CN113824784A - 水电解制氢设备大数据云平台系统 - Google Patents

水电解制氢设备大数据云平台系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水电解制氢设备大数据云平台系统，包括：至少一个工业控制终端，每个工业控制终端均通过4G网关与4G网关管理服务器连接，且每个工业控制终端安装在水电解制氢设备的控制柜中以采集其中各传感器的数据；Windows中转服务器；linux网关服务器，分别与Windows中转服务器和4G网关管理服务器连接，linux网关服务器和4G网关管理服务器能将至少一个工业控制终端的动态IP地址转变为静态IP地址，并将接收到的各传感器的数据发送至Windows中转服务器；linux后台服务器，分别与linux网关服务器和Windows中转服务器连接，在工作状态下，基于linux后台服务器接收到用户的第一指令，linux后台服务器能将Windows中转服务器接收并存储在linux后台服务器中的历史数据发送至目标模块以供用户查看。

Description

水电解制氢设备大数据云平台系统
技术领域
本发明涉及水电解制氢技术领域，尤其涉及一种水电解制氢设备大数据云平台系统。
背景技术
水电解制氢设备在交付用户后，实际生产中会产生大量的运行数据，这些数据对故障溯源、设备改进、故障预警等具备重要的参考意义，随着工业互联网的发展，数据越来越被人们重视。但是，近年来随着工业4.0、万物互联时代的来临，水电解制氢设备作为特种设备，依旧停留在单机模式，设备的实时运行状况只能在现场查看，若出现问题只能由专业人员前往现场解决，导致效率低下。因此，急需提出一种水电解制氢设备大数据云平台系统来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水电解制氢设备大数据云平台系统，用以解决现有技术中各数据只能现场查看、解决等办事效率低下的难题。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供了一种水电解制氢设备大数据云平台系统，包括：至少一个工业控制终端，每个所述工业控制终端均通过4G网关与4G网关管理服务器连接，且每个所述工业控制终端安装在水电解制氢设备的控制柜中以采集其中各传感器的数据；Windows中转服务器；linux网关服务器，分别与所述Windows中转服务器和所述4G网关管理服务器连接，所述linux网关服务器和所述4G网关管理服务器能将所述至少一个工业控制终端的动态IP地址转变为静态IP地址，并将接收到的各传感器的数据发送至所述Windows中转服务器；linux后台服务器，分别与所述linux网关服务器和所述Windows中转服务器连接，在工作状态下，基于所述linux后台服务器接收到用户的第一指令，所述linux后台服务器能将所述Windows中转服务器接收并存储在所述linux后台服务器中的历史数据发送至目标模块以供用户查看。
优选的，其中，在工作状态下，基于所述linux后台服务器接收到用户的第二指令，所述linux后台服务器能将所述Windows中转服务器接收并存储在所述linux后台服务器中的实时数据发送至所述linux网关服务器，所述linux网关服务器接收到所述实时数据后通过所述linux后台服务器中的Web服务器发送至所述目标模块以供用户查看。
优选的，其中，所述Windows中转服务器、所述linux网关服务器和所述linux后台服务器通过云服务器控制台设置的路由表实现信息传递。
优选的，其中，所述Windows中转服务器和所述linux网关服务器通过ModbusTCP协议进行信息传递。
优选的，其中，还包括用于将目标通讯协议转换为ModbusTCP协议的协议网关，所述协议网关设置在所述工业控制终端与所述Windows中转服务器之间。
优选的，其中，所述目标模块通过运行在所述linux网关服务器中的WebSocket动态展示所述实时数据。
优选的，其中，所述Windows中转服务器通过其中运行的Python脚本实现信息传递。
优选的，其中，所述历史数据和/或所述实时数据存储在所述linux后台服务器的MySql数据库中。
优选的，其中，所述目标模块为运行在所述linux后台服务器中的Web网页程序或APP。
优选的，其中，所述第一指令和所述第二指令通过所述Web网页程序或所述APP接收。
本发明至少具有以下特点及优点：
本发明能提供一种安全可靠的通讯网络，保证数据传输的安全性，将水电解制氢设备的运行数据实时上传到云端并保存，在云服务器上进行数据分析，并可在Web网页及APP数据展示，实现在任何有网络的地方查看实时数据的功能，云平台具备后台管理的人机交互界面，方便管理者管理平台。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明水电解制氢设备大数据云平台系统的通讯网络架构图；
图2为本发明水电解制氢设备大数据云平台系统数据获取与数据展示架构示意图；
图3为本发明水电解制氢设备大数据云平台系统的数据展示系统架构图。
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，下文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。
实施方式一
本发明提供了一种水电解制氢设备大数据云平台系统，请参见图1至图3，包括至少一个工业控制终端、Windows中转服务器、linux网关服务器和linux后台服务器。
具体的，每个所述工业控制终端均通过4G网关与4G网关管理服务器连接，且每个所述工业控制终端安装在水电解制氢设备的控制柜中以采集其中各传感器的数据；linux网关服务器分别与所述Windows中转服务器和所述4G网关管理服务器连接，所述linux网关服务器和所述4G网关管理服务器能将所述至少一个工业控制终端的动态IP地址转变为静态IP地址，并将接收到的各传感器的数据发送至所述Windows中转服务器；linux后台服务器分别与所述linux网关服务器和所述Windows中转服务器连接，在工作状态下，基于所述linux后台服务器接收到用户的第一指令，所述linux后台服务器能将所述Windows中转服务器接收并存储在所述linux后台服务器中的历史数据发送至目标模块以供用户查看。
本领域的技术人员应当明白，工业控制终端用于传感器数据采集及远程通讯，只要其能实现该些功能就应当在本发明的保护范围之内，而不对其具体型号做进一步的限制。
进一步的，请参见图2，基于所述linux后台服务器接收到用户的第二指令，所述linux后台服务器能将所述Windows中转服务器接收并存储在所述linux后台服务器中的实时数据发送至所述linux网关服务器，所述linux网关服务器接收到所述实时数据后通过所述linux后台服务器中的Web服务器发送至所述目标模块以供用户查看。
在一些实施例中，所述Windows中转服务器、所述linux网关服务器和所述linux后台服务器通过云服务器控制台设置的路由表实现信息传递。本发明通过该种设计能够形成一个安全远程通讯网络，从而实现各服务器与工业控制终端的直接或间接远程通讯。
进一步的，请参见图2，所述Windows中转服务器和所述linux网关服务器通过ModbusTCP协议进行信息传递。更进一步的，请参见图2，还包括用于将目标通讯协议转换为ModbusTCP协议的协议网关，所述协议网关设置在所述工业控制终端与所述Windows中转服务器之间。
在一些实施例中，请参见图2，所述目标模块通过运行在所述linux网关服务器中的WebSocket动态展示所述实时数据。
在另一些实施例中，请参见图2，所述Windows中转服务器通过其中运行的Python脚本实现信息传递。在一些优选实施例中，运行在Windows中转服务器的Python脚本可通过nssm软件封装成系统服务并自动运行。
进一步的，请参见图2，所述历史数据和/或所述实时数据存储在所述linux后台服务器的MySql数据库中。
在一些实施例中，请参见图2，所述目标模块为运行在所述linux后台服务器中的Web网页程序或APP。进一步的，所述第一指令和所述第二指令通过所述Web网页程序或所述APP接收。
本发明至少具有以下特点及优点：
本发明能提供一种安全可靠的通讯网络，保证数据传输的安全性，将水电解制氢设备的运行数据实时上传到云端并保存，在云服务器上进行数据分析，并可在Web网页及APP数据展示，实现在任何有网络的地方查看实时数据的功能，云平台具备后台管理的人机交互界面，方便管理者管理平台。
下面通过一个具体实施例来对本发明做进一步的解释与说明，请参见图1至图3：
本发明提供的水电解制氢设备大数据云平台系统主要包括三部分，分别为工业控制终端、远程通讯网络、数据读取与展示平台。
具体的，工业控制终端安装在水电解制氢设备控制柜中，其可采集设备各传感器数据，并支持ModbusTCP协议。若工业控制终端不支持此协议，需要相应的协议网关将通讯协议转换为ModbusTCP协议。
远程通讯网络包括linux网关服务器、Windows中转服务器、4G网关、4G网关管理服务器。其中，每个工业控制终端对应一个4G网关，4G网关管理服务器通过SME软件关联到linux网关服务器，linux网关服务器中虚拟出多个IP，各4G网关通过4G网关管理服务器分别配置关联到虚拟出的IP地址。
其中，4G网关，与工业控制终端安装在一个控制柜中，终端通过网线与4G网关连接。Linux网关服务器作为网关服务器，在其上部署SME软件，设置SME连接到4G网关管理服务器上。在linux网关服务器上虚拟出多个网卡，每个网卡设置不同的IP Alias。此外，通过4G网关管理服务器可以对多个4G网关进行配置，通过4G网关管理服务器，分别将每个4G网关映射到不同的IP Alias地址，为每个4G网关分配了固定的IP地址。
本发明通过以上远程通讯网络，可以在Windows中转服务器上与现场工业控制终端进行ModbusTCP通讯，由于4G网关通过4G网关管理服务器连接到云服务器，保证了远程数据传输的安全性。
数据读取与展示平台包括linux网关服务器、linux后台服务器、Windows中转服务器。具体的，Windows中转服务器上运行Python脚本，通过ModbusTCP协议远程读取工业控制终端中的数据，并将实时数据保存在linux后台服务器的数据库中。前端Web网页程序运行在linux后台服务器中，其通过运行在linux网关服务器的WebSocket获取实时数据进行动态展示，Web网页程序可直接从数据库中获取历史数据并根据数据绘制坐标图或数据表，优选的，数据表可导出Excel表格。
也即，Windows中转服务器上运行着Python脚本，实时与工业控制终端进行ModbusTCP通讯，获取水电解制氢设备的实时运行数据，并将数据打包整理后存入linux后台服务器中的MySql数据库。linux后台服务器中运行MySql数据库系统，实时存储着来自Windows中转服务器的数据。linux后台服务器中运行着Web前端网页展示代码，实现前端网页的人机交互各项功能。linux网关服务器中运行着WebSocket,WebSocket与linux后台服务器时通讯，将得到的实时数据传输给Web前端网页或APP中进行展示。linux后台服务器的Web网页程序或APP可与Windows中转服务器的数据库进行通讯以展示历史数据。在一些实施例中，智能预警算法基于Python编写，运行在Windows中转服务器上，通过监测实时数据与历史数据做出设备故障预警，并为用户推送预警信息。
其中，数据读取与展示平台(即Web网页程序或APP)包括以下功能：登录功能、系统设置、用户管理、设备管理、权限管理、数据库管理，具体如图3所示：
(1)登录功能，用户需要有账号及密码，通过验证后可登录云平台，不同权限用户登录后展示网页不同；
(2)系统设置包括设置制氢数据云平台的标志、公司地址、联系电话路、企业邮箱等；
(3)用户管理可以添加并设置不同的用户信息，包括用户名、密码、邮箱、手机号码、公司地址等；
(4)设备管理可为不同用户进行设备添加、删除、设置，设置项包括设备的各传感器名称、Modbus地址、数据类型、小数点位数等，设备报警点的名称、Modbus地址等；
(5)权限管理可为不同用户设置权限，只有云平台的最高权限才可进入后台管理平台，查看所有用户设备，普通用户只能查看本用户的设备信息；
(6)数据库管理包括数据库备份、数据库还原。
本发明通过设置具有该些功能的模块能为管理员提供人机交互界面，方便对整个平台进行运维管理。
在一些优选实施例中，通过云服务器控制台设置三台云服务器的路由表，使Windows中转服务器和linux后台服务器均可Ping通linux网关服务器的虚拟IP地址(即IPAlias地址)。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种水电解制氢设备大数据云平台系统，其特征在于，包括：
至少一个工业控制终端，每个所述工业控制终端均通过4G网关与4G网关管理服务器连接，且每个所述工业控制终端安装在水电解制氢设备的控制柜中以采集其中各传感器的数据；
Windows中转服务器；
linux网关服务器，分别与所述Windows中转服务器和所述4G网关管理服务器连接，所述linux网关服务器和所述4G网关管理服务器能将所述至少一个工业控制终端的动态IP地址转变为静态IP地址，并将接收到的各传感器的数据发送至所述Windows中转服务器；
linux后台服务器，分别与所述linux网关服务器和所述Windows中转服务器连接，在工作状态下，基于所述linux后台服务器接收到用户的第一指令，所述linux后台服务器能将所述Windows中转服务器接收并存储在所述linux后台服务器中的历史数据发送至目标模块以供用户查看。
2.根据权利要求1所述的水电解制氢设备大数据云平台系统，其特征在于，在工作状态下，基于所述linux后台服务器接收到用户的第二指令，所述linux后台服务器能将所述Windows中转服务器接收并存储在所述linux后台服务器中的实时数据发送至所述linux网关服务器，所述linux网关服务器接收到所述实时数据后通过所述linux后台服务器中的Web服务器发送至所述目标模块以供用户查看。
3.根据权利要求2所述的水电解制氢设备大数据云平台系统，其特征在于，所述Windows中转服务器、所述linux网关服务器和所述linux后台服务器通过云服务器控制台设置的路由表实现信息传递。
4.根据权利要求3所述的水电解制氢设备大数据云平台系统，其特征在于，所述Windows中转服务器和所述linux网关服务器通过ModbusTCP协议进行信息传递。
5.根据权利要求4所述的水电解制氢设备大数据云平台系统，其特征在于，还包括用于将目标通讯协议转换为ModbusTCP协议的协议网关，所述协议网关设置在所述工业控制终端与所述Windows中转服务器之间。
6.根据权利要求5所述的水电解制氢设备大数据云平台系统，其特征在于，所述目标模块通过运行在所述linux网关服务器中的WebSocket动态展示所述实时数据。
7.根据权利要求6所述的水电解制氢设备大数据云平台系统，其特征在于，所述Windows中转服务器通过其中运行的Python脚本实现信息传递。
8.根据权利要求7所述的水电解制氢设备大数据云平台系统，其特征在于，所述历史数据和/或所述实时数据存储在所述linux后台服务器的MySql数据库中。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的水电解制氢设备大数据云平台系统，其特征在于，所述目标模块为运行在所述linux后台服务器中的Web网页程序或APP。
10.根据权利要求9所述的水电解制氢设备大数据云平台系统，其特征在于，所述第一指令和所述第二指令通过所述Web网页程序或所述APP接收。
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