一種異構(gòu)工業(yè)信號(hào)源信息獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種異構(gòu)工業(yè)信號(hào)源信息獲取方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)4.0以及中國(guó)制造2025背景下，通過(guò)工業(yè)數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)不同行業(yè)的工業(yè)數(shù) 據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析、應(yīng)用已經(jīng)是必然趨勢(shì)，而工業(yè)數(shù)據(jù)中心首先需要解決多種工業(yè)協(xié)議的 互聯(lián)網(wǎng)接入問(wèn)題。目前現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議繁多，較為流行現(xiàn)場(chǎng)總線就有40多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)數(shù)據(jù)中 心需要有一種能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的信號(hào)源能夠被訪問(wèn)的方法。
[0003] Eric D Knapp將工業(yè)協(xié)議按是否可以通過(guò)TCP/IP訪問(wèn)，分為可路由協(xié)議以及不可 路由協(xié)議，其中可路由協(xié)議包含最基本的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括Modbus-IDA、ICCP、DNP3、0PC協(xié) 議等，不可路由協(xié)議包括CAN總線、RS485，RS232、HART等協(xié)議。因此要工業(yè)控制系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng) 接入需要解決不可路由協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)接入，以及為不同的可路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一格式這兩個(gè) 技術(shù)問(wèn)題。
[0004] 現(xiàn)有工業(yè)控制系統(tǒng)往往通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)工控系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)：通過(guò)改造既 有組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)以及通過(guò)遠(yuǎn)程終端單元以及數(shù)據(jù)傳輸單元實(shí)現(xiàn)信號(hào)源的訪 問(wèn)。采用組態(tài)軟件方式又包括直接來(lái)連接組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)，以及在組態(tài)軟件上通過(guò)0PC協(xié)議 實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入兩種方式。但這種方式需要改造既有基于組態(tài)軟件的中控系統(tǒng)，對(duì)于小型 工控系統(tǒng)以及無(wú)人值守工控系統(tǒng)需要解決組態(tài)軟件系統(tǒng)部署問(wèn)題。采用遠(yuǎn)程終端單元、數(shù) 據(jù)傳輸單元建立互聯(lián)網(wǎng)連接的方法，需要解決底層協(xié)議驅(qū)動(dòng)，以及信號(hào)設(shè)備的檢索訪問(wèn)問(wèn) 題。對(duì)于工業(yè)數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，應(yīng)用以及業(yè)務(wù)層需要采用統(tǒng)一的訪問(wèn)方法對(duì)不同協(xié)議以及不 同連接方式的信號(hào)源訪問(wèn)，并且實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格的信號(hào)關(guān)聯(lián)，例如工業(yè)系統(tǒng)中指標(biāo)信號(hào)與視 頻監(jiān)控結(jié)合來(lái)判斷生產(chǎn)是否異常以及查找生產(chǎn)故障點(diǎn)。
[0005] 因此需要提出一種統(tǒng)一的檢索異構(gòu)工業(yè)信號(hào)源，以及獲取異構(gòu)工業(yè)信號(hào)源信息的 方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中工業(yè)異構(gòu)數(shù)據(jù)難以統(tǒng)一獲取接入的缺陷，提 供一種異構(gòu)工業(yè)信號(hào)源信息獲取方法來(lái)解決上述問(wèn)題。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] -種異構(gòu)工業(yè)信號(hào)源信息獲取方法，包括以下步驟：
[0009] 預(yù)定義處理，對(duì)通訊協(xié)議模塊和信號(hào)點(diǎn)模塊進(jìn)行定義和預(yù)處理；
[0010]建立通訊協(xié)議模塊與信號(hào)點(diǎn)模塊的拓樸關(guān)系，對(duì)通訊協(xié)議模塊與信號(hào)點(diǎn)模塊進(jìn)行 匯聚關(guān)聯(lián)，將若干個(gè)通訊協(xié)議模塊進(jìn)行路由整合；
[0011]將通訊協(xié)議模塊與信號(hào)點(diǎn)模塊進(jìn)行關(guān)聯(lián)編碼，建立通訊協(xié)議模塊與信號(hào)點(diǎn)模塊的 連接；
[0012] 對(duì)信號(hào)點(diǎn)模塊獲取的信息進(jìn)行統(tǒng)一編碼；
[0013] 對(duì)信號(hào)源檢索并獲取信號(hào)源信息。
[0014] 所述的預(yù)定義處理包括以下步驟：
[0015] 定義通訊協(xié)議模塊，通訊協(xié)議模塊用于定義各物理設(shè)備傳感器信息的訪問(wèn)方法， 通訊協(xié)議模塊包括遠(yuǎn)程終端單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、〇PC Server和視頻服務(wù)器的連接方式；
[0016] 對(duì)通訊協(xié)議模塊進(jìn)行屬性設(shè)置，其屬性設(shè)置為:Elee_{通訊協(xié)議模塊ID，通訊協(xié) 議，地址，主機(jī)地址，DDNS，查詢方式，通訊協(xié)議模塊集合Set。。?，信號(hào)點(diǎn)模塊集合Set sign};
[0017] 定義信號(hào)點(diǎn)模塊，信號(hào)點(diǎn)模塊用于代表工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)傳感器、控制器信息，信號(hào)點(diǎn) 模塊包括工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及虛擬的訪問(wèn)控制點(diǎn)；
[0018] 對(duì)信號(hào)點(diǎn)模塊進(jìn)行屬性設(shè)置，其屬性設(shè)置為:Eleslgn{信號(hào)點(diǎn)ID，設(shè)備ID，第三方驅(qū) 動(dòng)程序標(biāo)識(shí)，預(yù)警上限、預(yù)警下限、計(jì)算公式、單位，工藝信息、地理信息、采集點(diǎn)特性}。
[0019] 所述的建立通訊協(xié)議模塊與信號(hào)點(diǎn)模塊的拓樸關(guān)系包括以下步驟：
[0020] 配置各通訊協(xié)議模塊的路由，為各通訊協(xié)議模塊統(tǒng)一分配IP地址；
[0021] 設(shè)定各通訊協(xié)議模塊的信號(hào)采集網(wǎng)關(guān)主機(jī)地址；
[0022] 基于樹狀結(jié)構(gòu)Treetc^t出通訊協(xié)議模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息。
[0023] 所述的將通訊協(xié)議模塊與信號(hào)點(diǎn)模塊進(jìn)行關(guān)聯(lián)編碼包括以下步驟：
[0024]根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝要求，檢索Treetop，查找信號(hào)點(diǎn)模塊的路由及協(xié)議；
[0025]建立每個(gè)信號(hào)點(diǎn)模塊的訪問(wèn)途徑；
[0026]采用DDNS服務(wù)器對(duì)通訊協(xié)議模塊進(jìn)行反射解析，為通訊協(xié)議模塊分配二級(jí)域名， 為每個(gè)信號(hào)點(diǎn)模塊建立基于二級(jí)域名的檢索地址DNamesignai。
[0027] 所述的對(duì)信號(hào)點(diǎn)模塊獲取的信息進(jìn)行統(tǒng)一編碼包括以下步驟：
[0028] 定義信號(hào)采集網(wǎng)關(guān)模塊，信號(hào)采集網(wǎng)關(guān)模塊根據(jù)需訪問(wèn)的信號(hào)點(diǎn)模塊訪問(wèn)途徑以 及通訊協(xié)議模塊的采用協(xié)議，選擇相應(yīng)的協(xié)議解析單元與通訊協(xié)議模塊建立連接；
[0029] 信號(hào)采集網(wǎng)關(guān)模塊根據(jù)信號(hào)點(diǎn)模塊的采集頻率要求，主動(dòng)或被動(dòng)地發(fā)送請(qǐng)求和采 集數(shù)據(jù)；
[0030] 對(duì)需采集的信號(hào)點(diǎn)模塊中的數(shù)據(jù)內(nèi)容與數(shù)據(jù)字典進(jìn)行分解;數(shù)據(jù)內(nèi)容包含{數(shù)據(jù) 發(fā)生時(shí)間、信號(hào)點(diǎn)模塊ID，數(shù)據(jù)值};數(shù)據(jù)字典包含信號(hào)點(diǎn)模塊的靜態(tài)屬性信息，其包括{:信 號(hào)點(diǎn)模塊ID，預(yù)警上限，預(yù)警下限，工藝段，設(shè)備ID，物理地址信息，計(jì)算公式，單位值，特殊 定義};
[0031] 將編碼后的統(tǒng)一格式數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)相連。
[0032] 所述的對(duì)信號(hào)源檢索并獲取信號(hào)源信息包括以下步驟：
[0033] 更新并存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)字典，按數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)間建立數(shù)據(jù)內(nèi)容表，按 信號(hào)點(diǎn)模塊保存靜態(tài)數(shù)據(jù)字典；
[0034]按照靜態(tài)數(shù)據(jù)字典的屬性信息，為信號(hào)點(diǎn)模塊的建立索引表；
[0035]根據(jù)需要進(jìn)行檢索，撿取其信號(hào)源集合，從數(shù)據(jù)內(nèi)容中根據(jù)查詢條件檢索數(shù)據(jù)內(nèi) 容，并將多個(gè)檢索結(jié)果進(jìn)行合并。
[0036] 針對(duì)特定信號(hào)元的處理包括以下步驟：
[0037] 采用第三方驅(qū)動(dòng)程序解析特定信號(hào)元數(shù)據(jù)；
[0038] 對(duì)解析后的特定信號(hào)元數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、解析計(jì)算，轉(zhuǎn)換原始信號(hào)值與物理值；
[0039] 根據(jù)信號(hào)元組合關(guān)系和計(jì)算公式，將原始信號(hào)值與物理值換算成虛擬信號(hào)元。
[0040] 針對(duì)非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)值進(jìn)行分解，塊數(shù)據(jù)采用BASE64編碼，流數(shù)據(jù)采用信息點(diǎn)模 塊檢索域名地址DNamesignaio
[0041 ] 有益效果
[0042]本發(fā)明的一種異構(gòu)工業(yè)信號(hào)源信息獲取方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比提供了異構(gòu)工業(yè)信 號(hào)源的標(biāo)準(zhǔn)連接、存儲(chǔ)以及表示方法，解決了不同物理連接以及協(xié)議的連接問(wèn)題。采用了結(jié) 構(gòu)化的信號(hào)源表示方式，以及標(biāo)準(zhǔn)化的信號(hào)點(diǎn)模塊檢索訪問(wèn)方式，使第三方應(yīng)用能夠以標(biāo) 準(zhǔn)方式訪問(wèn)異構(gòu)工業(yè)信號(hào)源，而無(wú)需考慮工業(yè)設(shè)備的連接以及信號(hào)的差異性。
【附圖說(shuō)明】
[0043]圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0044] 圖2為本發(fā)明中信號(hào)采集網(wǎng)關(guān)模塊的連接結(jié)構(gòu)圖；
[0045] 圖3為本發(fā)明中對(duì)信號(hào)源檢索并獲取信號(hào)源信息步驟的連接原理結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 為使對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的 實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如下：
[0047] 如圖1所示，本發(fā)明所述的一種異構(gòu)工業(yè)信號(hào)源信息獲取方法，包括以下步驟： [0048]第一步，預(yù)定義處理，對(duì)通訊協(xié)議模塊和信號(hào)點(diǎn)模塊進(jìn)行定義和預(yù)處理。其包括以 下步驟：
[0049] (1)定義通訊協(xié)議模塊，由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)采集點(diǎn)設(shè)備的傳輸協(xié)議、方法均不同， 因此需要對(duì)各個(gè)采集點(diǎn)的通訊協(xié)議進(jìn)行集中定義。通訊協(xié)議模塊用于定義各物理設(shè)備傳感 器信息的訪問(wèn)方法，通訊協(xié)議模塊包括遠(yuǎn)程終端單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、〇PC Server和視頻服 務(wù)器的連接方式。
[0050] (2)對(duì)通訊協(xié)議模塊進(jìn)行屬性設(shè)置，其屬性設(shè)置為:Ε1~_{通訊協(xié)議模塊ID，通訊 協(xié)議，地址，主機(jī)地址，DDNS，查詢方式，通訊協(xié)議模塊集合Set。。?，信號(hào)點(diǎn)模塊集合Setsign}。
[0051] (3)定義信號(hào)點(diǎn)模塊，信號(hào)點(diǎn)模塊用于代表工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)傳感器、控制器信息，信 號(hào)點(diǎn)模塊包括工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及虛擬的訪問(wèn)控制點(diǎn)，即具體的工業(yè)設(shè)備采集點(diǎn)。
[0052] (4)對(duì)信號(hào)點(diǎn)模塊進(jìn)行屬性設(shè)置，其屬性設(shè)置為:Eleslgn{信號(hào)點(diǎn)ID，設(shè)備ID，第三 方驅(qū)動(dòng)程序標(biāo)識(shí)，預(yù)警上限、預(yù)警下限、計(jì)算公式、單位，工藝信息、地理信息、采集點(diǎn)特性}。 [0053]經(jīng)過(guò)通訊協(xié)議模塊和信號(hào)點(diǎn)模塊的定義后，對(duì)各個(gè)工業(yè)信號(hào)采集點(diǎn)的通訊協(xié)議和 數(shù)值進(jìn)行了綜合管理，為后面查找路徑的搭建提供基礎(chǔ)。
[0054] 第二步，建立通訊協(xié)議模塊與信號(hào)點(diǎn)模塊的拓樸關(guān)系。對(duì)通訊協(xié)議模塊與信號(hào)點(diǎn) 模塊進(jìn)行匯聚關(guān)聯(lián)，將若干個(gè)通訊協(xié)議模塊進(jìn)行路由整合。其包括以下步驟：
[0055] (1)配置各通訊協(xié)議模塊的路由，為各通訊協(xié)議模塊統(tǒng)一分配IP地址。由于在前已 針對(duì)不同的協(xié)議、方法進(jìn)行了按通訊協(xié)議模塊的屬性進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)格編輯，因此基于統(tǒng)一 標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一分配IP地址進(jìn)行通訊。
[0056] (2)設(shè)定各通訊協(xié)議模塊的信號(hào)采集網(wǎng)