CN113497676B - 基于工业物联网采集系统数据的数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本公开描述了一种基于工业物联网采集系统数据的数据采集方法，包括：获取系统需要采集的多个工业设备的数据，并根据多个工业设备的用途将多个工业设备至少划分为第一类设备、第二类设备和第三类设备，多个节点网关对系统的多个工业设备的数据进行采集，并将采集的多个工业设备的数据经由基站网关上传到平台层，并且若平台层在预设时间内未接收到来自基站网关的第一类设备的数据，则基站网关将第一类设备的数据经由第一通讯路径上传到平台层。根据本公开的数据采集方法，能够提供一种能够采集系统中多个设备的数据，并能够及时且连续采集系统中重要设备的数据的数据采集方法。

Description

基于工业物联网采集系统数据的数据采集方法

技术领域

本公开涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于工业物联网采集系统数据的数据采集方法。

背景技术

在工业物联网时代，数字化是制造工业的趋势，工厂车间要实现数字化、网络化和智能化，首先第一步要解决数据采集的问题。因此，如何高效地采集系统中工业设备的数据成为数字化解决方案的关键。

在现有的数据采集方法中，针对工业设备的数据采集的环节的基本技术相对成熟，通常是在设备端通过采集所有工业设备的数据，将所有工业设备的数据统一上传至云端后再在云端逐一观察单一工业设备的数据流变化，根据预先设置的数据阈值以判断是否需要调整工业设备的数据采集频率。然而，这种数据采集方法还存在诸多不足之处，将所有工业设备的数据统一上传至云端会降低数据的时效性。另外数据统一上云也会增大云端的负载，同时也不能排除其他数据的干扰，难以及时采集得到重要设备的数据。此外，不同的组网方式、通讯方式和通讯协议相组合也产生了一定的局限性，若统一将工业设备的数据高频上传至云端，受到带宽的影响，数据上传效率会降低。

发明内容

本公开是有鉴于上述现有技术的状况而提出的，其目的在于提供一种能够采集系统中多个设备的数据，并能够及时且连续采集系统中重要设备的数据的数据采集方法。

为此，本公开第一方面提供一种数据采集方法，是将数据从具有多个工业设备和多个节点网关的采集层上传到平台层的数据采集方法，所述多个节点网关与基站网关连接并受所述基站网关控制，所述基站网关至少通过第一通讯路径和第二通讯路径与所述平台层通信，所述数据采集方法包括：获取所述系统需要采集的多个工业设备的数据，并根据多个工业设备的用途将所述多个工业设备至少划分为第一类设备、第二类设备和第三类设备，所述第一类设备的数据用于获得所述系统的控制方案，所述第二类设备的数据用于评估所述系统的工作状态，所述第三类设备的数据用于评估所述系统的功耗和工作环境，所述多个节点网关对所述系统的所述多个工业设备的数据进行采集，并将采集的所述多个工业设备的数据经由所述基站网关上传到所述平台层，所述基站网关配置为将所述第一类设备的数据经由所述第二通讯路径上传至所述平台层，所述第二通讯路径包括以第一频率将所述第一类设备的数据上传至边缘层的第一子通讯路径和以第二频率将所述第一类设备的数据从所述边缘层上传至所述平台层的第二子通讯路径，所述基站网关配置为将所述第二类设备的数据和所述第三类设备的数据经由所述第一通讯路径分别以第三频率和第四频率上传至所述平台层，所述第一频率大于所述第二频率、所述第三频率和所述第四频率，并且若所述平台层在预设时间内未接收到来自所述基站网关的所述第一类设备的数据，则所述基站网关将所述第一类设备的数据经由所述第一通讯路径上传到所述平台层。

在本公开所涉及的数据采集方法中，通过搭建至少两种基站网关至平台层的通讯路径，能够排除其他数据的干扰，让系统的第一类设备的数据通过第二通讯路径及时上传到边缘层，边缘层在工业现场对第一类设备的数据本地化处理。具体而言，边缘层将采集的第一类设备的数据进行部分或全部预处理，按照配置的算法分析运算，将分析的结果在本地即时进行数据呈现。同时边缘层能够将无用的数据过滤，由此，能够减小数据传输的带宽、减缓云端的负载。同时系统中其他设备较多，通过对其他设备的数据配置较低的采集频率，并将其他设备的数据经由第一通讯路径上传至云端，能够节省数据传输流量。当第二通讯路径异常时，所有设备的数据采集自动切换至第一通讯路径，在这种情况下，能够实现对第一类设备的数据的连续采集，避免因系统中重要设备的数据丢失不能对及时调整系统的控制方案。

另外，在本公开所涉及的数据采集方法中，可选地，所述多个节点网关分别安装于所述多个工业设备。在这种情况下，一个节点网关能够采集对应的设备的数据。

另外，在本公开所涉及的数据采集方法中，可选地，根据多个工业设备的用途将所述多个工业设备至少划分为第一类设备、第二类设备、第三类设备和第四类设备，所述第四类设备包括由于网络异常、电源关闭等原因造成离线的设备和由于设备自身问题导致异常的设备。在这种情况下，基于第四类设备能够维持系统的稳定性。

另外，在本公开所涉及的数据采集方法中，可选地，所述第一通讯路径配置为将所述多个工业设备的数据从所述基站网关上传到所述平台层，所述第一通讯路径包括所述基站网关和所述平台层，所述第二通讯路径配置为将所述多个工业设备的数据从所述基站网关经由边缘层上传到所述平台层，所述边缘层包括边缘服务器，所述第二通讯路径包括所述基站网关、所述边缘服务器和所述平台层。在这情况下，能够通过不同的路径将多个工业设备的数据上传到平台层。

另外，在本公开所涉及的数据采集方法中，可选地，采集所述系统的所述多个工业设备的数据的数据采集协议配置于所述边缘服务器，所述边缘服务器将所述数据采集协议经由所述基站网关下发至所述节点网关，所述节点网关根据所述数据采集协议采集所述多个设备的数据，并将采集的所述多个工业设备的数据按照所述数据数据采集协议下预设的频率上传到所述平台层。在这种情况下，节点网关可以根据数据采集协议实现对系统中多个工业设备的数据采集，并且可以可选的采集多个设备的全部或部分数据。

另外，在本公开所涉及的数据采集方法中，可选地，所述多个工业设备具有控制器，所述控制器配置为将所述多个工业设备的数据上传到所述节点网关，所述节点网关将所述多个工业设备的数据经由所述基站网关上传到所述平台层。在这种情况下，能够利用控制器将各个工业设备(例如第一类设备、第二类设备、第三类设备和第四类设备)的数据上传到到节点网关。

另外，在本公开所涉及的数据采集方法中，可选地，所述控制器与所述节点网关采用工业现场总线RS485有线通讯，所述节点网关与所述基站网关采用Lora加密无线通讯，所述基站网关与所述边缘服务器采用局域网通讯，所述边缘服务器与所述平台层采用万维网通讯。在这种情况下，能够对节点网关与基站网关之间的数据进行加密，能够便于基站网关与边缘服务器的及时传输，进而能够令边缘服务器对工业设备的各种情况做出及时反馈，同时也能够利用平台层对边缘服务器进行远程操控。

另外，在本公开所涉及的数据采集方法中，可选地，基于采集的所述多个工业设备的数据，对所述系统进行监控，对所述系统的监控包括平台层监控和边缘服务器监控，所述平台层监控延迟于所述边缘服务器监控，当所述边缘服务器监控正常时，所述平台层监控不会触发，若所述边缘服务器监控出现异常，对系统的监控切换至所述平台层监控。在这种情况下，能够维持对于系统的监控，降低因系统异常带来的影响。

另外，在本公开所涉及的数据采集方法中，可选地，所述第二类设备、所述第三类设备和所述第四类设备的至少一部分数据经由所述第二通讯路径上传至所述平台层。在这种情况下，能够使第二类设备、所述第三类设备和所述第四类设备的至少一部分数据通过两条通讯路径(第一通讯路径和第二通讯路径)上传至平台层，进而平台层能够判断第二类设备、第三类设备和第四类设备的数据的一致性。

另外，在本公开所涉及的数据采集方法中，可选地，所述边缘层还包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述边缘服务器通过RS485通讯，所述人机交互界面配置为显示所述系统的工作状态，并通过人机交互控制系统的工作状态。在这种情况下，能够在边缘层控制系统的工作状态。具体而言，可以在边缘层通过人机交互监控采集层中各个工业设备中的状态，可以在边缘层通过人机交互调节第一频率、第二频率、第三频率、第四频率和第五频率，可以在边缘层通过人机交互控制需要采集的设备。

根据本公开的数据采集方法，能够提供一种能够及时并且连续采集设备的关键参数的数据采集方法。

附图说明

现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本公开，其中：

图1是示出了本实施方式所涉及的数据采集方法的采集路径示意图。

图2是示出了本实施方式所涉及的数据采集方法的采集层的框图。

图3示出了本实施方式所涉及的数据采集方法的流程图。

图4是示出了本实施方式所涉及的采集层的框图。

图5是是示出了本实施方式所涉及的边缘层的框图。

图6是示出了本实施方式所涉及的正常的数据通讯路径。

图7是示出了本实施方式所涉及的异常的数据通讯路径。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本公开的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

需要说明的是，本公开中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

另外，在本公开的下面描述中涉及的小标题等并不是为了限制本公开的内容或范围，其仅仅是作为阅读的提示作用。这样的小标题既不能理解为用于分割文章的内容，也不应将小标题下的内容仅仅限制在小标题的范围内。

本实施方式涉及一种基于工业物联网采集系统数据的数据采集方法，是将数据从具有多个工业设备和多个节点网关的采集层上传到平台层的数据采集方法，以下有时也简称为数据采集方法。在本公开中，系统可以是智控系统例如可以是空压站房智控系统，但本公开所涉及的数据采集方法也可以适用于其他需要采集设备数据的系统。通过本实施方式涉及的数据采集方法，能够采集系统中多个设备的数据，并能够及时且连续采集系统中重要设备的数据。

本实施方式涉及一种基于工业物联网采集系统数据的数据采集方法，是将数据从具有多个工业设备和多个节点网关的采集层上传到平台层的数据采集方法，多个节点网关与基站网关连接并受基站网关控制，基站网关至少通过第一通讯路径和第二通讯路径与平台层通信，其特征在于，数据采集方法包括：获取系统需要采集的多个工业设备的数据，并根据多个工业设备的用途将多个工业设备至少划分为第一类设备、第二类设备和第三类设备，第一类设备的数据用于获得系统的控制方案，第二类设备的数据用于评估系统的工作状态，第三类设备的数据用于评估系统的功耗和工作环境，多个节点网关对系统的多个工业设备的数据进行采集，并将采集的多个工业设备的数据经由基站网关上传到平台层，基站网关配置为将第一类设备的数据经由第二通讯路径上传至平台层，第二通讯路径包括以第一频率将第一类设备的数据上传至边缘层的第一子通讯路径和以第二频率将第一类设备的数据从边缘层上传至平台层的第二子通讯路径，基站网关配置为将第二类设备的数据和第三类设备的数据经由第一通讯路径分别以第三频率和第四频率上传至平台层，第一频率大于第二频率、第三频率和第四频率，并且若平台层在预设时间内未接收到来自基站网关的第一类设备的数据，则基站网关将第一类设备的数据经由第一通讯路径上传到平台层。

在本公开所涉及的数据采集方法中，通过搭建至少两种基站网关至平台层的通讯路径，能够排除其他数据的干扰，让系统的第一类设备的数据通过第二通讯路径及时上传到边缘层，边缘层在工业现场对第一类设备的数据本地化处理。具体而言，边缘层将采集的第一类设备的数据进行部分或全部预处理，按照配置的算法分析运算，将分析的结果在本地即时进行数据呈现。同时边缘层能够将无用的数据过滤，由此，能够减小数据传输的带宽、减缓云端的负载。同时系统中其他设备较多，通过对其他设备的数据配置较低的采集频率，并将其他设备的数据经由第一通讯路径上传至云端，能够节省数据传输流量。当第二通讯路径异常时，所有设备的数据采集自动切换至第一通讯路径，在这种情况下，能够实现对第一类设备的数据的连续采集，避免因系统中重要设备的数据丢失不能对及时调整系统的控制方案。

以下，结合附图，对本实施方式所涉及的数据采集方法进行详细说明。

图1是示出了本实施方式所涉及的数据采集方法的采集路径示意图。在一些示例中，采集路径可以包括采集层和平台层。图2是示出了本实施方式所涉及的数据采集方法的采集层的框图。

在本实施方式中，参见图1和图2数据采集方法可以是将数据从采集层1上传到平台层2的数据采集方法。在一些示例中，采集层1可以包括多个节点网关12(例如节点网关12a、节点网关12b、节点网关12c和节点网关12d)和多个工业设备11(例如第一类设备11a、第二类设备11b、第三类设备11c和第四类设备11d)，多个节点网关12可以与多个工业设备11通信并且可以用于采集多个工业设备11的数据。在一些示例中，多个节点网关12可以与基站网关(未图示)连接，并且基站网关可以控制多个节点网关12。

在一些示例中，基站网关可以具备局域网与广域网两种通讯模式。在这种情况下，能够搭建两条通讯路径也即第一通讯路径和第二通讯路径L2与平台层2通讯。

在一些示例中，第一通讯路径配置为将多个工业设备11的数据从基站网关上传到平台层2，第一通讯路径包括基站网关和平台层2。在一些示例中，第二通讯路径L2配置为将多个工业设备11的数据从基站网关经由边缘层3上传到平台层2，边缘层3包括边缘服务器31。在一些示例中，第二通讯路径L2包括基站网关、边缘服务器31和平台层2。在这情况下，能够通过不同的路径将多个工业设备11的数据上传到平台层2。

图3示出了本实施方式所涉及的数据采集方法的流程图。

参见图3，本公开所涉及的数据采集方法可以包括如下步骤：获取系统中需要采集的多个设备的数据，并根据设备用途划分设备类型(步骤S100)、节点网关12对系统中的多个设备的数据进行采集(步骤S200)、基站网关将采集的设备的数据上传到平台层2(步骤S300)、并且调整数据的上传路径(步骤S400)。

在本公开中，可以使用本实施方式所涉及的测量方法对系统中多个工业设备11的数据进行采集。通过本实施方式涉及的数据采集方法，能够采集系统中多个设备的数据，并能够及时且连续采集系统中重要设备的数据。

图4是示出了本实施方式所涉及的边缘层3的框图。在一些示例中，在采集系统中多个设备的数据之前，可以在边缘层3配置系统的数据采集协议，并将数据采集协议下发至多个节点网关12。由此，节点网关12能够基于数据采集协议采集工业设备11的数据。在一些示例中，根据数据采集协议，可以采集工业设备11的全部数据。在另一些示例中，根据数据采集协议，可以可选的采集需要的数据。在一些示例中，可以在平台层2配置系统的数据采集协议。在这种情况下，节点网关12可以根据数据采集协议实现对系统中多个工业设备11的数据采集，并且可以可选的采集多个设备的全部或部分数据。

如上所述，数据采集方法可以包括步骤S100。在一些示例中，在步骤S100中，可以包括获取系统中需要采集的多个设备的数据，并根据设备用途划分设备类型。

具体而言，可以获取系统需要采集的多个工业设备11的数据，并根据多个工业设备11的用途可以将多个工业设备11至少划分为第一类设备11a、第二类设备11b和第三类设备11c，第一类设备11a的数据可以用于获得系统的控制方案，第二类设备11b的数据可以用于评估系统的工作状态，第三类设备11c的数据可以用于评估系统的功耗和工作环境。

在一些示例中，系统中需要采集的多个设备可以包括母管压力设备、流量计设备、空压机设备、干燥机设备、智能电表设备和露点仪设备等。在一些示例中，系统中需要采集的多个设备还可以包括其他设备。由此，可以获取系统中需要采集的多个设备的数据。

在一些示例中，根据设备用途可以将多个设备至少划分为第一类设备11a、第二类设备11b和第三类设备11c。在一些示例中，第一类设备11a可以是系统的算法依赖设备，例如第一类设备11a可以包括母管压力设备和流量计设备等。在一些示例中，基于第一类设备11a的数据可以制定系统的控制方案，例如可以控制系统中其他设备的开关，可以制定系统的监控方案等。在这种情况下，基于第一类设备11a的数据能够让系统处于稳定可控的状态。

在一些示例中，第二类设备11b可以是系统的启停控制设备，例如第二类设备11b可以包括空压机设备和干燥机设备等。在一些示例中，基于第二类设备11b的数据可以评估系统的工作状态。在一些示例中，第三类设备11c可以是系统的用量测算设备，例如第二类设备11b可以包括智能电表设备和露点仪设备等。在一些示例中，基于第三类设备11c的数据可以评估系统的功耗和工作环境。在这种情况下，能够根据各个设备在系统中的重要程度对设备进行分类，并且及时采集重要设备的数据，适当采集非重要设备的数据，提高控制方案的有效性和稳定性。

在一些示例中，根据多个工业设备11的用途可以将多个工业设备11至少划分为第一类设备11a、第二类设备11b、第三类设备11c和第四类设备11d，第四类设备11d可以包括由于网络异常、电源关闭等原因造成离线的设备和由于设备自身问题导致异常的设备。在一些示例中，若第一类设备11a的部分数据出现异常例如母管压力的数据不断变化，则第四类设备11d例如离线设备可以作为备用设备，用来平衡系统的压力。在这种情况下，基于第四类设备11d能够维持系统的稳定性。

如上所述，数据采集方法可以包括步骤S200。在一些示例中，在步骤S200中，节点网关12可以对系统中的多个设备的数据进行采集。

在一些示例中，多个节点网关12可以分别安装于多个工业设备11，即一个节点网关12可以安装于一个工业设备11。在这种情况下，一个节点网关12能够采集对应的设备的数据。

在一些示例中，节点网关12可以根据数据采集协议实现对多个工业设备11的数据采集。在一些示例中，参见图2和图4，可以在边缘层3配置多个工业设备11的数据采集协议并将数据采集协议下发到节点网关12。在在一些示例中，可以在平台层2配置多个工业设备11的数据采集协议。由此，节点网关12能够根据数据采集协议实现对多个工业设备11的数据采集

在一些示例中，边缘层3可以包括边缘服务器31。在一些示例中，采集系统的多个工业设备11的数据采集协议可以配置于边缘服务器31。在一些示例中，边缘层3可以包括基站网关，边缘服务器31可以将数据采集协议经由基站网关下发至节点网关12。在一些示例中，多个节点网关12可以与基站网关连接，基站网关可以控制多个节点网关12。在一些示例中，节点网关12根据数据采集协议采集多个设备的数据，并将采集的多个工业设备11的数据按照数据数据采集协议下预设的频率上传到平台层2。在这种情况下，节点网关12可以根据数据采集协议实现对系统中多个工业设备11的数据采集，并且可以可选的采集多个设备的全部或部分数据。

在一些示例中，节点网关12与基站网关可以采用Lora加密无线通讯。在这种情况下，能够对节点网关12与基站网关之间的数据进行加密。

在一些示例中，基站网关与边缘服务器31可以采用局域网通讯。在这种情况下，能够便于基站网关与边缘服务器31的及时传输，进而能够令边缘服务器31对工业设备11的各种情况做出及时反馈。

在一些示例中，边缘服务器31与平台层2可以采用万维网通讯。在这种情况下，能够利用平台层2对边缘服务器31进行远程操控。

在一些示例中，边缘层3还包括人机交互界面，人机交互界面与边缘服务器31通过RS485通讯，人机交互界面配置为显示系统的工作状态，并通过人机交互控制系统的工作状态。在这种情况下，能够在边缘层3控制系统的工作状态。具体而言，可以在边缘层3通过人机交互监控采集层1中各个工业设备11中的状态，可以在边缘层3通过人机交互调节第一频率、第二频率、第三频率、第四频率和第五频率，可以在边缘层3通过人机交互控制需要采集的设备。

在一些示例中，边缘服务器31可以具有配置单元313、第一处理单元311和第一读取单元312。在一些示例中，配置单元313可以用于配置系统的多个设备的数据采集协议。

在一些示例中，数据采集协议可以包括第一类设备11a对应的节点网关12的ID号、第二类设备11b对应的节点网关12的ID号、第三类设备11c对应的节点网关12的ID号和第四类设备11d对应的节点网关12的ID号。在这种情况下，能够采集得到对应的设备的数据。

在一些示例中，配置单元313可以将配置的数据采集协议经由第一读取单元312下发至基站网关，基站网关可以将数据采集协议下发至多个节点网关12。在一些示例中，数据采集协议可以通过第一通讯路径L1或者第二通讯路径L2下发至节点网关12。在这种情况下，能够在边缘服务器31配置工业设备11的数据采集协议并下发至节点网关12，节点网关12能够根据数据采集协议实现对工业设备11的数据采集。

图5是是示出了本实施方式所涉及的节点网关12的框图。在一些示例中，节点网关12可以包括电源单元121，由此，能够为其他单元12提供电量。在一些示例中，节点网关12可以包括第二处理单元123、第二收发单元124和第二读取单元122。由此，节点网关12能够接收并解析平台层2下发的数据采集协议并根据数据采集协议下的具体内容实现对工业设备11的数据采集。

在一些示例中，配置单元313可以将配置的数据采集协议经由第一读取单元312下发至第二处理单元124，由此，数据采集协议能够从平台层2或边缘层3下发至节点网关12。在一些示例中，第二处理单元124可以接收平台层2或边缘层3下发的数据采集协议并将数据采集协议发送至第二处理单元123。在一些示例中，第二处理单元123可以对数据采集协议进行解析并将解析后的数据经由第二读取单元122下发至工业设备11。在这种情况下，节点网关12能够根据解析后的数据采集协议下的具体内容实现对工业设备11的数据采集，也即节点网关12能够采集到需要的参数的数据。

在一些示例中，多个工业设备11可以具有控制器，控制器可以配置为将多个工业设备11的数据上传到节点网关12，节点网关12可以将多个工业设备11的数据经由基站网关上传到平台层2。在这种情况下，能够利用控制器将各个工业设备11(例如第一类设备11a、第二类设备11b、第三类设备11c和第四类设备11d)的数据上传到到节点网关12。

在一些示例中，控制器可以与节点网关12有线连接实现节点网关12与工业设备11的通讯。在一些示例中，控制器可以与第一读取单元312有线连接。在一些示例中，解析后的数据采集协议下的数据可以经由第一读取单元312下发至控制器，在一些示例中，控制器可以接收并识别解析后的数据实现与工业设备11的数据交换。由此，控制器能够根据解析后的数据采集协议下的数据实现与工业设备11(例如第一类设备11a、第二类设备11b、第三类设备11c和第四类设备11d)的数据交换。

在一些示例中，控制器与节点网关12可以使用工业现场总线RS485通讯。在一些示例中，控制器与节点网关12可以使用RS232通讯、CAN通讯或LAN通讯。由此，能够将采集的数据完整的传送到节点网关12。

在一些示例中，采集层1还可以包括传感设备(未图示)，传感设备可以安装于工业设备11并且与控制器对接。在一些示例中，控制器可以基于传感设备采集多个参数的数据，由此，能够采集得到需要的多个参数的数据。

在一些示例中，根据数据采集协议，可以将需要采集的工业设备11的多个参数的数据输入至控制器中，由此，能够采集工业设备11的多个参数的数据。在一些示例中，控制器可以将输入的多个参数的数据上传到节点网关12。在一些示例中，控制器可以将输入的多个参数的数据经由第一读取单元312发送到第二处理单元123，由此，第二处理单元123能够对采集的多个参数的数据进行处理。

在一些示例中，节点网关12可以与传感设备(未图示)连接，传感设备可以为1个或者多个。在一些示例中，节点网关12可以包括传感单元125。在一些示例中，与传感设备连接的可以是第二处理单元123。在一些示例中，第二处理单元123可以基于传感设备或传感单元125将采集的多个设备的数据划分为第一类设备11a的数据、第二类设备11b的数据、第三类设备11c的数据和第四类设备11d的数据，并按照数据采集协议配置第一类设备11a的数据、第二类设备11b的数据、第三类设备11c的数据和第四类设备11d的数据的上传频率。在一些示例中，第二处理单元123可以将第一类设备11a的数据经由第二处理单元124上传至边缘层3，边缘层3可以将第一类设备11a的数据上传到平台层2。在一些示例中，可以将第二类设备11b的数据、第三类设备11c的数据和第四类设备11d的数据经由第二处理单元124上传至平台层2。由此，能够根据设备的类型将第一类设备11a的数据、第二类设备11b的数据、第三类设备11c的数据和第四类设备11d的数据按照预设的频率上传到平台层2。

图6是示出了本实施方式所涉及的正常的数据通讯路径。

如上所述，数据采集方法可以包括步骤S300。在一些示例中，在步骤S300中，节点网关12可以将采集的参数上传到平台层2。具体而言，基站网关配置为可以将第一类设备11a的数据经由第二通讯路径L2上传至平台层2，第二通讯路径L2可以包括以第一频率将第一类设备11a的数据上传至边缘层3的第一子通讯路径L21和以第二频率将第一类设备11a的数据从边缘层3上传至平台层2的第二子通讯路径L22，基站网关可以配置为将第二类设备11b的数据和第三类设备11c的数据经由第一通讯路径分别以第三频率和第四频率上传至平台层2。在一些示例中，第一频率可以大于第二频率、第三频率和第四频率。

在一些示例中，节点网关12可以用于将第一类设备11a的数据经由第二通讯路径L2的第一子通讯路径L21以第一频率上传到边缘层3，然后边边缘层3可以将第一类设备11a的数据经由第二子通讯路径L22以第二频率上传到平台层2。

在一些示例中，节点网关12还可以用于将第二类设备11b的数据、第三类设备11c的数据和第四类设备11d的数据经由第二通讯路径L2的第一子通讯路径L21上传到边缘层3。在一些示例中，第二类设备11b的数据、第三类设备11c的数据和第四类设备11d的数据上传到边缘层3的频率分别可以为第三频率、第四频率和第五频率。在这种情况下，采集的多个设备的数据均可以通过第二通讯路径L2上传到平台层2。

在一些示例中，节点网关12可以将采集的第一类设备11a的数据经由第一子通讯路径L21以第一频率经上传到边缘层3。在一些示例中，第一频率可以为1秒/次、1.5秒/次、或2秒/次等。

在一些示例中，边缘层3可以将采集的第一类设备11a的数据经由第二子通讯路径L22以第二频率经上传到平台层2。在一些示例中，第二频率可以为10秒/次、20秒/次、30秒/次、40秒/次、50秒/次、或60秒/次等。

在一些示例中，节点网关12可以将采集的第二类设备11b的数据经由第一通讯路径L1以第三频率经上传到平台层2。

在一些示例中，节点网关12可以将采集的第二类设备11b的数据经由第一通讯路径L1以第三频率经上传到平台层2。在一些示例中，第一频率可以大于第三频率。第三频率可以为2秒/次、2.5秒/次、3秒/次、3.5秒/次、或4秒/次等。

在一些示例中，节点网关12可以将采集的第三类设备11c的数据经由第一通讯路径L1以第四频率经上传到平台层2。在一些示例中，第三频率可以大于第四频率。第四频率可以为4秒/次、4.5秒/次、5秒/次、5.5秒/次、或6秒/次等。

在一些示例中，节点网关12可以将采集的第四类设备11d的数据经由第一通讯路径L1以第五频率经上传到平台层2。在一些示例中，第四频率可以大于第五频率。第五频率可以为56秒/次、58秒/次、60秒/次、62秒/次、或64秒/次。

在一些示例中，节点网关12至少可以通过第一通讯路径L1和第二通讯路径L2与平台层2通讯。在一些示例中，第一通讯路径L1可以包括节点网关12和平台层2，节点网关12可以将采集的第二类设备11b的数据和所述第三类设备11c的数据经由第一通讯路径L1上传到平台层2。

在一些示例中，第一通讯路径L1的通讯方式可以包括有线网络或无线网络实现通讯，例如可以通过有线网络(LAN)实现通讯，也即局域网通讯，局域网相对其他网络传输速度更快，性能更稳定。在这种情况下，能够将第二类设备11b的数据和所述第三类设备11c的数据高效地上传至平台层2。在一些示例中，优选地，第一通讯路径L1可以通过无线网络例如4G实现与平台层2的通讯，4G通讯使数据传输速率更快，通讯质量更高。在这种情况下，能够更加高效地将第二类设备11b的数据和所述第三类设备11c的数据上传到平台层2以对系统进行监测和分析。在一些示例中，无线网络还可以包括2G、5G或NB-LOT通讯。

在一些示例中，第二通讯路径L2可以包括节点网关12、边缘层3和平台层2。在一些示例中，第二通讯路径L2可以包括第一子通讯路径L21和第二子通讯路径L22。在一些示例中，数据从节点网关12上传到边缘层3的路径可以为第一子通讯路径L21，数据从边缘层3上传到节点网关12的路径可以为第二子通讯路径L22。

在一些示例中，平台层2能够基于第一类设备11a的数据对工业设备11进行监控并基于第三类设备11c的数据和第三类设备11c的数据对工业设备11进行监测和分析。

具体而言，在一些示例中，节点网关12可以将采集的第一类设备11a的数据经由第一子通讯路径L21上传到边缘层3，边缘层3可以对第一类设备11a的数据进行本地化处理，例如可以包括对数据进行清洗、筛选、过滤和解析等。在这种情况下，边缘层3能够按照配置的算法对采集的第一类设备11a的数据进行分析运算。在一些示例中，边缘层3可以将采集的第一类设备11a的数据定期经由第二子通讯路径L22上传到平台层2。在一些示例中，平台层2可以按需获取边缘层3的数据。

在一些示例中，第二通讯路径L2的通讯方式可以通过私有无线网络例如Lora方式实现节点网关12与边缘层3的通讯，边缘层3与平台层2可以通过广域网实现通讯。

在一些示例中，节点网关12可以将采集的第二类设备11b、第三类设备11c和第四类设备11d的数据经由第二通讯路径L2上传到平台层2。具体而言，节点网关12可以将采集的第二类设备11b、第三类设备11c和第四类设备11d的数据分别以第三频率、第四频率和第五频率上传至边缘层3，边缘层3可以将第二类设备11b、第三类设备11c和第四类设备11d的数据以第六频率上传到平台层2。在一些示例中，第六频率可以为1分钟/次、2分钟/次、30分钟/次、1小时/次等。在一些示例中，第六频率可以小于第五频率。

在一些示例中，系统中的设备较多，边缘层3可以对采集的部分数据的数据进行预处理操作，将一些无用的数据过滤掉，再将过滤后的数据(例如第一类设备11a、第二类设备11b、第三类设备11c、第四类设备11d的数据)上传到平台层2。在这种情况下，数据经过边缘层3的预处理，能够排除其他数据的干扰，让有用的信息上传到云端。

在一些示例中，平台层2可以对边缘层3进行远程OTA或者其他远程操作。在这种情况下，平台层2能够同步边缘层3的算法(例如基础的控制算法)并对其更新。

图7是示出了本实施方式所涉及的异常的数据通讯路径。

如上所述，数据采集方法可以包括步骤S400。在一些示例中，在步骤S400中，可以包括调整数据的上传路径。

具体而言，若平台层2在预设时间内未接收到第一类设备11a的数据，则节点网关12可以将第一类设备11a的数据经由第一通讯路径L1以第三频率、第四频率或第五频率上传到平台层2。在这种情况下，工业设备11的数据采集全部切换至第一通讯路径L1。在这种情况下，第一类设备11a、第二类设备11b、第三类设备11c、和第四类设备11d的数据均通过第一通讯路径L1上传至平台层2。

在一些示例中，如果平台层2在预设时间内没有收到第一类设备11a的数据，则节点网关12可以自动切换第一类设备11a的数据的通讯路径。在一些示例中，节点网关12可以将第一类设备11a的数据的通讯路径由第二通讯路径L2切换至第一通讯路径L1。

在一些示例中，预设时间可以为10至20秒。例如预设时间可以为10秒、11秒、12秒、13秒、14秒、15秒、16秒、17秒、18秒、19秒或20秒等。在这种情况下，设置的预设时间越小，当第二通讯路径L2异常时，第一类设备11a的数据更能及时切换至第一通讯路径L1以能够连续采集第一类设备11a的数据，进而能够通过平台层2进行监控。

在一些示例中，当第二通讯路径L2在预设时间内未保持通讯，平台层2可以发出异常警示，相关运维人员可以基于上述异常警示对工业设备11或者第二通讯路径L2进行异常处理。由此，相关运维人员能够及时发现设备异常或者数据采集路径的异常，及时对设备或者数据采集路径做出维修并且能够通过第二通讯路径L2实时采集第一类设备11a的数据，边缘服务器31能够对第一类设备11a的数据本地化处理。

在一些示例中，若第二通讯路径L2恢复正常，则第一类设备11a的数据的上传可以再次切换到第二通讯路径L2，同时部分第二类设备11b、第三类设备11c、第四类设备11d的数据也可以经由第二通讯路径L2上传到平台层2。由此，能够让工业设备11的数据采集一直维持稳定并且可控的状态。

在一些示例中，基于采集的多个工业设备11的数据，对系统进行监控，对系统的监控包括平台层2监控和边缘服务器31监控，平台层2监控延迟于边缘服务器31监控，当边缘服务器31监控正常时，平台层2监控不会触发，若边缘服务器31监控出现异常，对系统的监控切换至平台层2监控。在这种情况下，能够维持对于系统的监控，降低因系统异常带来的影响。

在一些示例中，平台层2可以接收并处理第一类设备11a、第二类设备11b、第三类设备11c、和第四类设备11d的数据，第一类设备11a、第二类设备11b、第三类设备11c、第四类设备11d的数据经由第一读取单元312发送到第一处理单元311。在一些示例中，第一处理单元311可以对上述数据进行处理例如储存、分析并统计等，以组态的方式展示工业设备11的运行状态，并且可以将异常警示及时通知到相关运维人员。在一些示例中，平台层2可以基于第一类设备11a的数据参与工业设备11的监控，并基于第二类设备11b、第三类设备11c、和第四类设备11d的数据对工业设备11进行远程监测和事后分析。在这种情况下，能够直观的观察工业设备11的工作状态，运维人员也能够及时对异常警示进行分析以使工业设备11的数据采集一直维持稳定并且可控的状态。

虽然以上结合附图和示例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变化，这些变形和变化均落入本公开的范围内。

Claims (7)

1.一种基于工业物联网采集系统数据的数据采集方法，是将数据从具有多个工业设备和多个节点网关的采集层上传到平台层的数据采集方法，所述多个节点网关与基站网关连接并受所述基站网关控制，所述基站网关至少通过第一通讯路径和第二通讯路径与所述平台层通信，其特征在于，所述数据采集方法包括：获取所述系统需要采集的多个工业设备的数据，并根据多个工业设备的用途将所述多个工业设备至少划分为第一类设备、第二类设备和第三类设备，所述第一类设备的数据用于获得所述系统的控制方案，所述第二类设备的数据用于评估所述系统的工作状态，所述第三类设备的数据用于评估所述系统的功耗和工作环境，所述多个节点网关对所述系统的所述多个工业设备的数据进行采集，并将采集的所述多个工业设备的数据经由所述基站网关上传到所述平台层，所述基站网关配置为将所述第一类设备的数据经由所述第二通讯路径上传至所述平台层，所述第二通讯路径包括以第一频率将所述第一类设备的数据上传至边缘层的第一子通讯路径和以第二频率将所述第一类设备的数据从所述边缘层上传至所述平台层的第二子通讯路径，所述基站网关配置为将所述第二类设备的数据和所述第三类设备的数据经由所述第一通讯路径分别以第三频率和第四频率上传至所述平台层，所述第一频率大于所述第二频率、所述第三频率和所述第四频率，并且若所述平台层在预设时间内未接收到来自所述基站网关的所述第一类设备的数据，则所述基站网关将所述第一类设备的数据经由所述第一通讯路径上传到所述平台层；

其中，所述第一通讯路径配置为将所述多个工业设备的数据从所述基站网关上传到所述平台层，所述第一通讯路径包括所述基站网关和所述平台层，所述第二通讯路径配置为将所述多个工业设备的数据从所述基站网关经由边缘层上传到所述平台层，所述边缘层包括边缘服务器，所述第二通讯路径包括所述基站网关、所述边缘服务器和所述平台层；

采集所述系统的所述多个工业设备的数据的数据采集协议配置于所述边缘服务器，所述边缘服务器将所述数据采集协议经由所述基站网关下发至所述节点网关，所述节点网关根据所述数据采集协议采集所述多个工业设备的数据，并将采集的所述多个工业设备的数据按照所述数据采集协议下预设的频率上传到所述平台层；

基于采集的所述多个工业设备的数据，对所述系统进行监控，对所述系统的监控包括平台层监控和边缘服务器监控，所述平台层监控延迟于所述边缘服务器监控，当所述边缘服务器监控正常时，所述平台层监控不会触发，若所述边缘服务器监控出现异常，对系统的监控切换至所述平台层监控。

2.根据权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于：

所述多个节点网关分别安装于所述多个工业设备。

3.根据权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于：

根据多个工业设备的用途将所述多个工业设备至少划分为第一类设备、第二类设备、第三类设备和第四类设备，所述第四类设备包括由于网络异常、电源关闭造成离线的设备和由于设备自身问题导致异常的设备。

4.根据权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于：

所述多个工业设备具有控制器，所述控制器配置为将所述多个工业设备的数据上传到所述节点网关，所述节点网关将所述多个工业设备的数据经由所述基站网关上传到所述平台层。

5.根据权利要求4所述的数据采集方法，其特征在于：

所述控制器与所述节点网关采用工业现场总线RS485有线通讯，所述节点网关与所述基站网关采用Lora加密无线通讯，所述基站网关与所述边缘服务器采用局域网通讯，所述边缘服务器与所述平台层采用万维网通讯。

6.根据权利要求3所述的数据采集方法，其特征在于：

所述第二类设备、所述第三类设备和所述第四类设备的至少一部分数据经由所述第二通讯路径上传至所述平台层。

7.根据权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于：

所述边缘层还包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述边缘服务器通过RS485通讯，所述人机交互界面配置为显示所述系统的工作状态，并通过人机交互控制系统的工作状态。