一种数据采集监控系统的制作方法

本发明涉及数据采集监控技术领域，具体而言，涉及一种数据采集监控系统。

背景技术：

目前，数据采集监控系统(scada系统)系统是以计算机为基础的dcs与电力自动化监控系统；它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。而，现有的数据采集监控系统(scada系统)主要由于两个原因未能真正实现设备数据的实时采集：

1.设备通讯协议复杂，因为工业领域设备种类繁多，通讯协议五花八门，不同通讯协议之间的数据无法传输；

2.数据采集量较大时，受制于设备数据采集的实时性要求，一般系统无法承受如此巨大的数据压力。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种数据采集监控系统，旨在解决现有数据采集监控系统无法实现设备数据实时采集的问题。

本发明提出了一种数据采集监控系统，包括：管理模块、处理模块、共享模块以及监控模块；其中，

所述管理模块用于建立统一的数据标准，以实现设备基础数据的统一汇总管理，维护设备采集点，以确保设备信息采集的动态性与关联性，并对用户的使用权限进行设定和统一管理，以保证系统的信息安全管理；

所述数据处理模块用于对所述设备采集点的数据进行多点采集，并对采集的设备基础数据进行相关处理，以便于所述共享模块所述数据进行共享；

所述共享模块用于根据预设的接口协议定期共享经所述处理模块处理之后的设备实时数据以及设备使用及运行状况的统计分析数据；

所述监控模块用于对系统中设备事件服务及报警服务的相关记录进行实时监控和设置操作。

进一步地，上述数据采集监控系统中，所述管理模块包括：设备注册信息管理单元和用户权限管理单元；其中，

所述设备注册信息管理单元用于建立统一的数据标准，实现对设备基础数据的统一汇总管理，对设备采集点进行实时维护，实现设备信息采集的动态性与关联性，保证数据的完整性；

所述用户权限管理单元用于对用户的使用权限进行设定、分配以及管理，并对所有用户信息统一存储，以完成系统的信息安全管理。

进一步地，上述数据采集监控系统中，所述处理模块包括：开关量控制单元和模拟量控制单元；其中，

所述开关量控制单元用于识别开关量类别，并供操作员设置开关量输入点的状态或供操作员禁止对开关量输入点的采集；

所述模拟量控制单元用于进行的设备基础数据的采集，并对采集的数据进行检测和相关处理。

进一步地，上述数据采集监控系统中，所述模拟量控制单元包括：采集子单元、检测子单元以及处理子单元；其中，

所述采集子单元用于多点的采集设备的基础信息，并将其传输至所述检检测子单元，以对所述数据进行检测；

所述检测子单元用于对所述采集子单元采集的数据进行工程量转换和量程检查；

所述处理单元用于对所述采集子单元进行数据采集过程中出现信号异常区段时进行报警、零点嵌位或死区定义处理。

进一步地，上述数据采集监控系统中，所述数据共享模块共享接口的接口协议包括：modbus、tcp、http、udp、opc、ckmodbus以及modbustcp协议。

进一步地，上述数据采集监控系统中，所述监控模块包括：事件单元和警示单元；其中，

所述事件单元用于供用户对系统中设备及操作的相关记录进行查看、等级、过滤、排序，并根据事件等级对设备进行设置与操作；

所述警示单元用于对系统运行过程中各模块在运行状况进行实时监控和记录，并在各模块运行异常时进行报警提示。

进一步地，上述数据采集监控系统中，所述设备注册信息管理单元包括：标准建立子单元、维护子单元以及匹配子单元；其中，

所述标准建立子单元用于建立统一的数据标准，以实现设备基础数据的统一汇总管理，确保设备基础数据的导入、导出、查询、统计分析功；

所述维护子单元用于维护设备采集点，以实现对设备采集点各动态信息的及时采集；

所述匹配子单元用于将采集到所述采集点动态信息根据设备id和网关ip与设备的注册信息关联，以保证数据的完整性。

进一步地，上述数据采集监控系统中，所述用户权限管理单元包括：角色管理子单元、操作权限管理子单元、用户管理子单元以及在线查看子单元；其中，

所述角色管理子单元用于提供针对用户所属角色的管理内容；

所述操作权限管理子单元用于对所有用户进行监视、控制以及配置的权限进行管理；

所述用户管理子单元用于设置系统用户的用户名、所属角色、密码、用户资料信息；

所述线查看子单元用于供相应权限的人员查看当前所有登录到该系统的用户的信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的数据采集监控系统，通过对采集点的设备基础数据进行多点、实时地采集，并提供了支持适配多种协议的标准接口，一方面极大地提升了软件系统的稳定性和持续多点位数据的并发性，另一方面有效地保证多源异构数据的稳定运行，进而有效地保证了数据采集系统的实时采集、全面连接和高效运行。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的数据采集监控系统的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1所示，为本发明实施例的数据采集监控系统，其包括：管理模块、处理模块、共享模块以及监控模块；其中，所述管理模块用于建立统一的数据标准，以实现设备基础数据的统一汇总管理，维护设备采集点，以确保设备信息采集的动态性与关联性，并对用户的使用权限进行设定和统一管理，以保证系统的信息安全管理；所述数据处理模块用于对所述设备采集点的数据进行多点采集，并对采集的设备基础数据进行相关处理，以便于所述共享模块所述数据进行共享；所述共享模块用于根据预设的接口协议定期共享经所述处理模块处理之后的设备实时数据以及设备使用及运行状况的统计分析数据；所述监控模块用于对系统中设备事件服务及报警服务的相关记录进行实时监控和设置操作。本发明提供的数据采集监控系统，通过提升软件的系统稳定性和持续多点位数据并发性，以及提供支持适配多种协议的标准接口，可以保证多源异构数据的稳定运行，保证了数据采集系统的实时采集、全面连接和高效运行。

具体而言，所述管理模块包括：设备注册信息管理单元和用户权限管理单元；其中，所述设备注册信息管理单元用于建立统一的数据标准，以实现各三级单位设备基础数据的统一汇总管理，确保实现设备所属单位、设备名称、设备型号、设备类型等各信息项的管理，进一步保证实现设备基础数据的导入、导出、查询、统计分析等功能；同时，其还用于维护设备采集点，如开关量、模拟量、内部量数据，以实现对各动态信息的采集，并将采集到的动态信息根据设备id和网关ip与设备的注册信息关联，以保证数据的完整性。所述用户权限管理单元用于对用户的使用权限进行设定、分配以及管理，并对所有用户信息统一存储，以完成系统的信息安全管理。

本实施例中，所述管理模块包括：设备注册信息管理单元和用户权限管理单元；其中，所述设备注册信息管理单元用于建立统一的数据标准，实现对设备基础数据的统一汇总管理，对设备采集点进行实时维护，实现设备信息采集的动态性与关联性，保证数据的完整性；其包括：标准建立子单元、维护子单元以及匹配子单元；其中，所述标准建立子单元用于建立统一的数据标准，以实现设备基础数据的统一汇总管理，确保设备基础数据的导入、导出、查询、统计分析功；所述维护子单元用于维护设备采集点，以实现对设备采集点各动态信息的及时采集；所述匹配子单元用于将采集到所述采集点动态信息根据设备id和网关ip与设备的注册信息关联，以保证数据的完整性。所述用户权限管理单元用于对用户的使用权限进行设定、分配以及管理，并对所有用户信息统一存储，以完成系统的信息安全管理；其包括：角色管理子单元、操作权限管理子单元、用户管理子单元以及在线查看子单元；其中，所述角色管理子单元用于提供针对用户所属角色的管理内容，系统中应提供的用户角色应至少包括系统管理员、业务操作人员等角色；所述操作权限管理子单元用于对对所有用户可进行的功能，包括监视、控制、配置等的权限进行管理，其任一功能只可针对特定的角色，并在每次执行该功能时对该功能进行权限校验，且系统提供管理界面供系统管理人员对相应的权限分配进行修改；所述用户管理子单元用于提供人机交互界面对所有系统的用户进行管理，包括设置系统用户的用户名、所属角色、密码、用户资料等信息；所述线查看子单元允许具有相应权限的人员查看当前所有登录到系统的用户的情况，包括所属单位、用户名、角色等信息。

具体而言，所述处理模块包括：开关量控制单元和模拟量控制单元；其中，所述开关量控制单元用于识别开关量类别，并供操作员设置开关量输入点的状态或供操作员禁止对开关量输入点的采集。所述模拟量控制单元用于进行的设备基础数据的采集，并对采集的数据进行检测和相关处理，其包括：采集子单元、检测子单元以及处理子单元；其中，所述采集子单元用于多点的采集设备的基础信息，并将其传输至所述检检测子单元，以对所述数据进行检测；所述检测子单元用于对所述采集子单元采集的数据进行工程量转换和量程检查；所述处理单元用于对所述采集子单元进行数据采集过程中出现信号异常区段时进行报警、零点嵌位以及死区定义处理。

本实施例中，所述处理模块包括：开关量控制单元和模拟量控制单元；其中，所述开关量控制单元用于识别开关量类别，该开关量类别包括：单位开关和双位开关两种，其中每个单位开关点具有0和1两种输入状态，每个双位开关点具有00、01、10和11四种输入状态；同时，操作员可以通过操作命令人工设置开关量输入点(遥信点)的状态，或禁止对开关量输入点(遥信点)的采集，而对于禁止操作，数据库中保留禁止前的状态；此外，开关量的某个状态可以预定为报警状态，当这种状态出现时，将产生相关报警或事件。所述模拟量控制单元用于进行的设备基础数据的采集，并对采集的数据进行检测和相关处理，其包括：采集子单元、检测子单元以及处理子单元；其中，所述采集子单元用于多点的实时采集设备的基础信息，并将其传输至所述检检测子单元，以对所述数据进行检测；所述检测子单元用于对所述采集子单元采集的数据进行工程量转换和量程检查；所述处理单元用于对所述采集子单元进行数据采集过程中出现信号异常区段时进行报警、零点嵌位以及死区定义处理，其中，当模拟量的值超过预定范围后产生报警；零点嵌位是为了避免悬空的输入信号在其零点附近摆动，此时可在数据库中设置一近零死区，如果在近零死区范围内时可嵌位成零(下限值)；死区定义按周期采集的遥测信号，可以定义变化传送死区，每个周期采集时，如果定义了变化死区传送，则只有当本次数据与上次传送的数据之差超过了遥测量变化死区(额定值的0.5-1％，在数据库中定义)时，数据才传送到服务器。此外，所述处理模块还包括：内部量控制单元，其内部点同样包括模拟量点和开关量点，与输入点不同的是，其值或状态不是由现场采集的，而是由操作员手工设置或监控系统内部计算后产生的。

具体而言，所述共享模块用于根据预设的接口协议定期共享经所述处理模块处理之后的设备实时数据以及设备使用及运行状况的统计分析数据，以便于其他人员能够及时有效地获取设备实时数据以及设备使用及运行状况的统计分析数据。

本实施例中，所述数据共享模块用于数据采集平台根据接口协议定期向三类制造平台共享设备的开关机状态、设备故障、物理位置、使用人员、使用频率等实时数据以及设备使用及运行状况的统计分析数据。所述数据共享模块共享接口的接口协议包括：modbus、tcp、http、udp、opc、ckmodbus以及modbustcp协议。

具体而言，所述监控模块用于对系统中设备事件服务及报警服务的相关记录进行实时监控和设置操作。所述监控模块包括：事件单元和警示单元；其中，所述事件单元用于供用户对系统中设备及操作的相关记录进行查看、等级、过滤、排序，并根据事件等级对设备进行设置与操作；所述警示单元用于对系统运行过程中各模块在运行状况进行实时监控和记录，并在各模块运行异常时进行报警提示。

本实施例中，所述监控模块包括：事件单元和警示单元；其中，所述事件单元主要是对平台中面向设备及用户操作的相关记录进行查看、等级、过滤、排序，并根据事件等级进行设置与操作；其包括：(1)查看事件列表，该服务以列表的形式显示当前用户可查看的所有事件。列表中，显示事件相应的时间、描述、等级、状态、所属设备等信息。(2)事件等级，该服务可为事件设置不同的事件等级以区分事件的重要程度。系统支持不少于4级事件等级，事件等级的数量以及各事件所属的等级可由用户自行设置。(3)事件过滤，该服务允许用户设定相关的条件对事件进行过滤，以查看用户关心的事件。用户可设定的条件应至少包括时间范围、所属子系统、描述关键字、事件等级，过滤条件可组合。(4)事件排序，默认的事件排序顺序应为首先按事件发生的事件由后往前排序。该服务允许用户可对事件的显示进行排序操作。可排序的条件至少包括时间、所属设备、事件等级，顺序支持正序和反序。(5)事件设置，该服务应提供人机交互界面供用户设置事件功能相关的配置信息，如事件等级等内容进行设置。所述警示单元是针对系统中各种异常情况进行报警和记录进行监控，当有异常事件时，系统通过声音和显示进行报警；其包括：(1)查看警报，该服务中包含一个完整的报警查看界面显示当前用户可查看的所有报警，完成报警查看功能。在报警界面中，显示报警相应的时间、描述、等级、状态、所属设备等信息，并用不同的颜色及闪烁来区分所有报警的等级和状态。各报警等级及状态的颜色及闪烁应可由用户自行定义。(2)报警状态，警报的状态分为开放、已确认、已关闭。根据用户的操作以及设备状态的变化，警报的状态在不同状态间切换。当某警报生成时，该警报处于开放状态。当用户通过界面操作对该报警进行确认后，警报处于已确认状态。设备恢复正常状态后，报警处于已关闭状态。所有已确认且已关闭的警报不在警报的查看界面中显示出来，但保存为历史数据，并可被调阅查看。(3)报警等级，成该服务支持为报警设置不同的报警等级以区分报警的严重程度。系统应支持不少于4级报警等级，报警等级的数量以及各报警所属的等级可由用户自行设置。(4)确认报警，该服务提供人机交互界面，供用户对已生成的报警进行确认。确认标记用户已了解该警报，并正在采取措施进行处理。(5)报警过滤，用户在查看报警时，可设定相关的条件对警报进行过滤，以查看用户关心的警报。用户可设定的条件应至少包括时间范围、所属子系统、描述关键字、报警等级、报警状态，过滤条件可组合。(6)报警排序，默认的警报排序顺序为首先按警报等级由高到低进行排序，在相同等级的警报内，以警报产生的时间由后往前进行排序。用户可对警报的显示进行排序操作。可排序的条件至少包括时间、所属设备、报警等级、报警状态，顺序支持正序和反序。(7)报警设置，该服务提供人机交互界面供用户设置报警功能相关的配置信息，如报警等级、警报颜色等内容进行设置。

本实施例中，所述共享模块共享接口的各种接口协议使用示例如下：

(1)接口：getallstatemessage

备注：每次调用接口的时候都是将所有的状态数据发回，所以不需要输入请求参数。

示例代码：

(2)接口：udp

备注：为减轻网络压力，仅传输动态数据。

示例代码：

(3)接口：ckmodbus

指令说明如下：

下行：ebecedee00050000000055aa

上行：

(4)接口：tcp

(5)接口：modbustcp

主机发送的命令格式：01020000000879cc

从机应答的数据格式：010201022049

从机应答的报文格式：

(6)接口：http

{

"iot":"123456",

"accesskey":"htdqhtzzhnw01",

"data":[

{

"equipment":"1",

"v":1000,

"t":1491448161000

},

{

"equipment":"2",

"v":2000,

"t":1491448161000

},

{

"equipment":"3",

"v":2000,

"t":1491448161000

},

{

"equipment":"5",

"v":3000,

"t":1491448161000

}]

}

。

显然可以得出的是，本发明提供的数据采集监控系统，通过对采集点的设备基础数据进行多点、实时地采集，提升了软件系统的稳定性和持续多点位数据并发性，同时提供了支持适配多种协议的标准接口，可以保证多源异构数据的稳定运行，进而有效地保证了数据采集系统的实时采集、全面连接和高效运行。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。