CN217386201U - 一种分布式物联网信息采集监控智能化管理系统 - Google Patents

Abstract

一种分布式物联网信息采集监控智能化管理系统，涉及监控设备管理技术领域，包括用于监控主机之间，管理系统包括信息采集及控制协议转换层、智能信息采集监控系统，信息采集及控制协议转换层用于完成底层物理协议的转换以及智能信息采集监控系统之间的数据交换，信息采集及控制协议转换层包括多个协议转换设备，协议转换设备对应设置有智能总线控制器，监控主机通过智能总线控制器与不同的采集设备接口连接，智能信息采集监控系统对应设置有智能信息采集监控服务器，通过底层协议的标准化互联解决了硬件信息的抽象化使得信息管理实现智能化管理，再通过分布式架构实现统一开放式系统间互联，可以有效解决本地区域化管理、多级分布式管理。

Description

一种分布式物联网信息采集监控智能化管理系统

技术领域

本实用新型涉及监控设备管理技术领域，具体涉及到一种分布式物联网信息采集监控智能化管理系统。

背景技术

物联网应用中的传统信息采集监控系统存在底层协议不统一，种类繁多，物理接口类型，如RS232/485、I/O、AD/DA、PWM等等，带来信息安全隐患、可靠性降低、系统安装复杂、兼容性差、维护困难且成本高。随着物联网应用的发展和普及，上述的问题和矛盾日益突出，同时大量的采集信息如何分布存储管理也是日益突出的问题，底层协议的标准化是解决上述问题的关键要素。

分布式物联网信息采集监控智能化管理系统是面向种类繁多、集中又分散的传感器设备进行高效、安全、可靠的统一管理的系统架构，随着物联网的不断发展，大量的传感器设备被使用，如图4所示，传统的监控手段是各种设备接口类型繁杂，协议不同，有标准的以及非标准的，而基于物理层的通信协议是落伍的通信手段，也在大量使用，带来的问题首当其冲是信息安全、通信系统的可靠性问题，各自自成体系的管理手段难以形成有机的一体化的智能化管理。

分布式物联网信息采集监控智能化管理系统的关键点首先需要解决各种传感器终端接口的标准化问题，需要将传统的接口协议进行转化为统一开放式系统间互联模式，实现底层协议的标准化、网络化，这是底层智能化的基本要素。

对此，本实用新型提出了一种分布式物联网信息采集监控智能化管理系统。

实用新型内容

针对现有技术所存在的不足，本实用新型目的在于提出一种分布式物联网信息采集监控智能化管理系统，具体方案如下：

一种分布式物联网信息采集监控智能化管理系统，用于监控主机之间，所述管理系统包括信息采集及控制协议转换层、智能信息采集监控系统，所述信息采集及控制协议转换层用于完成底层物理协议的转换以及所述智能信息采集监控系统之间的数据交换，所述信息采集及控制协议转换层包括多个协议转换设备，所述协议转换设备对应设置有智能总线控制器，所述监控主机通过所述智能总线控制器与不同的采集设备接口连接，所述智能信息采集监控系统对应设置有智能信息采集监控服务器，所述智能总线控制器包括外壳、FPGA电路模块一、微处理器一、可配置A/D接口终端、可配置通用型输入输出接口终端、可配置总线MODBUS协议终端、可配置供电接口终端，所述FPGA 电路模块一与微处理器一连接，所述FPGA电路模块一与所述可配置 A/D接口终端、可配置通用型输入输出接口终端、可配置总线MODBUS 协议终端、可配置供电接口终端连接；

所述智能信息采集监控服务器包括壳体以及设置于所述壳体内部的供电模块、电源定时模块、微处理器二、FPGA电路模块二、闪存存储器、外部SD卡、5G或通讯模组、人机操作接口、LCD显示接口、触摸屏显示接口、通用IO接口、标准以太网接口、以太网带POE 接口、标准MODBUS接口、MODBUS带POE接口、标准CANBUS接口、 CANBUS带POE接口、电源输出接口；

所述供电模块、电源定时模块、电源输出接口依次连接，所述 FPGA电路模块与所述电源定时模块、闪存存储器、外部SD卡、电源输出接口连接，所述5G或通讯模组与所述微处理器、电源定时模块连接，所述微处理器与所述电源定时模块连接，所述通用IO接口、标准以太网接口、以太网带POE接口、标准MODBUS接口、MODBUS带 POE接口、标准CANBUS接口、CANBUS带POE接口均与所述FPGA电路模块连接。

进一步的，所述管理系统还包括智能化管理及应用服务系统，所述智能化管理及应用服务系统中在不同节点分别设置有第三方采集监控主机、智能信息采集监控主机，每个所述智能信息采集监控主机对应接入有所述智能总线控制器。

进一步的，所述智能信息采集监控主机通过所述标准CANBUS接口与所述智能总线控制器实现本地接入。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)分布式物联网信息采集监控智能化管理系统在技术上突破了传统信息采集监控的落后模式，具体来说，在信息采集及控制协议转换层、智能信息采集监控系统中设置智能总线控制器以及智能信息采集监控服务器，通过智能总线控制器中设置的不同接口终端、协议终端，智能信息采集监控服务器的接口，以及二者内部的各个电路模块配合，实现底层协议的标准化，通过信息的标准化解决了硬件信息的抽象化使得信息管理实现智能化管理，能够确保信息的安全、传输的可靠性、稳定性，组网方便、维护简单、兼容性强，以及支持丰富的底层物理协议，同时支持多种标准协议的转换。

(2)再通过设置智能化管理及应用服务系统，通过分布式架构实现统一开放式系统间互联，可以有效解决本地区域化管理、多级分布式管理。

附图说明

图1为本实用新型中智能总线控制器的架构图；

图2为本实用新型中智能信息采集监控服务器的架构图；

图3为本实用新型中智能化管理及应用服务系统的架构图；

图4为本实用新型背景技术中展示现有的分布式物联网信息采集监控智能化管理系统的架构图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。

一种分布式物联网信息采集监控智能化管理系统，用于监控主机之间，其核心是，通过底层协议的标准化互联解决了硬件信息的抽象化使得信息管理实现智能化管理，再通过分布式架构实现统一开放式系统间互联，可以有效解决本地区域化管理、多级分布式管理。基于此，该种分布式物联网信息采集监控智能化管理系统的应用领域有：过程控制、楼宇自动化、智能安防、智能IDC机房、智慧城市、智能家居、物流运输以及带有信息采集和监控应用的等各种场景。

分布式物联网信息采集监控智能化管理系统由三个部分组成，具体为信息采集及控制协议转换层、智能信息采集监控系统以及智能化管理及应用服务系统。因此，分布式物联网信息采集监控智能化管理系统可以看作一个具有采集和控制功能的协议转换设备，通过底层协议的标准化，再通过分布式网络架构，实现统一开放式系统间互联，从而有效解决各种传感器终端接口的标准化问题、采集信息分布存储管理问题等。

信息采集及控制协议转换层包括多个协议转换设备，协议转换设备可由各种不同协议转换设备组成，主要完成底层物理协议的转换以及与智能信息采集监控系统之间的数据交换。对此，协议转换设备对应设置有智能总线控制器，智能总线控制器是专门用于解决信息采集和控制协议转换的网络终端适配器，系统架构如图1，智能总线控制器将传统监控主机的信息采集功能替换到此，缓解监控主机的压力和接口不标准的问题。该网络终端适配器采用FPGA技术，具有逻辑、时序、接口、控制、存储、电源管理可编程的特点，简化了硬件结构，同时适应各种不同的采集设备接口，面对不同采集设备接口时只需要对FPGA内部的编程即可实现对硬件电路的修改和调整，对于外部完全透明化，只是软件版本不同而已。

简化硬件接口同时适应不同的采集设备接口体现在如下，智能总线控制器包括外壳、FPGA电路模块一、微处理器一、可配置A/D接口终端、可配置通用型输入输出接口终端、可配置总线MODBUS协议终端、可配置供电接口终端，FPGA电路模块一与微处理器一连接，FPGA电路模块一与可配置A/D接口终端、可配置通用型输入输出接口终端、可配置总线MODBUS协议终端、可配置供电接口终端连接。

进一步的，可配置供电接口终端还可与外部的采集终端、控制器终端、节点设备(监控主机)连接，可配置A/D接口终端与采集终端连接，可配置通用型输入输出接口终端与控制器终端连接，可配置总线MODBUS协议终端与节点设备连接。

智能信息采集监控系统是区域管理和分布式节点的监控管理系统，可以通过网络交换机实现分布式处理，完成与云计算中心的数据交换。同时具有协议网关或网桥功能，支持不同标准协议之间的转换。智能信息采集监控系统的核心结构为智能信息采集监控服务器，智能信息采集监控服务器的硬件以ARM嵌入式架构、软件以实时操作系统为运行环境，智能信息采集监控服务器改变了传统采集监控系统的模式，将各种不同硬件接口和底层协议处理下放给智能总线控制器，主要完成更高层次的统一标准的协议处理，实现设备级高层网络协议的转换，突出应用层的网络化的智能化管理。

为实现上述功能，智能信息采集监控服务器的系统架构如图2，详述来说，智能信息采集监控服务器包括壳体以及设置于壳体内部的供电模块、电源定时模块、微处理器二、FPGA电路模块二、闪存存储器、外部SD卡、5G或通讯模组、人机操作接口、LCD显示接口、触摸屏显示接口、通用IO接口、标准以太网接口、以太网带POE接口、标准MODBUS接口、MODBUS带POE接口、标准CANBUS接口、CANBUS 带POE接口、电源输出接口。

供电模块、电源定时模块、电源输出接口依次连接，FPGA电路模块与电源定时模块、闪存存储器、外部SD卡、电源输出接口连接， 5G或通讯模组与微处理器、电源定时模块连接，微处理器与电源定时模块连接，通用IO接口、标准以太网接口、以太网带POE接口、标准MODBUS接口、MODBUS带POE接口、标准CANBUS接口、CANBUS 带POE接口均与FPGA电路模块连接。

智能总线控制器、智能信息采集监控服务器内部涉及到的电路结构及模块均为现有技术，属于本领域的公知常识，本实用新型仅对其进行使用，未对其进行改进，并且本实用新型主要用来保护智能总线控制器、智能信息采集监控服务器的机械、构造，所以本实用新型不再详细解释控制方式和电路连接。

智能化管理及应用服务系统通过对下级的智能信息采集监控系统的管理实现全网的信息采集监控管理，同时提供各种不同的服务。通过对不同类型的终端的进行标准化管理，实现智能化管理，智能化管理及应用服务系统不限制终端设备的物理性质，只识别逻辑关系，极大方便层级之间和节点之间的信息交互，可显示各种终端设备的运行状态和预警、告警状态，支持有线和无线网络的灵活组网，支持各种现场总线标准协议的转换。

为实现上述功能，智能化管理及应用服务系统的网络协议层架构如下图3，智能化管理及应用服务系统中在不同节点分别设置有第三方采集监控主机、智能信息采集监控主机，每个智能信息采集监控主机对应接入有智能总线控制器，智能信息采集监控主机通过标准 CANBUS接口与智能总线控制器实现本地接入。详述来说，在智能化管理及应用服务系统中，通过一条以太网总线连接不同节点上的第三方采集监控主机、智能信息采集监控主机，每个智能信息采集监控主机只需设置一个智能总线控制器，智能信息采集监控主机通过智能总线控制器上的不同接口终端或者协议终端与不同采集设备接口的连接。

综述，本实用新型的分布式物联网信息采集监控智能化管理系统在技术上突破了传统信息采集监控的落后模式，传感器接口信息的标准化是物联网发展的必然趋势，该系统的突出效果为通过信息的标准化和统一开放式系统间互联能够确保信息的安全、传输的可靠性、稳定性，组网方便、维护简单、兼容性强，及支持丰富的底层物理协议，同时支持多种标准协议的转换，该系统必可成为信息采集监控领域的主流模式。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种分布式物联网信息采集监控智能化管理系统，用于监控主机之间，所述管理系统包括信息采集及控制协议转换层、智能信息采集监控系统，所述信息采集及控制协议转换层用于完成底层物理协议的转换以及所述智能信息采集监控系统之间的数据交换，所述信息采集及控制协议转换层包括多个协议转换设备，所述协议转换设备对应设置有智能总线控制器，所述监控主机通过所述智能总线控制器与不同的采集设备接口连接，所述智能信息采集监控系统对应设置有智能信息采集监控服务器，其特征在于，所述智能总线控制器包括外壳、FPGA电路模块一、微处理器一、可配置A/D接口终端、可配置通用型输入输出接口终端、可配置总线MODBUS协议终端、可配置供电接口终端，所述FPGA电路模块一与微处理器一连接，所述FPGA电路模块一与所述可配置A/D接口终端、可配置通用型输入输出接口终端、可配置总线MODBUS协议终端、可配置供电接口终端连接；

所述智能信息采集监控服务器包括壳体以及设置于所述壳体内部的供电模块、电源定时模块、微处理器二、FPGA电路模块二、闪存存储器、外部SD卡、5G或通讯模组、人机操作接口、LCD显示接口、触摸屏显示接口、通用IO接口、标准以太网接口、以太网带POE接口、标准MODBUS接口、MODBUS带POE接口、标准CANBUS接口、CANBUS带POE接口、电源输出接口；

所述供电模块、电源定时模块、电源输出接口依次连接，所述FPGA电路模块与所述电源定时模块、闪存存储器、外部SD卡、电源输出接口连接，所述5G或通讯模组与所述微处理器、电源定时模块连接，所述微处理器与所述电源定时模块连接，所述通用IO接口、标准以太网接口、以太网带POE接口、标准MODBUS接口、MODBUS带POE接口、标准CANBUS接口、CANBUS带POE接口均与所述FPGA电路模块连接。

2.根据权利要求1所述的分布式物联网信息采集监控智能化管理系统，其特征在于，所述管理系统还包括智能化管理及应用服务系统，所述智能化管理及应用服务系统中在不同节点分别设置有第三方采集监控主机、智能信息采集监控主机，每个所述智能信息采集监控主机对应接入有所述智能总线控制器。

3.根据权利要求2所述的分布式物联网信息采集监控智能化管理系统，其特征在于，所述智能信息采集监控主机通过所述标准CANBUS接口与所述智能总线控制器实现本地接入。

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