CN206077409U - 稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统，包括设备状态数据采集系统和远程服务系统，设备状态数据采集系统包括若干个机器设备端，每个机器设备端包括监控器以及与监控器连接的数据采集模块和设备控制器，监控器对接收的状态参数数据进行处理，并将处理后的数据实时传送至上位机监控终端或远程服务系统；当接收到远程服务系统发来的操作指令时，监控器负责将其转换成控制信号发送给设备控制器，实现对设备的远程监控。本实用新型大大简化了客户端PC机载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本，性能稳定，远程数据传输能力好，对实时性要求高的场合均能适应。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种数据采集及监控系统，具体是一种稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统，属于数据采集及监控系统技术领域。
背景技术
现有市场上的数据采集兼监控系统各种各样，但是存在如下问题：
1、数据采集的输入信号范围窄，接口定义没有统一的标准；
2、成本大，不适合推广，不易于普通大众使用；
3、兼容性不好，专用性强，限于特定环境下使用，系统的可移植性不强；
4、功能单一，不同时具备数据状态采集、远程监控及多功能通用型监控的功能。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统，具备通用性，不仅可实现数据状态信号的采集，同时可实现远程监控。
为了实现上述目的，本实用新型采用的一种稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统，包括设备状态数据采集系统和远程服务系统，所述设备状态数据采集系统包括若干个机器设备端，每个机器设备端包括监控器以及与监控器连接的用于检测待监控设备状态参数的数据采集模块和用于控制待监测设备执行机构工作的设备控制器；所述远程服务系统包括路由器网关、服务器端、Internet云端服务器、客户端及WEB监控终端；数据采集模块与监控器上统一的外部接口连接，并将检测到的各个状态参数发送给监控器；监控器对接收的状态参数数据进行处理，并将处理后的数据实时传送至上位机监控终端，或者通过TCP/IP协议的方式经过路由器网关将数据同时发送给服务器端和Internet云端服务器，实现数据的显示或存储；当接收到WEB监控终端或客户端发来的操作指令时，监控器负责将其转换成控制信号发送给设备控制器，实现对设备的远程监控；WEB监控终端和客户端用于实现设备状态数据的查看和控制设备操作指令的发送，需通过用户验证，获取相应的权限后才能进行相应的操作；待用户验证通过后，可直接从Internet云端服务器获得设备的实时状态数据，并根据实时状态数据发出相应的操作指令；服务器端是指运行在tomcat服务器上的Javaweb服务程序和数据库服务，前端网页应用HTML、css以及JavaScript，实现在线虚拟操控、远程实时数据显示、人员管理以及登录验证；Javaweb后台服务程序的servlet容器应用多线程编程实现的，开辟一条专用服务器端监听与硬件连接信息的监听线程，根据实际情况，可将服务器端这部分的应用程序部署到预设的服务器或Internet云端服务器主机，实现远程访问功能；服务器端的JavaBean将数据格式化成Json数据格式，通过AJAX传输方式将JSON格式的数据传输给前端JS进行数据解析；监控器具有紧急控制设备停止工作的功能，当设备控制器能力散失时，可直接操控设备停止工作。
优选地，还包括可移动式面板，可移动式面板上设有启动按钮、停止按钮、紧急停车按钮以及用于显示实时设备状态数据的LCD液晶屏，LCD液晶屏将实时状态数据以数字和动态曲线的形式显示出来，操作者根据LCD液晶屏或上位机监控终端上显示的数据，人为地干预发动机的运行。
优选地，所述监控器以TM4C123GH6PZ处理器为核心，包括电流调理电路、电压调理模块及PWM频率调理电路，TM4C123GH6PZ处理器内部集成256K单周期Flash存储器、内置32K的ROM、16个通用异步收发器UART、局域网控制器CAN、16个脉宽调试器PWM输入输出、22个ADC转换器。
优选地，监控器的PCB有四层结构，至上而下分为Top信号层、Middle电源层和接地层、Bottom信号层。PCB电路板设计布线上按照数字地线与模拟地线隔离，模拟量信号区域与数字量信号区域之间设有隔离带，电源区大面积的铺设助于辅助散热的铜。
优选地，所述监控器配置成固定IP和ClientSocket模式，服务器端配置成ServerSocket模式，服务器端开启监听线程专门监听ClientSocket的链接请求，当client和server链接成功时，服务器端能接受TCP/IP协议包，再对接收的协议包进行解析，服务器端的JavaBean类成功装载协议包中的数据，Servlet将JavaBean类装载的数据格式化为Json数据格式，接下来Json数据通过Ajax异步数据传输方式将数据传递给前端请求的页面；当页面得到Json数据格式的时候，前端页面中的Jquery通过解析Json数据格式，echart能将解析出的数据显示成动态曲线。
优选地，所述监控器通过RS232通信方式将数据以串口协议的方式传输给上位机监控终端；上位机监控终端进行协议解析，并利用NI控件实现数据的动态图形的显示。
与现有技术相比，本实用新型包括设备状态数据采集系统和远程服务系统，所述设备状态数据采集系统包括若干个机器设备端M1-Mn，所述远程服务系统包括路由器网关、服务器端S、Internet云端服务器、客户端C及WEB监控终端B；整个系统是由WEB监控终端B、客户端C、多个机器设备端M1—Mn及服务器端S构成的BCM/S结构，是在一般B/S和C/S结构的互联网基础上增加机器客户端，建立人和机器为客户端的实时架构，大大简化了客户端PC机载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。每个机器设备端包括监控器以及与监控器连接的用于检测待监控设备状态参数的数据采集模块和用于控制待监测设备执行机构工作的设备控制器；整个系统由数据采集模块采集状态数据，并将检测到的各个状态参数发送给监控器；监控器对接收的状态参数数据进行处理，并将处理后的数据实时传送至上位机监控终端，或者通过TCP/IP协议的方式将数据发送给服务器端S和Internet云端服务器，实现数据的显示或存储；客户端C及WEB监控终端B用于实现设备状态数据的查看和控制设备操作指令的发送，服务器端S主要负责监控发动机的试车状态，不断保存试车数据，以及响应客户端C或WEB监控终端B的网络请求。当监控器接收到客户端C或WEB监控终端B发来的操作指令时，将其转换成控制信号发送给设备控制器，实现对设备的远程监控。其中，采用的监控器具有统一规范的外部接口，可以接收转速、温度、压力、流量等多种信号，适应绝大多数的设备或者场合。监控器可实现对采集状态数据的处理，实现与服务器端S、客户端C及WEB监控终端B之间的通信，性能稳定，远程数据传输能力好，对实时性要求高的场合均能适应。同时，本实用新型中的设备控制器可直接对待监测设备相关的执行机构进行控制，而监控器可通过设备控制器对执行机构实现间接控制。此外，监控器本身还具有紧急控制设备停止工作的功能，当设备控制器不工作时，监控器可实现对待监测设备停止工作的控制，使得整个系统具有多途径监控并控制设备运行的功能。
附图说明
图1为微型涡喷发动机远程试车实验系统的总体架构示意图；
图2为微型涡喷发动机远程试车实验系统的信号传输框架图；
图3为微型涡喷发动机远程试车实验系统的电气结构图；
图4为Internet云端服务器与服务器端S的内部结构框图；
图5为监控器的外部接口示意图；
图6为监控器的硬件结构示意图；
图7为系统的分层结构示意图；
图8为电源调理模块供电示意图；
图9为可移动式面板与发动机试车台架间的布局关系图；
图10为监控器核心芯片ADC数据采集功能引脚定义电路图；
图11为接口I-0的电流调理电路图；
图12为回油三通阀的驱动电路原理图；
图13为接口F1的PWM频率调理电路图；
图14为接口F0的PWM频率调理电路图；
图15为接口V0的电压调理模块图；
图16为接口V1的电压调理模块图；
图17为环境温度信号接口的电压调理模块图；
图18为两个ADC模块的原理图；
图19为实时数据的传输过程；
图20为微型涡喷发动机远程实施监控界面数据显示图；
图21为矿井语音报警兼远程监控系统示意图；
图22为智能家居系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1：微型涡喷发动机远程试车实验系统
如图1至图4所示，本实用新型提出的一种稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统，包括设备状态数据采集系统和远程服务系统，所述设备状态数据采集系统包括若干个机器设备端M1-Mn，每个机器设备端包括监控器以及与监控器连接的用于检测待监控设备状态参数的数据采集模块和用于控制待监测设备执行机构工作的设备控制器；所述远程服务系统包括路由器网关、服务器端S、Internet云端服务器、客户端C及WEB监控终端B；整个系统是由WEB监控终端B、客户端C、多个机器设备端M1—Mn及服务器端S构成的BCM/S结构，是一种分层次分模块的综合性结构设计方案。其中，客户端C可以是安卓手机客户端、IPAD客户端或iPhone客户端，可以使用3G/4G或Internet访问方式进行访问。
以微型涡喷发动机远程试车实验系统为例，每个机器设备端(M1-Mn)主要由发动机的核心部件控制器ECU、作为数据采集模块的传感器组、监控器及发动机台架构成，传感器组与监控器上统一的外部接口连接，并将检测到的各个状态参数发送给监控器。如图3所示，传感器组包括用于测量微型涡喷发动机进气道、压气机、燃烧室、涡轮及尾喷管这五个截面的五个温度传感器和五个压力传感器，用于监测发动推力的推力传感器，用于检测油箱中燃油油压的油压传感器，以及用于检测环境温度的温度传感器。
如图3和图6所示，ECU能够测量发动机转子的转速和排气温度，并将测量到的发动机转速信号进行调理后传送给监控器；ECU与监控器之间可使用RS422进行数据的传输，不仅能够导出存储在ECU存储器中的试车数据，还可以通过RS422传递监控器发送的控制命令进而控制起步电机与燃油阀，故本系统具有多途径监控并控制发动机运行的功能。首先，ECU具备单独控制燃油泵、燃油阀、气阀、点火器、起动电机等执行机构。其次，监控器可通过ECU间接的对这些执行机构进行控制。最后，监控器除了具有数据采集和远程广播的能力外，还具有紧急控制发动机停止工作的功能，当ECU、上位机监控终端或数据远程广播能力失灵时，监控器也能够对与其连接的回油三通阀进行回油控制，迅速改变燃油的流动方向，停止了对发动机的供油，进而实现了对发动机的直接操控，实现发动机的紧急停车。当然，ECU与监控器之间也可使用RS232通信方式进行数据的传输。
如图3所示，监控器对接收到的状态参数(传感器组发来的状态参数和ECU发来的经调理后的转速、排气温度参数)进行分析处理，一方面通过RS232串口将处理后的状态数据发送给可移动式面板和上位机监控终端，并以数字和动态曲线的形式显示给操作者；另一方面借助自身的以太网数据传送功能将数据包通过TCP/IP协议经过路由器网关发送给远程服务系统中的服务器端S和Internet云端服务器，实现对数据的存储。
可移动式面板的结构可如图3和图6中左下方所示，面板上设有启动按钮、停止按钮、紧急停车按钮以及用于显示实时设备状态数据的LCD液晶屏，LCD液晶屏将实时状态数据以数字和动态曲线的形式显示出来，操作者可通过观察可移动式面板上的LCD、MFC上位机显示的数据，人为地干预发动机的运行。同时，由于运行中的发动机危险系数高，试车台架与操作者之间必须进行隔离，如图9所示，可在试车台与操作面板之间装有透明真空防弹隔离墙，保障操作者的人身安全。而上位机监控终端可实现发动机状态数据的查看和控制发动机操作指令的发送，需通过用户验证，获取相应的权限后才能进行相应的操作；待用户验证通过后，可根据实时状态数据向监控器发出相应的操作指令。同时，WEB监控终端B和客户端C也可以实现发动机状态数据的查看和控制发动机操作指令的发送，需通过用户验证，获取相应的权限后才能进行相应的操作；待用户验证通过后，WEB监控终端B和客户端C可直接从Internet云端服务器获得设备的实时状态数据，并根据实时状态数据向监控器发出相应的操作指令。当监控器接收到上位机监控终端、WEB监控终端B或客户端C发来的操作指令时，监控器负责将其转换成控制信号发送给ECU，通过ECU间接实现对发动机的近程、远程监控。
上述服务器端S是指运行在tomcat服务器上的Javaweb服务程序和数据库服务，主要负责监控发动机的试车状态，不断保存试车数据，以及响应WEB监控终端B和客户端C的网络请求。如图1、图2和图4所示，实时监控发动机状态主要是通过硬件接口采集发动机的实时数据；保存试车数据主要是将采集到的数据存放服务器端S的Oracle数据库，以满足数据的需求与回放；其中WEB监控终端B的网络请求主要是开启服务器的网络监听，当用户通过WEB监控终端B访问Server服务器上的相应网页，Server服务器可以根据用户的请求数据的值，返回给用户相应的数据。服务器端S开辟唯一一条专用的监听线程，用于监听监控器的链接与断开状态。因为发动机试车台的数量有限(最多255台)，因此本地路由器网关自动分配给监控器的IP地址的个数满足条件。WEB监控终端B或客户端C可实现多用户并发性访问服务器。此外，JavaWeb服务器后台程序Java服务程序还负责将临时的数据存储于数据库。
总的来说，前端网页应用HTML、CSS以及JavaScript，实现在线虚拟操控、远程实时数据显示、人员管理以及登录验证；Javaweb后台服务程序的Servlet容器应用多线程编程实现的，可采用Servlet技术处理网络请求，开辟一条专用服务器端监听与硬件连接信息的监听线程。根据实际情况，可将服务器端这部分的应用程序部署到预设的服务器或Internet云端服务器主机，实现远程访问功能；服务器端的JavaBean将数据格式化成Json数据格式，通过AJAX传输方式将JSON格式的数据传输给前端JS进行数据解析。
其中，Servlet(Server Applet)，全称Java Servlet，是用Java编写的服务器端程序，运行在Web服务器或应用服务器上的程序，它是作为来自Web浏览器或其他HTTP客户端的请求和HTTP服务器上的数据库或应用程序之间的中间层，其主要功能在于交互式地浏览和修改数据，生成动态Web内容。具体的工作原理是：客户端发送请求至服务器端；服务器将请求信息发送至Servlet；Servlet生成响应内容并将其传给服务器。响应内容动态生成，通常取决于客户端的请求；服务器将响应返回给客户端。Java Servlet通常情况下与使用CGI(Common Gateway Interface，公共网关接口)实现的程序可以达到异曲同工的效果，但是相比于CGI性能明显更好。如：Servlet在Web服务器的地址空间内执行，无需再创建一个单独的进程来处理每个客户端请求。Servlet开辟一条专用服务器端监听与硬件连接信息的监听线程，根据实际情况，可将服务器端这部分的应用程序部署到预设的服务器或云端服务器主机，实现远程访问功能；服务器端的JavaBean将数据格式化成Json数据格式，通过AJAX传输方式将JSON格式的数据传输给前端JS进行数据解析。其中，AJAX的全称是Asynchronous JavaScript and XML，是一种能够很快速的创建动态网页的技术，实现网页无刷新式的异步更新。
WEB监控终端B的网页以200ms的速度向服务器端发出请求，以获得实时的数据，请求的代码是使用JQuery的AJAX接口函数。服务器端S收到WEB监控终端B的网络请求后，读取发动机的实时的数据。服务器将数据以一定的数据格式返回给WEB监控终端B。WEB监控终端B接收到服务器的网络相应之后，进行解析，获得数据。WEB监控终端B通过Echarts图形库将数据动态的展示在浏览器的界面上。其中，实时数据的传输过程如图12所示。
而具体数据的动态展示可见图13，本系统中主要采用了折线图和仪表盘两种图类进行数据可视化。如图13所示，左侧的压力与温度两个项目的显示采用了折线图，而且每个项目中包含了五组数据，分别为：进气道，压气机，燃烧室，涡轮，尾喷管五个典型截面。右侧的推力，油量，转速，流量四个项目以仪表盘等形式显示，比较符合使用习惯。
另外，在允许使用者查看所有的台架上发动机数据的情况下，我们可以做出以下的扩展：在WEB监控终端B请求发动机的数据时，在网络请求里携带有一定的数据，该数据可以为发动机的编号，使用者可以通过这样请求获取自己指定发动机的数据。这时在服务器端也要做出相应的修改，需要在处理WEB监控终端B的网络请求时，先获得网络请求中携带的数据(比如发动机编号)，然后据此编号返回相应台架的发动机实时数据。而WEB监控终端B接受服务器端网络响应的逻辑并不需要有任何的改变。
优选地，一方面，监控器将状态数据打包成自定义的串口协议包，再通过串口转以太网模块实现数据传输，可将监控器配置成固定IP和ClientSocket模式，服务器端S配置成ServerSocket模式，服务器端S开启监听线程专门监听ClientSocket的链接请求，当client和server链接成功时，服务器端S能接受TCP/IP协议包，再对接收的协议包进行解析，服务器端S的JavaBean类成功装载协议包中的数据，Servlet将JavaBean类装载的数据格式化为Json数据格式，接下来Json数据通过Ajax异步数据传输方式将数据传递给前端请求的页面；当页面得到Json数据格式的时候，前端页面中的Jquery通过解析Json数据格式，echart能将解析出的数据显示成动态曲线。另一方面，监控器通过RS232通信方式将数据以串口协议的方式传输给上位机监控终端内的C++程序；C++程序对自定义的协议包进行协议解析，并利用NI控件实现数据的动态图形的显示。
上述监控器内部和外部的电气结构如图5和图6所示，监控器以TM4C123GH6PZ处理器为核心，还包括电流调理电路、PWM频率调理电路、电压调理模块、MOS阀门驱动电路、24V转5V调理模块及5V转3.3调理模块等，外部接口主要有V0、V1、F0、F1，TX+、TX-，RX+、RX-，DJ0、DJ1、DJ2，RXD，TXD，+24V，GND，以及可以接收4-20mA大小模拟量电流的I-0至I-12。
TM4C123GH6PZ处理器内部集成256K单周期Flash存储器、内置32K的ROM、16个通用异步收发器UART、局域网控制器CAN、16个脉宽调试器PWM输入输出、22个ADC转换器。而I-0至I-4、I-7至I-11可对应接收发动机进气道、压气机、燃烧室、涡轮及尾喷管这五个截面的温度、压力模拟量电流信号，经图11中的电流调理电路，输入AMR芯片的内部的ADC模数转换器，模拟信号换成数字信号。I-5接收液位传感器采集到的液位信号，I-6接收推力传感器采集到的发动推力信号，I-12接收油压传感器采集的油压信号，F1接收流量传感器采集到的流量信号，V1采集手动调节油门杆的信号，F0和V0对应接收ECU传输来的发动机转速信号和发动机排气信号，DJ0接启动控制(开关按钮)，DJ1接紧急停车(开关按钮)，DJ2接回油三通阀，TX+是与ECU进行RS422通信的发送端+，TX-是与ECU进行RS422通信的发送端-，RX+是与ECU进行RS422通信的接收端+，RX-是与ECU进行RS422通信的接收端-，RXD是采样数据输出RS232接收端，TXD是采样数据输出RS232输出端，+24V是供电直流24V的输入端子，GND为总接地线端子。上述，DJ2接口回油三通阀的驱动电路原理图如12图所示。PWM频率调理电路如图13和图14所示，图13可对F1接口采集到的流量信号进行调理，图14可对F0接口接收到的发动机转速信号进行调理。接口I-0至I-11作为数据采集的通用接口，其电路设计原理均与图11相同，即接口I-0至I-11分别对应连接一个与图11构成相同的电流调理电路，对每个接口接收到的信号分别进行电流调理。电压调理模块包括三个子电路，分别与接口V1、V0及环境温度信号采集接口连接，对应接口V1的电路设计原理图如图15所示，接口V0的电路设计原理图如图16所示，环境温度信号采集接口的电路设计原理图如17图所示。
其中，TM4C123FH6PM微控制器每个采样通道内置两个相同的模数转换器ADC0和ADC1，如图11所示，两个ADC模块的工作相互独立，因此可同时执行不同的采样序列、随时对任一拟输入通道进行采样、并产生不同的中断和触发事件。
监控器的PCB有四层结构，至上而下分为Top信号层、Middle电源层和接地层、Bottom信号层。PCB电路板设计布线上按照数字地线与模拟地线隔离，模拟量信号区域与数字量信号区域之间设有隔离带，电源区大面积的铺设助于辅助散热的铜。
鉴于微型涡喷发动机台架试车实验系统结构的复杂性，实验系统的结构设计须合理，结构应划分清晰明了，功能要多样化。如图7所示，本系统结构大致也可分为：传感器与执行机构层、ECU控制层、监控器监控层、数据层、用户层；层与层之间只有对外的接口定义是一致的，而层内部具体的实现方式相对独立。发动机运行速度高、推力大、实验危险性大等特点；在突发的情况下，本系统具有多种应急措施。
考虑到良好的供电系统是保证系统正常运行的前提条件，而发动机的执行机构和传感器多，所以供电的电源特性尽量的保持一致。若设计的系统各个部件所需的电压都不一样，将给系统在电源供给与实验系统布局上带来很大的麻烦，试车台整体的体积与重量也随之增加。本微发实验系统的供电电源系统设计方案如图8所示，输入为220V的交流电电压电源，经过滤波器、AC/DC电压变换调理模块，输出为24V的直流电压。其中监控器、ECU、传感器与执行机构、电机的供电电源设计上都择用24V直流电压；电源指示灯显示电源供电的状态。
由上述说明可见，本实用新型包括设备状态数据采集系统和远程服务系统，所述设备状态数据采集系统包括若干个机器设备端M1-Mn，所述远程服务系统包括路由器网关、服务器端S、Internet云端服务器、客户端C及WEB监控终端B；整个系统是由WEB监控终端B、客户端C、多个机器设备端M1—Mn及服务器端S构成的BCM/S结构，是在一般B/S和C/S结构的互联网基础上增加机器客户端，建立人和机器为客户端的实时架构，大大简化了客户端PC机载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。每个机器设备端包括监控器以及与监控器连接的用于检测待监控设备状态参数的数据采集模块和用于控制待监测设备执行机构工作的设备控制器；整个系统由数据采集模块采集状态数据，并将检测到的各个状态参数发送给监控器；监控器对接收的状态参数数据进行处理，并将处理后的数据实时传送至上位机监控终端，或者通过TCP/IP协议的方式将数据发送给服务器端S和Internet云端服务器，实现数据的显示或存储；客户端C及WEB监控终端B用于实现设备状态数据的查看和控制设备操作指令的发送，服务器端S主要负责监控发动机的试车状态，不断保存试车数据，以及响应客户端C或WEB监控终端B的网络请求。当监控器接收到客户端C或WEB监控终端B发来的操作指令时，将其转换成控制信号发送给设备控制器，实现对设备的远程监控。
其中，采用的监控器具有统一规范的外部接口，可以接收转速、温度、压力、流量等多种信号，适应绝大多数的设备或者场合。监控器可实现对采集状态数据的处理，实现与服务器端S、客户端C及WEB监控终端B之间的通信，性能稳定，远程数据传输能力好，对实时性要求高的场合均能适应。同时，本实用新型中的设备控制器可直接对待监测设备相关的执行机构进行控制，而监控器可通过设备控制器对执行机构实现间接控制。此外，监控器本身还具有紧急控制设备停止工作的功能，当设备控制器不工作时，监控器可实现对待监测设备停止工作的控制，使得整个系统具有多途径监控并控制设备运行的功能。
上述仅是以微型涡喷发动机远程试车实验系统为例进行说明，具体实际应用场合，可直接将发动机设备替换为用户项目中用的设备即可。
实施例2：矿井语音报警兼远程监控系统
监控器由于监控器的接口定义规范且监控器底层数据采样设计的很合理，因此可以将其直接应用于矿采行业的矿井语音报警兼远程监控系统，如图21所示。
硬件电路已经进行了滤波等处理，使用时将矿业的井道深度测量信号、井道风口空气流量、井道的空气压力、温度、测量采矿电机的旋转速度。温度和压力传感器的模拟量信号(4mA-20mA)接监控器的I-0至I-12端子上，电机转速、流量等频率量信号接上监控器的F0或F1端子。监控器将频率量、模拟量、数字量信号进行调理后的数据通过监控器底层的串口协议进行打包后，再通过以太网方式(或通过串口转无线网方式发送至服务器端S)，最终显示在WEB监控终端以曲线和仪器仪表盘的显示显示采样参数。上述的监控器的软硬件都可以直接使用、WEB监控终端、服务器端S上运行的程序都不需要变动就能直接移植使用，本套应用程序均已设计开发完成了。
用户使用本套系统只需要改变运行在服务器中的远程服务系统里的JavaBean封装类中的标定参数，配置为用户的环境的具体参数即可。其中数据库的表格设计，本套系统设计的数据库表格，可直接移植导入表格到用户的数据库中，只要要更改用户自定义的数据库连接登录的账号和密码即可。频率量信号最终以参数显示在仪器仪表盘上，而模拟量或者数字量信号最终以曲线的形式显示在XY坐标轴上。
实施例3：智能家居系统
也可将远程服务系统、监控器移植到智能家居系统中使用，如图22所示，也是直接移植使用，用户使用本套系统只需要改变运行在服务器中的远程服务系统里的JavaBean封装类中的标定参数，配置为用户的环境的具体参数即可。其中，数据库的表格设计，本套系统设计的数据库表格，可直接移植导入表格到用户的数据库中，只要要更改用户自定义的数据库连接登录的账号和密码即可。频率量信号最终以参数显示在仪器仪表盘上，而模拟量或者数字量信号最终以曲线的形式显示在XY坐标轴上。
综上所述，本系统不仅可实现数据状态信号的采集，还可实现远程监控，通用性强。
Claims (6)
1.一种稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统，其特征在于，包括设备状态数据采集系统和远程服务系统，
所述设备状态数据采集系统包括若干个机器设备端，每个机器设备端包括监控器以及与监控器连接的用于检测待监控设备状态参数的数据采集模块和用于控制待监测设备执行机构工作的设备控制器；
所述远程服务系统包括路由器网关、服务器端、Internet云端服务器、客户端及WEB监控终端；
数据采集模块与监控器上统一的外部接口连接，并将检测到的各个状态参数发送给监控器；
监控器对接收的状态参数数据进行处理，并将处理后的数据实时传送至上位机监控终端，或者通过TCP/IP协议的方式经过路由器网关将数据同时发送给服务器端和Internet云端服务器，实现数据的显示或存储；当接收到WEB监控终端或客户端发来的操作指令时，监控器负责将其转换成控制信号发送给设备控制器，实现对设备的远程监控；
WEB监控终端和客户端用于实现设备状态数据的查看和控制设备操作指令的发送，需通过用户验证，获取相应的权限后才能进行相应的操作；待用户验证通过后，可直接从Internet云端服务器获得设备的实时状态数据，并根据实时状态数据发出相应的操作指令；
服务器端是指运行在tomcat服务器上的Javaweb服务程序和数据库服务，前端网页应用HTML、css以及JavaScript，实现在线虚拟操控、远程实时数据显示、人员管理以及登录验证；Javaweb后台服务程序的servlet容器应用多线程编程实现的，开辟一条专用服务器端监听与硬件连接信息的监听线程，根据实际情况，可将服务器端这部分的应用程序部署到预设的服务器或Internet云端服务器主机，实现远程访问功能；服务器端的JavaBean将数据格式化成Json数据格式，通过AJAX传输方式将JSON格式的数据传输给前端JS进行数据解析；
监控器具有紧急控制设备停止工作的功能，当设备控制器能力散失时，可直接操控设备停止工作。
2.根据权利要求1所述的一种稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统，其特 征在于，还包括可移动式面板，可移动式面板上设有启动按钮、停止按钮、紧急停车按钮以及用于显示实时设备状态数据的LCD液晶屏，LCD液晶屏将实时状态数据以数字和动态曲线的形式显示出来，操作者根据LCD液晶屏或上位机监控终端上显示的数据，人为地干预发动机的运行。
3.根据权利要求1所述的一种稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统，其特征在于，所述监控器以TM4C123GH6PZ处理器为核心，包括电流调理电路、电压调理模块及PWM频率调理电路，TM4C123GH6PZ处理器内部集成256K单周期Flash存储器、内置32K的ROM、16个通用异步收发器UART、局域网控制器CAN、16个脉宽调试器PWM输入输出、22个ADC转换器。
4.根据权利要求1所述的一种稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统，其特征在于，监控器的PCB有四层结构，至上而下分为Top信号层、Middle电源层和接地层、Bottom信号层,PCB电路板设计布线上按照数字地线与模拟地线隔离，模拟量信号区域与数字量信号区域之间设有隔离带，电源区大面积的铺设助于辅助散热的铜。
5.根据权利要求1所述的一种稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统，其特征在于，所述监控器配置成固定IP和ClientSocket模式，服务器端配置成ServerSocket模式，服务器端开启监听线程专门监听ClientSocket的链接请求，当client和server链接成功时，服务器端能接受TCP/IP协议包，再对接收的协议包进行解析，服务器端的JavaBean类成功装载协议包中的数据，Servlet将JavaBean类装载的数据格式化为Json数据格式，接下来Json数据通过Ajax异步数据传输方式将数据传递给前端请求的页面；当页面得到Json数据格式的时候，前端页面中的Jquery通过解析Json数据格式，echart能将解析出的数据显示成动态曲线。
6.根据权利要求1所述的一种稳定的通用型数据状态采集兼远程监控多功能系统，其特征在于，所述监控器通过RS232通信方式将数据以串口协议的方式传输给上位机监控终端,上位机监控终端进行协议解析，并利用NI控件实现数据的动态图形的显示。
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| CN107480287A (zh) * | 2017-08-25 | 2017-12-15 | 成都优力德新能源有限公司 | 基于云计算的数据集成装置 |
| CN112637319A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-09 | 江苏安泰安全技术有限公司 | 一种基于物联网的虚拟多通道安全监测系统及其监测方法 |
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