CN114244869A - 一种在物联采集传输设备上网络自动切换的方法及系统 - Google Patents

一种在物联采集传输设备上网络自动切换的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种在物联采集传输设备上网络自动切换的系统及方法，所述系统包括电源模块，电源模块连接有采集模块、数据处理模块和数据传输模块，数据处理模块连接有采集模块和数据存储模块具有以下优点：在数据传输过程中，由于网络波动或其他因素导致数据传输不稳定，该方法及系统会自动选择另一联网方式，进行网络连接方式的切换，保证数据传输的稳定。同时，用户也可根据现场工况的实际需求，调整联网方式的优先级，便于现场的安装使用。

Description

一种在物联采集传输设备上网络自动切换的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种有线网络和无线网络在物联采集传输设备上自动切换的方法及系统，属于电数字数据处理技术领域。
背景技术
随着社会的不断进步，我国基础电子行业也在不断的进行产业升级，目前企业产能持续提高、设备越来越先进，需要对相关设备的数据进行采集传输，达到对生产或设备数据的深度分析及诊断，这就要求数据能够准确无误的上传至相应的服务器，因此物联采集传输设备应运而生。传统的采集传输设备，多为单一的网络传输模式，实现方式多为单一网络，要么是有线网络，要么是无线网络，即使部分设备具备支持有线或无线网络功能，也不具备网络诊断及自动切换功能，使用场景单一。有线网络传输稳定，布线困难且造价高；无线网络无需布线，但在偏远地区容易受无线信号的影响，导致传输不稳定，而且，典型的工业自动化领域，多分布在郊区或者更偏远的地方，且工厂面积大，这就导致单一网络模式无法满足现场工况需求，无法实现数据的稳定及时传输。
综合以上所述，为满足不同现场工况，保证数据的稳定及时传输，迫切需要一种可以实现在数据传输过程中，根据网络质量及连接情况自动切换网络的方法及系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种在物联采集传输设备上网络自动切换的方法及系统，在数据传输过程中，由于网络波动或其他因素导致数据传输不稳定，该方法及系统会自动选择另一联网方式，进行网络连接方式的切换，保证数据传输的稳定。同时，用户也可根据现场工况的实际需求，调整联网方式的优先级，便于现场的安装使用。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种在物联采集传输设备上网络自动切换的系统，包括电源模块，电源模块连接有采集模块、数据处理模块和数据传输模块，数据处理模块连接有采集模块和数据存储模块；
所述电源模块，用于将外部的输入电压转化成系统各个模块工作所需的电压值，整个电源模块采用防反接设计，防止了因用户反接外部电源导致整个设备的损坏；
所述数据传输模块采用有线以太网方式和无线4G模组，用户可根据现场的网络情况，通过设置默认优先级，选择优先组网模块，系统将会自动创建socket连接，将数据传输到用户指定的目标，遇到网络不稳定的情况，会自动切换至另一组网模块中；
所述数据处理模块，用于处理协调各个模块的工作，以及负责各个模块之间的数据通信，协调整个系统的逻辑处理；
所述数据处理模块开始按既定规则初始化各个模块，并且从数据存储模块中读取系统的设定参数、当前的设备参数，当设备参数配置修改时，修改后的参数将被存储到数据存储模块中，同时，对于采集模块采集后的数据，按照存储格式，将数据存储到当前数据存储模块；
所述数据存储模块，用于存储系统预先设置好的参数值，同时能够存储采集模块采集到的现场数据，在网络断网时及时存储数据，网络重新链接后实现数据的断点续传。
一种在物联采集传输设备上网络自动切换的方法，包括系统运行流程、网络初始化流程、网络质量监测流程和自切换流程。
进一步的，所述系统运行流程包括以下步骤：
步骤S101，系统上电后，开始进行模块初始化，包含数据传输模块、采集模块、数据存储模块的初始化，完成后进入步骤S102；
步骤S102，模块初始化成功后，从数据存储模块中获取默认配置信息（3），根据配置的信息参数，获取到网络模块的优先级，完成后进入步骤S103；
步骤S103，默认以太网优先级最高，则优先注册以太网，建立socket连接，完成后进入步骤S104；
步骤S104，判断以太网是否注册成功，若是注册成功则进入步骤S105，否则进入步骤S106；
步骤S106，判断以太网是否注册超时，若注册超时，则进入步骤S107，否则返回执行步骤S103；
步骤S107，进入注册4G模组，建立socket连接，完成后进入步骤S108；
步骤S108，判断4G是否注册成功，若是注册成功则进入步骤S105，否则进入步骤S109；
步骤S109，判断4G是否注册超时，若是超时则进入步骤S110，不超时则返回执行步骤S107；
步骤S110，系统重启，此时默认为网络模块不正常或不具备联网条件；
步骤S105，进入系统时间网络校时,成功校时则网络注册成功，完成后进入步骤S111；
步骤S111，获取现场端设备数据，完成后进入步骤S112；
步骤S112，启用存储功能，解析端设备数据并存储，完成后进入步骤S113；
步骤S113，将数据传输至指定平台。
进一步的，所述网络初始化流程包括以下步骤：
步骤S201，获取网络模块优先级配置信息（默认以太网优先），完成后进入步骤S202；
步骤S202，根据读取到的配置信息，开始进行以太网初始化，完成后进入步骤S203；
步骤S203，判断以太网是否初始化成功，若是成功则进入步骤S208，不成功则进入步骤S204；
步骤S204，判断是否超时，若是超时，则进入步骤S205，若是未超时，则返回执行步骤S202；
步骤S205，进入4G模组初始化，完成后进入步骤S206；
步骤S206，判断当前4G模组是否初始化成功，若是成功，则进入步骤S208，否则进入步骤S207；
步骤S207，判断当前是否超时，若是超时，则进入步骤S209，若是未超时，则返回继续执行步骤S205；
步骤S208，进入网络校时；
步骤S209，系统重启。
进一步的，所述网络质量监测流程包括以下步骤：
步骤S301，系统运行中，实时的进行网络状态及信号质量监测，完成后进入步骤S302；
步骤S302，判断当前网络是否正常，若是正常则进入步骤S303，否则进入步骤S309；
步骤S303，进行故障分析诊断，完成后进入步骤S304；
步骤S304，判断当前socket是否断开，若是断开则重新连接，若是未断开则进入步骤S306；
步骤S306，判断当前网络质量是否差，若是信号质量差，则断开重连，若信号质量良好，则进入步骤S308；
步骤S308，判断网络超时次数，若是大于设定的超时次数，则进入步骤S309，若未达到超时次数，返回执行步骤S301继续进行网络状态及信号质量监测；
步骤S309，启用自动切换。
进一步的，所述自切换流程包括以下步骤：
步骤S401，进入自动切换流程，清除默认网络模块状态，完成后进入步骤S402；
步骤S402，开始初始化另一网络模块，完成后进入步骤S403；
步骤S403，判断当前网络模块注册是否成功，若是成功，则进入步骤S405，否则进入步骤S404；
步骤S404，判断是否超时，若是超时，则重启系统，若是不超时，则返回继续执行步骤S402；
步骤S405，创建连接，完成后进入步骤S406；
步骤S406，进入网络状态及信号质量监测，完成后进入步骤S407；
步骤S407，监测到最高优先级网络质量正常，完成后进入步骤S408；
步骤S408，关闭当前连接，清除当前模块状态，完成后进入步骤S409；
步骤S409，初始化最高优先级网络模块，完成后返回继续执行步骤S401。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
具备有线网络和4G模组双网络联网方式，用户可根据现场实际情况，选择优先合适的联网方式；同时，用户可以设置网络优先等级，在实际的数据采集传输使用中，系统会自动监测网络质量和联网诉求状态，若出现异常，会进行自诊断处理，可以自动切换至另一网络传输模式，实现网络的自动双切换功能，保证设备的联网正常以及数据传输的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
附图1为本发明实施例中结构示意图；
附图2为本发明实施例中系统运行流程图；
附图3为本发明实施例中网络初始化流程图；
附图4为本发明实施例中网络质量监测流程图；
和附图5为本发明实施例中自切换运行阶段流程图。
具体实施方式
实施例1，如图1所示，一种在物联采集传输设备上网络自动切换的系统，包括电源模块，电源模块连接有采集模块、数据处理模块和数据传输模块，数据处理模块连接有采集模块和数据存储模块。
所述电源模块，用于将外部的输入电压转化成系统各个模块工作所需的电压值，整个电源模块采用防反接设计，防止了因用户反接外部电源导致整个设备的损坏。
所述数据传输模块采用有线以太网方式和无线4G模组，用户可根据现场的网络情况，通过设置默认优先级，选择优先组网模块，系统将会自动创建socket连接，将数据传输到用户指定的目标，遇到网络不稳定的情况，会自动切换至另一组网模块中，确保联网的稳定性以及数据传输的准确、及时。
所述数据处理模块，主要用于处理协调各个模块的工作，以及负责各个模块之间的数据通信，协调整个系统的逻辑处理。数据处理模块采用意法半导体STM32高性能处理器，系统上电后，数据处理模块开始按既定规则初始化各个模块，并且从数据存储模块中读取系统的设定参数、当前的设备参数等，当设备参数配置修改时，修改后的参数将被存储到数据存储模块中，同时，对于采集模块采集后的数据，按照存储格式，将数据存储到当前数据存储模块。
所述采集模块，包含两种采集方式，一种是有线形式，采用RS485通讯；另一种是无线通讯模块，采用433MHZ~510MHZ的低频免费频段，具有穿透能力强、稳定性好、低功耗的特点。用户可根据现场实际情况选择通讯采集方式，实现现场端设备的数据采集，便于现场施工。
所述数据存储模块，主要用于存储系统预先设置好的参数值，同时能够存储采集模块采集到的现场数据，在网络断网时及时存储数据，网络重新链接后实现数据的断点续传。
一种在物联采集传输设备上网络自动切换的方法包括系统运行流程、网络初始化流程、网络质量监测流程和自切换流程。
如图2所示，所述系统运行流程包括以下步骤：
步骤S101，系统上电后，开始进行模块初始化，包含数据传输模块、采集模块、数据存储模块的初始化，以实现系统产品的基本应用系统的底层物理链路驱动、数据链路、外设链路的初始化操作等，完成后进入步骤S102；
步骤S102，模块初始化成功后，从数据存储模块中获取默认配置信息（3），根据配置的信息参数，获取到网络模块的优先级，以获取系统各功能模组的当前配置状态信息，便于后续设备的自诊断处理，完成后进入步骤S103；
步骤S103，默认以太网优先级最高，则优先注册以太网，建立socket连接，针对工业控制、物联网采集、物联网通信模块，优先考虑TCP/IP以太网网络，需要注册并连接通信服务基站，完成后进入步骤S104；
步骤S104，判断以太网是否注册成功，在以太网不具备的情况下，或链路异常状况下，需要启用4G/5G网络支持，寻找基站并提供注册信息，若是注册成功则进入步骤S105，否则进入步骤S106；
步骤S106，判断以太网是否注册超时，若注册超时，则进入步骤S107，否则返回执行步骤S103；
步骤S107，进入注册4G模组，建立socket连接，完成后进入步骤S108；
步骤S108，判断4G是否注册成功，若是注册成功则进入步骤S105，否则进入步骤S109；
步骤S109，判断4G是否注册超时，若是超时则进入步骤S110，不超时则返回执行步骤S107；
步骤S110，系统重启，此时默认为网络模块不正常或不具备联网条件；
步骤S105，进入系统时间网络校时,成功校时则网络注册成功，完成后进入步骤S111；
步骤S111，获取现场端设备数据，完成后进入步骤S112；
步骤S112，启用存储功能，解析端设备数据并存储，完成后进入步骤S113；
步骤S113，将数据传输至指定平台。
如图3所示，所述网络初始化流程包括以下步骤：
步骤S201，获取网络模块优先级配置信息（默认以太网优先），完成后进入步骤S202；
步骤S202，根据读取到的配置信息，开始进行以太网初始化，完成后进入步骤S203；
步骤S203，判断以太网是否初始化成功，若是成功则进入步骤S208，不成功则进入步骤S204；
步骤S204，判断是否超时，若是超时，则进入步骤S205，若是未超时，则返回执行步骤S202；
步骤S205，进入4G模组初始化，完成后进入步骤S206；
步骤S206，判断当前4G模组是否初始化成功，若是成功，则进入步骤S208，否则进入步骤S207；
步骤S207，判断当前是否超时，若是超时，则进入步骤S209，若是未超时，则返回继续执行步骤S205；
步骤S208，进入网络校时；
步骤S209，系统重启。
如图4所示，所述网络质量监测流程包括以下步骤：
步骤S301，系统运行中，实时的进行网络状态及信号质量监测，完成后进入步骤S302；
步骤S302，判断当前网络是否正常，若是正常则进入步骤S303，否则进入步骤S309；
步骤S303，进行故障分析诊断，完成后进入步骤S304；
步骤S304，判断当前socket是否断开，若是断开则重新连接，若是未断开则进入步骤S306；
步骤S306，判断当前网络质量是否差，若是信号质量差，则断开重连，若信号质量良好，则进入步骤S308；
步骤S308，判断网络超时次数，若是大于设定的超时次数，则进入步骤S309，若未达到超时次数，返回执行步骤S301继续进行网络状态及信号质量监测；
步骤S309，启用自动切换。
如图5所示，所述自切换流程包括以下步骤：
步骤S401，进入自动切换流程，清除默认网络模块状态，完成后进入步骤S402；
步骤S402，开始初始化另一网络模块，完成后进入步骤S403；
步骤S403，判断当前网络模块注册是否成功，若是成功，则进入步骤S405，否则进入步骤S404；
步骤S404，判断是否超时，若是超时，则重启系统，若是不超时，则返回继续执行步骤S402；
步骤S405，创建连接，完成后进入步骤S406；
步骤S406，进入网络状态及信号质量监测，完成后进入步骤S407；
步骤S407，监测到最高优先级网络质量正常，完成后进入步骤S408；
步骤S408，关闭当前连接，清除当前模块状态，完成后进入步骤S409；
步骤S409，初始化最高优先级网络模块，完成后返回继续执行步骤S401。
无线系统，最易出现的是信号不稳定，目的考虑室外物理场景的变化导致的信号不稳定现场处理。
极端不稳定、数据拥塞或平台并发处理机制出异常等的情况，需要重启系统电源，强制重新链接。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (6)

1.一种在物联采集传输设备上网络自动切换的系统，其特征在于：包括电源模块，电源模块连接有采集模块、数据处理模块和数据传输模块，数据处理模块连接有采集模块和数据存储模块；
所述电源模块，用于将外部的输入电压转化成系统各个模块工作所需的电压值，整个电源模块采用防反接设计，防止了因用户反接外部电源导致整个设备的损坏；
所述数据传输模块采用有线以太网方式和无线4G模组，用户可根据现场的网络情况，通过设置默认优先级，选择优先组网模块，系统将会自动创建socket连接，将数据传输到用户指定的目标，遇到网络不稳定的情况，会自动切换至另一组网模块中；
所述数据处理模块，用于处理协调各个模块的工作，以及负责各个模块之间的数据通信，协调整个系统的逻辑处理；
所述数据处理模块开始按既定规则初始化各个模块，并且从数据存储模块中读取系统的设定参数、当前的设备参数，当设备参数配置修改时，修改后的参数将被存储到数据存储模块中，同时，对于采集模块采集后的数据，按照存储格式，将数据存储到当前数据存储模块；
所述数据存储模块，用于存储系统预先设置好的参数值，同时能够存储采集模块采集到的现场数据，在网络断网时及时存储数据，网络重新链接后实现数据的断点续传。
2.一种在物联采集传输设备上网络自动切换的方法，其特征在于：包括系统运行流程、网络初始化流程、网络质量监测流程和自切换流程。
3.如权利要求2所述的一种在物联采集传输设备上网络自动切换的方法，其特征在于：所述系统运行流程包括以下步骤：
步骤S101，系统上电后，开始进行模块初始化，包含数据传输模块、采集模块、数据存储模块的初始化，完成后进入步骤S102；
步骤S102，模块初始化成功后，从数据存储模块中获取默认配置信息（3），根据配置的信息参数，获取到网络模块的优先级，完成后进入步骤S103；
步骤S103，默认以太网优先级最高，则优先注册以太网，建立socket连接，完成后进入步骤S104；
步骤S104，判断以太网是否注册成功，若是注册成功则进入步骤S105，否则进入步骤S106；
步骤S106，判断以太网是否注册超时，若注册超时，则进入步骤S107，否则返回执行步骤S103；
步骤S107，进入注册4G模组，建立socket连接，完成后进入步骤S108；
步骤S108，判断4G是否注册成功，若是注册成功则进入步骤S105，否则进入步骤S109；
步骤S109，判断4G是否注册超时，若是超时则进入步骤S110，不超时则返回执行步骤S107；
步骤S110，系统重启，此时默认为网络模块不正常或不具备联网条件；
步骤S105，进入系统时间网络校时,成功校时则网络注册成功，完成后进入步骤S111；
步骤S111，获取现场端设备数据，完成后进入步骤S112；
步骤S112，启用存储功能，解析端设备数据并存储，完成后进入步骤S113；
步骤S113，将数据传输至指定平台。
4.如权利要求2所述的一种在物联采集传输设备上网络自动切换的方法，其特征在于：所述网络初始化流程包括以下步骤：
步骤S201，获取网络模块优先级配置信息（默认以太网优先），完成后进入步骤S202；
步骤S202，根据读取到的配置信息，开始进行以太网初始化，完成后进入步骤S203；
步骤S203，判断以太网是否初始化成功，若是成功则进入步骤S208，不成功则进入步骤S204；
步骤S204，判断是否超时，若是超时，则进入步骤S205，若是未超时，则返回执行步骤S202；
步骤S205，进入4G模组初始化，完成后进入步骤S206；
步骤S206，判断当前4G模组是否初始化成功，若是成功，则进入步骤S208，否则进入步骤S207；
步骤S207，判断当前是否超时，若是超时，则进入步骤S209，若是未超时，则返回继续执行步骤S205；
步骤S208，进入网络校时；
步骤S209，系统重启。
5.如权利要求2所述的一种在物联采集传输设备上网络自动切换的方法，其特征在于：所述网络质量监测流程包括以下步骤：
步骤S301，系统运行中，实时的进行网络状态及信号质量监测，完成后进入步骤S302；
步骤S302，判断当前网络是否正常，若是正常则进入步骤S303，否则进入步骤S309；
步骤S303，进行故障分析诊断，完成后进入步骤S304；
步骤S304，判断当前socket是否断开，若是断开则重新连接，若是未断开则进入步骤S306；
步骤S306，判断当前网络质量是否差，若是信号质量差，则断开重连，若信号质量良好，则进入步骤S308；
步骤S308，判断网络超时次数，若是大于设定的超时次数，则进入步骤S309，若未达到超时次数，返回执行步骤S301继续进行网络状态及信号质量监测；
步骤S309，启用自动切换。
6.如权利要求2所述的一种在物联采集传输设备上网络自动切换的方法，其特征在于：所述自切换流程包括以下步骤：
步骤S401，进入自动切换流程，清除默认网络模块状态，完成后进入步骤S402；
步骤S402，开始初始化另一网络模块，完成后进入步骤S403；
步骤S403，判断当前网络模块注册是否成功，若是成功，则进入步骤S405，否则进入步骤S404；
步骤S404，判断是否超时，若是超时，则重启系统，若是不超时，则返回继续执行步骤S402；
步骤S405，创建连接，完成后进入步骤S406；
步骤S406，进入网络状态及信号质量监测，完成后进入步骤S407；
步骤S407，监测到最高优先级网络质量正常，完成后进入步骤S408；
步骤S408，关闭当前连接，清除当前模块状态，完成后进入步骤S409；
步骤S409，初始化最高优先级网络模块，完成后返回继续执行步骤S401。
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CN115065577A (zh) * 2022-05-30 2022-09-16 武汉市水务集团有限公司 一种应用于二次供水物联网的边缘计算网关系统
CN115083034A (zh) * 2022-05-31 2022-09-20 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备的消息上报方法、装置及半导体设备

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