一种嵌入式工业物联网数据采集监控系统及方法与流程

本发明属于物联网数据采集监控技术领域，尤其涉及一种嵌入式工业物联网数据采集监控系统及方法。

背景技术：

工业物联网是将具有感知、监控能力的各类采集、控制传感器或控制器，以及移动通信、智能分析等技术不断融入到工业生产过程各个环节，从而大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，最终实现将传统工业提升到智能化的新阶段。从应用形式上，工业物联网的应用具有实时性、自动化、嵌入式(软件)、安全性、和信息互通互联性等特点。然而，现有嵌入式工业物联网数据采集监控系统对采集的工业数据分析极不方便，效率低下；同时，通过关系数据库或实时数据库进行存储，但这种方式涉及第三方编程，技术复杂、不能兼容各种数据库，同时每次可访问的数据量小，且关系数据库或实时数据库的价格高昂。

综上所述，现有技术存在的问题及缺陷为：现有嵌入式工业物联网数据采集监控系统对采集的工业数据分析极不方便，效率低下；同时，通过关系数据库或实时数据库进行存储，但这种方式涉及第三方编程，技术复杂、不能兼容各种数据库，同时每次可访问的数据量小，且关系数据库或实时数据库的价格高昂。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种嵌入式工业物联网数据采集监控系统及方法。

本发明是这样实现的，一种嵌入式工业物联网数据采集监控方法，所述嵌入式工业物联网数据采集监控方法包括以下步骤：

步骤一，通过工业数据采集模块利用监测装置对工业园区进行监控，并对工业数据信息进行采集；

步骤二，通过工业数据处理模块获取步骤一采集的工业数据信息，并利用数据处理程序根据采集的工业数据信息生成工业数据处理矩阵；所述数据处理矩阵包括当前的精确度信息向量和当前的效率信息向量；

步骤三，根据步骤二生成的数据处理矩阵当前的精确度信息向量和当前的效率信息向量确定所述最优数据处理矩阵，通过最优数据处理矩阵对采集的工业数据信息进行处理；

步骤四，通过工业数据传输模块利用工业通信设备将步骤三处理后的工业数据信息传输到中央控制模块；

步骤五，通过中央控制模块利用嵌入式单片机控制所述工业物联网数据采集监控系统各个模块的正常工作；

步骤六，通过物联通信模块利用网络接口接入物联网实现所述工业物联网数据采集监控系统的物联通信；

步骤七，通过数据校准模块利用校准程序对处理后的工业数据信息进行校准，并通过数据统计模块利用统计程序统计校准后的工业数据；

步骤八，通过数据分析模块获取步骤七校准后的工业数据信息，并利用分析程序从所述工业数据中抽取属于多个生产要素类别的数据；其中，所述生产要素类别是指工业生产流程中生产一件产品或者运行一个生产过程所需的生产要素对应的类别；对工业数据的类别及类别中的数据项进行配置；

步骤九，基于步骤八抽取得到的所述属于多个生产要素类别的数据，建立多个生产要素类别的数据模型；基于建立的所述数据模型对对所述工业数据进行分析，生成分析报告，并对分析报告进行可视化展示；

步骤十，通过云存储模块发出存储请求，并利用云数据库服务器采用分布式传感器网络中获取待存储的工业数据信息；根据通讯驱动程序所采集到的工业数据信息的类型，选择对应的数据库连接表；

步骤十一，将所述工业数据信息分成若干子信息，将子信息单独打包成信息块；根据所述数据库连接表，查找到所述数据信息对应的触发条件和目的数据库的参数，并根据所述目的数据库的参数，将所述数据信息转换为标签数据信息；

步骤十二，当所述数据信息满足所述触发条件时，根据所述数据信息的类型，将所述标签数据信息中的所有参数信息按照预设格式拼接成一个字符串，写入数据库配置文件；

步骤十三，根据所述目的数据库的参数，将所述数据库配置文件发送至所述目的数据库，进行所述采集的工业数据信息、处理后的工业数据信息、分析报告及分析报告的存储；

步骤十四，通过显示模块利用显示器显示储采集的工业数据信息、处理后的工业数据信息、分析报告及分析报告的实时数据。

进一步，步骤三中，所述根据生成的数据处理矩阵当前的精确度信息向量和当前的效率信息向量确定所述最优数据处理矩阵的方法如下：

(i)根据各数据分析矩阵当前的精确度信息向量和当前的效率信息向量生成各数据分析矩阵当前的判断参量；

(ii)对比各所述数据分析矩阵当前的判断参量，确定出当前具有最大判断参量的数据分析矩阵；

(iii)根据当前具有最大判断参量的数据分析矩阵的精确度信息向量和效率信息向量确定所述最优数据处理矩阵。

进一步，步骤八中，所述获取校准处理后的工业数据信息的方法，包括：

(a)从数据源获取所述数据源输出的工业数据信息；

(b)基于设定的过滤规则，对所述工业数据进行过滤处理，得到所述待处理的工业数据。

进一步，步骤八中，所述工业生产流程中生产一件产品或者运行一个生产过程所需的生产要素对应的类别包括：

生产一件产品或者运行一个生产过程中，涉及的人、机、料、法、环、能、废中的一个或多个。

进一步，步骤十中，所述根据通过通讯驱动程序所采集到的工业数据信息的类型，选择对应的数据库连接表的方法，包括：

(1)当所述数据信息是实时数据信息时，选择实时数据库连接表；

(2)当所述数据信息是批量数据信息时，选择批量数据库连接表。

进一步，步骤十一中，所述将所述工业数据信息分成若干子信息，将子信息单独打包成信息块的方法，包括：

1)对工业数据信息通过树状分类法进行多级分类，得到若干个子信息；

2)根据分类目录创建子信息之间的访问链接；

3)将所述访问链接与各个子信息一起打包成信息块。

进一步，步骤十二中，所述当所述数据信息对应的触发条件是时间触发条件时，所述数据信息满足所述触发条件的方法包括：所述数据信息所转换的所述标签数据信息中的时间戳与上一次所转换的标签数据信息中的时间戳的差值大于预设时间周期；

所述当所述数据信息对应的触发条件是数值变化触发条件时，所述数据信息满足所述触发条件的方法包括：所述数据信息所转换的所述标签数据信息中的标签数值与上一次所转换的标签数据信息中的标签数值的差值大于预设数值变化值；

所述当所述数据信息是实时数据信息时，所述将所述标签数据信息中的所有参数信息按照预设格式拼接成一个字符串的方法包括：按照json格式将所述标签数据信息中的所述标签名称、所述标签数值、所述时间戳及所述质量戳，拼接成字符串；

所述当所述数据信息是批量数据信息时，所述将所述标签数据信息中的所有参数信息按照预设格式拼接成一个字符串的方法包括：按照bson格式将所述标签数据信息中的所述标签名称、所述标签数值、所述时间戳及所述质量戳，拼接成字符串。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述的嵌入式工业物联网数据采集监控方法的嵌入式工业物联网数据采集监控系统，所述嵌入式工业物联网数据采集监控系统包括：

工业数据采集模块、工业数据处理模块、工业数据传输模块、中央控制模块、物联通信模块、数据校准模块、数据分析模块、数据统计模块、云存储模块、显示模块。

工业数据采集模块，与工业数据处理模块连接，用于通过监测装置对工业园区进行监控，并对工业数据信息进行采集；

工业数据处理模块，与工业数据采集模块、工业数据传输模块连接，用于通过数据处理程序对采集的工业数据信息进行处理；

工业数据传输模块，与工业数据处理模块、中央控制模块连接，用于通过工业通信设备将处理后的工业数据信息传输到中央控制模块；

中央控制模块，与工业数据传输模块、物联通信模块、数据校准模块、数据分析模块、数据统计模块、云存储模块、显示模块连接，用于通过嵌入式单片机控制所述工业物联网数据采集监控系统各个模块的正常工作；

物联通信模块，与中央控制模块连接，用于通过网络接口接入物联网实现所述工业物联网数据采集监控系统的物联通信；

数据校准模块，与中央控制模块连接，用于通过校准程序对处理后的工业数据信息进行校准；

数据分析模块，与中央控制模块连接，用于通过分析程序对校准后的工业数据信息进行分析，并生成分析报告；

数据统计模块，与中央控制模块连接，用于通过统计程序统计校准后的工业数据；

云存储模块，与中央控制模块连接，用于通过云数据库服务器存储采集的工业数据信息、处理后的工业数据信息、分析报告及分析报告；

显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示储采集的工业数据信息、处理后的工业数据信息、分析报告及分析报告的实时数据。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的嵌入式工业物联网数据采集监控方法。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的嵌入式工业物联网数据采集监控方法。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的嵌入式工业物联网数据采集监控方法，通过工业数据处理模块根据各数据处理矩阵中的所述精确度信息向量和所述效率信息向量确定出最优数据处理矩阵，从而确定出最优的处理策略，提高了数据处理的精确度、效率和质量。通过数据分析模块明将工业海量数据存储在数据库中，能够基于工艺业务场景对数据进行分类，其中类别以及类别中的数据项可按照需求自由配置，并且数据能够按照设定的格式随时导出。本发明实现了数据可视化，能够对多种数据进行趋势对比分析，寻找数据之间的关联关系，满足了工业生产中对数据分析的需求，辅助工程师准确把握当前以及历史的生产状态，做出更科学、更合理的决策。

同时，通过云存储模块利用通讯驱动程序采集工业设备的数据信息，根据数据信息的类型选择相应的数据库连接表，根据选定的数据库连接表，确定数据信息对应的触发条件和目的数据库的参数，并将数据信息转换为标签数据信息，当数据信息满足触发条件时，将标签数据信息中的所有参数信息按照预设格式拼接成字符串，写入数据库配置文件，根据目的数据库的参数，将数据库配置文件发送到目的数据库。本发明实现存储简单，可兼容各种数据库，访问量大，满足第三方访问的需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的嵌入式工业物联网数据采集监控方法流程图。

图2是本发明实施例提供的嵌入式工业物联网数据采集监控系统结构框图；

图中：1、工业数据采集模块；2、工业数据处理模块；3、工业数据传输模块；4、中央控制模块；5、物联通信模块；6、数据校准模块；7、数据分析模块；8、数据统计模块；9、云存储模块；10、显示模块。

图3是本发明实施例提供的通过数据处理程序对采集的工业数据信息进行处理的方法流程图。

图4是本发明实施例提供的通过分析程序对校准后的工业数据信息进行分析，并生成分析报告的方法流程图。

图5是本发明实施例提供的通过云数据库服务器存储采集的工业数据信息、处理后的工业数据信息、分析报告及分析报告的方法流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的嵌入式工业物联网数据采集监控方法包括以下步骤：

s101，通过工业数据采集模块利用监测装置对工业园区进行监控，并对工业数据信息进行采集；

s102，通过工业数据处理模块利用数据处理程序对采集的工业数据信息进行处理；

s103，通过工业数据传输模块利用工业通信设备将处理后的工业数据信息传输到中央控制模块；

s104，通过中央控制模块利用嵌入式单片机控制所述工业物联网数据采集监控系统各个模块的正常工作；

s105，通过物联通信模块利用网络接口接入物联网实现所述工业物联网数据采集监控系统的物联通信；

s106，通过数据校准模块利用校准程序对处理后的工业数据信息进行校准；通过数据统计模块利用统计程序统计校准后的工业数据；

s107，通过数据分析模块利用分析程序对校准后的工业数据信息进行分析，并生成分析报告；

s108，通过云存储模块利用云数据库服务器存储采集的工业数据信息、处理后的工业数据信息、分析报告及分析报告；

s109，通过显示模块利用显示器显示储采集的工业数据信息、处理后的工业数据信息、分析报告及分析报告的实时数据。

如图2所示，本发明实施例提供的嵌入式工业物联网数据采集监控系统包括：工业数据采集模块1、工业数据处理模块2、工业数据传输模块3、中央控制模块4、物联通信模块5、数据校准模块6、数据分析模块7、数据统计模块8、云存储模块9、显示模块10。

工业数据采集模块1，与工业数据处理模块2连接，用于通过监测装置对工业园区进行监控，并对工业数据信息进行采集；

工业数据处理模块2，与工业数据采集1模块、工业数据传输模块3连接，用于通过数据处理程序对采集的工业数据信息进行处理；

工业数据传输模块3，与工业数据处理模块2、中央控制模块4连接，用于通过工业通信设备将处理后的工业数据信息传输到中央控制模块；

中央控制模块4，与工业数据传输模块3、物联通信模块5、数据校准模块6、数据分析模块7、数据统计模块8、云存储模块9、显示模块10连接，用于通过嵌入式单片机控制所述工业物联网数据采集监控系统各个模块的正常工作；

物联通信模块5，与中央控制模块4连接，用于通过网络接口接入物联网实现所述工业物联网数据采集监控系统的物联通信；

数据校准模块6，与中央控制模块4连接，用于通过校准程序对处理后的工业数据信息进行校准；

数据分析模块7，与中央控制模块4连接，用于通过分析程序对校准后的工业数据信息进行分析，并生成分析报告；

数据统计模块8，与中央控制模块4连接，用于通过统计程序统计校准后的工业数据；

云存储模块9，与中央控制模块4连接，用于通过云数据库服务器存储采集的工业数据信息、处理后的工业数据信息、分析报告及分析报告；

显示模块10，与中央控制模块4连接，用于通过显示器显示储采集的工业数据信息、处理后的工业数据信息、分析报告及分析报告的实时数据。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本发明实施例提供的嵌入式工业物联网数据采集监控方法如图1所示，作为优选实施例，如图3所示，本发明实施例提供的通过数据处理程序对采集的工业数据信息进行处理的方法包括：

s201，通过工业数据处理模块获取,采集的工业数据信息，并利用数据处理程序根据采集的工业数据信息生成工业数据处理矩阵；所述数据处理矩阵包括当前的精确度信息向量和当前的效率信息向量；

s202，根据s201生成的数据处理矩阵当前的精确度信息向量和当前的效率信息向量确定所述最优数据处理矩阵，通过最优数据处理矩阵对采集的工业数据信息进行处理。

本发明实施例提供的根据生成的数据处理矩阵当前的精确度信息向量和当前的效率信息向量确定所述最优数据处理矩阵的方法如下：

(i)根据各数据分析矩阵当前的精确度信息向量和当前的效率信息向量生成各数据分析矩阵当前的判断参量；

(ii)对比各所述数据分析矩阵当前的判断参量，确定出当前具有最大判断参量的数据分析矩阵；

(iii)根据当前具有最大判断参量的数据分析矩阵的精确度信息向量和效率信息向量确定所述最优数据处理矩阵。

实施例2

本发明实施例提供的嵌入式工业物联网数据采集监控方法如图1所示，作为优选实施例，如图4所示，本发明实施例提供的通过分析程序对校准后的工业数据信息进行分析，并生成分析报告的方法包括：

s301，通过分析程序获取校准后的工业数据信息；

s302，从所述工业数据中抽取属于多个生产要素类别的数据；其中，所述生产要素类别是指工业生产流程中生产一件产品或者运行一个生产过程所需的生产要素对应的类别；对工业数据的类别及类别中的数据项进行配置；

s303，基于抽取得到的所述属于多个生产要素类别的数据，建立多个生产要素类别的数据模型，以便基于建立的所述数据模型对对所述工业数据进行分析，生成分析报告，并对分析报告进行可视化展示。

本发明实施例提供的获取处理后的工业数据包括：

(a)从数据源获取所述数据源输出的工业数据信息；

(b)基于设定的过滤规则，对所述工业数据进行过滤处理，得到所述待处理的工业数据。

本发明实施例提供的工业生产流程中生产一件产品或者运行一个生产过程所需的生产要素对应的类别包括：生产一件产品或者运行一个生产过程中，涉及的人、机、料、法、环、能、废中的一个或多个。

实施例3

本发明实施例提供的嵌入式工业物联网数据采集监控方法如图1所示，作为优选实施例，如图5所示，本发明实施例提供的通过云数据库服务器存储采集的工业数据信息、处理后的工业数据信息、分析报告及分析报告的方法包括：

s401，存储请求方发出存储请求；通过云服务器端采用分布式传感器网络中获取工业设备信息；

s402，根据通讯驱动程序所采集到的工业设备的数据信息的类型，选择对应的数据库连接表；

s403，将所述工业设备信息分成若干子信息，将子信息单独打包成信息块；根据所述数据库连接表，查找到所述数据信息对应的触发条件和目的数据库的参数，并根据所述目的数据库的参数，将所述数据信息转换为标签数据信息；

s404，当所述数据信息满足所述触发条件时，根据所述数据信息的类型，将所述标签数据信息中的所有参数信息按照预设格式拼接成一个字符串，写入数据库配置文件，并根据所述目的数据库的参数，将所述数据库配置文件发送至所述目的数据库。

本发明实施例提供的根据通过通讯驱动程序所采集到的工业设备的数据信息的类型，选择对应的数据库连接表的方法，包括：

(1)当所述数据信息是实时数据信息时，选择实时数据库连接表；

(2)当所述数据信息是批量数据信息时，选择批量数据库连接表。

本发明实施例提供的将所述工业设备信息分成若干子信息，将子信息单独打包成信息块的方法，包括：

1)对工业设备信息通过树状分类法进行多级分类，得到若干个子信息；

2)根据分类目录创建子信息之间的访问链接；

3)将所述访问链接与各个子信息一起打包成信息块。

本发明实施例提供的当所述数据信息对应的触发条件是时间触发条件时，所述数据信息满足所述触发条件，具体包括：所述数据信息所转换的所述标签数据信息中的时间戳与上一次所转换的标签数据信息中的时间戳的差值大于预设时间周期。

本发明实施例提供的当所述数据信息对应的触发条件是数值变化触发条件时，所述数据信息满足所述触发条件，具体包括：所述数据信息所转换的所述标签数据信息中的标签数值与上一次所转换的标签数据信息中的标签数值的差值大于预设数值变化值。

本发明实施例提供的当所述数据信息是实时数据信息时，所述将所述标签数据信息中的所有参数信息按照预设格式拼接成一个字符串，具体包括：按照json格式将所述标签数据信息中的所述标签名称、所述标签数值、所述时间戳及所述质量戳，拼接成字符串。

本发明实施例提供的当所述数据信息是批量数据信息时，所述将所述标签数据信息中的所有参数信息按照预设格式拼接成一个字符串，具体包括：按照bson格式将所述标签数据信息中的所述标签名称、所述标签数值、所述时间戳及所述质量戳，拼接成字符串。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。