一種多接口數據采集裝置及采集方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種多接口數據采集裝置及采集方法。所述多接口數據采集裝置，包括數據采集模塊、控制模塊、數據傳輸模塊及告警模塊；其中，數據采集模塊包括多種類型的數據輸入端口，用于采集多種類型的環(huán)境和設備狀態(tài)的數據；所述控制模塊用于接收并處理由所述數據采集模塊提供的數據，通過所述數據傳輸模塊上傳處理后的數據；并且用于協(xié)調和控制所述多接口數據采集裝置的其它模塊的工作；所述數據傳輸模塊用于上傳所述控制模塊處理后的數據；所述告警模塊用于檢測所述數據采集模塊提供的數據是否正常，并且在數據異常時生成并上傳告警信號。本發(fā)明采用多接口設計，可設定傳輸頻率，周期性上傳至監(jiān)控中心端的數據庫，實現(xiàn)實時監(jiān)測、響應告警。
【專利說明】一種多接口數據采集裝置及采集方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及網絡機房的動力及環(huán)境狀況監(jiān)測領域，更具體地，涉及一種多接口數據采集裝置及采集方法。

【背景技術】
[0002]網絡機房的安全和穩(wěn)定至關重要，是保障企業(yè)網絡質量的必要條件，這需要具備可靠的動力設備和良好的機房環(huán)境。
[0003]機房綜合監(jiān)控系統(tǒng)用于對機房環(huán)境、供配電系統(tǒng),UPS電源系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、消防門禁及保安系統(tǒng)、機房視頻監(jiān)視系統(tǒng)等方面的狀況進行全面監(jiān)控管理，實時監(jiān)測各種設備的運行情況、工作狀態(tài)和運行參數，從而實現(xiàn)智能控制、維護相關設備。為此，經常需要用到針對機房動力供給及環(huán)境狀況的數據采集器，用于集中采集處理動力及環(huán)境相關數據，從而維護機房安全穩(wěn)定，提供良好的機房環(huán)境。
[0004]機房的動力及環(huán)境狀況產生數據量大，每隔幾秒或者幾十秒就需要采集各類設備的不同參數數據，同時需要保持數據的準確、實時、高效。然而，現(xiàn)有的數據采集器功能單一，擴展性差，數據采集的準確性和數據傳輸的實時性差，一般只能采集一到兩種環(huán)境數據，而且在數據上傳至監(jiān)控中心時，經常會丟失數據，造成監(jiān)控中心無法準確了解機房運行環(huán)境。
[0005]可見，現(xiàn)有的機房綜合監(jiān)控系統(tǒng)所面臨的主要問題首先在于數據來源和數據結構的多元化，為了針對機房環(huán)境、供配電、通信設備、安保監(jiān)視等各個方面進行監(jiān)控，需要多種類型的數據采集設備，所采集的結果包括模擬量、數字量、原始數據、編碼數據等多種類型和格式的數據，對于多元化的數據必須進行充分的整合。其次，在采集數據的傳輸方面，由于數據量大，受到有效帶寬等實際因素的制約，需要兼顧實時性與傳輸效率和可靠性，要避免頻繁和持續(xù)性的大數據量上傳可能導致的數據丟失、可靠性降低、過度占用機房網絡資源等方面的問題，同時也要防止關鍵的監(jiān)控數據傳輸延遲過大而影響對重要異常狀態(tài)的發(fā)現(xiàn)和響應。


【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種多接口數據采集裝置及采集方法。
[0007]本發(fā)明所述的多接口數據采集裝置，其特征在于，包括數據采集模塊、控制模塊、數據傳輸模塊及告警模塊；其中，
[0008]所述數據采集模塊包括多種類型的數據輸入端口，用于采集多種類型的環(huán)境和設備狀態(tài)的數據；
[0009]所述控制模塊用于接收并處理由所述數據采集模塊提供的數據，通過所述數據傳輸模塊上傳處理后的數據；并且用于協(xié)調和控制所述多接口數據采集裝置的其它模塊的工作；
[0010]所述數據傳輸模塊用于上傳所述控制模塊處理后的數據；
[0011]所述告警模塊用于檢測所述數據采集模塊提供的數據是否正常，并且在數據異常時生成并上傳告警信號；
[0012]其中，所述控制模塊包括采集數據緩存隊列、數據集成單元、數據封裝單元、數據壓縮單元、數據分級單元、若干個不同優(yōu)先級的數據傳輸隊列以及數據切換輸出單元；所述數據緩存隊列用于緩存數據采集模塊所采集的數據；所述數據集成單元基于數據采集模塊所采集的數據生成具有統(tǒng)一數據格式的有效數據載荷；所述數據封裝單元對所述有效數據載荷進行統(tǒng)一格式的封裝，形成統(tǒng)一的數據傳輸包；數據壓縮單元對傳輸數據包進行壓縮編碼；數據分級單元對經過壓縮的傳輸數據包按照其重要程度進行分級，分別送入所述若干個不同優(yōu)先級的數據傳輸隊列；所述數據輸出切換單元在所述若干個不同優(yōu)先級的數據輸出隊列之間進行切換，通過切換將其中一個數據輸出隊列中的數據送至數據傳輸模塊進行傳輸。
[0013]優(yōu)選的是，所述控制模塊將所述數據采集模塊提供的數據進行壓縮后，按照設定的傳輸頻率周期性上傳。
[0014]優(yōu)選的是，所述多接口數據采集裝置進一步包括RTC時間模塊，所述RTC時間模塊通過網絡同步或串口配置自動校準當前時間；所述控制模塊根據RTC時間模塊校準的當前時間對其處理的數據進行時間更新。
[0015]優(yōu)選的是，所述數據采集模塊的數據輸入端口包括以下任意一種或多種:傳感器件接口、智能設備通信接口、數據通信接口、模擬及數字信號輸入接口。
[0016]優(yōu)選的是，所述數據傳輸模塊包括以下數據傳輸端口的任意一種或多種:以太網口、El 端口、光口。
[0017]優(yōu)選的是，所述數據傳輸模塊的電源使用信號隔離變壓器。
[0018]優(yōu)選的是，所述多接口數據采集裝置進一步包括指示燈模塊，所述指示燈模塊用于在所述控制模塊的控制下顯示所述多接口數據采集裝置的工作狀態(tài)。
[0019]本發(fā)明進而提出了一種數據采集方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0020]步驟A:通過多種類型的數據輸入端口，采集多種類型的環(huán)境和設備狀態(tài)的數據；
[0021]步驟B:接收并處理所采集的數據，并且上傳處理后的數據；
[0022]步驟C:檢測所采集的數據是否正常，并且在數據異常時生成并上傳告警信號；
[0023]其中，所述步驟B包括以下步驟:緩存所采集的數據；基于所采集的數據生成具有統(tǒng)一數據格式的有效數據載荷；對所述有效數據載荷進行統(tǒng)一格式的封裝，形成統(tǒng)一的數據傳輸包；對傳輸數據包進行壓縮編碼；對經過壓縮的傳輸數據包按照其重要程度進行分級，形成若干個不同優(yōu)先級的數據傳輸隊列；在所述若干個不同優(yōu)先級的數據輸出隊列之間進行切換，通過切換將其中一個數據輸出隊列中的數據進行上傳。
[0024]優(yōu)選的是，所述步驟B包括:將所述數據采集模塊提供的數據進行壓縮后，按照設定的傳輸頻率周期性上傳。
[0025]優(yōu)選的是，所述數據采集方法進一步包括:通過網絡同步或串口配置自動校準當前時間，以及根據校準的當前時間對其處理的數據進行時間更新。
[0026]本發(fā)明創(chuàng)新性地設計了一種多接口和一體化的數據采集器及相應的方法。本發(fā)明通過多個接口，既可以對各種傳統(tǒng)設備及參數進行數據采集和控制，同時也可以和多個智能設備通信并取得采集數據。在數據上傳方面，本發(fā)明可采用的傳輸方式包括El 口、以太網口及光口三種選擇。在數據上傳方法上，本發(fā)明創(chuàng)新性地提出一種新的傳輸方法，可設定傳輸頻率，將數據壓縮并周期性上傳至監(jiān)控中心端的數據庫，實現(xiàn)中心端實時監(jiān)測、響應告警，杜絕漏警情況，解決機房的安全隱患。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0028]圖1是本發(fā)明實施例的整體結構示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實施例的控制模塊結構示意圖。

【具體實施方式】
[0030]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，并使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合實施例及實施例附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0031]圖1是本發(fā)明實施例所述的多接口數據采集裝置整體結構示意圖。本發(fā)明所述的多接口數據采集裝置10，包括數據采集模塊101、控制模塊102、數據傳輸模塊103、告警模塊104、RTC時間模塊105以及指示燈模塊106。
[0032]所述數據采集模塊101包括多種類型的數據輸入端口，用于采集多種類型的環(huán)境和設備狀態(tài)的數據。數據采集模塊101的數據輸入端口包括以下任意一種或多種:傳感器件接口 101A、智能設備通信接口 101B、數據通信接口 101C、模擬及數字信號輸入接口 101D。在本實施例中，該數據采集模塊101支持以4路業(yè)務數據串口作為所述智能設備通信接口1lB ;該4路業(yè)務數據串口包括2路RS232串口及兩路RS485串口，其接口采用工業(yè)接線端子，串口支持波特率300bps-115200bps，從而能夠支持電表、電源、風機等多種智能設備接入。該數據采集模塊101提供8路模擬輸入口(其中包括4路采集電流、電壓輸入信號的輸入口，I路市電檢測輸入口，2路電池監(jiān)測口及I路單溫度通道NTC)以及8路數字輸入口(其中包括7路干接口輸入和I路濕接口輸入)作為所述模擬及數字信號輸入接口 101D。數據采集模塊101提供I路I2C溫濕度傳感器口作為所述傳感器件接口 101A。數據采集模塊101進而提供I個RS232/RS485通信口，2個El 口，2個光口作為數據通信接口 101C。多接口設計既可以使數據采集模塊101對各種傳統(tǒng)設備及參數(如高低壓設備、相控電源、空調設備及環(huán)境狀況參數)進行數據采集和控制，同時也可以和多個智能設備通信并取得采集數據。
[0033]所述控制模塊102用于接收并處理由所述數據采集模塊101提供的數據，通過所述數據傳輸模塊103上傳處理后的數據；并且用于協(xié)調和控制所述多接口數據采集裝置的其它模塊的工作，包括對其它模塊工作模式的設置以及啟動控制。
[0034]下面參見圖2，詳細介紹控制模塊102處理和上傳采集數據的具體方式。本發(fā)明所述的控制模塊102具體包括采集數據緩存隊列102A、數據集成單元102B、數據封裝單元102C、數據壓縮單元102D、數據分級單元102E、高優(yōu)先級數據輸出隊列緩存102F、低優(yōu)先級數據輸出隊列102G、實時數據輸出隊列102H、數據輸出切換單元1021以及數據傳輸頻率設定單元102J。
[0035]采集數據緩存隊列102A從上述數據采集模塊101接收通過傳感器件接口 101A、智能設備通信接口 101B、數據通信接口 101C、模擬及數字信號輸入接口 1lD所采集的原始數據。其中，對于所述原始數據，所采集的數據量信號保持原始數字量數據的狀態(tài)，模擬量信號通過進行大采樣率的采樣后形成大采樣率模擬量數據。數據緩存隊列102F采用先進先出的堆棧式數據輸入和輸出方式。
[0036]數據集成單元102B對原始數據進行集成化加工，以便生成具有統(tǒng)一數據格式的有效數據載荷。具體來說，數據集成單元102B分別針對不同來源和類型的原始數據預先設定并存儲了相對應的描述原型，描述原型一般包括以下參數:數據采集時間參數，用于記錄原始數據的采集時間；數據采集來源參數，用于記錄原始數據的來源，例如，記錄提供該原始數據的是哪個智能設備或哪個傳感器；數據類型參數，記錄原始數據是何種類型，例如屬于供電參數、環(huán)境參數還是設備狀態(tài)參數；數據有效時段參數，記錄采集的原始數據對應的有效時段，例如某項數據每10分鐘采集一次，則該數據的有效時段為自采集時間起的10分鐘以內；數據凈載荷，記錄了原始數據的全部具體數值?？梢?，數據集成單元102B在原始數據的基礎上增加了附加的描述信息，并將各類數據按照預定義的格式進行集成化整合，形成統(tǒng)一的標準化數據格式。統(tǒng)一數據格式彌合了多元化的采集數據在格式上的差異，有利于對采集數據進行識別、分析和處理。
[0037]數據封裝單元102C對數據集成單元102B生成的有效數據載荷進行統(tǒng)一格式的封裝，增加必要的包頭、驗證信息(例如增加校驗位以便驗證數據傳輸的完整性和正確性等)，形成統(tǒng)一的傳輸數據包。數據壓縮單元102D對傳輸數據包進行壓縮編碼，以便提高傳輸效率。
[0038]數據分級單元102E對經過壓縮的傳輸數據包按照其重要程度進行分級，分別送入高優(yōu)先級數據輸出隊列緩存102F、低優(yōu)先級數據輸出隊列102G以及實時數據輸出隊列102H。數據分級單元102E對壓縮后的傳輸數據包的分級可以按照多種標準來進行，例如，根據數據采集來源參數，將某些特定數據來源的傳輸數據包置入高優(yōu)先級數據輸出隊列緩存102F，將某此數據來源的傳輸數據包置入低優(yōu)先級數據輸出隊列102G，而對于某些特別重要需要立即發(fā)出的數據，則置入實時數據輸出隊列102H。又例如，也可以根據數據有效時段參數，將數據有效時段比較長的數據置入低優(yōu)先級數據輸出隊列102G，而將數據有效時段比較短的數據置入高優(yōu)先級數據輸出隊列緩存102F，根據數據有效時段即將過期的數據可置入實時數據輸出隊列102H。
[0039]數據輸出切換單元1021負責在以上三個數據輸出隊列之間進行切換，從而選擇將哪個數據輸出隊列中的數據送至數據傳輸模塊103進行傳輸。對于實時數據輸出隊列102H，一般要求在壓縮后的傳輸數據進行隊列后立即發(fā)出，因此一旦該隊列內出現(xiàn)有效的傳輸數據，則立即向數據輸出切換單元發(fā)送中斷信號，數據輸出切換單元1021可立即將該隊列中的數據送至數據傳輸模塊103。而對于高優(yōu)先級數據輸出隊列緩存102F及低優(yōu)先級數據輸出隊列102G，又可以分別采取不同的切換策略。例如，在高優(yōu)先級優(yōu)先的策略下，只有當高優(yōu)先級數據輸出隊列緩存102F當中已經沒有有效的傳輸數據的情況下，數據輸出切換單元1021才會切換低優(yōu)先級數據輸出隊列102G通過數據傳輸模塊103進行數據傳輸?；蛘?，在權重切換策略下，高優(yōu)先級數據輸出隊列緩存102F及低優(yōu)先級數據輸出隊列102G分別具有不同的傳輸權重值，其中高優(yōu)先級數據輸出隊列緩存102F的權重值高于低優(yōu)先級數據輸出隊列102G，用以上兩個數據輸出隊列中待傳輸的有效數據量乘以各自權重值之后，進行相互比較，權重計算結果高的隊列被切換至通過數據傳輸模塊103進行數據傳輸。
[0040]本發(fā)明在數據上傳方面，通過數據傳輸頻率設定單元102J預先設定一傳輸頻率值，除了實時數據輸出隊列102H采用中斷傳輸的策略外，其余兩個數據傳輸隊列均按照設定的傳輸頻率值，周期性地將數據上傳至監(jiān)控中心20的數據庫。
[0041 ] 數據傳輸模塊103包括以下數據傳輸端口的任意一種或多種:以太網口、El端口、光口。該模塊用于根據控制模塊102的命令將數據上傳。在本實施例中，數據傳輸模塊103包括:2路以太網口，以太網口采用帶燈RJ45接口，支持10/100Mbps，全/半雙工自適應，支持交叉線直通線自動識別；2路光口，采用I X 9配置光模塊或SFP光模塊，支持100Base-FX全雙工，光模塊速率155Mbps，+3.3V供電，LVPECL電平，可選配單纖/雙纖、SC/FC不同光接口類型，支持常規(guī)2km、10km、15km、20km、40km等多種傳輸距離,默認20km。所述數據傳輸模塊的電源使用信號隔離變壓器，通過模擬信號輸出能量作為數據傳輸模塊的電源，達到隔離與高效。
[0042]所述告警模塊104用于檢測所述數據采集模塊提供的數據是否正常，并且在數據異常時生成并上傳告警信號，可以實現(xiàn)中心端實時監(jiān)測、響應告警，杜絕漏警情況，解決機房的安全隱患。
[0043]RTC時間模塊105通過網絡同步或串口配置自動校準當前時間，所述控制模塊102根據RTC時間模塊105校準的當前時間對其處理的數據進行時間更新。對于多接口數據采集裝置10內部的時鐘，可根據網絡時間、設備溫度進行后期偏差的自學習與計算。
[0044]指示燈模塊106用于在所述控制模塊102的控制下顯示所述多接口數據采集裝置的工作狀態(tài)。
[0045]本發(fā)明進而提出了一種數據采集方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0046]步驟A:通過多種類型的數據輸入端口，采集多種類型的環(huán)境和設備狀態(tài)的數據；
[0047]步驟B:接收并處理所采集的數據，并且上傳處理后的數據；所述步驟B包括:將所述數據采集模塊提供的數據進行壓縮后，按照設定的傳輸頻率周期性上傳，并且通過網絡同步或串口配置自動校準當前時間，以及根據校準的當前時間對其處理的數據進行時間更新。
[0048]步驟C:檢測所采集的數據是否正常，并且在數據異常時生成并上傳告警信號；
[0049]其中，所述步驟B包括以下步驟:緩存所采集的數據；基于所采集的數據生成具有統(tǒng)一數據格式的有效數據載荷；對所述有效數據載荷進行統(tǒng)一格式的封裝，形成統(tǒng)一的數據傳輸包；對傳輸數據包進行壓縮編碼；對經過壓縮的傳輸數據包按照其重要程度進行分級，形成若干個不同優(yōu)先級的數據傳輸隊列；在所述若干個不同優(yōu)先級的數據輸出隊列之間進行切換，通過切換將其中一個數據輸出隊列中的數據進行上傳。
[0050]本發(fā)明創(chuàng)新性地設計了一種多接口和一體化的數據采集器及相應的方法。本發(fā)明通過多個接口，既可以對各種傳統(tǒng)設備及參數進行數據采集和控制，同時也可以和多個智能設備通信并取得采集數據。在數據上傳方面，本發(fā)明可采用的傳輸方式包括El 口、以太網口及光口三種選擇。在數據上傳方法上，本發(fā)明創(chuàng)新性地提出一種新的傳輸方法，可設定傳輸頻率，將數據壓縮并周期性上傳至監(jiān)控中心端的數據庫，實現(xiàn)中心端實時監(jiān)測、響應告警，杜絕漏警情況，解決機房的安全隱患。
[0051]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，本發(fā)明還可以應用在其它設備中；以上描述中的尺寸和數量均僅為參考性的，本領域技術人員可根據實際需要選擇適當的應用尺寸，而不脫離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種多接口數據采集裝置，其特征在于，包括數據采集模塊、控制模塊、數據傳輸模塊及告警模塊；其中， 所述數據采集模塊包括多種類型的數據輸入端口，用于采集多種類型的環(huán)境和設備狀態(tài)的數據； 所述控制模塊用于接收并處理由所述數據采集模塊提供的數據，通過所述數據傳輸模塊上傳處理后的數據；并且用于協(xié)調和控制所述多接口數據采集裝置的其它模塊的工作； 所述數據傳輸模塊用于上傳所述控制模塊處理后的數據； 所述告警模塊用于檢測所述數據采集模塊提供的數據是否正常，并且在數據異常時生成并上傳告警信號； 其中，所述控制模塊包括采集數據緩存隊列、數據集成單元、數據封裝單元、數據壓縮單元、數據分級單元、若干個不同優(yōu)先級的數據傳輸隊列以及數據切換輸出單元；所述數據緩存隊列用于緩存數據采集模塊所采集的數據；所述數據集成單元基于數據采集模塊所采集的數據生成具有統(tǒng)一數據格式的有效數據載荷；所述數據封裝單元對所述有效數據載荷進行統(tǒng)一格式的封裝，形成統(tǒng)一的數據傳輸包；數據壓縮單元對傳輸數據包進行壓縮編碼；數據分級單元對經過壓縮的傳輸數據包按照其重要程度進行分級，分別送入所述若干個不同優(yōu)先級的數據傳輸隊列；所述數據輸出切換單元在所述若干個不同優(yōu)先級的數據輸出隊列之間進行切換，通過切換將其中一個數據輸出隊列中的數據送至數據傳輸模塊進行傳輸。
2.根據權利要求1所述的多接口數據采集裝置，其特征在于，所述控制模塊將所述數據采集模塊提供的數據進行壓縮后，按照設定的傳輸頻率周期性上傳。
3.根據權利要求1所述的多接口數據采集裝置，其特征在于，所述多接口數據采集裝置進一步包括RTC時間模塊，所述RTC時間模塊通過網絡同步或串口配置自動校準當前時間；所述控制模塊根據RTC時間模塊校準的當前時間對其處理的數據進行時間更新。
4.根據權利要求1所述的多接口數據采集裝置，其特征在于，所述數據采集模塊的數據輸入端口包括以下任意一種或多種:傳感器件接口、智能設備通信接口、數據通信接口、模擬及數字信號輸入接口。
5.根據權利要求1所述的多接口數據采集裝置，其特征在于，所述數據傳輸模塊包括以下數據傳輸端口的任意一種或多種:以太網口、El端口、光口。
6.根據權利要求1所述的多接口數據采集裝置，其特征在于，所述數據傳輸模塊的電源使用信號隔離變壓器。
7.根據權利要求1所述的多接口數據采集裝置，其特征在于，所述多接口數據采集裝置進一步包括指示燈模塊，所述指示燈模塊用于在所述控制模塊的控制下顯示所述多接口數據采集裝置的工作狀態(tài)。
8.一種數據采集方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟A:通過多種類型的數據輸入端口，采集多種類型的環(huán)境和設備狀態(tài)的數據； 步驟B:接收并處理所采集的數據，并且上傳處理后的數據； 步驟C:檢測所采集的數據是否正常，并且在數據異常時生成并上傳告警信號； 其中，所述步驟B包括以下步驟:緩存所采集的數據；基于所采集的數據生成具有統(tǒng)一數據格式的有效數據載荷；對所述有效數據載荷進行統(tǒng)一格式的封裝，形成統(tǒng)一的數據傳輸包；對傳輸數據包進行壓縮編碼；對經過壓縮的傳輸數據包按照其重要程度進行分級，形成若干個不同優(yōu)先級的數據傳輸隊列；在所述若干個不同優(yōu)先級的數據輸出隊列之間進行切換，通過切換將其中一個數據輸出隊列中的數據進行上傳。
9.根據權利要求8所述的數據采集方法，其特征在于，所述步驟B包括:將所述數據采集模塊提供的數據進行壓縮后，按照設定的傳輸頻率周期性上傳。
10.根據權利要求8所述的數據采集方法，其特征在于，所述數據采集方法進一步包括:通過網絡同步或串口配置自動校準當前時間，以及根據校準的當前時間對其處理的數據進行時間更新。
【文檔編號】H04L12/24GK104168148SQ201410425907
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權日:2014年5月4日
【發(fā)明者】朱健軍, 王璽, 顏歷勝, 糜軍, 熊小輝 申請人:杭州立地信息技術有限公司