CN113489802B - 一种物联网采集设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网采集设备，包括配置生成装置以及若干个数据采集器，所述配置生成装置分别与每一数据采集器通信连接；所述配置生成装置用于根据每一数据采集器的功能需求，编译生成对应的驱动模块集以及配置文件；所述数据采集器用于接收所述驱动模块集和所述配置文件，并根据所述配置文件中的逻辑从所述驱动模块集中选取对应的驱动模块进行挂载，执行相应的数据采集、处理和上传。本发明通过驱动软件和配置软件以及采集器硬件结构结合的方式实现对各种类型的物联网设备的数据的采集，且各类型接口通过驱动模块的配置在采集器中进行挂载，便于根据用户需求进行更换，操作简单。

Description

一种物联网采集设备
技术领域
本发明属于物联网技术领域，具体涉及一种物联网采集设备。
背景技术
数据采集技术是物联网技术的核心基础功能，是实现万物互联和大数据分析的关键。现有技术中，物联网数据采集设备主要存在以下问题：
1)由于物联网设备种类繁多，其采用的传感器接口也各不相同，例如有模拟量接口、数字IO接口、串口、总线接口或者网络接口等接口，还有蓝牙、zigbee或lora等无线接口，而不同的接口与采集设备之间存在无法兼容适配的问题；
2)即使物联网设备采用相同的传感器接口，也可能因为上层应用协议和数据格式定义的不同，导致现有的采集设备很难实现通用；
3)采集设备获取的数据大多基于工控协议体制，与TCP/IP、HTTP/HTTPS、JSON和RESTful API等互联网协议不兼容，需要进行大量的数据转换工作才能连接到互联网信息系统，用于后续的大数据分析，不利于物联网与互联网的信息融合；
4)缺少统一且便捷的监控系统，无法适用于广域分布和海量采集设备的应用场景。
发明内容
本发明的目的是提供一种物联网采集设备，用以解决现有技术中存在的至少一个技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种物联网采集设备，包括配置生成装置以及若干个数据采集器，所述配置生成装置分别与每一数据采集器通信连接；
所述配置生成装置用于根据每一数据采集器的功能需求，编译生成对应的驱动模块集以及配置文件；
所述数据采集器用于接收所述驱动模块集和所述配置文件，并根据所述配置文件中的逻辑从所述驱动模块集中选取对应的驱动模块，执行相应的数据采集、处理和上传。
在一种可能的设计中，还包括监控管理装置，用于接收所述配置生成装置发送的所述驱动模块集和所述配置文件，并转发至对应的数据采集器。
在一种可能的设计中，所述监控管理装置还用于对所述数据采集器进行分类，并向同一类的数据采集器发送相同的驱动模块集和配置文件。
在一种可能的设计中，所述监控管理装置还用于定期接收所述数据采集器发送的运行状态信息，以对所述数据采集器进行动态监测。
在一种可能的设计中，所述配置生成装置还用于更新所述驱动模块集和/或所述配置文件，并在更新后发送至所述数据采集器，或通过所述监控管理装置转发至所述数据采集器。
在一种可能的设计中，所述数据采集器包括数据处理控制面板和多个接口模块；
所述接口模块用于采集目标对象的数据；
所述数据处理控制面板用于承载内部软件的运行以及多个所述接口模块的挂载；
所述数据处理控制面板中设有数据处理模块，用于根据所述配置文件中的逻辑从所述驱动模块集中选取对应的驱动模块进行挂载，构建数据共享内存块，并循环执行数据采集、处理和发送。
在一种可能的设计中，所述驱动模块包括接口驱动模块和协议驱动模块；
所述接口驱动模块用于解析所述接口模块采集的数据，并发送至所述数据共享内存块，以使所述数据处理模块按照配置的逻辑对数据进行处理；
所述协议驱动模块用于从所述数据共享内存块中获取需要的数据，按照协议格式对数据进行组包封装并对外发送。
在一种可能的设计中，所述数据处理模块还用于接收所述配置生成装置或所述监控管理装置的更新指令，接收所述配置生成装置或所述监控管理装置发送的更新后的驱动模块集和配置文件。
在一种可能的设计中，所述数据处理模块还用于根据所述配置文件中的监控管理装置的地址和端口，按照特定的协议格式向该地址发送所述数据采集器的运行状态信息。
在一种可能的设计中，所述接口模块包括以下一种或多种的组合：模拟量输入/输出接口模块、数字量输入/输出接口模块、RS485接口模块、蓝牙接口模块、zigbee接口模块、lora接口模块和WIFI接口模块。
有益效果：
1.本发明中的物联网采集设备通过配置生成装置根据每一数据采集器的功能需求，编译生成对应的驱动模块集以及配置文件；通过数据采集器用于接收驱动模块集和配置文件，并根据配置文件中的逻辑从驱动模块集中选取对应的驱动模块，执行相应的数据采集、处理和上传。通过驱动软件和配置软件以及采集器硬件结构结合的方式实现对各种类型的物联网设备的数据的采集，且各类型接口通过驱动模块的配置在采集器中进行挂载，便于根据用户需求进行更换，操作简单。
2.本发明中的物联网采集设备通过配置生成装置根据每一数据采集器的功能需求，编译生成对应的驱动模块集以及配置文件；通过监控管理装置接收配置生成装置发送的驱动模块集和配置文件，并转发至对应的数据采集器；通过数据采集器用于接收驱动模块集和配置文件，并根据配置文件中的逻辑从驱动模块集中选取对应的驱动模块，执行相应的数据采集、处理和上传；实现对不同采集器的运行状态和接口配置信息等的集中监控管理和更新升级，运维管理高效便捷。
附图说明
图1为本发明实施例中的物联网采集设备的架构图；
图2为本发明实施例中的物联网采集设备的另一架构图；
图3为本发明实施例中的数据采集器的结构框图。
具体实施方式
为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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。
实施例
如图1-3所示，本实施例提供一种物联网采集设备，包括配置生成装置以及若干个数据采集器，所述配置生成装置分别与每一数据采集器通信连接；
所述配置生成装置用于根据每一数据采集器的功能需求，编译生成对应的驱动模块集以及配置文件；
其中，需要说明的是，具体的，所述配置生成装置用于根据每一数据采集器的功能需求，对数据采集器拟采集的数据内容进行定义、设置数据变量表、设置数据处理逻辑、配置对应的驱动模块(包括接口驱动模块和协议驱动模块)，并对上述内容进行配置，形成对应数据采集器的驱动模块集和配置文件后，通过信息传输网络将所述驱动模块集和配置文件上传至对应的数据采集器中。
其中，需要说明的是，所述驱动模块可以根据用户协议进行全新编码和编译，或者从已有的驱动库中进行选择。
其中，需要说明的是，所述配置文件是指对数据采集器运行功能的各种配置，包括但不限于数据内存池定义、接口驱动模块配置、网络IP地址和端口号配置、协议数据格式定义和数据转发规则等。
所述数据采集器用于接收所述驱动模块集和所述配置文件，并根据所述配置文件中的逻辑从所述驱动模块集中选取对应的驱动模块，执行相应的数据采集、处理和上传。
其中，需要说明的是，在数据采集器接收到所述驱动模块集和所述配置文件后，需要重启所述数据采集器，然后读取所述配置文件。
作为一种可选的实施方式，所述数据采集器包括数据处理控制面板和多个接口模块；
所述接口模块用于采集目标对象的数据；
其中，需要说明的是，所述接口模块包括但不限于模拟量输入/输出接口模块、数字量输入/输出接口模块、RS485接口模块、蓝牙接口模块、zigbee接口模块、lora接口模块和WIFI接口模块，上述接口模块可以通过UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)、SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)和RS232接口与所述数据处理控制面板连接。
所述数据处理控制面板用于承载内部软件的运行以及多个所述接口模块的挂载；
其中，需要说明的是，所述数据处理控制面板的其中一种配置为基于ARM(Advanced RISC Machine)处理器架构或者x86架构的单板计算机，并配置有RS232串口、CAN接口、GPIO(General-purpose input/output，通用型之输入输出)、以太网接口等标准数字接口以及UART、SPI和RS232等外挂模块的接口；在所述数据处理控制面板上安装有嵌入式精简linux操作系统以及相关接口模块的驱动模块。
所述数据处理控制面板中设有数据处理模块，用于根据所述配置文件中的逻辑从所述驱动模块集中选取对应的驱动模块进行挂载，构建数据共享内存块，并循环执行数据采集、处理和发送；其中，所述数据处理模块中设有相关的数据处理软件。
其中，需要说明的是，所述数据处理模块具体用于对配置文件的读取、驱动模块的功能调用、数据逻辑处理、数据内存的管理、软件模块及配置文件的上传下载服务，驱动进程的状态监测以及与所述配置生成装置的信息交互和功能协同。
其中，需要说明的是，所述数据处理模块具体的工作原理为：
在数据采集器上电后，linux操作系统启动所述数据处理模块，所述数据处理模块调用内部软件读取所述配置文件，按照所述配置文件中预设的配置规则选择相应的驱动模块进行加载，构建数据共享内存块并进行初始化，随后循环执行数据采集-数据处理和数据发送。
在一种可选的实施方式中，所述驱动模块包括接口驱动模块和协议驱动模块；
所述接口驱动模块用于解析所述接口模块采集的数据，并发送至所述数据共享内存块，以使所述数据处理模块按照配置的逻辑对数据进行处理；具体的，包括对数据进行逻辑运算和数值更新；
所述协议驱动模块用于从所述数据共享内存块中获取需要的数据，按照协议格式对数据进行组包封装并对外发送。
其中，需要说明的是，所述协议驱动模块支持多种互联网信息协议，包括但不限于：TCP/IP、HTTP/HTTPS、JSON、RESTful API和rabbitMQ等信息传输协议，且支持数据格式的免编程和用户自定义配置。
基于上述公开的内容，通过配置生成装置根据每一数据采集器的功能需求，编译生成对应的驱动模块集以及配置文件；通过数据采集器用于接收驱动模块集和配置文件，并根据配置文件中的逻辑从驱动模块集中选取对应的驱动模块，执行相应的数据采集、处理和上传。通过驱动软件和配置软件以及采集器硬件结构结合的方式实现对各种类型的物联网设备的数据的采集，且各类型接口通过驱动模块的配置在采集器中进行挂载，便于根据用户需求进行更换，操作简单；此外，本实施例中的数据采集器以驱动模块方式实现数据采集、处理和上传，用户可以根据需求通过所述配置生成装置生成新的功能驱动模块，从而实现快速升级改造。
如图2所示，在一种可选的实施方式中，本实施例中的物联网采集设备还包括监控管理装置，用于接收所述配置生成装置发送的所述驱动模块集和所述配置文件，并转发至对应的数据采集器。
其中，当设有监控管理装置时，所述物联网采集设备的工作原理如下：
通过配置生成装置根据每一数据采集器的功能需求，对数据采集器拟采集的数据内容进行定义、设置数据变量表、设置数据处理逻辑、配置对应的驱动模块(包括接口驱动模块和协议驱动模块)，并对上述内容进行配置，形成对应数据采集器的驱动模块集和配置文件后，通过信息传输网络将所述驱动模块集和配置文件上传至监控管理装置中，然后通过所述监控管理装置将所述驱动模块集和配置文件转发至对应的数据采集器。
在一种可选的实施方式中，所述监控管理装置还用于对所述数据采集器进行分类，并向同一类的数据采集器发送相同的驱动模块集和配置文件。
具体的，所述监控管理装置对所有的数据采集器进行分组管理，将功能相同的数据采集器设置为一组，并向同一组的数据采集器发送相同的驱动模块集和配置文件；数据采集成功接收驱动模块集和配置文件后，根据监控管理装置的指令重启并更新自身功能。
在一种可选的实施方式中，所述监控管理装置还用于定期接收所述数据采集器发送的运行状态信息，以对所述数据采集器进行动态监测；具体的，所述监管管理装置按照配置的协议格式通过网络地址和服务端口定期接收数据数据采集器发送的运行状态信息和接口配置信息等；对应的，所述数据处理模块还用于根据所述配置文件中的监控管理装置的地址和端口，按照特定的协议格式向该地址发送所述数据采集器的运行状态信息，当然，还可以包括故障报警信息。
在一种可选的实施方式中，所述配置生成装置还用于更新所述驱动模块集和/或所述配置文件，并在更新后发送至所述数据采集器，或通过所述监控管理装置转发至所述数据采集器。对应的，所述数据处理模块还用于接收所述配置生成装置或所述监控管理装置的更新指令，接收所述配置生成装置或所述监控管理装置发送的更新后的驱动模块集和配置文件；具体对应的，所述数据处理模块接收到所述配置生成装置或所述监控管理装置的更新指令后，开启FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议)服务端口，等待所述所述配置生成装置或所述监控管理装置将更新后的驱动模块集和配置文件上传到特定的目录中，在文件传输完成后，自动调用操作系统中的指令完成数据采集器的重启。
在一种可选的实施方式中，所述数据采集器还可以通过所述配置生成装置或所述监控管理装置更改其网络地址和端口号。
基于上述公开的内容，通过配置生成装置根据每一数据采集器的功能需求，编译生成对应的驱动模块集以及配置文件；通过监控管理装置接收配置生成装置发送的驱动模块集和配置文件，并转发至对应的数据采集器；通过数据采集器用于接收驱动模块集和配置文件，并根据配置文件中的逻辑从驱动模块集中选取对应的驱动模块，执行相应的数据采集、处理和上传；实现对不同采集器的运行状态和接口配置信息等的集中监控管理和更新升级，运维管理高效便捷。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种物联网采集设备，其特征在于，包括配置生成装置以及若干个数据采集器，所述配置生成装置分别与每一数据采集器通信连接；
所述配置生成装置用于根据每一数据采集器的功能需求，编译生成对应的驱动模块集以及配置文件；
所述数据采集器用于接收所述驱动模块集和所述配置文件，并根据所述配置文件中的逻辑从所述驱动模块集中选取对应的驱动模块进行挂载，执行相应的数据采集、处理和上传；
还包括监控管理装置，用于接收所述配置生成装置发送的所述驱动模块集和所述配置文件，并转发至对应的数据采集器；
所述监控管理装置还用于对所述数据采集器进行分类，并向同一类的数据采集器发送相同的驱动模块集和配置文件。
2.根据权利要求1所述的物联网采集设备，其特征在于，所述监控管理装置还用于定期接收所述数据采集器发送的运行状态信息，以对所述数据采集器进行动态监测。
3.根据权利要求1所述的物联网采集设备，其特征在于，所述配置生成装置还用于更新所述驱动模块集和/或所述配置文件，并在更新后发送至所述数据采集器，或通过所述监控管理装置转发至所述数据采集器。
4.根据权利要求3所述的物联网采集设备，其特征在于，所述数据采集器包括数据处理控制面板和多个接口模块；
所述接口模块用于采集目标对象的数据；
所述数据处理控制面板用于承载内部软件的运行以及多个所述接口模块的挂载；
所述数据处理控制面板中设有数据处理模块，用于根据所述配置文件中的逻辑从所述驱动模块集中选取对应的驱动模块进行挂载，构建数据共享内存块，并循环执行数据采集、处理和发送。
5.根据权利要求4所述的物联网采集设备，其特征在于，所述驱动模块包括接口驱动模块和协议驱动模块；
所述接口驱动模块用于解析所述接口模块采集的数据，并发送至所述数据共享内存块，以使所述数据处理模块按照配置的逻辑对数据进行处理；
所述协议驱动模块用于从所述数据共享内存块中获取需要的数据，按照协议格式对数据进行组包封装并对外发送。
6.根据权利要求4所述的物联网采集设备，其特征在于，所述数据处理模块还用于接收所述配置生成装置或所述监控管理装置的更新指令，接收所述配置生成装置或所述监控管理装置发送的更新后的驱动模块集和配置文件。
7.根据权利要求4所述的物联网采集设备，其特征在于，所述数据处理模块还用于根据所述配置文件中的监控管理装置的地址和端口，按照特定的协议格式向该地址发送所述数据采集器的运行状态信息。
8.根据权利要求4所述的物联网采集设备，其特征在于，所述接口模块包括以下一种或多种的组合：模拟量输入/输出接口模块、数字量输入/输出接口模块、RS485接口模块、蓝牙接口模块、zigbee接口模块、lora接口模块和WIFI接口模块。
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