遠程數據傳輸終端、系統及其編碼、解碼方法與流程
2023-06-11 10:03:56 1
本發明涉及工業物聯網數據傳輸
技術領域：
，具體涉及一種遠程數據傳輸終端、系統及其編碼、解碼方法。
背景技術：
：目前，在工業物聯網領域中，智能終端、ERP、MES、PDM等系統間的交互信息仍然採用XML、JSON等數據格式，XML和JSON主要存在數據冗餘很大，不能存儲特殊字符，轉義複雜而且繁瑣的缺陷，不利於工業物聯網高效、穩定地發展。技術實現要素：針對現有技術中的缺陷，本發明提供了一種遠程數據傳輸終端、系統及其編碼、解碼方法，提高了工業物聯網中的設備、ERP、MES等系統間數據傳輸的效率。第一方面，本發明提供的一種遠程數據傳輸協議的編碼方法，包括：獲取編碼內容第一行的所有欄位，按從左到右的順序對所述欄位進行ASCII碼轉換，得到每個所述欄位對應的欄位字符串，將所有所述欄位字符串組成第一行的行字符串，其中，所述第一行的行字符串中每兩個相鄰的所述欄位字符串之間以0x01字符作為間隔，所述第一行的行字符串的結尾處為0x02字符，將所述第一行的行字符串作為臨時字符串；獲取所述編碼內容下一行欄位進行編碼得到下一行的行字符串，並將所述下一行的行字符串添加到所述臨時字符串後，直到對所述編碼內容所有行的欄位都完成編碼，將最終得到的臨時字符串作為SelectHelp數據進行發送。本發明提供的遠程數據傳輸協議的編碼方法，編碼方式簡單，傳輸速率快，能夠對任何形式的欄位進行編碼，適用於工業物聯網領域設備間的數據傳輸，統一了設備間在進行數據交互時的協議格式，減少了接入工作量，有助於提高工業物聯網系統的集成效率。優選地，所述對所述欄位進行ASCII碼轉換，得到每個所述欄位對應的欄位字符串，包括：將所述欄位進行ASCII碼轉換得到第一字符串；若所述第一字符串中不包含0x01字符和0x02字符，則將第一字符串作為所述欄位對應的欄位字符串；若所述第一字符串中包含0x01字符或0x02字符，則將所述欄位轉化為base64字符，將所述base64字符進行ASCII碼轉換，得到所述欄位對應的欄位字符串。第二方面，本發明提供的一種遠程數據傳輸協議的解碼方法，包括：接收SelectHelp數據；將存儲地址的行坐標和列坐標均設為0；讀取所述SelectHelp數據中的字符，若所述字符不為0x01且所述字符不為0x02，則將所述字符添加在第二字符串末尾；若所述字符為0x01，則將所述第二字符轉換為文本數據存入存儲地址，清空所述第二字符串，存儲地址的列坐標加1；若所述字符為0x02，則將所述第二字符串轉換為文本數據存入存儲地址，清空所述第二字符串，存儲地址的行坐標加1，且存儲地址的列坐標改為0；判斷所述字符是否為所述SelectHelp數據的最後一個字符，若不為最後一個字符，則讀取所述SelectHelp數據中的下一個字符，進行字符轉換。本發明提供的遠程數據傳輸協議的解碼方法，配合第一方面中的編碼方法，可以提高數據傳輸速率，統一了設備間在進行數據交互時的協議格式，減少了接入工作量，有助於提高工業物聯網系統的集成效率。優選地，還包括：判斷每一行存儲地址的最大列坐標是否一致，若不一致，則將所述SelectHelp數據標記為無效數據。第三方面，本發明提供的一種遠程數據傳輸終端，包括：採集接口、數據預處理模塊、編碼模塊、通訊模塊；所述採集接口用於與設備的數據輸出接口連接；所述數據預處理模塊用於對所述設備輸出的數據進行預處理，得到編碼內容；所述編碼模塊用於獲取編碼內容第一行的所有欄位，按從左到右的順序對所述欄位進行ASCII碼轉換，得到每個所述欄位對應的欄位字符串，將所有所述欄位字符串組成第一行的行字符串，其中，所述第一行的行字符串中每兩個相鄰的所述欄位字符串之間以0x01字符作為間隔，所述第一行的行字符串的結尾處為0x02字符，將所述第一行的行字符串作為臨時字符串；獲取所述編碼內容下一行欄位進行編碼得到下一行的行字符串，並將所述下一行的行字符串添加到所述臨時字符串後，直到對所述編碼內容所有行的欄位都完成編碼，將最終得到的臨時字符串作為SelectHelp數據進行發送；所述通訊模塊用於將所述SelectHelp數據發送給遠程伺服器。本實施例提供的遠程數據傳輸終端，通過合理的數據結構封裝，減少不必要的信息，同時保證接口的統一性，減少設備、系統之間協議互轉的麻煩，實現數據採集系統、現場控制系統、製造執行系統間的互通互聯。優選地，所述採集接口包括I/O接口、RS232、RS485、乙太網接口中的至少一種。優選地，所述通訊模塊為有線通訊模塊或無線通訊模塊。第四方面，本發明提供的一種遠程數據傳輸系統，包括遠程伺服器、至少一個第三方面中所述的遠程數據傳輸終端；所述遠程伺服器包括數據接收模塊、解碼模塊、存儲模塊；所述數據接收模塊用於接收終端發送的SelectHelp數據；所述解碼模塊用於讀取所述SelectHelp數據中的字符，若所述字符不為0x01且所述字符不為0x02，則將所述字符添加在第二字符串末尾；若所述字符為0x01，則將所述第二字符轉換為文本數據存入存儲地址，清空所述第二字符串，存儲地址的列坐標加1；若所述字符為0x02，則將所述第二字符串轉換為文本數據存入存儲地址，清空所述第二字符串，存儲地址的行坐標加1，且存儲地址的列坐標改為0；判斷所述字符是否為所述SelectHelp數據的最後一個字符，若不為最後一個字符，則讀取所述SelectHelp數據中的下一個字符，進行字符轉換；存儲模塊用於存儲解碼後的SelectHelp數據。本發明提供的遠程數據傳輸系統，數據協議採用上述的SelectHelp格式，通過ZeroICE或者Socket的網絡傳輸框架實現數據的傳輸，傳輸及處理效率；統一了工業物聯網中各個設備、系統間數據交換的格式，減少設備、系統之間協議互轉的麻煩，推動了工業物聯網的發展。優選地，還包括數據查詢模塊，所述數據查詢模塊用於在所述存儲模塊中查找與用戶輸入的指令相關的數據，並將查詢結果返回給用戶。優選地，所述數據查詢模塊用於在所述存儲模塊中查找用戶輸入的存儲地址中的數據，或，在存儲模塊中查找與用戶輸入的欄位匹配的數據，並將查詢結果返回給用戶。附圖說明圖1為本發明實施例提供的遠程數據傳輸協議的編碼方法的流程圖；圖2為本發明實施例提供的遠程數據傳輸協議的解碼方法的流程圖；圖3為本發明實施例提供的遠程數據傳輸終端的結構框圖；圖4為本發明實施例提供的遠程數據傳輸系統的結構框圖。具體實施方式下面將結合附圖對本發明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發明的保護範圍。需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域技術人員所理解的通常意義。實施例一如圖1所示，本實施例提供的一種遠程數據傳輸協議的編碼方法，包括：步驟S11，獲取編碼內容第一行的所有欄位，按從左到右的順序對欄位進行ASCII碼轉換，得到每個欄位對應的欄位字符串，將所有欄位字符串組成第一行的行字符串，其中，第一行的行字符串中每兩個相鄰的欄位字符串之間以0x01字符作為間隔，第一行的行字符串的結尾處為0x02字符，將第一行的行字符串作為臨時字符串；步驟S12，獲取編碼內容下一行欄位進行編碼得到下一行的行字符串，並將下一行的行字符串添加到臨時字符串後，直到對編碼內容所有行的欄位都完成編碼，將最終得到的臨時字符串作為SelectHelp數據進行發送。其中，步驟S12中，獲取編碼內容下一行欄位進行編碼得到下一行的行字符串的方法與步驟S11中的方法相同，在此不再贅述。其中，SelectHelp數據是一個數據查詢或數據包的集合體，SelectHelp數據按行與列進行組織，如表1中的數據包括行和列，轉換後得到的SelectHelp數據的具體形式詳見後面的具體步驟。通常在工業物聯網領域中，SelectHelp數據的第一行包括名稱(如表1中的「編號」、「當前溫度」、「當前位置」、「故障號」)，從第二行開始為各個名稱對應的數據(如表1中的「10」、「23.4」、「A01」、「11」)。其中，因為在工業乙太網的業務數據交換過程中，基本不會存在0x01和0x02等特殊字符，因此，本實施例的遠程數據傳輸協議採用0x01字符作為欄位間的分隔符，行與行之間則採用0x02字符進行分隔。因此，欄位轉換為ASCII碼後，不能出現0x01，0x02字符。欄位長短、數量沒有限制，可以任意增加欄位，而不影響原有數據，便於將來協議擴展。本實施中的遠程數據傳輸協議的協議幀格式具有以下特徵：1)編碼格式所有的通訊包都是由ACSII碼字符組成。2)數據包以行和列形式顯示，組成表格形的數據。如表1所示，第一行顯示數據的具體的列名，第二層開始表示具體每一行的值。其中，「編號」、「當前溫度」、「當前位置」、「故障號」為第一行的欄位；「10」、「23.4」、「A01」、「11」為第二行的欄位。表1編號當前溫度當前溫度故障號1023.4A0111以表1中的數據為例，進行編碼，具體過程如下：步驟一，獲取編碼內容第一行的所有欄位：「編號」、「當前溫度」、「當前位置」、「故障號」；按從左到右的順序對欄位進行ASCII碼轉換得到每個欄位對應的欄位字符串，如：欄位「編號」轉換後對應的欄位字符串為「0x7f0x160x530xf7」，欄位「當前溫度」轉換後的欄位字符串為「0x5f0x530x520x4d0x6e0x290x5e0xa6」，欄位「當前位置」轉換後對應的欄位字符串為「0x5f0x530x520x4d0x4f0x4d0x7f0x6e」，欄位「故障號」轉換後對應的欄位字符串為「0x650x450x960x9c0x530xf7」；將所有欄位字符串組成第一行的行字符串為「0x7f0x160x530xf70x010x5f0x530x520x4d0x6e0x290x5e0xa60x010x5f0x530x520x4d0x4f0x4d0x7f0x6e0x010x650x450x960x9c0x530xf70x02」，其中，每兩個相鄰的欄位字符串之間以0x01字符作為間隔，且行字符串以0x02字符結尾；將第一行的行字符串作為臨時字符串。其中，為0x01和0x02加上下劃線是為了清楚的顯示分隔符0x01和分隔符0x02的位置，實際編碼過程中不會帶有任何格式。步驟二，獲取編碼內容第二行的所有欄位：「10」、「23.4」、「A01」、「11」；按從左到右的順序對欄位進行ASCII碼轉換得到每個對應的欄位字符串，欄位「10」轉換後對應的欄位字符串為「0x310x30」，欄位「23.4」轉換後對應的欄位字符串為「0x320x330x2e0x34」，欄位「A01」轉換後對應的欄位字符串為「0x410x300x31」，欄位「11」轉換後對應的欄位字符串為「0x310x31」；將所有欄位字符串組成第二行的行字符串為「0x310x300x010x320x330x2e0x340x010x410x300x310x010x310x310x02」，其中，每兩個相鄰的欄位字符串之間以0x01字符作為間隔，且行字符串以0x02字符結尾；將第二行的行字符串添加到臨時字符串後，得到新的臨時字符串為「0x7f0x160x530xf70x010x5f0x530x520x4d0x6e0x290x5e0xa60x010x5f0x530x520x4d0x4f0x4d0x7f0x6e0x010x650x450x960x9c0x530xf70x020x310x300x010x320x330x2e0x340x010x410x300x310x010x310x310x02」。由於表1中只列舉了兩行數據，因此步驟二中得到的臨時字符串即為最終得到的臨時字符串，將最終得到的臨時字符串作為SelectHelp數據進行發送。實際使用過程中遠遠不止兩行數據，則只需繼續獲取編碼內容下一行欄位按上述方法進行編碼，直到對所有行的欄位都完成編碼，將最終得到的臨時字符串作為SelectHelp數據進行發送即可。對每一行的編碼方式都類似，在此不再贅述。本實施例提供的遠程數據傳輸協議的編碼方法，編碼方式簡單，傳輸速率快，能夠對任何形式的欄位進行編碼，適用於工業物聯網領域設備間的數據傳輸，統一了設備間在進行數據交互時的協議格式，減少了接入工作量，有助於提高工業物聯網系統的集成效率。在對欄位進行ASCII碼轉換時，為了防止轉換後出現0x01字符，與分隔符發生衝突，需要對欄位進行特殊的處理，因此，對欄位進行ASCII碼轉換得到欄位字符串的具體過程包括：將欄位進行ASCII碼轉換得到第一字符串；若第一字符串中不包含0x01字符和0x02字符，則將第一字符串作為欄位的欄位字符串；若進行ASCII碼轉換後的欄位中包含0x01字符或0x02字符，則將欄位轉化為base64字符，將base64字符進行ASCII碼轉換得到欄位字符串。實施例二基於與上述編碼方法相同的發明構思，本實施例提供了一種遠程數據傳輸協議的解碼方法，如圖2所示，包括：步驟S21，接收SelectHelp數據。步驟S22，將存儲地址的行坐標和列坐標均設為0。此為存儲地址初始化步驟。步驟S23，讀取SelectHelp數據中的字符，若字符不為0x01且字符不為0x02，則將字符存入第二字符串；若字符為0x01，則將第二字符串轉換為文本數據存入存儲地址，存儲地址的列坐標加1；若字符為0x02，則將第二字符串轉換為文本數據存入存儲地址，存儲地址的行坐標加1，且存儲地址的列坐標改為0。步驟S24，判斷字符是否為SelectHelp數據的最後一個字符，若不為最後一個字符，則返回步驟S23，讀取SelectHelp數據中的下一個字符，進行字符轉換；若為最後一個字符，則解碼結束。仍以表1中的數據為例，上述解碼過程為：接收編碼端發送過來的SelectHelp數據為「0x7f0x160x530xf70x010x5f0x530x520x4d0x6e0x290x5e0xa60x010x5f0x530x520x4d0x4f0x4d0x7f0x6e0x010x650x450x960x9c0x530xf70x020x310x300x010x320x330x2e0x340x010x410x300x310x010x310x310x02」，此時存儲地址的坐標為(0，0)。讀取SelectHelp數據中的第一個字符為「0x7f」，不是0x01和0x02，則第二字符串string2＝「0x7f」，讀取第二個字符「0x16」，則string2＝「0x7f0x16」，讀取第三個字符「0x53」，則string2＝「0x7f0x160x53」，讀取第四個字符「0xf7」，則string2＝「0x7f0x160x530xf7」，讀取第五個字符為「0x01」，此時，將string2進行轉碼得到文本數據為「編號」，按存儲地址為(0,0)(即表1中第一行第一列的位置)進行存儲，並將存儲地址的列坐標加1，則此時存儲地址為(0，1)，清空string2。繼續讀取SelectHelp數據中的下一個字符，並將字符存入string2，直到遇到下一個「0x01」，將string2＝「0x5f0x530x520x4d0x6e0x290x5e0xa6」進行轉碼得到文本數據為「當前溫度」，按存儲地址為(0,1)(即表1中第一行第一列的位置)進行存儲，並將存儲地址的列坐標加1，則此時存儲地址為(0，2)，清空string2。繼續讀取SelectHelp數據中的字符，按上述的步驟得到存儲地址為(0,2)的文本數據為「當前位置」，存儲地址為(0,3)的文本數據為「故障號」。當讀取到的字符為「0x02」時，存儲地址的行坐標加1，且存儲地址的列坐標為0，則此時存儲地址改為(1，0)清空string2，這樣第一行的內容就都解碼完成。按上述方法進行第二行的解碼，最終還原表1中的所有內容。本實施例提供的遠程數據傳輸協議的解碼方法，配合上述編碼方法，可以提高數據傳輸速率，統一了設備間在進行數據交互時的協議格式，減少了接入工作量，有助於提高工業物聯網系統的集成效率。為了檢測接收到的協議的完整性，在解碼過程中還包括：判斷每一行的欄位數是否一致，如果不一致代表數據格式無效，其具體實現方式為：判斷每一行存儲地址的最大列坐標是否一致，若不一致，則將SelectHelp數據標記為無效數據。實施例三基於上述編碼方法相同的發明構思，本實施例還提供的一種遠程數據傳輸終端5，如圖3所示，包括：採集接口1、數據預處理模塊2、編碼模塊3、通訊模塊4。採集接口1用於與設備的數據輸出接口連接。數據預處理模塊2用於對設備輸出的數據進行預處理，得到編碼內容，預處理主要是對設備輸出的數據進行格式轉換，使其滿足編碼協議的要求。編碼模塊3用於獲取編碼內容第一行的所有欄位，按從左到右的順序對欄位進行ASCII碼轉換，得到每個欄位對應的欄位字符串，將所有欄位字符串組成第一行的行字符串，其中，第一行的行字符串中每兩個相鄰的欄位字符串之間以0x01字符作為間隔，第一行的行字符串的結尾處為0x02字符，將第一行的行字符串作為臨時字符串；獲取編碼內容下一行欄位進行編碼得到下一行的行字符串，並將下一行的行字符串添加到臨時字符串後，直到對編碼內容所有行的欄位都完成編碼，將最終得到的臨時字符串作為SelectHelp數據進行發送。通訊模塊4用於將SelectHelp數據發送給遠程伺服器6。本實施例提供的遠程數據傳輸終端5，通過合理的數據結構封裝，減少不必要的信息，同時保證接口的統一性，減少設備、系統之間協議互轉的麻煩，實現數據採集系統、現場控制系統、製造執行系統間的互通互聯。本實施例提供的遠程數據傳輸終端5適用於現有工業4.0相關的信息物理系統的對接(CPS)，同時支持與傳統業務系統的高效互聯，支持汽配、化工、機械裝備、電子、電纜、軸承等行業。本實施例的遠程數據傳輸終端5選用嵌入式工業主板製成，嵌入式工業主板包含CPU、內存以及FLASH存儲器，CPU完成各個模塊之間的協調控制，數據預處理模塊2、編碼模塊3的功能也通過CPU內部的程序實現。其中，採集接口1包括I/O接口、RS232、RS485、乙太網接口，以方便地連接具有不同接口的設備、儀表、機器人等。其中，通訊模塊4為有線通訊模塊或無線通訊模塊。實施例四基於與上述編碼、解碼方法相同的發明構思，本實施例還提供了一種遠程數據傳輸系統，如圖4所示，包括遠程伺服器6、至少一個遠程數據傳輸終端5。遠程伺服器6包括數據接收模塊61、解碼模塊62、存儲模塊63。其中，數據接收模塊61用於接收終端發送的SelectHelp數據。數據接收模塊61用ICE或者Socket作為傳輸底層的通訊接口。其中，解碼模塊62用於讀取SelectHelp數據中的字符，若字符不為0x01且字符不為0x02，則將字符添加在第二字符串末尾；若字符為0x01，則將第二字符轉換為文本數據存入存儲地址，清空第二字符串，存儲地址的列坐標加1；若字符為0x02，則將第二字符串轉換為文本數據存入存儲地址，清空第二字符串，存儲地址的行坐標加1，且存儲地址的列坐標改為0；判斷字符是否為SelectHelp數據的最後一個字符，若不為最後一個字符，則讀取SelectHelp數據中的下一個字符，進行字符轉換。其中，存儲模塊63用於存儲解碼後的SelectHelp數據。其中，遠程伺服器6還包括數據查詢模塊64，數據查詢模塊64用於在存儲模塊63中查找與用戶輸入的指令相關的數據，並將查詢結果返回給用戶。具體地，用戶輸入的指令可以是存儲地址，數據查詢模塊64會在存儲模塊63中查找用戶輸入的存儲地址中的數據；用戶輸入的指令也可以是欄位，數據查詢模塊64會在存儲模塊63中查找與該欄位匹配的數據。本實施例提供的遠程數據傳輸系統，數據協議採用上述的SelectHelp數據格式，通過ZeroICE或者Socket的網絡傳輸框架實現數據的傳輸，傳輸及處理效率；統一了工業物聯網中各個設備、系統間數據交換的格式，減少設備、系統之間協議互轉的麻煩，推動了工業物聯網的發展。最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求和說明書的範圍當中。當前第1頁1 2 3