TWI438591B - 遠端資料獲取系統及方法 - Google Patents

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遠端資料獲取系統及方法
本發明涉及一種資料獲取系統及方法，尤其涉及一種遠端資料獲取系統及方法。
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，資料獲取與監視控制)系統是以電腦為基礎的生產程序控制與調度自動化系統，它可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現資料獲取、設備控制、測量、參數調節以及各類訊號報警等功能。
但是，目前的SCADA監控軟體只能針對某一特定的設備進行資料獲取與監控。如果需要監控的設備種類繁多，由於每種設備所使用的通信協議和資料傳輸協議不一致，則需要針對每一種設備分別進行編程，設計出不同的SCADA監控軟體，造成資源浪費。
鑒於以上內容，有必要提供一種遠端資料獲取系統及方法，其可將不同設備的通信協議和資料傳輸協議分別封裝成統一的介面，透過統一的介面訪問不同的設備。
一種遠端資料獲取系統，包括一個或多個SCADA伺服器、資料轉換器和智能儀表，該資料轉換器與SCADA伺服器和智能儀表相連。該SCADA伺服器包括：參數設置模組，用於設置資料獲取參數 ，該資料獲取參數包括監控週期、待監控設備的位址、每個設備的檢測項目及每個檢測項目的標準值；指令發送模組，用於每隔一個監控週期，根據待監控設備的類型從統一的通信介面中選取對應的通信協議，透過資料轉換器發送資料獲取指令至智能儀表；所述智能儀表根據待監控設備的位址和檢測項目採集每個待監控設備的資料，然後將採集到的資料透過資料轉換器返回至SCADA伺服器；所述SCADA伺服器還包括資料分析模組，用於根據待監控設備的類型從統一的資料傳輸協議介面中選取對應的資料傳輸協議，接收資料轉換器傳回的採集資料，並對採集的資料進行校驗；資料儲存模組，用於對校驗成功的資料進行儲存；所述資料分析模組，還用於根據預先設置的每個檢測項目的標準值判斷採集的資料是否異常，如果出現異常，則發送報警資訊到監控中心和用戶端。
一種遠端資料獲取方法，該方法包括如下步驟：於SCADA伺服器中設置資料獲取參數，該資料獲取參數包括監控週期、待監控設備的位址、每個設備的檢測項目及每個檢測項目的標準值；每隔一個監控週期，根據待監控設備的類型從統一的通信介面中選取對應的通信協議，透過資料轉換器發送資料獲取指令至智能儀表；智能儀表根據待監控設備的位址和檢測項目採集每個待監控設備的資料，然後將採集到的資料透過資料轉換器返回至SCADA伺服器；SCADA伺服器根據待監控設備的類型從統一的資料傳輸協議介面中選取對應的資料傳輸協議，接收資料轉換器傳回的採集資料，並對採集的資料進行校驗，儲存校驗成功的資料；SCADA伺服器根據預先設置的每個檢測項目的標準值判斷採集的資料是否異常，如果出現異常，則發送報警資訊到監控中心和用戶端。
相較於習知技術，所述的遠端資料獲取系統及方法，可以將不同設備的通信協議和資料傳輸協議分別封裝成統一的介面，透過統一的介面訪問不同的設備。
1‧‧‧監控中心
2‧‧‧SCADA伺服器
3‧‧‧資料庫伺服器
4‧‧‧網路伺服器
5‧‧‧用戶端
6‧‧‧資料轉換器
7‧‧‧智能儀表
21‧‧‧參數設置模組
22‧‧‧指令發送模組
23‧‧‧資料分析模組
24‧‧‧資料儲存模組
25‧‧‧報警模組
S41‧‧‧設置資料獲取參數
S42‧‧‧每隔一段時間，SCADA伺服器透過資料轉換器發送資料獲取指令至智能儀表
S43‧‧‧智能儀表將採集的資料透過資料轉換器返回至SCADA伺服器
S44‧‧‧SCADA伺服器對採集的資料進行校驗和儲存
S45‧‧‧是否異常
S46‧‧‧發送報警資訊
圖1係本發明遠端資料獲取系統較佳實施方式的硬體架構圖。
圖2係圖1中所示SCADA伺服器的功能模組圖。
圖3係本發明遠端資料獲取方法較佳實施方式的流程圖。
參閱圖1所示，係本發明遠端資料獲取系統較佳實施方式的硬體架構圖。該系統主要包括監控中心1、一個或多個SCADA伺服器2(本實施方式以2個為例進行說明)、資料庫伺服器3、網路伺服器4、用戶端5、資料轉換器6和智能儀表7，其中，相同的硬體僅標記一次。所述SCADA伺服器2透過網路與監控中心1、資料庫伺服器3、網路伺服器4和資料轉換器6相連，所述資料轉換器6透過串口(如RS485介面)與一個或多個智能儀表7相連。每個智能儀表7與一個待監控的設備相連(圖1中未示出)，用於採集待監控設備的資料。其中，每個區域(如區域1、區域2、區域3和區域4)包括一個或多個待監控設備。
所述用戶端5透過Web網頁訪問網路伺服器4，從資料庫伺服器3中查詢資料，所述監控中心1用於即時顯示SCADA伺服器2採集到的資料和報警資訊等。
所述SCADA伺服器2中安裝有資料庫軟體(如Microsoft SQL Server2000等)，用於儲存採集到的資料，並將採集到的資料備 份到資料庫伺服器3中。每隔一段時間，SCADA伺服器2透過資料轉換器6發送資料獲取指令至智能儀表7。智能儀表7將採集的資料透過資料轉換器6返回至SCADA伺服器2，SCADA伺服器2對採集的資料進行分析並儲存。如果採集的資料有異常，則向監控中心1和用戶端5發送報警資訊。
所述SCADA伺服器2中包括有通信介面、資料傳輸協議介面和資料儲存介面等。其中，通信介面將不同設備的通信協議封裝在一起，透過該統一的通信介面可以訪問不同的設備。資料傳輸協議介面將不同設備的資料傳輸協議封裝在一起，透過該統一的資料傳輸協議介面可以將不同設備的採集數據傳回SCADA伺服器2。資料儲存介面將不同設備的資料儲存協議封裝在一起，透過該統一的資料儲存介面可以對不同設備的採集資料進行儲存。
在本實施方式中，不同的SCADA伺服器2可以互為代理，即當某一區域的SCADA伺服器出現故障時，其他區域的SCADA伺服器可以代理該出現故障的SCADA伺服器進行工作。如圖1所示，當A區的SCADA伺服器出現故障時，B區的SCADA伺服器可以代理A區的SCADA伺服器進行工作。
參閱圖2所示，係圖1中所示SCADA伺服器2的功能模組圖。所述SCADA伺服器2包括參數設置模組21、指令發送模組22、資料分析模組23、資料儲存模組24及報警模組25。本發明所稱的模組是完成一特定功能的電腦程式段，比程式更適合於描述軟體在電腦中的執行過程，因此在本發明以下對軟體描述中都以模組描述。
所述參數設置模組21用於設置資料獲取參數並儲存成一個配置檔，該資料獲取參數包括：監控週期、待監控設備的位址、每個設 備的檢測項目及每個檢測項目的標準值等。舉例而言，如果待監控設備為空壓機，檢測項目為空壓機的溫度、壓力和流量，則每次採集空壓機的資料時將獲取該空壓機的溫度、壓力和流量。
所述指令發送模組22用於每隔一個監控週期，根據待監控設備的類型從統一的通信介面中選取對應的通信協議，透過資料轉換器6發送資料獲取指令至智能儀表7。舉例而言，如果待監控設備為空壓機、監控週期為5秒，則每隔5秒的時間，指令發送模組22就選取RS232/485通信協議，透過資料轉換器6向智能儀表7發送一個資料獲取指令。所述資料獲取指令包括待監控設備的位址和每個設備的檢測項目等。所述資料轉換器6用於將該資料獲取指令的格式轉換成智能儀表7所能識別的格式，在本實施方式中，即指將TCP/IP格式轉換成RS485格式。
智能儀表7接收到資料轉換器6傳送過來的資料獲取指令後，根據該指令中包含的資料獲取參數獲取每個待監控設備檢測項目對應的資料，然後將採集到的資料透過資料轉換器6返回至SCADA伺服器2。所述資料轉換器6用於將智能儀表7採集到的資料轉換成SCADA伺服器2所能識別的格式，在本實施方式中，即指將RS485格式轉換成TCP/IP格式。其中，所述智能儀表7是一種用於資料獲取的設備，舉例而言，如果待監控設備是空壓機，則智能儀表7可以是流量計。
所述資料分析模組23用於根據待監控設備的類型從統一的資料傳輸協議介面中選取對應的資料傳輸協議，接收資料轉換器6傳回的採集資料，並對採集的資料進行校驗。舉例而言，如果待監控設備為空壓機，則資料分析模組23就選取Modbus資料傳輸協議， 接收資料轉換器6傳回的採集資料。
所述資料分析模組23對採集的資料進行校驗是指：判斷該採集的資料是否符合選取的資料傳輸協議要求。舉例而言，Modbus資料傳輸協議規定資料的開頭為1或3，如果資料轉換器6傳回的採集資料開頭不是1或3，則校驗失敗，資料分析模組23將丟棄該採集資料。
如果資料分析模組23對採集的資料校驗成功，則資料儲存模組24根據待監控設備的類型從統一的資料儲存介面中選取對應的資料儲存協議，將採集的資料儲存在SCADA伺服器2的本地資料庫和資料庫伺服器3中。舉例而言，如果待監控設備為空壓機，資料儲存協議為XML(Extensible Markup Language，可擴展標記語言)協議，則資料儲存模組24就選取XML資料儲存協議，將採集的資料儲存為XML檔。所述資料分析模組23對採集的資料校驗成功是指：採集的資料符合選取的資料傳輸協議要求。舉例而言，Modbus資料傳輸協議規定資料的開頭為1或3，如果資料轉換器6傳回的採集資料開頭是1或3，則校驗成功。
所述資料分析模組23還用於根據參數設置模組21設置的每個檢測項目的標準值判斷採集的資料是否異常。如果每個檢測項目採集的資料都在標準值的範圍內，則判斷採集的資料符合要求，否則，判斷採集的資料異常。舉例而言，假設參數設置模組21設置空壓機的溫度標準值為[-10℃-40℃]，如果採集的溫度值為42℃，則判斷採集的空壓機溫度值異常。
所述報警模組25用於當資料分析模組23判斷採集的資料出現異常時，發送報警資訊到監控中心1和用戶端5。所述報警資訊包括： 出現異常的待監控設備位址和採集的資料等，其中，出現異常的資料將以醒目的格式(如標記為紅色)顯示。
用戶端5可以登錄網路伺服器4，從資料庫伺服器3中獲取SCADA伺服器2採集的資料，並列印成報表。
參閱圖3所示，係本發明遠端資料獲取方法較佳實施方式的流程圖。
步驟S41，參數設置模組21設置資料獲取參數並儲存成一個配置檔，該資料獲取參數包括：監控週期、待監控設備的位址、每個設備的檢測項目及每個檢測項目的標準值等。舉例而言，所述檢測項目可以是空壓機的溫度、壓力和流量等。
步驟S42，指令發送模組22每隔一個監控週期(如5秒鐘)，根據待監控設備的類型從統一的通信介面中選取對應的通信協議，透過資料轉換器6發送資料獲取指令至智能儀表7。所述通信協議包括RS232/485協議、TCP/IP協議等，所述資料獲取指令包括待監控設備的位址和每個設備的檢測項目等。所述資料轉換器6用於將該資料獲取指令的格式轉換成智能儀表7所能識別的格式，在本實施方式中，即指將TCP/IP格式轉換成RS485格式。
步驟S43，智能儀表7接收到資料轉換器6傳送過來的資料獲取指令後，根據該指令中包含的資料獲取參數獲取每個待監控設備檢測項目對應的資料，然後將採集到的資料透過資料轉換器6返回至SCADA伺服器2。所述資料轉換器6用於將智能儀表7採集到的資料轉換成SCADA伺服器2所能識別的格式，在本實施方式中，即指將RS485格式轉換成TCP/IP格式。
步驟S44，資料分析模組23根據待監控設備的類型從統一的資料傳輸協議介面中選取對應的資料傳輸協議，接收資料轉換器6傳回的採集資料，並對採集的資料進行校驗。舉例而言，所述資料傳輸協議包括：Modbus資料傳輸協議、Unmodbus資料傳輸協議和Modbus-TCP資料傳輸協議等。
所述資料分析模組23對採集的資料進行校驗是指：判斷該採集的資料是否符合選取的資料傳輸協議要求。舉例而言，Modbus資料傳輸協議規定資料的開頭為1或3，如果資料轉換器6傳回的採集資料開頭不是1或3，則校驗失敗，資料分析模組23將丟棄該採集資料。
如果資料分析模組23對採集的資料校驗成功，則資料儲存模組24根據待監控設備的類型從統一的資料儲存介面中選取對應的資料儲存協議，將採集的資料儲存在SCADA伺服器2的本地資料庫和資料庫伺服器3中。所述資料分析模組23對採集的資料校驗成功是指：採集的資料符合選取的資料傳輸協議要求。舉例而言，Modbus資料傳輸協議規定資料的開頭為1或3，如果資料轉換器6傳回的採集資料開頭是1或3，則校驗成功。
步驟S45，資料分析模組23根據參數設置模組21設置的每個檢測項目的標準值判斷採集的資料是否異常。如果每個檢測項目採集的資料都在標準值的範圍內，則判斷採集的資料符合要求，否則，判斷採集的資料異常，執行步驟S46。
步驟S46，報警模組25發送報警資訊到監控中心1和用戶端5。所述報警資訊包括：出現異常的待監控設備位址和採集的資料等，其中，出現異常的資料將以醒目的格式(如標記為紅色)顯示。
最後應說明的是，以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
S41‧‧‧設置資料獲取參數
S42‧‧‧每隔一段時間，SCADA伺服器透過資料轉換器發送資料獲取指令至智能儀表
S43‧‧‧智能儀表將採集的資料透過資料轉換器返回至SCADA伺服器
S44‧‧‧SCADA伺服器對採集的資料進行校驗和儲存
S45‧‧‧是否異常
S46‧‧‧發送報警資訊

Claims (10)

  1. 一種遠端資料獲取方法，該方法包括如下步驟：於SCADA伺服器中設置資料獲取參數，該資料獲取參數包括監控週期、待監控設備的位址、每個設備的檢測項目及每個檢測項目的標準值；每隔一個監控週期，根據待監控設備的類型從統一的通信介面中選取對應的通信協議，透過資料轉換器發送資料獲取指令至智能儀表，其中，該統一的通信介面將不同設備的通信協議封裝在一起，透過該統一的通信介面訪問不同的設備；智能儀表根據待監控設備的位址和檢測項目採集每個待監控設備的資料，然後將採集到的資料透過資料轉換器返回至SCADA伺服器；SCADA伺服器根據待監控設備的類型從統一的資料傳輸協議介面中選取對應的資料傳輸協議，接收資料轉換器傳回的採集資料，並對採集的資料進行校驗，儲存校驗成功的資料，其中，該統一的資料傳輸協議介面將不同設備的資料傳輸協議封裝在一起，透過該統一的資料傳輸協議介面將不同設備的採集數據傳回SCADA伺服器；及SCADA伺服器根據預先設置的每個檢測項目的標準值判斷採集的資料是否異常，如果出現異常，則發送報警資訊到監控中心和用戶端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之遠端資料獲取方法，其中，所述資料轉換器用於將SCADA伺服器發送的資料獲取指令轉換成智能儀表所能識別的格式，並將智能儀表採集到的資料轉換成SCADA伺服器所能識別的格式。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之遠端資料獲取方法，其中，所述SCADA伺服器對採集的資料進行校驗包括步驟：判斷該採集的資料是否符合選取的資料傳輸協議要求，如果採集的資料 符合選取的資料傳輸協議要求，則校驗成功。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之遠端資料獲取方法，其中，所述SCADA伺服器儲存校驗成功的資料包括步驟：根據待監控設備的類型從統一的資料儲存介面中選取對應的資料儲存協議；根據所選取的資料儲存協議，將採集的資料儲存在SCADA伺服器的本地資料庫和遠端資料庫伺服器中。
  5. 一種遠端資料獲取系統，包括一個或多個SCADA伺服器、資料轉換器和智能儀表，該資料轉換器與SCADA伺服器和智能儀表相連，其中，該SCADA伺服器包括：參數設置模組，用於設置資料獲取參數，該資料獲取參數包括監控週期、待監控設備的位址、每個設備的檢測項目及每個檢測項目的標準值；指令發送模組，用於每隔一個監控週期，根據待監控設備的類型從統一的通信介面中選取對應的通信協議，透過資料轉換器發送資料獲取指令至智能儀表，其中，該統一的通信介面將不同設備的通信協議封裝在一起，透過該統一的通信介面訪問不同的設備；所述智能儀表根據待監控設備的位址和檢測項目採集每個待監控設備的資料，然後將採集到的資料透過資料轉換器返回至SCADA伺服器；所述SCADA伺服器還包括：資料分析模組，用於根據待監控設備的類型從統一的資料傳輸協議介面中選取對應的資料傳輸協議，接收資料轉換器傳回的採集資料，並對採集的資料進行校驗，其中，該統一的資料傳輸協議介面將不同設備的資料傳輸協議封裝在一起，透過該統一的資料傳輸協議介面將不同設備的採集數據傳回SCADA伺服器；資料儲存模組，用於對校驗成功的資料進行儲存；及 所述資料分析模組，還用於根據預先設置的每個檢測項目的標準值判斷採集的資料是否異常，如果出現異常，則發送報警資訊到監控中心和用戶端。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之遠端資料獲取系統，其中，所述資料轉換器用於將SCADA伺服器發送的資料獲取指令轉換成智能儀表所能識別的格式，並將智能儀表採集到的資料轉換成SCADA伺服器所能識別的格式。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之遠端資料獲取系統，其中，所述SCADA伺服器儲存校驗成功的資料是指：根據待監控設備的類型從統一的資料儲存介面中選取對應的資料儲存協議，根據該資料儲存協議，將採集的資料儲存在SCADA伺服器的本地資料庫和遠端資料庫伺服器中。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之遠端資料獲取系統，其中，所述通信協議包括RS232/485協議和TCP/IP協議，所述資料傳輸協議包括Modbus協議、Unmodbus協議和Modbus-TCP協議，所述資料儲存協議包括XML協議。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之遠端資料獲取系統，其中，所述報警資訊包括：出現異常的待監控設備位址和採集的資料，其中，出現異常的資料將以醒目的格式顯示。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之遠端資料獲取系統，其中，不同的SCADA伺服器可以互為代理。
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