一種用于工業(yè)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于工業(yè)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù) 據(jù)采集傳輸系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)設(shè)備由就地分散的局部自動(dòng)控制逐漸向 綜合自動(dòng)化體系發(fā)展，而一般工業(yè)控制系統(tǒng)地域跨越性較大，相當(dāng)一部分設(shè)備工作在戶外， 一些作業(yè)點(diǎn)分散，環(huán)境惡劣，因此需要對(duì)各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)指標(biāo)等參數(shù)做到實(shí)時(shí)監(jiān) 控;在4G網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展以及手機(jī)終端逐漸普及的條件之下，越來越多的技術(shù)、功能融入到手 機(jī)當(dāng)中去，移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)便是其中較為典型的例子;移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)在保證傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)功 能的基礎(chǔ)上，增加了監(jiān)控的移動(dòng)性以及便捷性，使得用戶可以通過移動(dòng)終端隨時(shí)隨地了解 工業(yè)現(xiàn)場情況，對(duì)于企業(yè)管理層而言，可以更快更方便的獲取企業(yè)生產(chǎn)情況，為他們的決策 提供輔助功能；但是工業(yè)過程中，需要采集各種生產(chǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)、工況數(shù)據(jù)以及狀態(tài)信息數(shù) 據(jù)，采樣頻率高，數(shù)據(jù)量大，傳輸時(shí)需要占用大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，因此又對(duì)移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)提出 了新的挑戰(zhàn)，需要針對(duì)大數(shù)據(jù)建立一套數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。
[0003] 工業(yè)現(xiàn)場需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)項(xiàng)非常龐大，現(xiàn)場采集系統(tǒng)會(huì)高頻地采集大量生產(chǎn)數(shù) 據(jù)，但同時(shí)工業(yè)生產(chǎn)通常是較長時(shí)間處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，發(fā)生頻繁波動(dòng)的情況比較 少，即使生產(chǎn)過程由于原材料或者外部環(huán)境變化導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)波動(dòng)，這種波動(dòng)持續(xù)時(shí)間也 是有限的，控制系統(tǒng)最終會(huì)通過控制指令使得生產(chǎn)過程回到一個(gè)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，因此，工業(yè)生產(chǎn) 中很多監(jiān)控的數(shù)據(jù)項(xiàng)在大部分時(shí)間內(nèi)都是相對(duì)穩(wěn)定的，例如，一些表征設(shè)備狀態(tài)信息的布 爾變量，大部分時(shí)間內(nèi)其值要么是正常，要么是不正常，不會(huì)很長時(shí)間一直處于在正常和不 正常間進(jìn)行切換;但是現(xiàn)有的本地監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與可靠性低，帶寬占用率高， 數(shù)據(jù)傳輸過程中所需要的流量比較多，響應(yīng)速度慢，不能直觀的看到出現(xiàn)故障的數(shù)據(jù)信息， 需要現(xiàn)場監(jiān)控人員固定在中心監(jiān)控室中進(jìn)行查看操作，給工作人員帶來了較大的不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種用于工業(yè)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集傳輸系 統(tǒng)及方法，以達(dá)到節(jié)省數(shù)據(jù)傳輸流量、提高數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性可靠性、隨時(shí)隨地了解現(xiàn)場設(shè)備 的運(yùn)行狀態(tài)的目的。
[0005] -種用于工業(yè)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電子測量儀、可編 程邏輯控制器、本地監(jiān)控端、云服務(wù)器和移動(dòng)終端；
[0006] 電子測量儀：用于采集每個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并發(fā)送到可編程邏輯控制 器；
[0007] 可編程邏輯控制器:用于將接收到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送到本地監(jiān)控端；
[0008] 本地監(jiān)控端：用于顯示接收到的生產(chǎn)數(shù)據(jù);根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集次數(shù)閾值，按照采集 時(shí)間順序?qū)γ看尾杉纳a(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編號(hào);根據(jù)每次采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，對(duì)每個(gè)生產(chǎn) 數(shù)據(jù)進(jìn)行編號(hào)，并將每次采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的順序編號(hào)、每個(gè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的編號(hào)及該生產(chǎn)數(shù)據(jù) 對(duì)應(yīng)的數(shù)值發(fā)送到云服務(wù)器；
[0009] 所述的云服務(wù)器包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，其中，
[0010] 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊:用于保存接收到的每個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的編號(hào)后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；
[0011] 數(shù)據(jù)處理模塊:用于判斷當(dāng)前編號(hào)后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的順序編號(hào)與上一次接收到的生 產(chǎn)數(shù)據(jù)的順序編號(hào)是否連貫，若是，則判斷每個(gè)編號(hào)后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型，否則，則判 斷每個(gè)編號(hào)后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型，同時(shí)接收本地監(jiān)控端重新發(fā)送的缺失的編號(hào)后的生 產(chǎn)數(shù)據(jù)并保存；
[0012] 所述的每個(gè)編號(hào)后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)若是數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)，則對(duì)數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理，若是布爾型生產(chǎn)數(shù)據(jù)，則對(duì)布爾型生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
[0013] 所述的對(duì)數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程具體為:設(shè)定每個(gè)數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù) 值波動(dòng)范圍，判斷每個(gè)編號(hào)后的數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)值是否超出所設(shè)定的波動(dòng)范圍，若是， 則發(fā)送發(fā)布信號(hào)至數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，否則，繼續(xù)采集每個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；
[0014] 所述的對(duì)布爾型生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程具體為:判斷每個(gè)編號(hào)后的布爾型生產(chǎn) 數(shù)據(jù)的數(shù)值是否改變，若是，則發(fā)送發(fā)布信號(hào)至數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，否則，繼續(xù)采集每個(gè)工業(yè)生 產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；
[0015] 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊：用于將每個(gè)編號(hào)后的數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)或布爾型生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā) 布，并將每個(gè)編號(hào)后的數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)或布爾型生產(chǎn)數(shù)據(jù)的編號(hào)和數(shù)值發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控者 的移動(dòng)終?而；
[0016] 移動(dòng)終端；用于接收云服務(wù)器發(fā)送的每個(gè)編號(hào)后的數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)或布爾型生產(chǎn) 數(shù)據(jù)的編號(hào)和數(shù)值，通知工作人員對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)調(diào)整。
[0017] 所述的電子測量儀安裝在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)設(shè)備上，電子測量儀的輸出端連接 可編程邏輯控制器的輸入端，可編程邏輯控制器的輸出端連接本地監(jiān)控端，本地監(jiān)控端連 接云服務(wù)器。
[0018] 所述的可編程邏輯控制器還用于自動(dòng)控制調(diào)節(jié)生產(chǎn)設(shè)備的各項(xiàng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。
[0019] 所述的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊還包括訂閱功能，即根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控者的實(shí)際需求向遠(yuǎn)程監(jiān)控 者發(fā)送所訂閱的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
[0020] 所述云服務(wù)器采用設(shè)置有kafka集群的云服務(wù)器。
[0021] 采用所述的用于工業(yè)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集傳輸方 法，包括以下步驟：
[0022] 步驟1、在每個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際需求在生產(chǎn)設(shè)備上設(shè)定生產(chǎn)數(shù)據(jù)測量點(diǎn)，將 電子測量儀安裝在生產(chǎn)數(shù)據(jù)測量點(diǎn)處；
[0023] 步驟2、設(shè)定生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔，并設(shè)定采集次數(shù)閾值；
[0024] 步驟3、判斷采集次數(shù)是否達(dá)到所設(shè)定的采集次數(shù)閾值，若是，將采集次數(shù)清零重 新進(jìn)行計(jì)數(shù)，并執(zhí)行步驟4，否則，直接執(zhí)行步驟4;
[0025] 步驟4、根據(jù)設(shè)定的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔，采用每個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的電子測量儀 采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并將上述生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過可編程邏輯控制器發(fā)送到每個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的本地 監(jiān)控端;所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)和布爾型生產(chǎn)數(shù)據(jù)；
[0026] 步驟5、采用每個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的本地監(jiān)控端顯示接收到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將生產(chǎn)數(shù)據(jù) 進(jìn)行編號(hào)并發(fā)送到云服務(wù)器，具體步驟如下：
[0027] 步驟5.1、采用每個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的本地監(jiān)控端顯示接收到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；
[0028] 步驟5.2、根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集次數(shù)閾值，按照采集時(shí)間順序?qū)γ看尾杉纳a(chǎn)數(shù)據(jù) 進(jìn)行編號(hào)；
[0029] 步驟5.3、根據(jù)每次采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，對(duì)每個(gè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編號(hào)，并將每次 采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的順序編號(hào)、每個(gè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的編號(hào)及該生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)值發(fā)送到云服務(wù) 器；
[0030] 步驟6、采用云服務(wù)器根據(jù)接收到的每個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的編號(hào)后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)每 個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，具體步驟如下：
[0031] 步驟6.1、采用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保存接收到的每個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的編號(hào)后的生產(chǎn)數(shù) 據(jù)；
[0032]步驟6.2、采用數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)每個(gè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的編號(hào)后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 具體步驟如下：
[0033] 步驟6.2.1、判斷當(dāng)前編號(hào)后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的順序編號(hào)與上一次接收到的生產(chǎn)數(shù)據(jù) 的順序編號(hào)是否連貫，若是，執(zhí)行步驟6.2.2，否則，執(zhí)行步驟6.2.2，同時(shí)采用本地監(jiān)控端重 新發(fā)送缺失的編號(hào)后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，接收上述數(shù)據(jù)并保存；
[0034] 步驟6.2.2、判斷每個(gè)編號(hào)后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型，若是數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)，則執(zhí) 行步驟6.2.3，若是布爾型生產(chǎn)數(shù)據(jù)，則執(zhí)行步驟6.2.5;
[0035]步驟6.2.3、設(shè)定每個(gè)數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)值波動(dòng)范圍；
[0036] 步驟6.2.4、判斷每個(gè)編號(hào)后的數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)值是否超出所設(shè)定的波動(dòng)范 圍，若是，執(zhí)行步驟6.3，否則，返回執(zhí)行步驟3;
[0037] 步驟6.2.5、判斷每個(gè)編號(hào)后的布爾型生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)值是否改變，若是，執(zhí)行步驟 6.3,否則，返回執(zhí)行步驟3;
[0038] 步驟6.3、采用數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將每個(gè)編號(hào)后的數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)或布爾型生產(chǎn)數(shù)據(jù) 進(jìn)行發(fā)布，并將每個(gè)編號(hào)后的數(shù)值型生產(chǎn)數(shù)據(jù)或布爾型生產(chǎn)數(shù)據(jù)的編號(hào)和數(shù)值發(fā)送到遠(yuǎn)程 監(jiān)控者的移動(dòng)終端，通知工作人員對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)調(diào)整。
[0039]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0040]本發(fā)明提出一種用于工業(yè)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)同時(shí)支 持廣播、多播、訂閱等模式，不同的業(yè)務(wù)工程師可以通過訂閱方式獲取自己所需的數(shù)據(jù)信 息;本發(fā)明提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與可靠性，減小了帶寬，節(jié)省了數(shù)據(jù)傳輸過程中所需要 的流量；同時(shí)響應(yīng)速度快，能直觀的看到出現(xiàn)故障的數(shù)據(jù)信息，可以隨時(shí)隨地了解現(xiàn)場設(shè)備 的運(yùn)行狀態(tài)，方便不同需求的人員使用。
【附圖說明】
[0041] 圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的用于工業(yè)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)及方法的 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的用于工業(yè)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)及方法的 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的用于工業(yè)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集傳輸方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種實(shí)施例做進(jìn)一步說明。