一种智能数据采集网关、冗余网络通讯系统及方法与流程

本发明涉及电工装备制造现场的通信技术领域，尤其涉及一种智能数据采集网关、冗余网络通讯系统及方法。

背景技术：

wi-fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(wlan)的技术，通常使用2.4guhf或5gshfism射频频段。连接到无线局域网通常是有密码保护的，但也可是开放的，这样就允许任何在wlan范围内的设备可以连接上。wi-fi是一个无线网络通信技术的品牌，由wi-fi联盟所持有，目的是改善基于ieee802.11标准的无线网路产品之间的互通性，目前，也有把使用ieee802.11系列协议的局域网就称为无线保真。

透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息，这样才能保证数据链路层的传输是透明的。

适用于电工装备现场数据采集的智能网关是用于进行网络互联和数据采集、传输的工业网络设备。用于连接工业互联网平台和电工制造设备，纵向集成管理系统、监控系统和工业设备，可将企业工业数据与云制造应用、工业大数据应用无缝集成。

电工装备现场数据采集的智能网关可采集、传输企业管理经营以及设备生产过程中的关键数据，并将采集到的数据、信息进行分析和传输。同时具备支持不同厂商设备通信协议解析和转换的功能，从而实现数据交流。

电工装备现场数据采集的智能网关的出现，改善了目前电工制造领域信息封闭，数据不流通的问题，为生产制造企业将设备以及数据快速连接至工业互联网提供了一种安全、可靠地便捷方式，可为客户真正的实现设备互联，数据交流和资源共享，并完善工业互联网环境。使用户能切实的使用工业互联网的基础设施和功能，以及享受工业互联网提供的一整套的服务链所带来的好处。

目前大部分电工装备现场数据采集的智能网关都采用有线或无线单一的方式进行数据传输，但由于电工制造工业现场环境条件比较恶劣，单一的通信方式会出现较大的数据传输障碍隐患。因此，亟待解决现有智能网关单一的通信方式。

技术实现要素：

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

鉴于以上技术问题，本发明提供了一种智能数据采集网关、冗余网络通讯系统及方法，能够同时具备有线通信方式和无线通信方式，并且有线通信方式和无线通信方式能够自动切换，解决了现有单一通信方式会出现较大的数据传输障碍的问题。

根据本发明的一个方面，一种智能数据采集网关，包括：

无线通信模块，用于接入电工装备制造现场的无线网络；

有线通信模块，用于接入电工装备制造现场的有线网络；

采集模块，用于采集电工装备制造现场的数据；

传输模块，用于通过所述无线通信模块和所述有线通信模块，将所述采集模块采集的所述电工装备制造现场的数据进行传输；

处理模块，用于当所述无线网络和所述有线网络中的其中一种通信网络出现故障时，自动跳转至另一种通信网络。

在本发明一个实施例中，所述有线通信模块包括：有线网卡。

在本发明一个实施例中，所述无线通信模块包括：无线网卡。

在本发明一个实施例中，所述无线网卡包括：总线接口上安装的无线网卡，或即插即用式usb无线网卡。

在本发明一个实施例中，所述电工装备制造现场的数据包括：电工装备制造设备的数据和电工装备制造plc的数据。

根据本发明的另一方面，提供一种冗余网络通讯系统，其特征在于，包括：智能数据采集网关、电工装备制造设备、电工装备制造plc和电工装备制造平台；其中：所述智能数据采集网关包括：

无线通信模块，用于接入电工装备制造现场的无线网络；

有线通信模块，用于接入电工装备制造现场的有线网络；

采集模块，用于采集电工装备制造现场的所述电工装备制造设备的数据和所述电工装备制造plc的数据；

传输模块，用于通过所述无线通信模块和所述有线通信模块，将所述采集模块采集的所述电工装备制造现场的所述电工装备制造设备的数据和所述电工装备制造plc的数据传输至所述电工装备制造平台；

处理模块，用于当所述无线网络和所述有线网络中的其中一种通信网络出现故障时，自动跳转至另一种通信网络。

在本发明一个实施例中，所述有线通信模块包括：有线网卡。

在本发明一个实施例中，所述无线通信模块包括：无线网卡。

在本发明一个实施例中，所述无线网卡包括：总线接口上安装的无线网卡，或即插即用式usb无线网卡。

根据本发明的另一方面，提供一种冗余网络通讯方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集电工装备制造现场的电工装备制造设备的数据和电工装备制造plc的数据；

判断有线网络是否处于连接状态，若是，则通过所述有线网络将所述电工装备制造设备的数据和所述电工装备制造plc的数据传输至电工装备制造平台，若否，则：

跳转至无线网络，通过所述无线网络将所述电工装备制造设备的数据和所述电工装备制造plc的数据传输至电工装备制造平台。

综上所述，本发明公开了一种智能数据采集网关、冗余网络通讯系统及方法，其中设备包括：无线通信模块，用于接入电工装备制造现场的无线网络；有线通信模块，用于接入电工装备制造现场的有线网络；采集模块，用于采集电工装备制造现场的数据；传输模块，用于通过所述无线通信模块和所述有线通信模块，将所述采集模块采集的所述电工装备制造现场的数据进行传输；处理模块，用于当所述无线网络和所述有线网络中的其中一种通信网络出现故障时，自动跳转至另一种通信网络。本发明同时具备有线通信方式和无线通信方式，并且有线通信方式和无线通信方式能够自动切换，解决了现有单一通信方式会出现较大的数据传输障碍的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的一种智能数据采集网关实施例1的结构示意图；

图2为本发明公开的一种冗余网络通讯系统实施例1的结构示意图；

图3为本发明公开的一种冗余网络通讯方法实施例1的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施例可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施例发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

如图1所示，为本发明公开的一种智能数据采集网关实施例1的结构示意图，所述设备可以包括：

无线通信模块101，用于接入电工装备制造现场的无线网络；

有线通信模块102，用于接入电工装备制造现场的有线网络；

采集模块103，用于采集电工装备制造现场的数据；

传输模块104，用于通过无线通信模块和所述有线通信模块，将采集模块采集的电工装备制造现场的数据进行传输；

处理模块105，用于当无线网络和有线网络中的其中一种通信网络出现故障时，自动跳转至另一种通信网络。

本发明的电工装备现场智能数据采集网关由于其独特的特性，作为工业级通信网关，同时具备有线网络和无线网络，能够更多地被使用在工业自动化和制造应用领域。为了达到增强整体网络系统的灵活性、效率和性能的目的，将无线网络通信与现有的电工制造工业有线连接通信方式进行了整合。

具体的，针对适用于电工装备制造现场网络通信的特点，本发明的用于电工装备现场数据采集的智能数据采集网关具备有线-无线网络透明传输的应用技术。其中，通过设备中的采集模块采集电工装备制造现场的数据，如采集电工装备制造设备、电工装备制造plc的数据，通过无线网络和有线网络与电工装备制造平台进行双网络通讯。该智能数据采集网关包括用于接入电工装备制造现场的有线网络的有线通信模块，其中，有线通信模块包括有线网卡；该智能数据采集网关包括用于接入电工装备制造现场的无线网络的无线通信模块，其中，无线通信模块包括无线线网卡。

相较于传统的网关产品，增加了用于接入电工装备制造现场的无线网络的无线通信模块。无线通信模块中的无线网卡可支持智能数据采集网关接入电工装备制造现场的无线网络，实现智能数据采集网关与电工装备制造平台的双网络通讯。

当电工装备制造现场同时具备有线网络和无线网络时，智能数据采集网关可驱动有线网卡使用网线接入有线网络，驱动无线网卡连接无线网络接入点(ap)。智能数据采集网关的数据通信链路优先使用有线网络进行通讯，并关闭无线网卡，降低功耗。智能数据采集网关中的处理模块可实时监测有线网卡与有线网络的物理连接状态，当有线网卡与有线网络连接断开或连接故障，智能数据采集网关的处理模块应实时开启无线网卡与无线网络连接，删除有线网卡默认路由并为无线网卡配置默认路由，实现智能数据采集网关与电工装备制造平台的通信链路跳转。极大地保证了数据传输的稳定性、完整性，并增强了网络冗余性。

智能数据采集网关传输ip分段的数据包，延迟小，能量消耗小，所有的测试均已经在一个真正的互联网环境实现中完成。智能数据采集网关可确保在有线网络通信和无线网络通信之间进行通信方式的切换，并实现智能数据采集网关和电工装备制造平台之间的数据通信。

具体的，在上述实施例中，集成无线网卡的方法可以有：1)在主板的minipcie接口上安装wifi无线网卡，2)即插即用式usb-wifi网卡。其中：minipciewifi无线网卡和usb-wifi无线网卡主要差别有以下几点：

a)在主板的minipcie接口上安装的wifi无线网卡比usb-wifi网卡可设计传输速率更高；

b)在主板的minipcie接口上安装的wifi无线网卡信号优于usb-wifi网卡；

c)usb-wifi网卡方便安装即插即用，minipciewifi无线网卡多安装在主板上。

如图2所示，为本发明公开的一种冗余网络通讯系统，包括：智能数据采集网关、电工装备制造设备、电工装备制造plc和电工装备制造平台；其中：智能数据采集网关包括：

无线通信模块，用于接入电工装备制造现场的无线网络；

有线通信模块，用于接入电工装备制造现场的有线网络；

采集模块，用于采集电工装备制造现场的所述电工装备制造设备的数据和所述电工装备制造plc的数据；

传输模块，用于通过无线通信模块和所述有线通信模块，将采集模块采集的所述电工装备制造现场的所述电工装备制造设备的数据和所述电工装备制造plc的数据传输至所述电工装备制造平台；

处理模块，用于当所述无线网络和所述有线网络中的其中一种通信网络出现故障时，自动跳转至另一种通信网络。

具体的，在上述实施例中，智能数据采集网关采集电工装备制造设备、电工装备制造plc的数据，通过无线网络和有线网络与电工装备制造平台进行双网络通讯。该智能数据采集网关包括用于接入电工装备制造现场的有线网络的有线通信模块，其中，有线通信模块包括有线网卡；该智能数据采集网关包括用于接入电工装备制造现场的无线网络的无线通信模块，其中，无线通信模块包括无线线网卡。

相较于传统的网关产品，增加了用于接入电工装备制造现场的无线网络的无线通信模块。无线通信模块中的无线网卡可支持智能数据采集网关接入电工装备制造现场的无线网络，实现智能数据采集网关与电工装备制造平台的双网络通讯。

当电工装备现场同时具备有线网络和无线网络时，智能数据采集网关可驱动有线网卡使用网线接入有线网络，驱动无线网卡连接无线网络接入点(ap)。智能数据采集网关的数据通信链路优先使用有线网络进行通讯，并关闭无线网卡，降低功耗。智能数据采集网关可实时监测有线网卡与有线网络的物理连接状态，当有线网卡与有线网络连接断开或连接故障，智能数据采集网关应实时开启无线网卡与无线网络连接，删除有线网卡默认路由并为无线网卡配置默认路由，实现智能数据采集网关与电工装备制造平台的通信链路跳转。极大地保证了数据传输的稳定性、完整性，并增强了网络冗余性。

智能数据采集网关传输ip分段的数据包，延迟小，能量消耗小。所有的测试均已经在一个真正的互联网环境实现中完成。智能数据采集网关可确保在有线网络通信和无线网络通信之间进行通信方式的切换，并实现智能数据采集网关和电工装备制造平台之间的数据通信。

智能数据采集网关相较于传统的网关产品增加了对无线网卡的支持，可支持智能数据采集网关接入电工装备现场的无线网络。

具体的，在上述实施例中，集成无线网卡的方法可以有：1)在主板的minipcie接口上安装wifi无线网卡，2)即插即用式usb-wifi网卡。其中：minipciewifi无线网卡和usb-wifi无线网卡主要差别有以下几点：

a)在主板的minipcie接口上安装的wifi无线网卡比usb-wifi网卡可设计传输速率更高；

b)在主板的minipcie接口上安装的wifi无线网卡信号优于usb-wifi网卡；

c)usb-wifi网卡方便安装即插即用，minipciewifi无线网卡多安装在主板上。

如图3所示，为本发明公开的一种冗余网络通讯方法，包括以下步骤：

s301、采集电工装备制造现场的电工装备制造设备的数据和电工装备制造plc的数据；

s302、判断有线网络是否处于连接状态，若是进入s303，若否，则进入s304：

s303、通过有线网络将电工装备制造设备的数据和电工装备制造plc的数据传输至电工装备制造平台；

s304、跳转至无线网络，通过无线网络将电工装备制造设备的数据和电工装备制造plc的数据传输至电工装备制造平台。

具体的，在上述的冗余网络通讯方法中，在采集到电工装备制造现场的电工装备制造设备的数据和电工装备制造plc的数据后，判断有线网卡与有线网络物理连接状态，在判断有线网卡与有线网络物理连接状态时，检查网卡是否插入网线，比如eth0是有线网卡接口id，根据/sys/class/net/eth0/carrier文件内容，判断是否插入网线；1表示有插入网线，0表示没有插入网线。当有网线插入时，设置有线网卡网络参数，清除默认网关设置，配置有线网卡网关为默认网关，然后通过有线网络将电工装备制造设备的数据和电工装备制造plc的数据传输至电工装备制造平台，在数据传输的过程中，实时监测有线网卡网络状态是否故障，监测到有线网卡与有线网络物理连接断开，以及其他可认定网络故障的情况，判定为网络连接故障，此时切换到无线网络，无线网卡连接无线网络ap，使用wpa_supplicant工具连接无线网络ap。然后，判断无线网卡的连接状态，比如wlan0是无线网卡接口id，根据wpa_clistat命令返回内容判断是否连接成功，wpa_state＝completed表示连接成功，如果成功，设置无线网卡网络参数，清除默认网关设置，配置无线网卡网关为默认网关，通过无线网络将电工装备制造设备的数据和电工装备制造plc的数据传输至电工装备制造平台，在数据传输的过程中，实时监测无线网卡网络状态是否故障，监测到无线网卡连接wifi中断或信号差，以及其他可认定网络故障的情况，判定为网络连接故障，此时返回判断有线网卡与有线网络物理连接状态的步骤。在上述的过程中，当没有网线插入时，无线网卡连接无线网络ap，使用wpa_supplicant工具连接无线网络ap。判断无线网卡与无线网络ap连接状态，判断无线网卡的连接状态，比如wlan0是无线网卡接口id，根据wpa_clistat命令返回内容判断是否连接成功，wpa_state＝completed表示连接成功，此时设置无线网卡网络参数，清除默认网关设置，配置无线网卡网关为默认网关，通过无线网络将电工装备制造设备的数据和电工装备制造plc的数据传输至电工装备制造平台，否则表示连接不成功，返回判断有线网卡与有线网络物理连接状态的步骤。在整个数据传输过程中，重复上述的网络判断过程，即当有线网络连接故障时，自动切换为无线网络进行数据传输，当无线网络连接故障时，自动切换为有线网络进行数据传输。

综上所述，本发明能够同时具备有线通信方式和无线通信方式，并且有线通信方式和无线通信方式能够自动切换，解决了现有单一通信方式会出现较大的数据传输障碍的问题。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的物品分析设备中的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。