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专利号: 2011103546841
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种工业监控网络数据采集结点,其特征在于:所述数据采集结点基于实时多处理器系统平台,利用通用即插即用网络中间件为工业监控网络中心提供自适应实时数据采集服务,所述数据采集结点包括数据采集端、显控端和数据存储端;

所述的实时多处理器系统平台为可裁剪的嵌入式实时操作系统,包括用以实现对目标设备的多点并行数据采集的多处理机系统接口;

所述的通用即插即用中间件为数据采集结点与监控网络中心的自适应桥接器,实现在无网络中心监护条件下的自主网络行为;

所述的采集端利用多路传感器采集目标设备的物理信号,进行预处理后输送至显控端;显控端接收采集端上传的数据包,进行拆分、分析、显示,并按照用户需求传至数据存储端;所述的数据存储端为面向工业网络监控中心的实时数据缓冲区;所述数据采集端、显控端和数据存储端通过通用即插即用中间件完成数据通信与控制信息应答。

2.根据权利要求1所述的工业监控网络数据采集结点,其特征在于:所述数据采集端、显控端和数据存储端之间数据通信与控制信息应答过程,基于通用即插即用的应用程序接口完成对特定数据类型的传输,所述的特定数据类型及其技术内涵包括:①目标设备运行状态数据此类数据的传输路径为:多路传感器采集的实时信号上传到采集端,通过网络中间件通信接口,发送到提出服务请求的显控端、数据存储端,此类数据具有较紧密的排列格式,单个数据分组的大小在千字节数量级,占整个网络监控系统数据流量的85%以上;

②目标设备参数配置数据此类数据的传输路径为:目标设备的运行状态在采集结点守护进程被唤醒后,在初始化时刻统一设定为启动,然后发送至采集端,再传送至数据存储端保存相应的状态变量值;采集结点在进入正常运行状态后,采集端将接收来自显控端的状态更新指令,获取当前目标设备的运行状态,并把新的状态值下传至实时数据采集硬件,此类数据的单个数据分组的大小在百字节数量级,交互频率较低,属缓变数据;

③通用即插即用设备服务信息此类数据包含提供通用即插即用服务的设备档案信息、服务列表与受控选项;当一个数据采集结点在任一时刻随机地加入到监控网络系统中,便可成为通用即插即用监控网络中的合法成员;该结点将自主地在整个通用即插即用监控网络中公布自己的服务信息,以期其它结点可以发现自己,此类数据的单个分组比较小,在数十字节数量级,其具体流量由通用即插即用网络物理拓扑结构的更改服务与频率决定;

④通用即插即用设备控制信号此类数据是通用即插即用网络中间件支撑的各个采集结点间的服务状态参数,用来唤醒、阻塞、挂起、撤销结点所提供的应用服务进程,该类数据分组较精小,其大小为数个字节,其流量由各结点间控制信息交互的频率决定。

3.根据权利要求1所述的工业监控网络数据采集结点,其特征在于:所述数据采集结点的主体功能框架利用子构件体系结构方法实现;根据工业监控网络的基本需求,将具体粒度构件分为必选构件与备选构件;

所述的必选构件有两个:数据状态采集子构件和采集网络中间件子构件,所述的备选构件有三个:显控人机接口子构件、信号预处理与分析子构件和设备状态监控专家系统子构件;

所述的数据状态采集子构件是系统的底层服务构件,它调用实时多处理器系统提供的底层通讯系统接口;通信结构包括三线串口驱动、通用串行总线驱动和嵌入操作系统的工业以太网络通信驱动;根据通信数据量要求,通过上述接口中的某一种获得来自实时数据采集硬件的实时数据分组,所述的数据分组是按照设备信号性质进行初始化,并利用通用即插即用协议进行统一封装的数据包,数据包在生成后将存放到通用即插即用缓冲区中,供采集网络中间件子构件调用,并通过消息队列方法实现采集网络中间件子构件、采集网络中间件子构件与面向设备数据采集的显控人机接口子构件之间的进程应答与同步控制,所述的数据状态采集子构件与外界的交互主要通过网络中间件子构件进行,所述的数据状态采集子构件为显控端和数据存储端提供如下可订阅服务接口:获取参数配置请求、获得数据分组请求、修改参数配置请求和修改设备状态参数;

如果所述的采集网络中间件子构件接到显控人机接口子构件发来的获取数据分组请求信号,便从通用即插即用缓冲区中拾取实时数据分组,并将其返回给调用服务者;相反的,网络中间件子构件解析任何显控人机接口子构件发过来的系统参数配置表访问和修改请求,并将新参数配置表写入通用即插即用缓冲区,最后发信号给数据状态采集子构件重新设定系统数据采集的模式和系统参数的配置,任何对参数配置信息的修改都会触发修改参数配置请求事件,从而通知所有订阅了该事件的显控端或数据存端进行相应的更新;

所述的显控人机接口子构件作为人机接口实现对网络中间件子构件的控制与调用,从系统数据缓存中获得已经分类的实时数据进行分析和显示,通过显控人机接口子构件的显示子构件对数据缓存中的快变数据、缓变数据以及静态数据进行显示;通过信号预处理与分析子构件的构件对原始数据进行某种数值运算,然后将所得的结果通过显控人机接口子构件的另一些显示子构件进行显示;再通过设备状态监控专家系统子构件进行分析和判断,得出监测结果。