物聯網前端數據採集網關、網關運行方法以及系統的製作方法
2023-05-28 12:57:36 2
專利名稱：物聯網前端數據採集網關、網關運行方法以及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種網關，更具體地說，本發明涉及一種物聯網前端數據採集網關、 網關運行方法及其組成的系統。
背景技術：
目前在「數位化」工廠的企業信息化、能源管理系統、軌道交通，樓宇BAS、工業控制等信息集成系統中需要對各種現場「智能」設備進行統一監控，但由於大量設備都是由不同廠商提供的，通信協議的差異使這些設備產生「信息孤島」。同時，由於監控的設備種類繁多、協議多樣化，並地理分散，企業的生產監控及信息化軟體標準又不統一，導致解決系統聯網中通信協議轉換的問題越來越突出，由於信息不能共享，已嚴重影響到自動化系統的性能、工期、成本和系統穩定，因此解決通信標準化的問題意義重大，是保證企業生產信息集成的基石。
其中，傳統的通信伺服器解決方案主要包括1、基於工控機的方案，其問題在於 維護工作量大，不能有效滿足發揮集中控制和無人值守的要求；CPU發熱量高，硬碟、風扇等機械運動部件需定期更換，必須廠商協助；ISA/PCI總線連接，抗震性差；系統備份、恢復比較困難；2、基於通訊控制器的方案，其問題在於只能用作數據採集和簡單協議處理，既有專門的通訊控制器也有PLC兼用或者使用串口伺服器；協議的簡單轉換，處理能力差，自動化實現嚴重依賴後臺系統；通訊協議處理不具備組態功能，配置困難；通訊調試、分析故障診斷困難；主機頻繁訪問串口或者雙機冗餘切換時，容易發生死機、串口不能被初始化等現象。發明內容
鑑於上述提出的技術問題，本發明的第一目的在於提供一種物聯網前端數據採集網關。
本發明的第二目的在於提供一種上述的物聯網前端數據採集網關的運行方法。
本發明的第三目的在於提供一種根據上述的物聯網前端數據採集網關組成的系統。
為了達到上述第一目的，本發明採用的技術方案如下
一種物聯網前端數據採集網關，其包括具有串行接口以及乙太網接口的網關本體與網關本體連接的用於完成遠程診斷與維護功能的網關管理模塊，以及與所述網關本體、 網關管理模塊連接的用於數據處理的網關運行模塊。
優選的，所述網關運行模塊包括數據採集模塊、資料庫模塊、數據轉換模塊、事件記錄模塊以及數據輸出模塊；其中，所述數據採集模塊採集通過串行接口輸入的協議數據信息，所述資料庫模塊存儲數據採集模塊採集的數據信息，所述數據轉換模塊將資料庫模塊存儲的數據信息轉化為另一種協議的數據信息，所述事件記錄模塊記錄所述數據轉換模塊轉換數據信息的事件，所述數據輸出模塊將數據轉換模塊轉發後的數據信息輸出至乙太網接口。
優選的，所述串行接口的數量為16個，所述乙太網接口的數量為6個，且所述串行接口為 RS422 或 RS485 或 RS232 接口。
為了達到上述第二目的，本發明採用的技術方案如下
一種物聯網前端數據採集網關的運行方法，其包括以下步驟，
S10、所述網關運行模塊採集通過串行接口輸入的協議數據信息；
S20、所述網關運行模塊將採集到的協議數據信息轉化成所需要的協議數據信
S30、所述網關運行模塊將轉換後的協議數據信息通過乙太網接口進行輸出。
優選的，所述步驟S20具體包括
S210、所述數據採集模塊採集通過串行接口輸入的協議數據信息；
S220、所述資料庫模塊存儲所述數據採集模塊採集到的協議數據信息；
S230、所述數據轉換模塊將所述數據採集模塊採集到的協議數據信息轉換為另一種協議數據信息；
S240、所述資料庫模塊存儲通過所述數據轉換模塊轉換後的數據信息；
S250、所述數據輸出模塊輸出所述數據轉換模塊轉換後的數據信息至乙太網接口中；
S260、所述事件記錄模塊記錄所述步驟S210-S250的信息。
為了達到上述第三目的，本發明採用的技術方案如下
一種由上述的物聯網前端數據採集網關組成的系統，其包括設備層、數據伺服器層和物聯網前端數據採集網關，所述設備層、數據伺服器層分別與物聯網前端數據採集網關連接。
優選的，所述設備層與物聯網前端數據採集網關的網關本體的串行接口連接，所述數據伺服器層與物聯網前端數據採集網關的網關本體的乙太網接口連接。
與現有技術相比，本發明的優點在於採用網關本體、網關管理模塊以及網關運行模塊結合的形式，其可用於各種協議的數據信息的轉換，並且其具有可靠性高、方便維護的優點。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖I是本發明的物聯網前端數據採集網關的框架圖2是本發明的物聯網前端數據採集網關中的運行模塊具體框架圖3是本發明的物聯網前端數據採集網關的運行方法流程圖4是本發明的物聯網前端數據採集網關的數據轉換具體流程圖5是本發明的由物聯網前端數據採集網關組成的系統的框架圖。
附圖標記說明A、串行接口，B、乙太網接口，I、網關本體，2、網關管理模塊，3、網關運行模塊，4、設備層，5、數據伺服器層，31、數據採集模塊，32、資料庫模塊，33、數據轉換模塊，34、事件記錄模塊，35、數據輸出模塊。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。
參閱圖I所示，本發明提供一種物聯網前端數據採集網關，其包括具有串行接口 A 以及乙太網接口 B的網關本體1，與網關本體I連接的用於完成遠程診斷與維護功能的網關管理模塊2，以及與所述網關本體I、網關管理模塊2連接的用於數據處理的網關運行模塊3;並且網關管理模塊2可以安裝於一個PC機中。
參閱圖2所示，進一步，在本發明中網關運行模塊3包括數據採集模塊31、資料庫模塊32、數據轉換模塊33、事件記錄模塊34以及數據輸出模塊35 ;其中，數據採集模塊 31採集通過串行接口 A輸入的協議數據信息，資料庫模塊32存儲數據採集模塊31採集的數據信息，數據轉換模塊33將資料庫模塊32存儲的數據信息轉化為另一種協議的數據信息，事件記錄模塊34記錄所述數據轉換模塊33轉換數據信息的事件，數據輸出模塊35將數據轉換模塊33轉發後的數據信息輸出至乙太網接口 B。
另外，串行接口 A的數量為16個，乙太網接口 B的數量為6個，且串行接口 A為 RS422或RS485或RS232接口，支持RS485自動數據流控制，埠加載3000V隔離裝置，採用千兆乙太網，所有埠工作狀態均有前面板指示燈供觀察，所有晶片部件均採用高可靠元件，通過CE、EMC、FCC認證。且所有的埠均可自由指定接收或轉發的協議類型。並且協議種類達到上千種,協議包括國內外主流的PLC協議、DCS協議、智能儀表協議、智能模塊協議、IEC60870系列電力規約協議等。
參閱圖3、圖4所示，本發明的物聯網前端數據採集網關的運行方法，其包括以下步驟，
S10、所述網關運行模塊3採集通過串行接口 A輸入的協議數據信息；
S20、所述網關運行模塊3將採集到的協議數據信息轉化成所需要的協議數據信
S30、所述網關運行模塊3將轉換後的協議數據信息通過乙太網接口 B進行輸出。
進一步的，步驟S20具體包括以下步驟
S210、所述數據採集模塊31採集通過串行接口 A輸入的協議數據信息；
S220、所述資料庫模塊32存儲所述數據採集模塊31採集到的協議數據信息；
S230、所述數據轉換模塊33將所述數據採集模塊31採集到的協議數據信息轉換為另一種協議數據信息，如從PLC協議轉為DCS協議等；
S240、所述資料庫模塊32存儲通過所述數據轉換模塊33轉換後的數據信息；
S250、所述數據輸出模塊35輸出所述數據轉換模塊33轉換後的數據信息至乙太網接口 B中；
S260、所述事件記錄模塊34記錄所述步驟S210-S250的信息。
總的來說，通過上述的物聯網前端數據採集網關以及其運行方法，可以方便的將從串行接口 A進入的協議數據信息通過轉化為另一種協議數據並通過以外網接口 B輸出。 其具有可靠性高、方便維護的優點。
參閱圖5所示，為本發明的物聯網前端數據採集網關組成的系統，其包括設備層4 以及數據伺服器層5和物聯網前端數據採集網關，所述設備層4、數據伺服器層5分別與物聯網前端數據採集網關連接。並且設備層4與物聯網前端數據採集網關的網關本體I的串行接口 A連接，所述數據伺服器層5與物聯網前端數據採集網關的網關本體I的以外網接口 B連接。
下面具體介紹由本發明的物聯網前端數據採集網關組成的系統的實施方式，其中物聯網前端數據採集網關的運行方法均參照圖3、圖4所示的流程圖進行。
一、能源管理系統EMS的應用
在冶金、石化、發電廠企業的能源管理系統及信息化建設過程中，存在著大量的不同廠家和不同通訊方式的過程設備。即設備層4與實時數據伺服器層5之間的實時數據通訊，無論從數據質量上還是數據的完整性上都存在著很多問題。集中表現在能源(配電室、變電所)、計量(水、電、氣等)數據沒有完整地進入實時資料庫，實時數據採集留有很多空白點。實時資料庫對於物理上比較分散的數據源沒有採集辦法，造成MES、ERP等管理軟體有些功能靠手工錄入數據工作，影響了軟體性能的發揮。MES、SIS、ERP建設的實時數據採集接口兼容性、開放性不好，甚至提供的不是標準接口。當過程設備升級或管理軟體升級後，接口程序需要重新開發。在使用本發明的物聯網前端數據採集網關以後，其可以輕鬆接入各種標準接口及各種ERP、計量、質量檢測系統，對實時資料庫PI、Infoplus, PHD、 iHistorian、InSQL等具有良好的兼容性。
二、企業執行製造系統的應用
企業執行製造系統企業生產執行製造系統中，關鍵性的數據管理採用的是大型的實時資料庫來進行海量數據管理，在通訊標準上，OPC標準由於其開放性和高效性，現在已被廣泛應用於自動化控制領域及生產信息管理中。目前大多數DCS系統、SCADA系統對外都提供了 OPC Server，以便為上層MES、生產調度等管理信息系統提供實時生產數據。同時幾乎所有的MES系統、生產調度系統的採集接口也都提供了 OPC Client以便能實現對OPC Server數據的採集。然而由於很多眾多的設備地理分散、通訊設備協議也不一致，給企業 MES的後續數據的入網帶來了不便，使用本發明的物聯網前端數據採集網關可以有效的將各種設備協議轉換成OPC Server,方便系統聯網。
三、電力通訊管理機
在變電站綜合自動化系統內，在物理層集成了電力行業的CAN與LON總線接口，通過本發明的物聯網前端數據採集網關可以在數據鏈路層實現了電力IEClOl與IEC104通訊協議的轉換，保障了系統的穩定。
四、軌道交通EEP
隨著軌道交通行業的旺盛需求，該本發明的產品物聯網前端數據採集網關對軌道交通綜合監控行業來說，承擔起FEP (前端處理器)角色。其通過採集電力監控系統、環境設備監控系統、火災報系統、信號系統、公共廣播系統、車輛無線系統等的數據信號信息，並將其轉化為一綜合的信息，傳遞如車站工作站，實現網絡通訊的調度功能。
雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是專利所有者可以在所附權利要求的範圍之內做出各種變形或修改，如本發明還可以應用於，樓宇IBMS中，因此，只要不超過本發明的權利要求所描述的保護範圍，都應當在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種物聯網前端數據採集網關，其特徵在於其包括具有串行接口(A)以及乙太網接口(B)的網關本體(1)，與網關本體(I)連接的用於完成遠程診斷與維護功能的網關管理模塊(2)，以及與所述網關本體(I)、網關管理模塊(2)連接的用於數據處理的網關運行模塊(3)。
2.根據權利要求I所述的物聯網前端數據採集網關，其特徵在於所述網關運行模塊(3)包括數據採集模塊(31)、資料庫模塊(32)、數據轉換模塊(33)、事件記錄模塊(34)以及數據輸出模塊(35);其中，所述數據採集模塊(31)採集通過串行接口(A)輸入的協議數據信息，所述資料庫模塊(32)存儲數據採集模塊(31)採集的數據信息，所述數據轉換模塊(33)將資料庫模塊(32)存儲的數據信息轉化為另一種協議的數據信息，所述事件記錄模塊(34)記錄所述數據轉換模塊(33)轉換數據信息的事件，所述數據輸出模塊(35)將數據轉換模塊(33)轉發後的數據信息輸出至乙太網接口(B)。
3.根據權利要求2所述的物聯網前端數據採集網關，其特徵在於所述串行接口(A)的數量為16個，所述乙太網接口(B)的數量為6個，且所述串行接口(A)為RS422或RS485或RS232 接口。
4.一種根據權利要求I所述的物聯網前端數據採集網關的運行方法，其特徵在於包括以下步驟， S10、所述網關運行模塊(3)採集通過串行接口(A)輸入的協議數據信息； S20、所述網關運行模塊(3)將採集到的協議數據信息轉化成所需要的協議數據信息； S30、所述網關運行模塊(3)將轉換後的協議數據信息通過乙太網接口(B)進行輸出。
5.根據權利要求6所述的物聯網前端數據採集網關的運行方法，其特徵在於所述步驟S20具體包括 S210、所述數據採集模塊(31)採集通過串行接口(A)輸入的協議數據信息； S220、所述資料庫模塊(32)存儲所述數據採集模塊(31)採集到的協議數據信息； S230、所述數據轉換模塊(33)將所述數據採集模塊(31)採集到的協議數據信息轉換為另一種協議數據信息； S240、所述資料庫模塊(32)存儲通過所述數據轉換模塊(33)轉換後的數據信息； S250、所述數據輸出模塊(35)輸出所述數據轉換模塊(33)轉換後的數據信息至乙太網接口(B)中； S260、所述事件記錄模塊(34)記錄所述步驟S210-S250的信息。
6.一種根據權利要求I所述的物聯網前端數據採集網關組成的系統，其特徵在於包括設備層(4)、數據伺服器層(5)和權利要求I所述的物聯網前端數據採集網關，所述設備層(4)、數據伺服器層(5)分別與所述的物聯網前端數據採集網關連接。
7.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於所述設備層(4)與物聯網前端數據採集網關的網關本體(I)的串行接口( A)連接，所述數據伺服器層(5 )與物聯網前端數據採集網關的網關本體(I)的乙太網接口(B)連接。
全文摘要
本發明公開了一種具備GPS與基站定位功能的遠程數據傳輸及防盜裝置，包括處理器以及分別與處理器連接的GSM通信單元、GSM輔助定位單元、電源單元、外設數據透傳單元、車輛告警感應單元以及GPS定位單元。本發明公開了一種物聯網前端數據採集網關，其包括具有串行接口以及乙太網接口的網關本體與網關本體連接的用於完成遠程診斷與維護功能的網關管理模塊，以及與所述網關本體、網關管理模塊連接的用於數據處理的網關運行模塊。本發明還公開了上述的物聯網前端數據採集網關的運行方法，以及其組成的系統。本發明採用網關本體、網關管理模塊以及網關運行模塊結合的形式，其可用於各種協議的數據信息的轉換，並且其具有可靠性高、方便維護的優點。
文檔編號H04L12/66GK102984052SQ20121055151
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者張波 申請人:武漢力控控制科技有限公司