CN114070726A - 数据采集方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据采集方法、系统、装置及存储介质，所述方法包括：获取待创建线程的配置文件，其中，所述配置文件包括线程配置信息，所述线程配置信息包括设备配置数据；从所述设备配置数据中确定所述待创建线程对应设备的通信协议类型；通过所述通信协议类型对应的通信协议类调用通用数据采集接口，基于所述线程配置信息创建所述待创建线程对应设备的数据采集线程。本发明支持实时在线配置包括设备信息、通信协议、采集信息、上传方式等内容，无需重复开发驱动程序。
Description
技术领域
本发明涉及数据通信技术领域，具体涉及一种数据采集方法、系统、装置及存储介质。
背景技术
在工业4.0世界中，制造业的核心是智能工厂，工厂的智能化管理非常重要，工厂并非独立自己工作，而是要根据订单、能源、物流等条件的变化来实时调整生产。这意味着工厂需要越来越聪明，工厂的设备和机器需要更加智能化，可以互相交流，来控制产量和质量。工业4.0的最终结果，就是要实现各种设备工具机器之间的互联，所以需要一个系统来保证所有设备都可以互联互通，不同的设备协议、不同的接收服务器、不同的需求信息都可以满足，这样才能保证底层很复杂、很坚固，但顶层有很大的灵活性，而且简单易用。
现有技术中，为了在监视控制与数据采集系统(Supervisory Control And DataAcquisition，简称为SCADA)中获得底层设备的数据，使用具有专用软件的电脑或者具有专用软件的SCADA为每个特定的底层设备编写驱动程序，存在代码复杂、代码编程量大的问题。同时，制造业工厂的设备机器多样、协议复杂、需求信息多变，当工厂需要进行设备升级时，需要重新开发新的驱动程序。
发明内容
本发明解决或改善的是因制造业工厂中设备机器多样、协议复杂、需求信息导致的数据采集系统中底层设备驱动程序代码编程量大的问题。
本发明提出一种数据采集系统，包括：
获取待创建线程的配置文件，其中，所述配置文件包括线程配置信息，所述线程配置信息包括设备配置数据；
从所述设备配置数据中确定所述待创建线程对应设备的通信协议类型；
通过所述通信协议类型对应的通信协议类调用通用数据采集接口，基于所述线程配置信息创建所述待创建线程对应设备的数据采集线程。
可选地，所述通过所述通信协议类型对应的通信协议类调用通用数据采集接口，基于所述线程配置信息创建所述待创建线程对应设备的数据采集线程之后，还包括：
循环执行各个设备的数据采集线程，判断当前执行的所述数据采集线程是否正常；
若正常，则实例化所述通用数据采集接口中的设备类，得到当前执行的所述数据采集线程对应的目标设备，连接所述目标设备，将所述目标设备的数据发送至服务器。
可选地，所述获取待创建线程的配置文件之前，还包括：
当检测到设备配置请求信号时，输出设备配置界面，以供设置所述设备配置数据，其中，所述设备配置数据包括设备类型和通信协议类型；
当检测到设备配置完成信号时，保存当前配置，生成所述设备配置数据。
可选地，所述线程配置信息还包括信号表配置数据，所述当检测到设备配置完成信号时，保存当前配置，生成所述设备配置数据包括：
当检测到设备配置完成信号时，根据配置的所述设备类型和所述通信协议类型，输出对应的信号表配置界面；
当检测到信号表配置完成信号时，保存当前配置，生成所述设备配置数据和所述信号表配置数据。
可选地，所述线程配置信息还包括上传方式配置数据，所述获取待创建线程的配置文件之前，还包括：
当检测到上传方式配置请求信号时，输出上传方式配置界面，以供设置所述上传方式配置数据，其中，所述上传方式配置数据包括上传协议，所述上传协议包括以下至少一者：MQTT、HTPP和TCP；
当检测到上传方式配置完成信号时，保存当前配置，生成所述上传方式配置数据。
可选地，所述获取待创建线程的配置文件之前，还包括：
当检测到线程配置请求信号时，输出线程配置界面，以供设置当前配置线程对应的设备名称、信号表及上传方式；
当检测到线程配置完成信号时，基于所述当前配置线程对应的设备名称、信号表及上传方式获得对应的设备配置数据、信号表配置数据及上传方式配置数据，生成所述线程配置信息。
可选地，所述待创建线程对应设备的通信协议类型包括以下一者：Focas协议、OPC协议、socket协议、Modbus协议及Twincat协议。
本发明还提出一种数据采集系统，包括：数据采集执行模块，其用于执行获取待创建线程的配置文件，其中，所述配置文件包括线程配置信息，所述线程配置信息包括设备配置数据；从所述设备配置数据中确定所述待创建线程对应设备的通信协议类型；通过所述通信协议类型对应的通信协议类调用通用数据采集接口，基于所述线程配置信息创建所述待创建线程对应设备的数据采集线程。
本发明还提出一种数据采集装置，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上任一项所述的数据采集方法。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上任一项所述的数据采集方法。
本发明通过从待创建线程预存的配置文件中读取线程配置信息，从线程配置信息的设备配置数据中确定待创建线程对应设备的通信协议类型，再通过该通信协议类型对应的通信协议类调用通用数据采集接口，基于线程配置信息创建对应设备的数据采集线程，其通过对待创建线程预存配置文件的编辑，可实现对待创建线程对应的设备信息、通信协议类型等内容的配置，进而可支持上述内容的实时在线配置，无需重复开发驱动程序，提升了数据采集的便捷性；而且，因现有制造业工厂中存在通信协议类型不同的多种设备，通过在待创建线程的配置文件中预先配置设备及其通信协议类型，可实现对不同通信协议类型设备对应数据采集线程的创建，可见本发明与现有制造业工厂中设备多、通信协议多等特点具有较高的适配性。
附图说明
图1为本发明实施例数据采集方法流程一示意图；
图2为本发明实施例数据采集方法流程另一示意图；
图3为本发明实施例数据采集方法中配置流程示意图；
图4为本发明实施例数据采集方法流程又一示意图；
图5为本发明实施例数据采集系统一示意图；
图6为本发明实施例设备配置界面一实施方式示意图；
图7为本发明实施例信号表配置界面一实施方式示意图；
图8为本发明实施例上传方式配置界面一实施方式示意图；
图9为本发明实施例线程配置界面一实施方式示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1，在一实施例中，本发明数据采集方法包括：
步骤S100，获取待创建线程的配置文件，其中，所述配置文件包括线程配置信息，所述线程配置信息包括设备配置数据。
其中，待创建线程的配置文件为预先设置好的配置文件，包含待创建线程对应的设备配置数据，还可包含信号表配置数据及上传方式配置数据。配置文件可为本地存储文件，例如本地存储的json格式文件，也可为远程数据库中存储的文件。
设备配置数据包含设备的基础信息，IP地址，通信协议等内容。
信号表配置数据包含信号名称、信号类型及信号的采集地址等内容。
上传方式配置数据包含上传采集信息的通信协议，例如MQTT、HTPP、TCP。
步骤S200，从所述设备配置数据中确定所述待创建线程对应设备的通信协议类型。
待创建线程对应设备，即待创建线程对应的数据采集对象设备，包括但不限于数控机床、机器人、无人搬运车(Automatic Guided Vehicle，简称为AGV)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称为PLC)或者其他的辅助设备。
设备配置数据包含对应设备的通信协议类型，包括但不限于Focas协议、OPC协议、socket协议、Modbus协议、Twincat协议，待创建线程对应设备的通信协议类型为其中的一项。
步骤S300，通过所述通信协议类型对应的通信协议类调用通用数据采集接口，基于所述线程配置信息创建所述待创建线程对应设备的数据采集线程。
预先通过编程为不同通信协议类型编写对应的通信协议类，同时，还编写通用设备类(如图2中的BaseServicelmpl)，该通用设备类可实现后续的数据采集线程创建及数据采集操作，通过接口技术，由各通信协议类调用该通用设备类，以实现支持不同通信协议的设备的数据采集。上述步骤中的通用数据采集接口，由通用设备类和接口技术实现。
如图2示出了几种通信协议类示例：FanucRobotServicelmpl、KawasakiRobotServicelmpl、OpcServicelmpl及ModbusServicelmpl。
创建待创建线程对应设备的数据采集线程，以从各个设备采集配置好的需求信息，比如设备的状态、运行速度、工艺参数等信息，并上传至配置的服务器中。
本发明通过从待创建线程预存的配置文件中读取线程配置信息，从线程配置信息的设备配置数据中确定待创建线程对应设备的通信协议类型，再通过该通信协议类型对应的通信协议类调用通用数据采集接口，基于线程配置信息创建对应设备的数据采集线程，其通过对待创建线程预存配置文件的编辑，可实现对待创建线程对应的设备信息、通信协议类型等内容的配置，进而可支持上述内容的实时在线配置，无需重复开发驱动程序，提升了数据采集的便捷性；而且，因现有制造业工厂中存在通信协议类型不同的多种设备，通过在待创建线程的配置文件中预先配置设备及其通信协议类型，可实现对不同通信协议类型设备对应数据采集线程的创建，可见本发明与现有制造业工厂中设备多、通信协议多等特点具有较高的适配性。
可选地，参考图2，基于所述线程配置信息创建所述待创建线程对应设备的数据采集线程之后，还包括：
循环执行各个设备的数据采集线程，判断当前执行的数据采集线程是否正常。
若检测发现当前执行的数据采集线程异常，则重启线程。
若检测发现当前执行的数据采集线程正常，则实例化所述通用数据采集接口中的设备类，得到当前执行的数据采集线程对应的目标设备，连接所述目标设备，将目标设备的数据发送至服务器。
其中，通用数据采集接口，由通用设备类和接口技术实现，实例化通用数据采集接口中的设备类(如图2中的实例化BaseServicelmpl)，创建一个设备类的对象，即创建目标设备。
服务器可为通用的IOT平台，也可以是个性化定制的服务端，服务器可同时选多个。
所述将目标设备的数据发送至服务器具体包括：读取设备数据，将读取的设备数据序列化，再判断服务器的连接状态，若连接正常，则通过MQTT、HTPP或TCP协议上传数据，若连接不正常，则将数据缓存到队列，等到服务器连接正常之后再上传。其中，设备数据序列化，指一种处理对象流的机制，对象流即将对象的内容进行流化，可以对流化后的对象进行读写操作，也可将流化后的对象传输于网络之间。序列化可解决在对对象流进行读写操作时所引发的问题，传输方便，将要传输的对象序列化为二进制的数据流，效率极高。
通过循环执行各个设备的数据采集线程，可实现各个设备数据采集线程的有序执行。
可选地，所述获取待创建线程的配置文件之前，还包括：
当检测到设备配置请求信号时，输出设备配置界面，以供设置所述设备配置数据，其中，所述设备配置数据包括设备类型和通信协议类型。当检测到设备配置完成信号时，保存当前配置，生成所述设备配置数据。
如图6为设备配置界面一实施方式示意图，其为新增设备的配置界面，包含但不限于设备类型、信号表名称、设备ID、设备名称、设备类型、设备IP、设备的通信协议类型等信息。
可选地，所述线程配置信息还包括信号表配置数据，所述当检测到设备配置完成信号时，保存当前配置，生成所述设备配置数据包括：
当检测到设备配置完成信号时，根据配置的所述设备类型和所述通信协议类型，输出对应的信号表配置界面；
当检测到信号表配置完成信号时，保存当前配置，生成所述设备配置数据和所述信号表配置数据。
如图7为信号表配置界面一实施方式示意图。在信号表配置界面上，可执行添加信息点、删除信息点及修改信息点的操作，信息点即数据项，包含设备状态、运行速度、工艺参数等，如图7示出了用户坐标系、n轴角度、工作模式等信息点。
根据设备类型和通信协议类型预设对应的默认信号表，在设备配置完成后，根据已配置的设备类型和通信协议类型，确定对应的默认信号表，生成相应的信号表配置界面。无需用户一个一个手动编辑信息点，便于操作，提升效率。
通过上述步骤即可进行设备配置和信号表配置，配置步骤简单，使用方法简洁易上手，省了重复编写驱动程序和修改程序代码的过程，适合推广到没有软件编程基础的人员学习使用。
可选地，所述线程配置信息还包括上传方式配置数据，所述获取待创建线程的配置文件之前包括：
当检测到上传方式配置请求信号时，输出上传方式配置界面，以供设置上传方式配置数据，上传方式配置数据包括上传协议，上传协议包括以下至少一者；MQTT、HTPP、TCP。当检测到上传方式配置完成信号时，保存当前配置，生成上传方式配置数据。
如图8为上传方式配置界面一实施方式示意图。上传方式配置界面可用于新增上传方式，配置上传方式序号、名称、IP地址、主机地址、上传协议等信息。可根据数据接收终端的接收方式配置对应的上传协议，此处数据接收终端可指数据采集系统的上位机服务器。
通过上述步骤可实现通过软件配置新增上传方式，在数据接收终端的接手方式发生变化时，或者需要接入新的具有不同上传方式的数据接收终端时，通过软件配置即可完成上传方式的新增和变更，可适应数据接收终端的多样性和变化，提高本发明的适用性和便捷性。
为便于理解设备配置、信号表配置及上传方式配置，给出一如图3所示的实施方式。如图3，启动配置软件，展示配置列表，选择打开配置文件或新增配置文件，展示配置文件中的设备信息，可对其进行添加操作、修改操作和删除操作，当检测到添加指令时，输出设备类型列表，以供选择设备类型及子类型，在确定设备类型后，输出设备的通信协议选择列表，以供选择协议类型，在确定设备的通信协议后，显示采集的信息列表，信息列表可供用户添加信息点、删除信息点及修改信息点，在确定信息表后，进行测试，无误后保存配置；展示上传方式配置列表，以供选择上传的类型，上传类型包含通用的物联网平台和个性化定制的服务端，根据上传类型的不同，录入配置信息，测试无误后保存配置。
可选地，所述获取待创建线程的配置文件之前包括：
当检测到线程配置请求信号时，输出线程配置界面，以供设置当前配置线程对应的设备名称、信号表及上传方式。
当检测到线程配置完成信号时，基于所述当前配置线程对应的设备名称、信号表及上传方式获得对应的设备配置数据、信号表配置数据及上传方式配置数据，生成所述线程配置信息。
在进行线程配置的时候，需要选择对应的设备、对应的信号表及对应的上传方式，才配置完一个完整的采集线程。如图9为线程配置界面一实施方式示意图。在线程配置界面上可配置设备名称、信号表及上传方式等。设备配置数据、信号表配置数据及上传方式配置数据均预先分别配置并存储，通过线程配置，选择该线程对应的设备名称、信号表及上传方式，通过设备名称、信号表及上传方式分别链接到对应的设备配置数据、信号表配置数据及上传方式配置数据，生成该线程对应的线程配置信息。如图5，设备配置模块、信号配置模块、上传配置模块相对独立，通过线程配置模块将该三个模块关联起来。
可选地，参考图2和图4，本发明数据采集方法包括：
在本发明对应程序启动或者启动数据采集线程后，发送心跳信号，以判断网络通讯链路是否正常连接或是否断开，通过开启守护程序，当网络通讯链路断开时长超过设定超时时间，则重启程序或者重启线程。
可选地，开启数据采集线程后，循环采集设备数据，更新界面显示数据和数据缓存区，随后再将数据上传保存到数据库。开启上传线程后，读取缓冲区数据，判断缓冲区数据是否有更新，若有，则上传更新数据，若上传数据失败，则保存上传失败记录。
可选地，还可开启监听设备连接状态线程，当监听到设备未连接或连接异常时，重新连接设备。
本发明数据采集方法通过软件配置通信协议和被采集设备，实现数据采集和上传，可灵活配置采集设备、采集信息、上传方式、采集线程等所有软件信息，避免修改代码的复杂过程，提高代码的复用性，具有较好的通用性和扩展性，可快速移植应用。同时，通过预置多种设备的通信协议和上传协议，可向下兼容支持各种通信协议的工厂设备，向上提供根据标准协议上传服务器的接口，从而解决了现有制造业工厂中设备多、协议复杂的问题，实现了各个设备之间的数据互联互通，基于配置的实现方式，减少了重复开发驱动程序的复杂性，化繁为简，实现了多协议之间的互相转换，多系统之间的数据交互。
一实施例中，本发明数据采集系统包括：
数据采集执行模块，其用于执行获取待创建线程的配置文件，其中，所述配置文件包括线程配置信息，所述线程配置信息包括设备配置数据；从所述设备配置数据中确定所述待创建线程对应设备的通信协议类型；通过所述通信协议类型对应的通信协议类调用通用数据采集接口，基于所述线程配置信息创建所述待创建线程对应设备的数据采集线程。
可选地，所述数据采集系统还包括：配置模块；其用于生成配置文件。可选地，如图5，配置模块包括设备配置模块、信号配置模块、上传配置模块和线程配置模块；设备配置模块、信号配置模块、上传配置模块相对独立，通过在线程配置模块将设备配置模块、信号配置模块、上传配置模块关联起来。其中，所述设备配置模块用于配置设备类型、设备信息和采集方式等；所述信号配置模块用于配置信号的名称、信号的类型和信号的采集地址等；所述上传配置模块用于配置上传的通信协议等；所述线程配置模块用于配置线程对应的采集设备、对应的信号表、上传方式及采集时间间隔等。在四个模块按步骤配置完成之后，即可以实时采集设备信息到服务器。
本发明一实施例中，本发明数据采集装置，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上任一项所述的数据采集方法。本发明数据采集装置相对于现有技术所具有的有益效果与上述数据采集方法一致，此处不赘述。
本发明计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上任一项所述的数据采集方法。本发明计算机可读存储介质存储相对于现有技术所具有的有益效果与上述数据采集方法一致，此处不赘述。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“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的是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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种数据采集方法，其特征在于，包括：
获取待创建线程的配置文件，其中，所述配置文件包括线程配置信息，所述线程配置信息包括设备配置数据；
从所述设备配置数据中确定所述待创建线程对应设备的通信协议类型；
通过所述通信协议类型对应的通信协议类调用通用数据采集接口，基于所述线程配置信息创建所述待创建线程对应设备的数据采集线程。
2.如权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于，所述通过所述通信协议类型对应的通信协议类调用通用数据采集接口，基于所述线程配置信息创建所述待创建线程对应设备的数据采集线程之后，还包括：
循环执行各个设备的数据采集线程，判断当前执行的所述数据采集线程是否正常；
若正常，则实例化所述通用数据采集接口中的设备类，得到当前执行的所述数据采集线程对应的目标设备，连接所述目标设备，将所述目标设备的数据发送至服务器。
3.如权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于，所述获取待创建线程的配置文件之前，还包括：
当检测到设备配置请求信号时，输出设备配置界面，以供设置所述设备配置数据，其中，所述设备配置数据包括设备类型和通信协议类型；
当检测到设备配置完成信号时，保存当前配置，生成所述设备配置数据。
4.如权利要求3所述的数据采集方法，其特征在于，所述线程配置信息还包括信号表配置数据，所述当检测到设备配置完成信号时，保存当前配置，生成所述设备配置数据包括：
当检测到设备配置完成信号时，根据配置的所述设备类型和所述通信协议类型，输出对应的信号表配置界面；
当检测到信号表配置完成信号时，保存当前配置，生成所述设备配置数据和所述信号表配置数据。
5.如权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于，所述线程配置信息还包括上传方式配置数据，所述获取待创建线程的配置文件之前，还包括：
当检测到上传方式配置请求信号时，输出上传方式配置界面，以供设置所述上传方式配置数据，其中，所述上传方式配置数据包括上传协议，所述上传协议包括以下至少一者：MQTT、HTPP和TCP；
当检测到上传方式配置完成信号时，保存当前配置，生成所述上传方式配置数据。
6.如权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于，所述获取待创建线程的配置文件之前，还包括：
当检测到线程配置请求信号时，输出线程配置界面，以供设置当前配置线程对应的设备名称、信号表及上传方式；
当检测到线程配置完成信号时，基于所述当前配置线程对应的设备名称、信号表及上传方式获得对应的设备配置数据、信号表配置数据及上传方式配置数据，生成所述线程配置信息。
7.如权利要求1所述的数据采集方法，其特征在于，所述待创建线程对应设备的通信协议类型包括以下一者：Focas协议、OPC协议、socket协议、Modbus协议及Twincat协议。
8.一种数据采集系统，其特征在于，包括：
数据采集执行模块，其用于执行获取待创建线程的配置文件，其中，所述配置文件包括线程配置信息，所述线程配置信息包括设备配置数据；从所述设备配置数据中确定所述待创建线程对应设备的通信协议类型；通过所述通信协议类型对应的通信协议类调用通用数据采集接口，基于所述线程配置信息创建所述待创建线程对应设备的数据采集线程。
9.一种数据采集装置，其特征在于，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如权利要求1-7任一项所述的数据采集方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1-7任一项所述的数据采集方法。
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