CN111880440B - 一种串行链路数据采集方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串行链路数据采集方法及***，属于数据采集技术领域。包括同时进行的通道请求信息控制过程和信息采集过程，从而对信息采集过程进行异步控制。其中，通道请求信息控制过程中，首先解析所有通道采集配置信息，建立采集通道信息矩阵，并初始化控制区域中采集通道信息；然后同步等待定时器事件，当接收到定时器事件时获取***时间，并根据采集通道信息矩阵和***时间，判断某一通道是否需要进行采集请求，建立此时刻需要采集请求的通道信息列表；最后或操作更新控制区域的采集通道信息。采用本发明时，不存在累积延时，有效地避免了数据丢失，同时能够推荐合理的通道采集周期。

Description

一种串行链路数据采集方法及***

技术领域

本发明属于数据采集技术领域，具体涉及一种串行链路数据采集方法及***。

背景技术

串行链路广泛应用于工业现场的数据通信，相比于网口，串行链路传输的数据量大，并且稳定性好，因此在工业现场中，有约超过60％都采用串行链路进行通信。例如，常见的机加工领域，为了监控电机的运行状态，会在电机内部设置传感模块，然后通过串行链路采集电机内部传感模块的数据。常用的串行链路有RS232、RS485、RS422等。串行链路是一种单链路，当发出数据采集请求后，只有等到数据返回后才能发出数据请求，无法在发送数据请求的同时返回要采集的信息，这也是串行链路的特点。因此根据串行链路的特点，当在一个请求指令中，采集多个信号，要等到所有的信号全部返回以后，才能进行下一次请求，但是，数据返回的过程是不确定的。

在同一个请求指令中，如果包含多个要采集的信号，当多个信号的采集周期相同时，那么在下一个请求指令中，同样会包含了上一请求指令中包含的所有请求信号。然而，在实际的工业现场中，每个信号的采集周期或频率并不是完全相同的，例如，要采集电机的电压、电流、转矩、速度，其中电压的采集周期为1s，电流的采集周期为2s、转矩的采集周期为3s，速度的采集周期为5s，并假设，请求发出后，3s后数据全部返回，这也就导致在下一个请求指令中忽略了电流信号和速度信号，当该次请求的信息返回后，继续发送请求指令，在该次请求中，又会缺少速度信号，只有在第15s时，发出的请求中，才会再次包含了全部的信号，从而使得部分数据无法全部采集到，出现数据丢失的问题，从而难以对设备进行有效的监控。

为了解决上述问题，科研人员提供了一种串行链路的数据采集方法，该方法中，当一个请求指令发出后，首先对下一时刻的采集通道信息进行判断，如果该时刻采集通道信息中，某一通道的采集请求标识不为空，并且该通道的采集周期与信息返回的周期不同，则将下一时刻的采集通道信息排队等待，下一请求指令中，按该时刻的采集通道信息发送请求，进行数据采集。然而，采用这种方法，如果采集的时间足够长，能够避免数据丢失的情况，但该方法的主要缺点是会发生累积延时的问题。同时，因为在工业现场中，进行数据采集时，每采集一定的时间，就会进行一次复位，重新按原采集需求进行采集。例如，每一个小时复位一次，这种情况下，采用上述的方法，由于累积延时问题，若想采集到全部的数据信息，则需要更多的时间，如果所需时间小于复位的时间间隔，那么，依然会导致采集的信息不完整，从而难以准确地对设备进行监控。

综上分析，在串行链路数据采集时，因为数据网关采集来自接入设备的数据配置周期不同，可能会因为累积延时或者数据处理压力，导致某些通道一直处于无法采集到或者不完整的状态。

发明内容

技术问题：针对现有技术进行串行链路数据采集时，容易发生累积延时，导致某些通道的数据不能采集或采集不完整，造成数据丢失的问题，提供了一种串行链路数据采集方法及***，从而能够避免在数据采集时，发生累积延时，导致某些通道不能采集或采集不完整的问题；进一步地，本发明能够推荐一个合理的通道采集周期，使得操作者可以确定每一采集通道最佳的采集周期。

技术方案：本发明的串行链路数据采集方法，包括：同时进行的通道请求信息控制过程和信息采集过程，通过通道请求信息控制过程连续更新控制区域中的采集通道信息，通过信息采集过程读取控制区域中的所述采集通道信息，并根据读取的采集通道信息进行数据采集。

进一步地，所述通道请求信息控制过程包括以下步骤：

S10：解析所有通道采集配置信息，建立采集通道信息矩阵，并初始化控制区域中采集通道信息；

S11：同步等待定时器事件，当接收到定时器事件时获取***时间，并根据采集通道信息矩阵和***时间，判断某一通道是否需要进行采集请求，建立此时刻需要采集请求的通道信息列表；

S12：或操作更新控制区域的采集通道信息；

S13：返回步骤S11，继续等待定时器事件。

进一步地，所述通道请求信息控制过程还包括：获取并判断控制区域的采集通道信息是否为空，若存在未请求的通道信息，则进行请求通道延迟告警，并建议将该通道的采集周期调整为原采集通道周期与定时器周期的和。

进一步地，所述信息采集过程包括：

S20：获取控制区域的采集通道信息；

S21：清空控制区域的采集通道信息：

S22：根据步骤S20获取的采集通道信息，发送获取数据请求；

S23：同步等待串行链路的数据响应；

S24：返回步骤S20。

进一步地，所述采集配置信息包括通道名称和采集周期，所述采集通道信息包括通道名称、采集周期和采集请求。

本发明的串行链路数据采集***，包括：

通道信息请求控制模块，用于执行通道信息请求控制过程，连续更新控制区域中的采集通道信息；

信息采集模块，用于执行信息采集过程，读取控制区域中的采集通道信息，并根据读取的采集通道信息进行数据采集；

控制区信息存储模块，用于存储控制区域的采集通道信息，所述通道信息请求控制模块将更新的采集通道信息存储在控制区信息存储模块中，然后信息采集模块从控制区信息存储模块中读取采集通道信息。

进一步地，所述通道信息请求控制模块包括：

初始化模块，用于解析所有通道采集配置信息，建立采集通道信息矩阵，并初始化控制区域中采集通道信息；

定时器，用于产生定时器事件；

***时间获取模块，用于等待定时器事件并获取***时间；

判断模块，用于根据采集通道信息矩阵和***时间，判断某一通道是否需要进行采集请求，建立此时刻需要采集请求的通道信息列表；

更新操作模块，用于或操作更新控制区域的采集通道信息。

进一步地，所述通道信息请求控制模块还包括：

告警模块，用于获取并判断控制区域的采集通道信息是否为空，若存在未请求的通道信息，则进行请求通道延迟告警；

周期调整模块，用于建议将通道的采集周期调整为原采集通道周期与定时器周期的和。

进一步地，所述信息采集模块包括：

读取模块，用于获取控制区域的采集通道信息；

清除模块，用于清空控制区域的采集通道信息；

发送模块，用于根据获取的采集通道信息，发送获取数据请求。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的串行链路数据采集方法，将通道请求信息控制过程和信息采集过程进行分离，从而异步控制信息采集过程。并且在通道请求采集信息控制过程中，通过在通道请求中进行或操作，使得在采集配置指定的时间没有来得及处理的通道可以在下一个定时器周期到来的时候再次请求，有效地避免了累积延时和数据丢失；同时，本发明通过控制区域内延迟的采集通道和当前的定时器周期来推荐一个合理的采集周期，给予工程人员一个基本参考。并且，本发明根据所提供的方法，提供了一种串行链路数据采集，可以便于工程人员在工业现场中，利用该***进行数据采集。

附图说明

图1为本发明的串行链路数据采集方法的流程图；

图2为本发明的实施例中的数据采集过程示意图；

图3为本发明的实施例中的通道请求信息控制过程的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

结合图1所示，本发明的串行链路数据采集方法，该方法包括：同时进行的通道请求信息控制过程和信息采集过程，通过通道请求信息控制过程连续更新控制区域中的采集通道信息，通过信息采集过程读取控制区域中的所述采集通道信息，并根据读取的采集通道信息进行数据采集。

本发明的方法，将通道请求信息控制过程和信息采集过程进行分离，从而异步控制采集过程。通过连续不断的更新控制区域的采集通道信息，使得在信息采集过程中可以根据控制区域的采集通道信息进行数据采集，从而在采集配置指定的时间没有来得及处理的通道可以在下一个定时器周期到来的时候再次请求，有效地避免了累积延时和数据丢失。

为了对本发明的方法进行更详尽的说明，在本实施例中，采用一个具体的工业应用实例进行说明。如图2所示，通过串行链路RS485采集电机内部传感模块的数据，需要采集的量包括：力矩、温度、转速、噪音、振动、位移、电流和有功，因此需要8个采集通道，并将每个通道对应的命名为：力矩、温度、转速、噪音、振动、位移、电流和有功。其中力矩、转速、电流和有功的采集周期均为1s，温度、振动的采集周期均为2s，噪音的采集周期为3s，位移的采集周期为5s。同时假设内部传感模块的响应时间时间为3s，即假设每发出一次请求命令，需要3s将该次请求的数据全部返回。

采用本发明的方法，进行数据采集时，通道请求信息控制过程包括：

S10：解析所有通道采集配置信息，建立采集通道信息矩阵，并初始化控制区域中采集通道信息。其中采集配置信息包括通道名称和采集周期，例如，针对本实施例中的工业实例，采集通道名称分别为：力矩、温度、转速、噪音、振动、位移、电流和有功，采集周期分别为：1s、2s、1s、3s、2s、5s、1s和1s。

如图3中，采集通道信息矩阵采用了图形进行表示，其中，深色块表示有采集请求，为了便于编码，有采集请求表示为1，白色块表示无采集请求，表示为0；因此将图3中用图形表示的采集通道信息矩阵，用数学形式表达，可以表示为：

采集通道信息包括通道名称、采集周期以及采集请求，因此，在本例中，控制区域初始化后的采集通道信息用矩阵表示为：

[1 0 1 0 0 0 1 1]

即初始时刻，控制区域的采集通道信息可理解为，需要采集力矩、转速、电流和有功这四个通道的数据。利用采集通道信息矩阵，更便于控制每次请求的通道信息。采集通道信息连续不断的更新，从而使得在数据请求时，可以请求到先前没有采集到的通道，避免了某些通道的数据无法采集到，造成数据丢失。

S11：同步等待定时器事件，当接收到定时器事件时获取***时间，并根据采集通道信息矩阵和***时间，判断某一通道是否需要进行采集请求，建立此时刻需要采集请求的“通道信息列表”。

例如：定时器周期为1秒，“力矩”通道的采集周期为1秒，“温度”的采集周期为2秒，当***时间为2020-01-01 00:00:05时力矩的采集请求标识为1，温度的采集请求标识为0；当***时间为2020-01-01 00:00:06时力矩的采集请求标识为1，温度的采集请求标识为1。或者简单的理解为，采集通道信息矩阵中，矩阵的行即表示对应***时间的通道信息列表。例如，当***时间为2020-01-01 00:00:05时，采集通道列表中，力矩的采集请求标识为1，温度的采集请求标识为1、转速的采集请求标识为1、噪音的采集请求标识为0、振动的采集请求标识为0、位移的采集请求标识为1、电流的采集请求标识为1、有功的采集请求标识为1。

S12：或操作更新控制区域的采集通道信息。例如：本实施例中，在***时间为2020-01-01 00:00:05时，采集通道信息矩阵对应的行为[1 0 1 0 0 1 1 1]，即采集请求为1的通道为力矩、转速、位移、电流、有功，而控制区域中为[1 1 1 0 1 0 1 1]，即采集请求为1的通道为力矩、温度、转速、振动、电流、有功，进行或操作后，控制区域内的采集请求标识为1的通道将更新为力矩、温度、转速、振动、位移、电流、有功。

通过在通道请求中进行或操作，从而更新采集通道信息，使得在上一个采集过程没有来得及处理而被忽略的通道，可以在下一个采集过程中进行请求，从而避免了数据丢失。而且，虽然某些通道是在下一个进行采集过程中采集过程中采集到的，有一定的延时，但并未像现有方法中会造成累积延时，从而有效地避免了累积延时。

S13：返回步骤S11，继续等待定时器事件。通过不断的循环步骤S11和S12，从而连续的更新控制区域的采集通道信息。

进一步地，为了能够确定某一通道的最佳采集周期，本发明的方法的通道请求信息控制步还包括：获取并判断控制区域的采集通道信息是否为空，若存在未请求的通道信息，则进行请求通道延迟告警，并建议将该通道的采集周期调整为原采集通道周期与定时器周期的和。具体地，该步设置在步骤S11与S12之间。通过该步骤，可以通过控制区域内延时的采集通道和当前定时器周期来推荐一个合理的通道采集周期。例如，控制区域的采集通道“噪音”信息(通道名称是噪音、采集周期为3秒、采集请求为1)，那么此时需要更新“噪音”信息为(通道名称是噪音、采集周期为4秒、采集请求为1)。

因为，对于采集周期，在实际工程中，并不是随意更改的，因此在本发明的方法中，只是推荐一个合理的通道采集周期，而并未进行自动的更改，如果实际工程中，允许根据推荐的通道采集周期进行更改，那么只需设置自动更改的操作即可。

在通道请求信息控制过程连续更新控制区域的采集通道信息的同时，通过信息采集过程不断的进行数据采集，信息采集过程包括：

S20：获取控制区域的采集通道信息，例如在***时间为2020-01-01 00:00:01时，控制区域中采集要求为1的通道分别为力矩、转速、电流和有功。

S21：清空控制区域的采集通道信息。因为在步骤S20中，已经获取了控制区域的采集通道信息，必须及时将控制区域的采集通道信息清空，以便存储新的采集通道信息，从而使得下一次进行读取。

S22：根据步骤S20获取的采集通道信息，发送获取数据请求。具体的，是发送采集请求为1的通道，对于采集请求为0的通道不发送。

S23：同步等待串行链路的数据响应。例如在本实施例中所举的应用实例中，需要等待3s，数据才能响应完毕。

S24：返回步骤S20，重复上述步骤，即重复S20、S21、S22和S23。例如在第二个采集循环中，采集的是***时间为2020-01-01 00:00:05时的控制区域采集通道信息，即采集需求为1的通道为力矩、温度、转速、振动、位移、电流、有功。可以发现，在第二个采集循环中，已经能够采集除了“噪音”之外的全部通道信息。

在第三个循环中，采集的是***时间为2020-01-01 00:00:09时的控制区域采集通道信息，即采集需求为1的通道为力矩、力矩、温度、转速、噪音、振动、电流、有功，即此时刻的控制区域的采集通道信息用矩阵可表示为[1 1 1 1 1 0 1 1]，可以发现，在这次采集时，采集到了“噪声”的信息，虽然采集的时间延迟了，但并未发生采集通道信息的累积，即并未发生累积延时，并且采集到了所有信息，没有造成数据丢失。

基于本发明的串行链路数据采集方法，本发明还提供了一种串行链路数据采集***，该***包括：通道信息请求控制模块，用于执行通道信息请求控制过程，连续更新控制区域中的采集通道信息；信息采集模块，用于执行信息采集过程，读取控制区域中的采集通道信息，并根据读取的采集通道信息进行数据采集；控制区信息存储模块，用于存储控制区域的采集通道信息，所述通道信息请求控制模块将更新的采集通道信息存储在控制区信息存储模块中，然后信息采集模块从控制区信息存储模块中读取采集通道信息。

其中，通道信息请求控制模块包括：初始化模块，用于解析所有通道采集配置信息，建立采集通道信息矩阵，并初始化控制区域中采集通道信息；定时器，用于产生定时器事件；***时间获取模块，用于等待定时器事件并获取***时间；判断模块，用于根据采集通道信息矩阵和***时间，判断某一通道是否需要进行采集请求，建立此时刻需要采集请求的“通道信息列表”；更新操作模块，用于“或”操作更新控制区域的采集通道信息。

进一步地，通道信息请求控制模块还包括：告警模块，用于获取并判断控制区域的采集通道信息是否为空，若存在未请求的通道信息，则进行请求通道延迟告警；周期调整推荐模块，用于建议将该通道的采集周期调整为原采集通道周期T_channel与定时器周期T_timer的和，即T_channel:＝T_channel+T_timer。

进一步地，信息采集模块包括：读取模块，用于获取控制区域的采集通道信息；清除模块，用于清空控制区域的采集通道信息；发送模块，用于根据获取的采集通道信息，发送获取数据请求。

利用本发明的串行链路数据采集***，可以在利用串行链路进行采集时，避免累积延时和数据丢失，从而能够更好地对设备进行监控。

综上，本发明提供了一种串行链路数据采集方法，该方法把通道请求采集信息控制过程信息采集过程分离，从而异步控制信息采集过程。并且，通道请求采集信息控制过程中，通过在通道请求中进行或操作，使得在采集配置指定的时间没有来得及处理的通道可以在下一个定时器周期到来的时候再次请求，有效地避免了累积延时和数据丢失；同时，本发明通过控制区域内延迟的采集通道和当前的定时器周期来推荐一个合理的采集周期，给予工程人员一个基本参考。并且，本发明根据所提供的方法，提供了一种串行链路数据采集***，可以便于工程人员在工业现场中，利用该***进行数据采集。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种串行链路数据采集方法，其特征在于，包括：同时进行的通道请求信息控制过程和信息采集过程，通过通道请求信息控制过程连续更新控制区域中的采集通道信息，通过信息采集过程读取控制区域中的所述采集通道信息，并根据读取的采集通道信息进行数据采集；

所述通道请求信息控制过程包括以下步骤：

S10：解析所有通道采集配置信息，建立采集通道信息矩阵，并初始化控制区域中采集通道信息；

S11：同步等待定时器事件，当接收到定时器事件时获取***时间，并根据采集通道信息矩阵和***时间，判断某一通道是否需要进行采集请求，建立此时刻需要采集请求的通道信息列表；

S12：或操作更新控制区域的采集通道信息；

S13：返回步骤S11，继续等待定时器事件；

所述信息采集过程包括：

S20：获取控制区域的采集通道信息；

S21：清空控制区域的采集通道信息：

S22：根据步骤S20获取的采集通道信息，发送获取数据请求；

S23：同步等待串行链路的数据响应；

S24：返回步骤S20。

2.根据权利要求1所述的一种串行链路数据采集方法，其特征在于，所述通道请求信息控制过程还包括：获取并判断控制区域的采集通道信息是否为空，若存在未请求的通道信息，则进行请求通道延迟告警，并建议将该通道的采集周期调整为原采集通道周期与定时器周期的和。

3.根据权利要求2所述的一种串行链路数据采集方法，其特征在于，所述采集配置信息包括通道名称和采集周期，所述采集通道信息包括通道名称、采集周期和采集请求。

4.一种串行链路数据采集***，用于实现权利要求1-3任一项所述的串行链路数据采集方法，其特征在于，包括：

通道信息请求控制模块，用于执行通道信息请求控制过程，连续更新控制区域中的采集通道信息；信息采集模块，用于执行信息采集过程，读取控制区域中的采集通道信息，并根据读取的采集通道信息进行数据采集；控制区信息存储模块，用于存储控制区域的采集通道信息，所述通道信息请求控制模块将更新的采集通道信息存储在控制区信息存储模块中，然后信息采集模块从控制区信息存储模块中读取采集通道信息；

所述通道信息请求控制模块包括：

初始化模块，用于解析所有通道采集配置信息，建立采集通道信息矩阵，并初始化控制区域中采集通道信息；

定时器，用于产生定时器事件；

***时间获取模块，用于等待定时器事件并获取***时间；

判断模块，用于根据采集通道信息矩阵和***时间，判断某一通道是否需要进行采集请求，建立此时刻需要采集请求的通道信息列表；

更新操作模块，用于或操作更新控制区域的采集通道信息；

所述信息采集模块包括：

读取模块，用于获取控制区域的采集通道信息；

清除模块，用于清空控制区域的采集通道信息；

发送模块，用于根据获取的采集通道信息，发送获取数据请求。

5.根据权利要求4所述的一种串行链路数据采集***，其特征在于，所述通道信息请求控制模块还包括：

告警模块，用于获取并判断控制区域的采集通道信息是否为空，若存在未请求的通道信息，则进行请求通道延迟告警；

周期调整模块，用于建议将通道的采集周期调整为原采集通道周期与定时器周期的和。

Images