一种工业设备的数据采集系统的制作方法

本发明涉及数据采集系统领域，具体是一种工业设备的数据采集系统。

背景技术：

1、工业设备数据采集是指利用各种传感器、仪器和监控系统等设备，实时或定期采集工业设备运行状态、工作环境、生产数据等信息的过程。这些数据包括但不限于设备的温度、压力、湿度、振动、电流、电压等参数，以及设备的工作时间、停机时间、产量、故障信息等。

2、随着工业自动化水平的不断提高，企业对设备运行状态的监控和优化需求日益增加。通过设备数据采集，可以实时监控设备的运行状态，及时发现问题并采取措施，提高生产效率和产品质量。传统的设备维护往往是基于固定的维护周期或设备运行时间来进行的，这种方法存在着浪费和不足之处。通过设备数据采集，可以实现对设备运行状态的实时监测和分析，预测设备可能出现的故障，实现对设备的预测性维护，降低维护成本，避免生产中断。工业4.0时代智能制造的核心是数据驱动，设备数据采集是实现智能制造的基础。通过设备数据采集，可以实现设备之间的信息共享和协同，提高生产效率和灵活性，实现定制化生产。

3、传统的工业设备数据采集需要自动化工程师进行操作，根据设备信息开发对应的数据采集程序，并将程序手动部署进数据采集网关。不同设备的协议千差万别，需要自动化工程师具有丰富的经验，并且开发数据采集程序工作繁琐、门槛较高，不利于企业进行大批量的工业设备数据采集。

技术实现思路

1、本发明提供了一种工业设备的数据采集系统，以解决现有技术工业设备数据采集存在的通用性差、难以大批量采集数据的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种工业设备的数据采集系统，其特征在于，包括边缘计算平台、数据湖模块，静态模块、多个动态模块；所述边缘计算平台获取数据源的多种传输协议格式的数据，由边缘计算平台按获取的传输协议格式配置生成各个动态模块一一对应执行各种传输协议，并由边缘计算平台配置生成各个动态模块通用的静态模块；由边缘计算平台配置的动态模块从数据源采集对应传输协议格式的数据，并对对应传输协议格式的数据解析后送入所述静态模块，所述静态模块对动态模块解析后的数据进行边缘计算后再进行感知计算，得到边缘计算结果数据和感知计算结果数据，由静态模块和边缘计算平台配置的每个动态模块分别构成对应传输协议格式数据的数据泵；

4、所述数据湖模块包括多种存储不同类型数据的数据库，所述静态模块基于边缘计算结果数据的类型从所述数据湖中选择存储对应类型数据的数据库，并将边缘计算结果数据存储至数据湖模块中对应的数据库，并且静态模块还基于感知计算结果数据判断是否满足感知条件，若满足感知条件则所述静态模块将感知计算结果数据上传至所述边缘计算平台。

5、进一步的，所述动态模块包括数据采集节点和数据解析节点，其中所述数据采集节点由所述边缘计算平台配置为采集某种传输协议格式的数据，并由所述数据采集节点从数据源采集对应传输协议格式的数据后，再将数据传输到数据解析节点；所述数据解析节点由所述边缘计算平台配置为解析对应传输协议格式的数据，并由数据解析节点将对应传输协议格式的数据解析为键值对的json格式，再将解析后的数据传输到所述静态模块。

6、进一步的，所述数据采集节点包括定时器、采集选择器和采集连接器，定时器在边缘计算平台配置下设定数据采集周期，采集选择器在边缘计算平台配置下选择需采集的点位数据，采集连接器在边缘计算平台配置下连接数据源并执行对应传输协议格式的数据采集动作。

7、进一步的，所述静态模块包括由边缘计算平台基于边缘计算规则生成的边缘计算节点、由边缘计算平台基于感知计算规则生成的感知计算节点，以及消息上报节点、数据存储节点；动态模块解析后的数据首先由边缘计算节点进行边缘计算处理得到边缘计算结果数据，然后将边缘计算结果数据同时分发到所述数据存储节点和感知计算节点；

8、所述数据存储节点基于边缘计算结果数据的类型从所述数据湖中选择存储对应类型数据的数据库，并将边缘计算结果数据存储至数据湖模块中对应的数据库；

9、所述感知计算节点对边缘计算结果数据进行感知计算处理，得到感知计算结果数据，并基于感知计算结果数据判断是否符合设定的感知条件，若符合设定的感知条件，则由感知计算节点将感知计算结果数据通过消息上报节点传输至所述边缘计算平台，若不符合设定的感知条件，则感知计算节点停止此次数据传输。

10、进一步的，所述静态模块还包括异常捕捉节点，所述异常捕捉节点实时监听消息上报节点传输的感知计算结果数据，并判断感知计算结果数据对应的数据泵运行状况是否异常，当数据泵出现异常时，由异常捕捉节点对异常信息进行捕捉，并转换成标准格式的异常数据后，再通过消息上报节点传输到所述边缘计算平台。

11、进一步的，所述数据存储节点包含存储选择器和存储连接器，存储选择器在边缘计算平台配置下选择数据湖中存储对应类型数据的数据库，存储连接器用于连接数据湖中对应类型数据的数据库并执行存储动作。

12、进一步的，所述数据源包括设备、仪表、传感器、plc、scada、dcs。

13、进一步的，所述数据湖中的数据库包括关系型数据库、时序数据库、内存数据库、面向对象数据库、图数据库、键值数据库。

14、与现有技术相比，本发明优点为：

15、本发明中，当完成对应传输协议的数据泵创建后，在使用过程中则无需自动化工程师参与，无需进行代码开发，普通人员填入对应参数配置后即可实现数据采集。本发明中数据泵类型是针对传输协议进行的适配，同种协议的不同设备共用同一类型的数据泵，因此数据泵类型也比较聚焦、通用。

16、本发明所述的工业设备的数据采集系统相较于传统的方法，更具有通用性、易用性、简洁性，使用门槛更低、耗时更少，帮助企业减少数据采集的成本。

技术特征：

1.一种工业设备的数据采集系统，其特征在于，包括边缘计算平台、数据湖模块，静态模块、多个动态模块；所述边缘计算平台获取数据源的多种传输协议格式的数据，由边缘计算平台按获取的传输协议格式配置生成各个动态模块一一对应执行各种传输协议，并由边缘计算平台配置生成各个动态模块通用的静态模块；由边缘计算平台配置的动态模块从数据源采集对应传输协议格式的数据，并对对应传输协议格式的数据解析后送入所述静态模块，所述静态模块对动态模块解析后的数据进行边缘计算后再进行感知计算，得到边缘计算结果数据和感知计算结果数据，由静态模块和边缘计算平台配置的每个动态模块分别构成对应传输协议格式数据的数据泵；

2.根据权利要求1所述的一种工业设备的数据采集系统，其特征在于，所述动态模块包括数据采集节点和数据解析节点，其中所述数据采集节点由所述边缘计算平台配置为采集某种传输协议格式的数据，并由所述数据采集节点从数据源采集对应传输协议格式的数据后，再将数据传输到数据解析节点；所述数据解析节点由所述边缘计算平台配置为解析对应传输协议格式的数据，并由数据解析节点将对应传输协议格式的数据解析为键值对的json格式，再将解析后的数据传输到所述静态模块。

3.根据权利要求2所述的一种工业设备的数据采集系统，其特征在于，所述数据采集节点包括定时器、采集选择器和采集连接器，定时器在边缘计算平台配置下设定数据采集周期，采集选择器在边缘计算平台配置下选择需采集的点位数据，采集连接器在边缘计算平台配置下连接数据源并执行对应传输协议格式的数据采集动作。

4.根据权利要求1所述的一种工业设备的数据采集系统，其特征在于，所述静态模块包括由边缘计算平台基于边缘计算规则生成的边缘计算节点、由边缘计算平台基于感知计算规则生成的感知计算节点，以及消息上报节点、数据存储节点；动态模块解析后的数据首先由边缘计算节点进行边缘计算处理得到边缘计算结果数据，然后将边缘计算结果数据同时分发到所述数据存储节点和感知计算节点；

5.根据权利要求4所述的一种工业设备的数据采集系统，其特征在于，所述静态模块还包括异常捕捉节点，所述异常捕捉节点实时监听消息上报节点传输的感知计算结果数据，并判断感知计算结果数据对应的数据泵运行状况是否异常，当数据泵出现异常时，由异常捕捉节点对异常信息进行捕捉，并转换成标准格式的异常数据后，再通过消息上报节点传输到所述边缘计算平台。

6.根据权利要求4所述的一种工业设备的数据采集系统，其特征在于，所述数据存储节点包含存储选择器和存储连接器，存储选择器在边缘计算平台配置下选择数据湖中存储对应类型数据的数据库，存储连接器用于连接数据湖中对应类型数据的数据库并执行存储动作。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种工业设备的数据采集系统，其特征在于，所述数据源包括设备、仪表、传感器、plc、scada、dcs。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种工业设备的数据采集系统，其特征在于，所述数据湖中的数据库包括关系型数据库、时序数据库、内存数据库、面向对象数据库、图数据库、键值数据库。

技术总结
本发明公开了一种工业设备的数据采集系统，包括边缘计算平台、数据湖模块，静态模块、多个动态模块；边缘计算平台配置生成各个动态模块和静态模块；动态模块从数据源采集对应传输协议格式的数据，并解析后送入静态模块，静态模块对解析后的数据进行边缘计算后再进行感知计算，得到边缘计算结果数据和感知计算结果数据，静态模块基于边缘计算结果数据的类型从数据湖中选择存储对应类型数据的数据库进行存储，并且静态模块还基于感知计算结果数据判断是否满足感知条件，若满足感知条件则上传至边缘计算平台。本发明具有通用性、易用性、简洁性，使用门槛更低、耗时更少，帮助企业减少数据采集的成本。

技术研发人员：于万钦,黄东,郭军,彭景,傅相林,欧增奇
受保护的技术使用者：中科斯欧（合肥）科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17