CN102984052A

CN102984052A - 物联网前端数据采集网关、网关运行方法以及***

Info

Publication number: CN102984052A
Application number: CN2012105515132A
Authority: CN
Inventors: 张波
Original assignee: Wuhan Likong Control Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan Likong Control Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明公开了一种具备GPS与基站定位功能的远程数据传输及防盗装置，包括处理器以及分别与处理器连接的GSM通信单元、GSM辅助定位单元、电源单元、外设数据透传单元、车辆告警感应单元以及GPS定位单元。本发明公开了一种物联网前端数据采集网关，其包括具有串行接口以及以太网接口的网关本体与网关本体连接的用于完成远程诊断与维护功能的网关管理模块，以及与所述网关本体、网关管理模块连接的用于数据处理的网关运行模块。本发明还公开了上述的物联网前端数据采集网关的运行方法，以及其组成的***。本发明采用网关本体、网关管理模块以及网关运行模块结合的形式，其可用于各种协议的数据信息的转换，并且其具有可靠性高、方便维护的优点。

Description

物联网前端数据采集网关、网关运行方法以及***

技术领域

本发明涉及一种网关，更具体地说，本发明涉及一种物联网前端数据采集网关、网关运行方法及其组成的***。

背景技术

目前在“数字化”工厂的企业信息化、能源管理***、轨道交通，楼宇BAS、工业控制等信息集成***中需要对各种现场“智能”设备进行统一监控，但由于大量设备都是由不同厂商提供的，通信协议的差异使这些设备产生“信息孤岛”。同时，由于监控的设备种类繁多、协议多样化，并地理分散，企业的生产监控及信息化软件标准又不统一，导致解决***联网中通信协议转换的问题越来越突出，由于信息不能共享，已严重影响到自动化***的性能、工期、成本和***稳定，因此解决通信标准化的问题意义重大，是保证企业生产信息集成的基石。

其中，传统的通信服务器解决方案主要包括：1、基于工控机的方案，其问题在于：维护工作量大，不能有效满足发挥集中控制和无人值守的要求；CPU发热量高，硬盘、风扇等机械运动部件需定期更换，必须厂商协助；ISA/PCI总线连接，抗震性差；***备份、恢复比较困难；2、基于通讯控制器的方案，其问题在于：只能用作数据采集和简单协议处理，既有专门的通讯控制器也有PLC兼用或者使用串口服务器；协议的简单转换，处理能力差，自动化实现严重依赖后台***；通讯协议处理不具备组态功能，配置困难；通讯调试、分析故障诊断困难；主机频繁访问串口或者双机冗余切换时，容易发生死机、串口不能被初始化等现象。

发明内容

鉴于上述提出的技术问题，本发明的第一目的在于提供一种物联网前端数据采集网关。

本发明的第二目的在于提供一种上述的物联网前端数据采集网关的运行方法。

本发明的第三目的在于提供一种根据上述的物联网前端数据采集网关组成的***。

为了达到上述第一目的，本发明采用的技术方案如下：

一种物联网前端数据采集网关，其包括具有串行接口以及以太网接口的网关本体与网关本体连接的用于完成远程诊断与维护功能的网关管理模块，以及与所述网关本体、网关管理模块连接的用于数据处理的网关运行模块。

优选的，所述网关运行模块包括数据采集模块、数据库模块、数据转换模块、事件记录模块以及数据输出模块；其中，所述数据采集模块采集通过串行接口输入的协议数据信息，所述数据库模块存储数据采集模块采集的数据信息，所述数据转换模块将数据库模块存储的数据信息转化为另一种协议的数据信息，所述事件记录模块记录所述数据转换模块转换数据信息的事件，所述数据输出模块将数据转换模块转发后的数据信息输出至以太网接口。

优选的，所述串行接口的数量为16个，所述以太网接口的数量为6个，且所述串行接口为RS422或RS485或RS232接口。

为了达到上述第二目的，本发明采用的技术方案如下：

一种物联网前端数据采集网关的运行方法，其包括以下步骤，

S10、所述网关运行模块采集通过串行接口输入的协议数据信息；

S20、所述网关运行模块将采集到的协议数据信息转化成所需要的协议数据信息；

S30、所述网关运行模块将转换后的协议数据信息通过以太网接口进行输出。

优选的，所述步骤S20具体包括：

S210、所述数据采集模块采集通过串行接口输入的协议数据信息；

S220、所述数据库模块存储所述数据采集模块采集到的协议数据信息；

S230、所述数据转换模块将所述数据采集模块采集到的协议数据信息转换为另一种协议数据信息；

S240、所述数据库模块存储通过所述数据转换模块转换后的数据信息；

S250、所述数据输出模块输出所述数据转换模块转换后的数据信息至以太网接口中；

S260、所述事件记录模块记录所述步骤S210-S250的信息。

为了达到上述第三目的，本发明采用的技术方案如下：

一种由上述的物联网前端数据采集网关组成的***，其包括设备层、数据服务器层和物联网前端数据采集网关，所述设备层、数据服务器层分别与物联网前端数据采集网关连接。

优选的，所述设备层与物联网前端数据采集网关的网关本体的串行接口连接，所述数据服务器层与物联网前端数据采集网关的网关本体的以太网接口连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用网关本体、网关管理模块以及网关运行模块结合的形式，其可用于各种协议的数据信息的转换，并且其具有可靠性高、方便维护的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的物联网前端数据采集网关的框架图；

图2是本发明的物联网前端数据采集网关中的运行模块具体框架图；

图3是本发明的物联网前端数据采集网关的运行方法流程图；

图4是本发明的物联网前端数据采集网关的数据转换具体流程图；

图5是本发明的由物联网前端数据采集网关组成的***的框架图。

附图标记说明：A、串行接口，B、以太网接口，1、网关本体，2、网关管理模块，3、网关运行模块，4、设备层，5、数据服务器层，31、数据采集模块，32、数据库模块，33、数据转换模块，34、事件记录模块，35、数据输出模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参阅图1所示，本发明提供一种物联网前端数据采集网关，其包括具有串行接口A以及以太网接口B的网关本体1，与网关本体1连接的用于完成远程诊断与维护功能的网关管理模块2，以及与所述网关本体1、网关管理模块2连接的用于数据处理的网关运行模块3；并且网关管理模块2可以安装于一个PC机中。

参阅图2所示，进一步，在本发明中：网关运行模块3包括数据采集模块31、数据库模块32、数据转换模块33、事件记录模块34以及数据输出模块35；其中，数据采集模块31采集通过串行接口A输入的协议数据信息，数据库模块32存储数据采集模块31采集的数据信息，数据转换模块33将数据库模块32存储的数据信息转化为另一种协议的数据信息，事件记录模块34记录所述数据转换模块33转换数据信息的事件，数据输出模块35将数据转换模块33转发后的数据信息输出至以太网接口B。

另外，串行接口A的数量为16个，以太网接口B的数量为6个，且串行接口A为RS422或RS485或RS232接口，支持RS485自动数据流控制，端口加载3000V隔离装置，采用千兆以太网，所有端口工作状态均有前面板指示灯供观察，所有芯片部件均采用高可靠元件，通过CE、EMC、FCC认证。且所有的端口均可自由指定接收或转发的协议类型。并且协议种类达到上千种，协议包括国内外主流的PLC协议、DCS协议、智能仪表协议、智能模块协议、IEC60870系列电力规约协议等。

参阅图3、图4所示，本发明的物联网前端数据采集网关的运行方法，其包括以下步骤，

S10、所述网关运行模块3采集通过串行接口A输入的协议数据信息；

S20、所述网关运行模块3将采集到的协议数据信息转化成所需要的协议数据信息；

S30、所述网关运行模块3将转换后的协议数据信息通过以太网接口B进行输出。

进一步的，步骤S20具体包括以下步骤：

S210、所述数据采集模块31采集通过串行接口A输入的协议数据信息；

S220、所述数据库模块32存储所述数据采集模块31采集到的协议数据信息；

S230、所述数据转换模块33将所述数据采集模块31采集到的协议数据信息转换为另一种协议数据信息，如从PLC协议转为DCS协议等；

S240、所述数据库模块32存储通过所述数据转换模块33转换后的数据信息；

S250、所述数据输出模块35输出所述数据转换模块33转换后的数据信息至以太网接口B中；

S260、所述事件记录模块34记录所述步骤S210-S250的信息。

总的来说，通过上述的物联网前端数据采集网关以及其运行方法，可以方便的将从串行接口A进入的协议数据信息通过转化为另一种协议数据并通过以外网接口B输出。其具有可靠性高、方便维护的优点。

参阅图5所示，为本发明的物联网前端数据采集网关组成的***，其包括设备层4以及数据服务器层5和物联网前端数据采集网关，所述设备层4、数据服务器层5分别与物联网前端数据采集网关连接。并且设备层4与物联网前端数据采集网关的网关本体1的串行接口A连接，所述数据服务器层5与物联网前端数据采集网关的网关本体1的以外网接口B连接。

下面具体介绍由本发明的物联网前端数据采集网关组成的***的实施方式，其中：物联网前端数据采集网关的运行方法均参照图3、图4所示的流程图进行。

一、能源管理***EMS的应用

在冶金、石化、发电厂企业的能源管理***及信息化建设过程中，存在着大量的不同厂家和不同通讯方式的过程设备。即：设备层4与实时数据服务器层5之间的实时数据通讯，无论从数据质量上还是数据的完整性上都存在着很多问题。集中表现在：能源（配电室、变电所）、计量（水、电、气等）数据没有完整地进入实时数据库，实时数据采集留有很多空白点。实时数据库对于物理上比较分散的数据源没有采集办法，造成MES、ERP等管理软件有些功能靠手工录入数据工作，影响了软件性能的发挥。MES、SIS、ERP建设的实时数据采集接口兼容性、开放性不好，甚至提供的不是标准接口。当过程设备升级或管理软件升级后，接口程序需要重新开发。在使用本发明的物联网前端数据采集网关以后，其可以轻松接入各种标准接口及各种ERP、计量、质量检测***，对实时数据库PI、Infoplus、PHD、iHistorian、InSQL等具有良好的兼容性。

二、企业执行制造***的应用

企业执行制造***企业生产执行制造***中，关键性的数据管理采用的是大型的实时数据库来进行海量数据管理，在通讯标准上，OPC标准由于其开放性和高效性，现在已被广泛应用于自动化控制领域及生产信息管理中。目前大多数DCS***、SCADA***对外都提供了OPC Server，以便为上层MES、生产调度等管理信息***提供实时生产数据。同时几乎所有的MES***、生产调度***的采集接口也都提供了OPCClient以便能实现对 OPC Server数据的采集。然而由于很多众多的设备地理分散、通讯设备协议也不一致，给企业MES的后续数据的入网带来了不便，使用本发明的物联网前端数据采集网关可以有效的将各种设备协议转换成OPC Server，方便***联网。

三、电力通讯管理机

在变电站综合自动化***内，在物理层集成了电力行业的CAN与LON总线接口，通过本发明的物联网前端数据采集网关可以在数据链路层实现了电力IEC101与IEC104通讯协议的转换，保障了***的稳定。

四、轨道交通EEP

随着轨道交通行业的旺盛需求，该本发明的产品物联网前端数据采集网关对轨道交通综合监控行业来说，承担起FEP（前端处理器）角色。其通过采集电力监控***、环境设备监控***、火灾报***、信号***、公共广播***、车辆无线***等的数据信号信息，并将其转化为一综合的信息，传递如车站工作站，实现网络通讯的调度功能。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，如本发明还可以应用于，楼宇IBMS中，因此，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种物联网前端数据采集网关，其特征在于：其包括具有串行接口（A）以及以太网接口（B）的网关本体（1），与网关本体（1）连接的用于完成远程诊断与维护功能的网关管理模块（2），以及与所述网关本体（1）、网关管理模块（2）连接的用于数据处理的网关运行模块（3）。

2.根据权利要求1所述的物联网前端数据采集网关，其特征在于：所述网关运行模块（3）包括数据采集模块（31）、数据库模块（32）、数据转换模块（33）、事件记录模块（34）以及数据输出模块（35）；其中，所述数据采集模块（31）采集通过串行接口（A）输入的协议数据信息，所述数据库模块（32）存储数据采集模块（31）采集的数据信息，所述数据转换模块（33）将数据库模块（32）存储的数据信息转化为另一种协议的数据信息，所述事件记录模块（34）记录所述数据转换模块（33）转换数据信息的事件，所述数据输出模块（35）将数据转换模块（33）转发后的数据信息输出至以太网接口（B）。

3.根据权利要求2所述的物联网前端数据采集网关，其特征在于：所述串行接口（A）的数量为16个，所述以太网接口（B）的数量为6个，且所述串行接口（A）为RS422或RS485或RS232接口。

4.一种根据权利要求1所述的物联网前端数据采集网关的运行方法，其特征在于：包括以下步骤，

S10、所述网关运行模块（3）采集通过串行接口（A）输入的协议数据信息；

S20、所述网关运行模块（3）将采集到的协议数据信息转化成所需要的协议数据信息；

S30、所述网关运行模块（3）将转换后的协议数据信息通过以太网接口（B）进行输出。

5.根据权利要求6所述的物联网前端数据采集网关的运行方法，其特征在于：所述步骤S20具体包括：

S210、所述数据采集模块（31）采集通过串行接口（A）输入的协议数据信息；

S220、所述数据库模块（32）存储所述数据采集模块（31）采集到的协议数据信息；

S230、所述数据转换模块（33）将所述数据采集模块（31）采集到的协议数据信息转换为另一种协议数据信息；

S240、所述数据库模块（32）存储通过所述数据转换模块（33）转换后的数据信息；

S250、所述数据输出模块（35）输出所述数据转换模块（33）转换后的数据信息至以太网接口（B）中；

S260、所述事件记录模块（34）记录所述步骤S210-S250的信息。

6.一种根据权利要求1所述的物联网前端数据采集网关组成的***，其特征在于：包括设备层（4）、数据服务器层（5）和权利要求1所述的物联网前端数据采集网关，所述设备层（4）、数据服务器层（5）分别与所述的物联网前端数据采集网关连接。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于：所述设备层（4）与物联网前端数据采集网关的网关本体（1）的串行接口（A）连接，所述数据服务器层（5）与物联网前端数据采集网关的网关本体（1）的以太网接口（B）连接。