一种针对物联网边缘网关数据采集性能诊断系统及方法

本发明属于智能制造控制领域，具体说是一种针对物联网边缘网关数据采集性能诊断系统及方法。

背景技术：

1、物联网边缘网关，南向通过各类网络设备连接工业现场数据源，主要包括可编程逻辑控制器、智能仪表、信息系统、传感器等，并在边缘网关中进行数据解析、数据缓存、数据计算与数据北向转发。

2、工业现场各类系统，特别是智能仪表、传感器存在通过以太网、rs485、lora、载波等方式组网后接入物联网边缘网关的情况，即设备-网络-网关的结构。同时现场存在着突发性的断电、停用、电磁、震动等各类环境及人为干扰情况。在实际运行过程中，由于各种原因，边缘网关数据采集可能会出现各种异常情况。

3、目前网关一般采用日志记录连接、读写成功情况，使用者很难高效获得完整日志。特别是在分析定位异常原因时，使用者需要抽取复杂繁琐的日志记录，同时还要考网关运行、网络转换设备、网络、仪表等情况，综合考虑整体情况后才能得出结论。一般使用者很难高效定位具体的采集异常原因，同时缺乏记录统计手段，很难评价一段时间实际采集效果。

4、如何评价采集性能，如何准确、高效地诊断异常问题并为采集系统的应用提供优化建议，成为当前亟待解决的重要挑战。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种针对物联网边缘网关数据采集性能诊断系统及方法。通过周期采集网关、链路、数据帧、数据模型校验多个维度的交互数据记录并生成各项统计指标，基于预定义的规则引擎处理记录数据和统计指标并转换输出文字化的诊断记录报告，让使用者直观定位问题。

2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种针对物联网边缘网关数据采集性能诊断系统，对于周期记录和存储的多维度采集交互数据进行指标计算，通过性能评价规则进行采集性能诊断并输出文字诊断报告，包括以下步骤：

3、配置存储模块，用于获取配置文件信息，包括设定的性能指标、性能评价规则及待记录设备网络拓扑信息，并进行存储；

4、采集记录模块，用于从配置存储模块中获取配置文件信息，并依据配置文件信息进行多个维度的采集交互数据记录和周期存储；

5、指标计算模块，用于从配置存储模块中获取配置文件信息，并将采集记录模块记录存储的信息根据配置文件信息中的性能评价规则进行性能指标的统计和计算；

6、规则引擎模块，用于从配置存储模块中获取配置文件信息，并根据指标计算模块的结果和性能评价规则输出文字的诊断报告；

7、数据发布模块，用于将诊断报告以及采集记录模块中存储的数据进行发布，同时接收配置文件信息并存储于配置存储模块中。

8、所述配置存储模块，包括：

9、性能指标存储模块，用于存储选定的多项性能指标以及含有性能指标的计算公式；

10、诊断规则存储模块，用于存储设定的多条性能评价规则；

11、网络拓扑信息模块，用于存储从实际网关配置参数中选定的链路和设备的分类、以及链路和设备的从属关系。

12、所述性能指标包括：网关正常运行区间、采集成功次数、采集成功率、预期接收次数、应答帧解析成功率、应答帧接收成功率、网络连接成功率中的至少一种。

13、所述性能评价规则包括：网关运行情况处理规则、网络连接情况处理规则、询问帧处理规则、应答帧处理规则、数据模型检验处理规则中的至少一种；规则逻辑包括：与、或、非、大于、小于、不大于、不小于和等于中的几种组合；规则逻辑输入值为计算的性能指标和根据设定参数计算的默认值。

14、所述采集记录模块，包括：

15、运行情况记录模块，用于记录网关正常运行的时间区间；

16、网络链路记录模块，用于记录网关访问设备的网络链路建立情况，包括首次连接次数，重连次数，成功次数，失败次数；

17、询问帧记录模块，用于记录网关首次发送询问帧的次数、重复发送的次数、应答帧发送时间；

18、应答帧记录模块，用于记录网关接收应答帧的次数、应答帧解析正确的次数、应答帧解析失败的次数、应答帧解析失败的类型次数；

19、数据模型校验记录模块，用于记录数据模型校验成功次数、数据模型解析失败次数、数据模型解析失败类型次数。

20、所述采集指标计算模块，包括：

21、指标规则读取模块，用于从配置存储参数中读取设定的性能评价规则；

22、采集记录读取模块，用于从采集记录中读取与所选指标对应的多维记录数据；

23、性能指标计算模块，用于对多维度记录信息进行统计和计算，为性能指标赋值。

24、所述规则引擎模块，包括：

25、参数读取模块，用于读取性能指标值和设定的性能评价规则；

26、规则计算模块，用于根据性能评价规则分层计算并生成文字诊断结果；

27、报告生成模块，用于统计各层诊断结果后生成诊断报告。

28、所述数据发布模块，包括：

29、数据接收模块，用于等待规则引擎模块输出的诊断结果触发接收诊断报告和读取诊断报告中的记录数据；

30、数据发布模块，用于将诊断报告和采集记录数据同时进行发布。

31、一种针对物联网边缘网关数据采集性能诊断方法，对于周期记录和存储的多维度采集交互数据进行指标计算，通过性能评价规则进行采集性能诊断并输出文字诊断报告，包括以下步骤：

32、配置存储模块获取配置文件信息，包括设定的性能指标、性能评价规则及待记录设备网络拓扑信息，并进行存储；

33、采集记录模块从配置存储模块中获取配置文件信息，并依据配置文件信息进行多个维度的采集交互数据记录和周期存储；

34、指标计算模块从配置存储模块中获取配置文件信息，并将采集记录模块记录存储的信息根据配置文件信息中的性能评价规则进行性能指标的统计和计算；

35、规则引擎模块从配置存储模块中获取配置文件信息，并根据指标计算模块的结果和性能评价规则输出文字的诊断报告；

36、数据发布模块将诊断报告以及采集记录模块中存储的数据进行发布，同时接收配置文件信息并存储于配置存储模块中。

37、所述采集记录模块从配置存储模块中获取配置文件信息，并依据配置文件信息进行多个维度的采集交互数据记录和周期存储，包括以下步骤：

38、读取配置存储模块中的设定的诊断周期和采集设备网络拓扑；

39、记录诊断周期内的网关运行情况；

40、记录网关与被采集设备之间每次建立网络连接的链路信息；

41、记录网关向被采集设备发送的询问帧信息；

42、记录每个应答帧的接收及解析结果信息；

43、记录每个解析成功变量通过数据模型校验的结果信息。

44、本发明具有以下有益效果及优点：

45、通过本发明的实施例，能够通过输出文字化的评价诊断结果，直观的展示边缘网关实际应用中采集性能和高效定位物联网边缘网关实际应用中采集性能的瓶颈，辅助使用者提高诊断效率和准确性，为边缘网关数据采集应用的进一步发展提供有力的技术支持。