CN114520749B - 基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法及系统，方法包括：云平台上配置Modbus所需采集与控制的所有物模型数据；物联网网关设备接收云平台上部署的Modbus物模型数据并在本地数据库存储配置Modbus物模型数据；物联网网关设备根据本地数据库中的配置数据启动Modbus驱动，对远端Modbus设备进行采集与控制；物联网网关设备与远端Modbus设备数据交互成功后打包对应的数据，并根据协议规则传送至云平台。本发明采用云平台部署物模型数据的方法对物联网网关设备进行部署配置，能够远程采集与控制现场Modbus设备，节省了大量的人力成本。

Description

基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法及系统

技术领域

本发明涉及现场设备监控技术领域，特别是一种基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法及系统。

背景技术

Modbus协议是一种串行通信协议，是常见的工业设备相互数据通信交互的连接方式。Modbus协议系统为主从模式，在整个系统中只存在一个主机，利用这种模式主机可采集控制从机可最多达247个，可覆盖整个复杂的工业系统。随着物联网的发展，可实现物联网网关设备作为Modbus主站功能，采集与控制工业现场的Modbus从设备。但现有的采用物联网网关设备对现场设备进行数据采集与控制时，需要技术人员到现场对物联网网关设备与现场的Modbus设备进行点位配置，现场调试采集数据是否正确并将配置保存于Flash存储单元，物联网网关设备根据配置参数向现场Modbus设备发起采集并将数据上报，整个过程十分不便，成本高，且大大增加了人力维护成本。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法及系统，采用云平台部署物模型数据的方法对物联网网关设备进行部署配置，能够远程采集与控制现场Modbus设备，节省了大量的人力成本。

本发明采用如下技术方案：

一方面，一种基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法，包括：

S10，云平台上建立物联网网关设备采集与控制远端Modbus设备的物模型数据，并下发给物联网网关设备；

S20，所述物联网网关设备接收所述云平台上建立的物模型数据，进行解析处理，并将物模型数据存储至本地数据库；

S30，所述物联网网关设备根据本地数据库中的物模型数据启动Modbus驱动，发送消息至远端Modbus设备以进行数据采集与控制；

S40，所述远端Modbus设备接收所述物联网网关设备的消息，进行数据采集或者接受控制，将采集数据或控制结果数据返回给所述物联网网关设备；所述物联网网关设备接收所述远端Modbus设备返回的数据，将数据进行处理后发送至所述云平台。

优选的，所述物模型数据，包括远端Modbus设备的子站号、功能码、寄存器地址、寄存器个数和缩放因子。

优选的，所述S20，具体包括：

所述物联网网关设备实时接收所述云平台下发的物模型数据，进行数据解析处理，并将物模型数据存储至本地数据库；若物模型数据包括的远端Modbus设备的子站号、功能码、寄存器地址、寄存器个数和缩放因子无修改，则无需每次使用云平台进行下发部署。

优选的，所述S30，具体包括：

S301，所述物联网网关设备成功接收并解析所述云平台下发的物模型数据后，对本地数据库数据进行处理，如果有Modbus物模型数据则启动Modbus驱动，读取本地数据库的物模型数据，建立对远端Modbus设备的采集规则表，采集规则表为对物模型数据中的寄存器地址与寄存器个数进行顺序排列以依次进行采集；

S302，所述物联网网关设备尝试与远端Modbus设备进行连接交互，如果失败则继续进行尝试连接；如果连接正常则根据采集规则表进行数据采集。

优选的，所述若连接正常则根据采集规则表进行数据采集之后，还包括：

如果连接正常且接收到所述云平台下发的控制指令，则优先对远端Modbus设备进行控制；所述控制指令包括对远端Modbus设备的线圈控制和寄存器内数值的设置。

优选的，所述S301中，物联网网关设备成功接收云平台下发的物模型数据后，设备中内置的Modbus驱动重新解析本地数据库中的配置数据；驱动更新最新的物模型数据，形成最新的采集规则表以对远端Modbus设备进行数据采集。

优选的，所述S40中，如果所述物联网网关设备接收到的数据不合法，则采集失败无数据上报云平台；如果所述物联网网关设备接收到的数据合法，则根据采集规则表进行相应的数据解析封装，并根据协议发送至云平台，从而实现云平台对远端Modbus设备的实时采集与监测。

优选的，所述不合法为不符合Modbus协议规定，数据中Modbus子站号和寄存器个数不匹配；所述合法为符合Modbus协议规定，数据中Modbus子站号和寄存器个数正确。

另一方面，一种基于云平台部署物模型的Modbus数据监控系统，包括：云平台、物联网网关设备和远端Modbus设备；物联网网关设备作为主站，所述远端Modbus设备作为从站；

所述云平台，用于建立物联网网关设备采集与控制远端Modbus设备的物模型数据，并下发给物联网网关设备；

所述物联网网关设备，用于接收所述云平台上建立的物模型数据，进行解析处理，并将物模型数据存储至本地数据库；根据本地数据库中的物模型数据启动Modbus驱动，发送消息至远端Modbus设备以进行数据采集与控制；

所述远端Modbus设备，用于接收所述物联网网关设备的消息，进行数据采集或者接受控制，将采集数据或控制结果数据返回给所述物联网网关设备。

优选的，所述物联网网关设备与所述远端Modbus设备和云平台的交互具体包括：

所述物联网网关设备的Modbus驱动发送Modbus协议数据包至所述远端Modbus设备，并在规定的时间内接收相应的应答数据；

所述物联网网关设备的Modbus驱动处理接收的应答数据，与本地数据库中的数据表关联得到每个数据点所对应的值，根据相应的协议打包发送至云平台，实现云平台的监控。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明采用云平台配置物模型方式，将Modbus协议配置通过物模型展示，使用户更清晰明了、便捷配置远端(现场)Modbus设备；

2、物联网网关设备接收云平台物模型数据保存于本地数据库，保证配置数据完整，不易丢失；

3、物联网网关设备与远端Modbus设备的交互，使得能够实时对远端Modbus设备进行数据采集与控制，无需人工到达现场操作。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

图1为本发明实施例的基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法的流程图；

图2为本发明实施例的基于云平台部署物模型的Modbus数据监控系统的结构框图。

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，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

参见图1所示，一种基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法，包括：

S10，云平台上建立物联网网关设备采集与控制远端Modbus设备的物模型数据，并下发给物联网网关设备；

S20，所述物联网网关设备接收所述云平台上建立的物模型数据，进行解析处理，并将物模型数据存储至本地数据库；

S30，所述物联网网关设备根据本地数据库中的物模型数据启动Modbus驱动，发送消息至远端Modbus设备以进行数据采集与控制；

S40，所述远端Modbus设备接收所述物联网网关设备的消息，进行数据采集或者接受控制，将采集数据或控制结果数据返回给所述物联网网关设备；所述物联网网关设备接收所述远端Modbus设备返回的数据，将数据进行处理后发送至所述云平台。

具体的，所述S10中，本发明采用可提供计算、网络和存储能力的云平台作为控制中心,用户可在云平台建立物联网网关设备采集与控制远端Modbus设备的物模型数据，所述的物模型数据包括子站号、功能码、寄存器地址、寄存器个数、缩放因子等，可实时配置实时部署于物联网网关设备。

所述的功能码为Modbus协议里定义的字段，用来区分采集的类型，比如01功能码代表线圈寄存器，02功能码代表离散输入寄存器；所述的缩放因子是将采集的数值进行乘积计算，即可缩小和放大。

所述S20中，当物联网网关设备与云平台之间的连接正常时，物联网网关设备实时接收云平台下发的物模型数据,并对物模型数据相应的进行数据解析处理。此外，将物模型数据存储于数据库中,若无子站号、功能码、寄存器地址、寄存器个数、缩放因子物模型数据的改动,无需每次使用云平台进行下发部署；若子站号、功能码、寄存器地址、寄存器个数、缩放因子等中的任意一个有改动时，需使用云平台重新进行下发部署。

所述S30中，物联网网关设备成功接收并解析云平台下发的物模型数据后，物联网网关设备的应用模块对本地数据库数据进行处理。如果有Modbus物模型数据则启动Modbus驱动，读取物模型数据建立起对远端Modbus设备的采集规则表(采集规则表为对物模型数据中的寄存器地址与寄存器个数进行顺序排列以依次进行采集)。之后物联网网关设备尝试与远端Modbus设备进行连接交互，如果失败则继续进行尝试连接，如果连接正常则根据采集规则表进行数据采集，如果连接正常且接收到云平台下发的控制指令如对Modbus设备的线圈控制、寄存器内数值的设置，则优先对远端Modbus设备进行控制。

进一步的，所述S30中物联网网关设备处理云平台下发的物模型数据具体包括：

S301，物联网网关设备成功接收云平台部署数据后，使用内置的Modbus驱动重新解析数据库中的配置数据；

S302，物联网网关设备的Modbus驱动更新最新的物模型数据，形成最新的采集规则表并建立起与远端Modbus设备之间的数据采集。

基于S30所述的采集规则表，S40中，物联网网关设备发送对远端Modbus设备进行采集数据请求，如果接收数据不合法(不符合Modbus协议规定，如数据中Modbus子站号、寄存器个数不匹配)，则采集失败无数据上报云平台；如果接收数据合法(符合Modbus协议规定，如数据中Modbus子站号、寄存器个数匹配)，则根据采集规则表进行相应的数据解析，封装对应的数据通过协议传送至云平台，从而实现云平台对远端Modbus设备的实时采集与监测。

参见图2所示，根据本发明的另一方面，一种基于云平台部署物模型的Modbus数据监控系统，包括：云平台10、物联网网关设备20和远端Modbus设备30；物联网网关设备20作为主站，所述远端Modbus设备30作为从站；

所述云平台10，用于建立物联网网关设备20采集与控制远端Modbus设备30的物模型数据，并下发给物联网网关设备20；

所述物联网网关设备20，用于接收所述云平台10上建立的物模型数据，进行解析处理，并将物模型数据存储至本地数据库；根据本地数据库中的物模型数据启动Modbus驱动，发送消息至远端Modbus设备30以进行数据采集与控制；

所述远端Modbus设备30，用于接收所述物联网网关设备20的消息，进行数据采集或者接受控制，将采集数据或控制结果数据返回给所述物联网网关设备20。

具体的，所述物联网网关设备与所述远端Modbus设备和云平台的交互具体包括：

所述物联网网关设备的Modbus驱动发送Modbus协议数据包至所述远端Modbus设备，并在规定的时间内接收相应的应答数据；

所述物联网网关设备的Modbus驱动处理接收的应答数据，与本地数据库中的数据表关联得到每个数据点所对应的值，根据相应的协议打包发送至云平台，实现云平台的监控。

需要说明的是，本实施例中，所述远端Modbus设备包括至少一个。一个所述物联网网关设备可以与多个远端Modbus设备进行交互。即可以在云平台上配置Modbus所需采集与控制的所有物模型数据(与物联网网关关联的所有远端Modbus设备的物模型数据)，以进行统一监控。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法，其特征在于，包括：

S10，云平台上建立物联网网关设备采集与控制远端Modbus设备的物模型数据，并下发给物联网网关设备；

S20，所述物联网网关设备接收所述云平台上建立的物模型数据，进行解析处理，并将物模型数据存储至本地数据库；

S30，所述物联网网关设备根据本地数据库中的物模型数据启动Modbus驱动，发送消息至远端Modbus设备以进行数据采集与控制；

S40，所述远端Modbus设备接收所述物联网网关设备的消息，进行数据采集或者接受控制，将采集数据或控制结果数据返回给所述物联网网关设备；所述物联网网关设备接收所述远端Modbus设备返回的数据，将数据进行处理后发送至所述云平台；

所述S20，具体包括：

所述物联网网关设备实时接收所述云平台下发的物模型数据，进行数据解析处理，并将物模型数据存储至本地数据库；若物模型数据包括的远端Modbus设备的子站号、功能码、寄存器地址、寄存器个数和缩放因子无修改，则无需每次使用云平台进行下发部署；

所述S30，具体包括：

S301，所述物联网网关设备成功接收并解析所述云平台下发的物模型数据后，对本地数据库数据进行处理，如果有Modbus物模型数据则启动Modbus驱动，读取本地数据库的物模型数据，建立对远端Modbus设备的采集规则表，采集规则表为对物模型数据中的寄存器地址与寄存器个数进行顺序排列以依次进行采集；

S302，所述物联网网关设备尝试与远端Modbus设备进行连接交互，如果失败则继续进行尝试连接；如果连接正常则根据采集规则表进行数据采集。

2.根据权利要求1所述的基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法，其特征在于，所述物模型数据，包括远端Modbus设备的子站号、功能码、寄存器地址、寄存器个数和缩放因子。

3.根据权利要求1所述的基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法，其特征在于，若连接正常则根据采集规则表进行数据采集之后，还包括：

如果连接正常且接收到所述云平台下发的控制指令，则优先对远端Modbus设备进行控制；所述控制指令包括对远端Modbus设备的线圈控制和寄存器内数值的设置。

4.根据权利要求1所述的基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法，其特征在于，所述S301中，物联网网关设备成功接收云平台下发的物模型数据后，设备中内置的Modbus驱动重新解析本地数据库中的配置数据；驱动更新最新的物模型数据，形成最新的采集规则表以对远端Modbus设备进行数据采集。

5.根据权利要求1所述的基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法，其特征在于，所述S40中，如果所述物联网网关设备接收到的数据不合法，则采集失败无数据上报云平台；如果所述物联网网关设备接收到的数据合法，则根据采集规则表进行相应的数据解析封装，并根据协议发送至云平台，从而实现云平台对远端Modbus设备的实时采集与监测。

6.根据权利要求5所述的基于云平台部署物模型的Modbus数据监控方法，其特征在于，所述不合法为不符合Modbus协议规定，数据中Modbus子站号和寄存器个数不匹配；所述合法为符合Modbus协议规定，数据中Modbus子站号和寄存器个数正确。

7.一种基于云平台部署物模型的Modbus数据监控系统，其特征在于，包括：云平台、物联网网关设备和远端Modbus设备；物联网网关设备作为主站，所述远端Modbus设备作为从站；

所述云平台，用于建立物联网网关设备采集与控制远端Modbus设备的物模型数据，并下发给物联网网关设备；

所述物联网网关设备，用于接收所述云平台上建立的物模型数据，进行解析处理，并将物模型数据存储至本地数据库；根据本地数据库中的物模型数据启动Modbus驱动，发送消息至远端Modbus设备以进行数据采集与控制；

所述远端Modbus设备，用于接收所述物联网网关设备的消息，进行数据采集或者接受控制，将采集数据或控制结果数据返回给所述物联网网关设备；

所述接收所述云平台上建立的物模型数据，进行解析处理，并将物模型数据存储至本地数据库，具体包括：

所述物联网网关设备实时接收所述云平台下发的物模型数据，进行数据解析处理，并将物模型数据存储至本地数据库；若物模型数据包括的远端Modbus设备的子站号、功能码、寄存器地址、寄存器个数和缩放因子无修改，则无需每次使用云平台进行下发部署；

所述根据本地数据库中的物模型数据启动Modbus驱动，发送消息至远端Modbus设备以进行数据采集与控制，具体包括：

所述物联网网关设备成功接收并解析所述云平台下发的物模型数据后，对本地数据库数据进行处理，如果有Modbus物模型数据则启动Modbus驱动，读取本地数据库的物模型数据，建立对远端Modbus设备的采集规则表，采集规则表为对物模型数据中的寄存器地址与寄存器个数进行顺序排列以依次进行采集；

所述物联网网关设备尝试与远端Modbus设备进行连接交互，如果失败则继续进行尝试连接；如果连接正常则根据采集规则表进行数据采集。

8.根据权利要求7所述的基于云平台部署物模型的Modbus数据监控系统，其特征在于，所述物联网网关设备与所述远端Modbus设备和云平台的交互具体包括：

所述物联网网关设备的Modbus驱动发送Modbus协议数据包至所述远端Modbus设备，并在规定的时间内接收相应的应答数据；

所述物联网网关设备的Modbus驱动处理接收的应答数据，与本地数据库中的数据表关联得到每个数据点所对应的值，根据相应的协议打包发送至云平台，实现云平台的监控。