CN114397854A - 一种适用于地下综合管廊的总线式主控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于地下综合管廊的总线式主控系统，包括：智能主控设备、与所述智能主控设备通过总线连接的多个智能分控设备，以及与智能分控设备连接的电气箱柜控制系统；所述智能主控设备，被配置为包括：设备状态获取模块，用于向所述多个智能分控设备发送状态反馈请求，以及，接收所述多个智能分控设备反馈的电器箱柜控制系统状态信息；总线分析模块，用于实时获取与所述主控设备连接的总线内数据，对其中的主控设备请求数据和分控设备反馈数据进行分析，得到问答数据条目，对每条问答数据进行数据分析，判断是否存在错误。本发明通过总线分析，保证了数据传输的准确性和稳定性，为数据监测的及时性提供了保障。
Description
技术领域
本发明属于地下综合管廊环境监控系统技术领域，尤其涉及一种适用于地下综合管廊的总线式主控系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前地下综合管廊工程对各种电气箱柜的控制和反馈信号多为数字输出(DO)和数字输入(DI)，每信号点至少需要1芯线缆，同时每组信号需1芯线缆作为公共点；并且管廊控制系统需很多的反馈接点和控制接点，使得控制系统中线缆非常多，安装和维护过程繁琐。而在各类传感器与主控设备之间通常采用RS485或CAN总线，但是RS485总线抗干扰能力差，总线中有一个或几个设备出现数据错误时会同时干扰到其他正常设备的数据通讯，影响数据监测的及时性。
目前一般选用PLC(可编程控制器)作为主控设备，运维期间如需更换PLC接口或数据协议，需专业程序员进行编写与修改，使得运维成本较大且时效性低；并且，随着管廊智能化程度的加强，会增加更多的控制接点和反馈接点，则需增加更多的PLC接口或模块，使得设备变大，控制柜内需要更大的空间来放置PLC；部分PLC虽自带屏幕，但友好度非常低，无法直观的显示廊内各设备的状态；PLC自身性能并不高，在以太网环境中没有抵御网络攻击的能力，使得数据完全暴露在网络传输环境中。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种适用于地下综合管廊的总线式主控系统。通过在主控设备和控制柜之间增设分控设备，主控设备与传感器、分控设备均通过总线连接，并通过总线分析，及时排查数据传输过程中的错误，保证了数据传输的准确性和稳定性，为数据监测的及时性提供了保障。
为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
一种适用于地下综合管廊的总线式主控系统，包括：智能主控设备、与所述智能主控设备通过总线连接的多个智能分控设备，以及与智能分控设备连接的电气箱柜控制系统；
所述智能主控设备，被配置为包括：
设备状态获取模块，用于向所述多个智能分控设备发送状态反馈请求，以及，接收所述多个智能分控设备反馈的电器箱柜控制系统状态信息；
总线分析模块，用于实时获取与所述主控设备连接的总线内数据，判断是否存在错误。
进一步地，所述系统还包括多个环境传感器，均与智能主控设备通过总线连接。
进一步地，所述总线分析模块获取总线内数据后，对总线内数据进行分类，得到传输至所述主控设备的传感器数据条目，以及与分控设备的交互数据条目，对每条传感器数据和交互数据进行分析，判断是否存在错误。
进一步地，所述智能主控设备内置数据库，用于记录错误数据明细。
进一步地，所述智能主控设备还包括网络防火墙，用于根据预设规则对网络出入站数据及来源进行实时监控与防护。
进一步地，所述预设规则包括以太网入站规则、出站规则及数据包判定规则，其中，所述以太网入站规则包括允许和不允许的网络地址和端口，所述数据包判定规则包括允许的数据格式。
进一步地，所述智能主控设备还包括：
传感器协议管理模块，用于集成各种类传感器的数据协议模板；
传感器接入模块，用于根据所述待接入传感器设备信息，基于相应类别传感器的数据协议模板，生成传感器接入信息，实现该传感器的接入。
进一步地，每个数据协议模板包括多个预定义的数据项；生成传感器接入信息包括：
获取待接入传感器的设备信息，根据所述传感器设备信息获取相应数据协议模板；
根据所述传感器的设备信息，对所述数据协议模板进行填写，得到传感器接入信息。
进一步地，所述电气箱柜控制系统包括多个电力设备的控制开关。
进一步地，所述系统还包括服务器，用于获取智能主控设备上传的环境传感器信息和设备状态信息，判断是否需对特定电气设备状态进行更改，若需要，将控制信息加密打包至所述智能主控设备，进而传输至相应智能分控设备。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
基于通过在主控设备和控制柜之间增设分控设备，主控设备与传感器、分控设备均通过总线连接，并通过总线分析，及时排查数据传输过程中的错误，保证了数据传输的准确性和稳定性，为数据监测的及时性提供了保障。
通过智能主控器内置的数据库存储功能，能够对总线分析排查出的错误及时存储，为后续的分析诊断提供了数据基础。
通过智能主控器内置网络防火墙，对出入站数据和来源进行了有效控制，能够预知网络攻击从而防患于未然。
通过集成各类传感器协议，提高了传感器接入的效率。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例中适用于地下综合管廊的总线式主控系统整体框架图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例公开了一种适用于地下综合管廊的可编程串行总线式主控系统，包括：环境传感器、智能主控设备、智能分控设备、电气箱柜控制系统和后台服务器。
所述环境传感器包括但不限于气体传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、水位传感器等，在此不做限定，均与所述智能主控设备通过总线通信连接，本实施例中采用RS485总线或CAN总线。
所述智能主控设备与多个智能分控设备通过总线连接，本实施例中采用RS485总线或CAN总线。智能主控设备支持4路独立的RS485接口或CAN接口，且支持自定义长度的从机设备号，在总线电气性能带载范围够的情况下，理论可与无限多的智能分控器进行数据通讯，且不用增加额外的接口或模块，在节省箱柜内空间的同时极大的支持了后期项目的扩展。
所述后台服务器与智能主控设备连接，用于运行软件平台。
所述多个智能分控设备分别设于多个电气箱内，与电气箱柜控制系统连接。所述多个电气箱分布在地下管廊各个位置，电气箱柜控制系统包括电力设备的控制开关，如风机、照明灯、水泵等，用于对该电气箱对应区域的电力设备进行控制。
所述智能主控设备，被配置为包括：
环境数据获取模块，用于接收环境传感器发送的环境数据，并发送至服务器；
设备状态获取模块，用于按照设定时间间隔向与所述智能主控设备连接的智能分控设备发送状态反馈请求，以及，接收智能分控设备反馈的电器箱柜控制系统状态信息，并发送至服务器；
总线分析模块，用于实时获取与所述主控设备连接的总线内数据，并进行分类，得到传输至所述主控设备的传感器数据条目，以及与分控设备的交互数据条目，对每条传感器数据和交互数据进行分析，判断是否存在错误。如有设备数据存在错误，会弹出提示，写明故障设备编码及数据内容，同时将错误记录在内置数据库中，便于后期查阅。
具体地，对于传感器数据条目，执行以下分析：
(1)预先存储各个传感器的历史数据，作为一种具体实施方式，某个传感器的历史数据包括该传感器正常运行情况下的日平均曲线，用来表示一天中该传感器正常的变化趋势，并设置容差；
(2)对于每个传感器数据条目，首先对数据进行有效性校验，判断是否存在数据内容错误；然后以该传感器正常运行情况下的日平均曲线为参照，判断是否存在异常数据，若存在，截取异常数据范围，并将截取的数据及相应传感器信息存入内置数据库。
所述智能主控设备与智能分控设备的交互数据条目中，每条交互数据均包括主控设备请求数据(未接受到反馈数据)、以及主控设备请求数据和分控设备反馈数据(接受到反馈数据)，对于每条交互数据，执行以下分析：
(1)基于预先设定的数据格式和内容，对智能主机设备发送的数据进行校验，判断是否存在错误，若存在，将错误数据及相应智能主控设备信息存入内置数据库；
(2)根据主控设备请求数据和分控设备反馈数据的时间数据，判断是否出现数据超时，若存在，将超时数据和相应智能分控设备信息存入内置数据库。
本实施例中，所述内置数据库采用SQLite数据库，错误信息存储格式遵循标准数据库格式，其含有最基础的时间、设备地址、错误类型、错误数据原型等；后续可作为设备故障依据、故障因素分析、快速排查故障等使用。
通过对传输过程中的总线数据进行分析，能够对发送或接收过程中的数据进行故障判别，并且，另一方面有助于更早的发现问题、排查问题。
网络防火墙，用于对网络出入站数据及来源进行实时监控与防护。具体地，可自定义策略从而进一步保证网络数据的安全性。地下管廊项目网络环境一般为内部局域网络，即便如此亦不敢保证网络环境的绝对安全性和稳定性，故此智能主控器内置网络防火墙对网络出入站数据及来源进行实时监控与防护。
具体地，对来自上级服务器、同级智能主控设备、下级智能分控设备之间交互的网络数据进行监控；预先指定自定义策略，包括以太网入站规则、出站规则及数据包判定规则，具体地，所述以太网入站规则包括允许和不允许的网络地址和端口，所述出站规则包括允许的数据格式、数据量大小等，所述数据包判定规则包括允许的数据格式等；基于预先指定的自定义策略，对网络出入站数据及来源进行防护。如网络数据有内置格式，当格式错误则主动丢弃该数据包，避免主控程序做无用工作；“来源”则为以太网络中的网络地址和端口，如网络地址为不信任则自动拒绝其连接请求，端口为敏感端口则拒绝其地址的访问并上报上级平台，可预知网络攻击从而防患于未然。
传感器协议管理模块，用于集成各种类传感器的数据协议模板。每个数据协议模板包括多个数据项，如设备型号、类型、协议、生产厂家、工作参数等，并预先定义各个数据项的数据类型及位数，如文本型、数值型、浮点型等等。
当有传感器协议变更时，在智能主控设备上进行触屏操作将变更完成的协议填入进指定表格内即可生效；数据协议模板可以由传感器厂商提供，也可以已定义任何数据，内置数据协议表，根据协议表字段或序号进行绑定、使用和管理。
传感器接入模块，用于根据所述待接入传感器设备信息，基于相应类别传感器的数据协议模板，生成传感器接入信息，以实现该传感器的接入。具体地，包括以下步骤：
(1)获取待接入传感器的设备信息，根据所述传感器设备信息获取相应数据协议模板；
本实施例中，当有新的传感器要接入时，服务器中会对该类传感器的信息进行预先存储。智能主控设备从服务器下载相应传感器的设备信息。
所述传感器的设备信息包括传感器的类型信息、功能信息、采用的协议信息、传感器的生产厂家信息、传感器的型号信息和传感器的工作参数信息。
若数据协议模板不存在，则通过传感器协议管理模块对数据协议模板进行添加。
(2)根据所述传感器的设备信息，对所述数据协议模板进行填写，得到传感器接入信息。
具体地，将所述传感器设备信息，根据数据项类型进行匹配，并按照预定义的数据类型和格式进行填写。
通过将非结构化的传感器设备信息转化为结构化的传感器接入信息，从而使新的传感器设备能够快速接入系统，解决了由于传感器类型多样导致的接入多样性和便利性不足的问题。
控制信息转发模块，用于接收后台服务器发送的针对电气箱柜控制系统的控制操作信息，进行密文数据解包后下发到智能分控设备进行指定的电气箱柜控制。
无线通信模块，本实施例中为WiFi。在有线网络故障时可通过无线网络与服务器或软件平台进行实时数据通讯，保证了系统的稳定性。
所述智能分控设备，被配置为包括：
设备状态数据上传模块，用于将电气箱柜内所需的反馈信号进行实时读取，并打包上传至智能主控设备；
控制信息下发模块，用于接收智能主控设备从软件平台获取的针对电气箱柜控制系统的控制操作指令，对电气设备进行控制。
所述后台服务器运行软件平台，被配置为包括：
数据获取模块，用于接收智能主控设备发送的环境信息和电气设备状态信息；
数据分析模块，用于根据所述环境信息，判断是否需对特定电气设备状态进行更改，若需要，将控制信息加密打包至所述智能主控设备。
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种适用于地下综合管廊的总线式主控系统，其特征在于，包括：智能主控设备、与所述智能主控设备通过总线连接的多个智能分控设备，以及与智能分控设备连接的电气箱柜控制系统；
所述智能主控设备，被配置为包括：
设备状态获取模块，用于向所述多个智能分控设备发送状态反馈请求，以及，接收所述多个智能分控设备反馈的电器箱柜控制系统状态信息；
总线分析模块，用于实时获取与所述主控设备连接的总线内数据，判断是否存在错误。
2.如权利要求1所述的适用于地下综合管廊的总线式主控系统，其特征在于，所述系统还包括多个环境传感器，均与智能主控设备通过总线连接。
3.如权利要求2所述的适用于地下综合管廊的总线式主控系统，其特征在于，所述总线分析模块获取总线内数据后，对总线内数据进行分类，得到传输至所述主控设备的传感器数据条目，以及与分控设备的交互数据条目，对每条传感器数据和交互数据进行分析，判断是否存在错误。
4.如权利要求3所述的适用于地下综合管廊的总线式主控系统，其特征在于，所述智能主控设备内置数据库，用于记录错误数据明细。
5.如权利要求1所述的适用于地下综合管廊的总线式主控系统，其特征在于，所述智能主控设备还包括网络防火墙，用于根据预设规则对网络出入站数据及来源进行实时监控与防护。
6.如权利要求5所述的适用于地下综合管廊的总线式主控系统，其特征在于，所述预设规则包括以太网入站规则、出站规则及数据包判定规则，其中，所述以太网入站规则包括允许和不允许的网络地址和端口，所述数据包判定规则包括允许的数据格式。
7.如权利要求1所述的适用于地下综合管廊的总线式主控系统，其特征在于，所述智能主控设备还包括：
传感器协议管理模块，用于集成各种类传感器的数据协议模板；
传感器接入模块，用于根据所述待接入传感器设备信息，基于相应类别传感器的数据协议模板，生成传感器接入信息，实现该传感器的接入。
8.如权利要求7所述的适用于地下综合管廊的总线式主控系统，其特征在于，每个数据协议模板包括多个预定义的数据项；生成传感器接入信息包括：
获取待接入传感器的设备信息，根据所述传感器设备信息获取相应数据协议模板；
根据所述传感器的设备信息，对所述数据协议模板进行填写，得到传感器接入信息。
9.如权利要求1所述的适用于地下综合管廊的总线式主控系统，其特征在于，所述电气箱柜控制系统包括多个电力设备的控制开关。
10.如权利要求1所述的适用于地下综合管廊的总线式主控系统，其特征在于，所述系统还包括服务器，用于获取智能主控设备上传的环境传感器信息和设备状态信息，判断是否需对特定电气设备状态进行更改，若需要，将控制信息加密打包至所述智能主控设备，进而传输至相应智能分控设备。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |