和列式存储数据库；
其中，所述关系型数据库，用于存储所述数据计算策略和所述定时任务计划；
所述列式存储数据库用于存储所述业务算法规则模块预处理后的数据。
可选地，所述数据存储模块还用于存储所述计算结果。
可选地，网关设备采集多个仪器设备的目标数据，包括：
在所述仪器设备的身份识别号ID和所述网关设备的身份识别号ID绑定的情况下，所述网关设备以开关量或模拟量的数据格式，获取所述仪器设备发送的所述目标数据。
本发明实施例还提供一种网关数据处理方法，应用于网关设备，包括：
采集多个仪器设备的目标数据；
对所述目标数据进行解析处理，得到适配于数据应用的数据报文；
对所述数据报文进行处理及展示；
其中，与所述网关设备连接的网关配置模块能够对所述网关设备的属性进行配置。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括如上任一项所述的网关数据处理系统。
本发明的有益效果是：
本发明方案，通过数据解析模块，可以解除网关设备与数据应用平台之间的耦合性，提高可扩展性；通过网关配置模块，可以实现对网关设备属性的配置，提高网关设备的适配性；通过数据解析模块与网关设备的配合，以及网关配置模块与网关设备的配合，可以避免数据解析的局限性；通过数据应用平台接收所述数据解析模块输出的数据报文，并对所述数据报文进行处理，可以提高数据应用平台对数据的存取处理的时效性。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的网关数据处理系统的结构示意图之一；
图2表示本发明实施例提供的网关数据处理系统的结构示意图之二；
图3表示本发明实施例提供的网关数据处理方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明针对现有技术中，网关属性不可配置、数据解析具有局限性以及数据应用平台对数据的存取处理的时效性低的问题，提供一种网关数据处理系统、方法和电子设备。
如图1所示，本发明实施例提供一种网关数据处理系统，包括：
网关设备101，用于采集多个仪器设备的目标数据。
在本发明实施例中，网关设备101与多个仪器设备通信连接，且所述网关设备101支持多种类型的仪器设备。仪器设备的在网络下把数据发送给网关设备101，网关设备101采集多个仪器设备发送的目标数据，这一步骤实现了基础步骤数据采集。
数据解析模块102，与所述网关设备101连接，用于对所述目标数据进行处理得到适配数据应用平台的数据报文。
本发明实施例中，网关设备101把采集到的目标数据推送到数据解析模块102，数据解析模块102对目标数据进行处理，生成适配数据应用平台104的数据报文。
网关设备101采集的目标数据通过数据解析模块102的处理后，才按照一定的协议，传输到数据应用平台104，解除了网关设备101与数据应用平台104的耦合性，增强了扩展性。
网关配置模块103，与所述网关设备101连接，用于对所述网关设备101的属性进行配置。
在本发明实施例中，网关设备101的基本属性在网关配置模块103中进行统一管理，实现对网关设备101的可配置功能。
通过数据解析模块102与网关设备101的配合，以及网关配置模块103与网关设备101的配合，可以避免数据解析的局限性。
数据应用平台104，与所述数据解析模块102连接，用于接收所述数据解析模块102输出的数据报文，并对所述数据报文进行处理及展示。
在本发明实施例中，数据应用平台104接收对数据解析模块102输出的数据，并对输出的数据进行处理，然后通过终端进行展示，提高了数据应用平台104对数据的存取处理的时效性。
本发明实施例，通过数据解析模块102，可以解除网关设备101与数据应用平台104之间的耦合性，提高可扩展性；通过网关配置模块103，可以实现对网关设备101属性的配置，提高网关设备101的适配性；通过数据解析模块102与网关设备101的配合，以及网关配置模块103与网关设备101的配合，可以避免数据解析的局限性；通过数据应用平台104接收所述数据解析模块102输出的数据报文，并对所述数据报文进行处理，可以提高数据应用平台104对数据的存取处理的时效性。
可选地，数据解析模块102对目标数据进行处理得到适配数据应用平台104的数据报文，包括：
所述数据解析模块102根据所述网关设备101对应的数据格式，对所述目标数据进行处理，得到适配所述数据应用平台104的数据报文。
在本发明实施例中，数据解析模块102接收到网关设备101采集的目标数据，根据所述网关设备101的数据格式对目标数据进行处理，得到适配所述数据应用平台104的数据报文，并将数据报文传输至数据应用平台104。
需要说明的是，数据格式是由数据解析模块102配置的。
可选地，数据解析模块102对所述目标数据进行处理，包括：
所述数据解析模块对所述目标数据进行编码格式校验、数据检查以及数据解析。
在本发明实施例中，数据解析模块102根据网关设备101配置的数据格式，对目标数据进行编码格式校验、数据检查和数据解析处理，处理后得到适配所述数据应用平台104的数据报文。
可选地，所述目标数据包括消息头和消息体；
数据解析模块对所述目标数据进行数据解析，包括：
所述数据解析模块对所述消息头进行解析，得到解析后的消息头和所述目标数据的消息格式类型；
所述数据解析模块根据所述目标数据的消息格式类型，获得消息体解析方式；
所述数据解析模块根据所述消息体解析方式以及预设的协议字段，对所述消息体进行解析，得到解析后的消息体。
需要说明的是，数据解析模块就是通过把目标数据，也就是网关设备采集的原始数据进行解析，解析出对应的相关通信参数，以及相关通信参数的数据类型、编码方式、数据格式，然后依照设定的整合规则进行整合，形成整合数据。
在本发明实时例中，目标数据包括两部分：消息头、消息体，先解析消息头，根据消息头中的数据能判断出消息的消息格式类型，然后根据消息的消息格式类型去调用对应的消息体解析方法，再根据协议中预设的各个字段解析具体的消息体。
可选地，所述消息格式类型包括：可扩展标记语言XML类型、超文本标记语言HTML类型、文本Text类型、JavaScript对象简谱JSON类型。
在本发明实施例中，一般常见的消息数据类型有可扩展标记语言（ExtensibleMarkup Language，XML）、超文本标记语言（Hyper Text Markup Language、HTML）、文本类型（Text）、JavaScript对象简谱（JavaScript Object Notation，JSON）以及用户可自定义的消息类型等。
可选地，数据解析模块对所述目标数据进行数据解析之后，数据解析模块还用于：
对所述解析后的消息头以及所述解析后的消息体进行整合，得到适配所述数据应用平台的数据报文。
在本发明实施例中，数据解析模块解析消息头和消息体后，对解析后的消息头以及解析后的消息体进行整合，最后解析出数据应用平台所需的数据报文，这样就完成了原始数据的解析过程。
可选地，网关配置模块对所述网关设备的属性进行配置，包括：
所述网关配置模块根据预设的配置模板，对所述网关设备的属性进行配置。
在本发明实施例中，网关配置模块提供了一种基础的配置模板，可以通过配置模板来对网关的基本属性进行统一配置管理。
可选地，所述网关设备101的属性包括网关的鉴权信息、网关名称、数据采集频次、数据传输协议、网关型号规格和位置区域中的至少一项。
在本发明实施例中，网关设备101的基本属性在网关配置模块103中统一管理，网关设备101的属性主要包括：网关的鉴权信息（登陆用户名、登录密码）、网关名称、数据采集频次、数据传输协议（MQTT协议或COAP协议）、网关型号规格、所属位置区域。
可选地，所述数据解析模块102还用于：
为所述网关设备101配置与各个仪器设备对应的数据解析模板规则；
其中，所述数据解析模板规则包括所述数据格式。
在本发明实施例中，在网关设备101对目标数据采集前，数据解析模块102为网关设备101配置了与仪器设备映射的数据解析模板规则，即每新增一种不同类型的仪器设备，则可相应的增加一种数据解析模板规则，数据解析模块102根据网关设备101配置的数据解析模板规则中的数据格式，对所述目标数据进行处理，得到适配所述数据应用平台104的数据报文。
可选地，如图2所示，所述数据应用平台104包括：业务算法规则模块1041、数据存储模块1042和任务计划模块1043；
其中，所述业务算法规则模块1041，用于对所述数据解析模块102输出的数据报文进行清洗预处理和整理预处理；
所述数据存储模块1042，用于存储数据计算策略、定时任务计划以及所述业务算法规则模块1041预处理后的数据；
所述任务计划模块1043，用于根据所述定时任务计划，对所述预处理后的数据进行调度，以及根据所述数据计算策略，对调度后的数据进行计算处理，得到计算结果。
在本发明实施例中，在数据解析模块102中解析仪器设备105传输至网关设备101中的目标数据，并生成数据报文后，生成的数据报文按照一定的传输协议发送到数据应用平台104，为了缓解数据应用平台104的压力，解析后的数据报文中的数据首先通过业务算法规则模块1041，在业务算法规则模块1041中按照一定的算法规则进行数据清洗预处理和整理。
需要说明的是，所述算法规则可以根据数据应用平台104的需求进行预设、调整。经过业务算法规则模块1041预处理的数据被同步存储到数据应用平台104中的数据存储模块1042中。
数据存储模块1042中存储有预处理后的数据、数据计算策略以及定时任务计划。
任务计划模块1043从数据存储模块1042中获取预处理后的数据、数据计算策略以及定时任务计划，根据定时任务执行计划对预处理后的数据进行调度，将调度后的数据根据不同的数据计算策略计算得到多维度场景下的计算结果，比如测点数据，且计算结果可以在多维度场景下进行实时展示。
数据应用平台104可以实现多维度的数据处理，提高数据交互的时效性，丰富数据处理结果的呈现方式。
可选地，所述数据存储模块1042包括：关系型数据库和列式存储数据库；
其中，所述关系型数据库，用于存储所述数据计算策略和所述定时任务计划；
所述列式存储数据库用于存储所述业务算法规则模块1041预处理后的数据。
在本发明实施例中，数据存储模块1042包括关系型数据库和列式存储数据库两种类型的数据库，其中，关系型数据库中存储数据计算策略、定时任务计划以及其他相关业务数据。列式存储数据库中存储经过业务算法规则模块1041预处理的数据。
通过关系型数据库和列式存储数据库，可以满足高实时的应用场景。
可选地，所述数据存储模块1042还用于存储所述计算结果。
在本发明实施例中，数据存储模块1042中的列式存储数据库还用于存储上述的计算结果，以便于后续的对计算结果的调取与展示。
可选地，网关设备101采集多个仪器设备的目标数据，包括：
在所述仪器设备的身份识别号ID和所述网关设备101的身份识别号ID绑定的情况下，所述网关设备101以开关量或模拟量的数据格式，获取所述仪器设备发送的所述目标数据。
在本发明实施例中，仪器设备通过仪器设备的身份识别号ID与网关设备101的身份识别号ID进行绑定，绑定之后，仪器设备在网络下以开关量（Boolean类型，值为0或1）或模拟量（整型、单精度、双精度、枚举类型、字符串等）的形式把对应格式的数据发送到网关设备101。
如图3所示，本发明实施例还提供一种网关数据处理方法，应用于网关设备，包括：
步骤301：采集多个仪器设备的目标数据。
需要说明的是，网关设备与多个仪器设备通信连接，且所述网关设备支持多种类型的仪器设备。
步骤302：对所述目标数据进行解析处理，得到适配于数据应用的数据报文。
在本发明实施例中，将采集的目标数据通过解析处理后，得到适配于数据应用的数据报文。
步骤303：对所述数据报文进行处理及展示；
其中，与所述网关设备连接的网关配置模块能够对所述网关设备的属性进行配置。
在本发明实施例中，对经过数据解析的数据报文再进行处理，并进行展示，可以提高对数据的处理的时效性。
网关设备的基本属性通过网关配置模块进行配置，提高网关设备的可配置功能。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括如上任一项所述的网关数据处理系统。
本发明实施例提供的电子设备，通过数据解析模块，可以解除网关设备与数据应用平台之间的耦合性，提高可扩展性；通过网关配置模块，可以实现对网关设备属性的配置，提高网关设备的适配性；通过数据解析模块与网关设备的配合，以及网关配置模块与网关设备的配合，可以避免数据解析的局限性；通过数据应用平台接收所述数据解析模块输出的数据报文，并对所述数据报文进行处理，可以提高数据应用平台对数据的存取处理的时效性。
需要说明的是，本发明实施例提供的电子设备，包括上述的网关数据处理系统，则上述的网关数据处理系统中所有的实施例均适用于该电子设备，且能达到相同或者相似的技术效果。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (15)
1.一种网关数据处理系统，其特征在于，包括：
网关设备，用于采集多个仪器设备的目标数据；
数据解析模块，与所述网关设备连接，用于对所述目标数据进行处理得到适配数据应用平台的数据报文；
网关配置模块，与所述网关设备连接，用于对所述网关设备的属性进行配置；
数据应用平台，与所述数据解析模块连接，用于接收所述数据解析模块输出的数据报文，并对所述数据报文进行处理及展示。
2.根据权利要求1所述的网关数据处理系统，其特征在于，数据解析模块对目标数据进行处理得到适配数据应用平台的数据报文，包括：
所述数据解析模块根据与所述网关设备对应的数据格式，对所述目标数据进行处理，得到适配所述数据应用平台的数据报文。
3.根据权利要求2所述的网关数据处理系统，其特征在于，数据解析模块对所述目标数据进行处理，包括：
所述数据解析模块对所述目标数据进行编码格式校验、数据检查以及数据解析。
4.根据权利要求3所述的网关数据处理系统，其特征在于，所述目标数据包括消息头和消息体；
数据解析模块对所述目标数据进行数据解析，包括：
所述数据解析模块对所述消息头进行解析，得到解析后的消息头和所述目标数据的消息格式类型；
所述数据解析模块根据所述目标数据的消息格式类型，获得消息体解析方式；
所述数据解析模块根据所述消息体解析方式以及预设的协议字段，对所述消息体进行解析，得到解析后的消息体。
5.根据权利要求4所述的网关数据处理系统，其特征在于，所述消息格式类型包括：可扩展标记语言XML类型、超文本标记语言HTML类型、文本Text类型、JavaScript对象简谱JSON类型。
6.根据权利要求4所述的网关数据处理系统，其特征在于，数据解析模块对所述目标数据进行数据解析之后，数据解析模块还用于：
对所述解析后的消息头以及所述解析后的消息体进行整合，得到适配所述数据应用平台的数据报文。
7.根据权利要求1所述的网关数据处理系统，其特征在于，网关配置模块对所述网关设备的属性进行配置，包括：
所述网关配置模块根据预设的配置模板，对所述网关设备的属性进行配置。
8.根据权利要求1所述的网关数据处理系统，其特征在于，所述网关设备的属性包括网关的鉴权信息、网关名称、数据采集频次、数据传输协议、网关型号规格和位置区域中的至少一项。
9.根据权利要求2所述的网关数据处理系统，其特征在于，所述数据解析模块还用于：
为所述网关设备配置与各个仪器设备对应的数据解析模板规则；
其中，所述数据解析模板规则包括所述数据格式。
10.根据权利要求1所述的网关数据处理系统，其特征在于，所述数据应用平台包括：业务算法规则模块、数据存储模块和任务计划模块；
其中，所述业务算法规则模块，用于对所述数据解析模块输出的数据报文进行清洗预处理和整理预处理；
所述数据存储模块，用于存储数据计算策略、定时任务计划以及所述业务算法规则模块预处理后的数据；
所述任务计划模块，用于根据所述定时任务计划，对所述预处理后的数据进行调度，以及根据所述数据计算策略，对调度后的数据进行计算处理，得到计算结果。
11.根据权利要求10所述的网关数据处理系统，其特征在于，所述数据存储模块包括：关系型数据库和列式存储数据库；
其中，所述关系型数据库，用于存储所述数据计算策略和所述定时任务计划；
所述列式存储数据库用于存储所述业务算法规则模块预处理后的数据。
12.根据权利要求10所述的网关数据处理系统，其特征在于，所述数据存储模块还用于存储所述计算结果。
13.根据权利要求1所述的网关数据处理系统，其特征在于，网关设备采集多个仪器设备的目标数据，包括：
在所述仪器设备的身份识别号ID和所述网关设备的身份识别号ID绑定的情况下，所述网关设备以开关量或模拟量的数据格式，获取所述仪器设备发送的所述目标数据。
14.一种网关数据处理方法，应用于网关设备，其特征在于，包括：
采集多个仪器设备的目标数据；
对所述目标数据进行解析处理，得到适配于数据应用的数据报文；
对所述数据报文进行处理及展示；
其中，与所述网关设备连接的网关配置模块能够对所述网关设备的属性进行配置。
15.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至13中任一项所述的网关数据处理系统。
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