一种基于物联网数据采集的第三方数据服务系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于物联网数据采集的第三方数据服务系统，包括数据采集云服务模块、Web门户管理模块、Web Services远程调用组件模块、移动应用模块、数据中心管理模块，其中数据采集云服务模块包括线程池调度管理模块、负载优化管理模块、网络管理模块、数据通讯管理模块、数据存储模块、报警模块；Web门户管理模块包括用户及权限管理模块、设备管理模块、监视点管理模块、实时监测模块、可视化定制模块、备件管理模块、售后保养管理模块、维修管理模块、远程操作管理模块、远程诊断模块；移动应用模块包括实时查询模块、告警查询模块、维修登记模块、用户反馈模块、保养查询模块、实时提醒模块。
【专利说明】一种基于物联网数据采集的第三方数据服务系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于物联网技术、云服务技术、第三方数据服务技术、PLC/工控机/DCS/ CNC协议解析技术和自动控制技术待【技术领域】，更具体地，涉及一种基于物联网数据采集的 第三方数据服务系统。
【背景技术】
[0002] 中小企业随着业务的发展和竞争的激烈，灵活、不正规的业务模式，以及自身规模 和投入有限，使得中小企业面临结构变化快、人员文化层次低、管理混乱、信息数据基础差 等问题。如基础加工业中小企业在花费大量资金投入购买工控设备后，大多数中小企业的 对工控设备的监测及管理仍然采用传统的管理模式，通过现场监测和经验模式进行管理。 再加上信息系统的建设费用较高，很少有企业再去投资建设工控设备的监测网络体系，这 样会造成中小企业生产和服务效率低下，成本提高等问题。
[0003] 第三方服务起先运用于物流业，形成第三方物流，之后被其他行业所接受。第三方 数据服务作为一种诞生不久的事物，同样吸附了第三方物流的特点和优点，得到迅猛发展， 为企业界高度重视，作为IT发展的新兴业态，依靠专业化的管理，已经成为未来信息产业 的发展方向。
[0004] 随着物联网快速发展，伴随着嵌入式技术、移动通信技术以及云服务等新技术相 继推出，为传统数据采集向移动智能数据采集的发展提供了得天独厚的有力条件，中小企 业已开始意识装备和设备的数字化、信息化和智能化的重要性。
[0005] 传统的开发模式是企业搭建一套设备监控及管理系统，要包括网络搭建、设备采 集、购置服务器、开发服务系统、开发管理系统等部分和环节，系统耗资很大、周期较长，而 且由于需求、时间和技术等问题往往导致系统不能很好的满足企业管理需要。由于投资和 周期问题，很多中小企业选择了人工管理，不利于企业的管理水平的提高，不利于企业的发 展和壮大。本发明提供了一种基于物联网数据采集的第三方数据服务系统，正好可以解决 上述问题，降低企业自己投资的风险和成本，提高企业的生产效率，提升企业信息化管理水 平。
【发明内容】
[0006] 本发明是在物联网环境下，将支持多协议数据采集的智能终端、数据采集服务中 心中间件和数据中心/云服务平台引入第三方数据服务系统，实现对不同厂家工控设备的 远程移动监测，具有实时性强、采集参数配置灵活、可定制云服务等特点，为工程师进行参 数配置、调试、数据采集与监测等提供便利。同时基于数据中心、云服务和大数据的物联网 数据采集与远程监测，提高了整个工控自动化系统的安全性和可靠性，节省了人力、物力和 财力，提高了中小型企业运行效率和市场竞争力。
[0007] 为了解决现有技术的问题，本发明公开了一种基于物联网数据采集的第三方数 据服务系统，其特征在于，所述系统包括数据采集云服务模块、Web门户管理模块、Web Services远程调用组件模块、移动应用模块、数据中心管理模块，其中：
[0008] 所述数据采集云服务模块，用于提供开放式网络接口并接收智能终端的连接，采 用自定义协议包与智能终端进行通信，采用线程池，队列技术，具备负载平衡、失败恢复能 力；所述智能终端指嵌入式数据采集智能终端，智能终端接受云服务模块的命令和配置信 息，智能终端采集设备运行数据上传给云服务模块，云服务模块接收并解析数据，将数据传 送至数据中心保存，并通过设备运行规则库？进行异常数据告警；
[0009] 所述Web门户管理模块，用于为中小企业提供统一的门户服务和设备管理服务， 包括用户登陆、权限分配、服务资源的整合和发布、资源服务的输入/输出等方面，为中小 企业提供设备管理服务，支持设备管理、设备运行参数定制、设备运行监测、统计、分析、报 表等功能；
[0010] 所述Web Services远程调用组件模块，用于为移动终端等应用系统提供接口和支 撑，Web Services远程调用组件模块支持SOAP协议，提供Web Services模块，支持XML和 JS0N格式；
[0011] 所述移动应用模块，用于部署在移动智能终端或平板电脑的APP应用，采用Java 等技术开发，支持安卓或I0S平台；
[0012] 所述数据中心管理模块，用于对智能终端采集数据存储和管理；数据中心管理模 块基于数据库服务器，可采用MySql、MS Server或Oralce数据库系统，实现对智能终端采 集数据的存储、管理、分析，实现对企业应用管理数据的存储和管理。
[0013] 本发明的一个实施例中，所述数据采集云服务模块包括线程池调度管理模块、负 载优化管理模块、网络管理模块、终端队列管理模块、数据存储模块、报警模块，其中：
[0014] 所述线程池调度管理模块，用于在云服务中心设计一个线程池框架模型，对多线 程进行统一管理，通过并行运行多个作业，解决多用户共享问题，提高云服务处理性能。线 程池包含了接收线程池、分析线程池、发送线程池和管理线程池等几个部分；
[0015] 所述负载优化管理模块，指采集服务器组为支持庞大的智能终端连接，系统架构 了采集服务器组，采集服务器组通过调度服务器进行管理，以支持智能终端连接的负载优 化；
[0016] 所述网络管理模块，用于为智能终端提供网络连接和管理，指定连接方式，根据智 能终端的连接类型，主要有Tcp和Udp两种连接方式；
[0017] 所述数据通讯管理模块，用于和智能终端进行通讯，通过自定义协议包，进行数据 的发送和接收，接收的数据包解析后，发送到存储模块，异常数据要告警处理；
[0018] 所述数据存储模块，用于对智能终端采集的数据进行存储；
[0019] 所述告警模块，用于对智能终端采集的异常数据进行告警，告警方式有短信、邮 件、微信等等。
[0020] 本发明的一个实施例中，所述Web门户管理模块包括用户及权限管理模块、设备 管理模块、监视点管理模块、实时监测模块、可视化定制模块、备件管理模块、售后保养管理 模块、维修管理模块、远程操作管理模块、远程诊断模块，其中：
[0021] 所述用户及权限管理模块，用于系统用户和用户的功能权限进行管理和分配，此 模块包含用户注册、登录、验证等功能；
[0022] 所述设备管理模块，用于对企业设备进行管理，包含设备编号、设备型号、协议型 号、接口波特率、采样周期等数据；
[0023] 所述监视点管理模块，用于设置设备数据采集点，包括监视点名称、数据单位、采 样周期、寄存器、地址、数据类型、数据上下限、采集方式等数据；压力机设备主要定义的监 视点如公称压力、实际打击能量、打击次数、超载停机阀值等等；
[0024] 所述实时监测模块，用于实时监测设备运行情况，实时监测可以通过各种显示方 式如文本、图形、颜色、曲线来展示设备实时运行状况；
[0025] 所述可视化定制模块，用于为用户提供图元组件，并与设备采集数据关联，用户可 以根据监控的需要定制形象化的设备运行情况显示界面；可视化定制模块提供矢量图形 库，矢量图形库包含各种抽象化的矢量图元，矢量图元通过采用XML建模方式描述各种几 何图形如仪表、温度、电机等等，图元及其属性可以自定义、扩展和丰富，支持各种显示需求 如普通窗口、浏览器、移动终端等等；
[0026] 所述备件管理模块，用于对设备的备件进行管理，备件信息包括名称、编号、型号、 类型、单价、单位、厂商等等；
[0027] 所述售后保养管理模块，用于对设备的保养进行管理，设备保养包括两个部分：保 养手册和保养登记，所述保养手册包括设备型号、保养周期、保养内容、保养费用等等；保养 登记包括保养时间、保养人、保养内容、更换配件清单、保养费用等等；
[0028] 所述维修管理模块，用于对设备的维修进行管理，设备维修包括设备型号、维修时 间、维修人、设备状况、维修级别、故障类别、设备故障、设备处理等等；
[0029] 所述远程操作管理模块，用于对设备进行远程的操作管理，远程操作包括有读、 写、启、停等，远程操作可以指定设备，指定设备的地址、类型、值，然后对设备进行各种操 作，以配合设备数据采集的监控；
[0030] 所述远程诊断模块，用于对设备进行远程诊断管理，远程诊断包括故障知识库、故 障采集、故障诊断、故障处理等功能；所述故障知识库是故障诊断核心模块，包括故障现象 库、故障分析树、故障原因、故障处理建议等功能；用户对设备运行异常数据进行故障采集， 通过调用故障知识库进行诊断和分析，可以得到理论上的故障原因，并给出故障处理建议。
[0031] 本发明的一个实施例中，所述移动应用模块包括实时查询模块、告警查询模块、维 修登记模块、用户反馈模块、保养查询模块、实时提醒模块，其中：
[0032] 所述实时查询模块，用于在移动终端上实时监测设备运行情况，实时监测可以通 过各种显示方式如文本、图形、颜色、曲线来展示设备实时运行状况；
[0033] 所述告警查询模块，用于在移动终端上查询设备运行告警信息，告警查询包括对 设备运行的异常运行时间、异常运行值、告警等级等信息进行查询；
[0034] 所述维修登记模块，用于在移动终端上登记设备维修信息，登记内容包括设备型 号、维修时间、维修人、设备状况、维修级别、故障类别、设备故障、设备处理等等；
[0035] 所述用户反馈模块，用于在移动终端上对用户意见进行回复，用户反馈内容包括 设备型号、用户意见、发表人、回复人、回复时间、回复内容等等；
[0036] 所述保养查询模块，用于在移动终端上对设备保养信息进行查询，保养查询内容 包括设备型号、保养时间、保养人、保养内容、更换配件清单、保养费用等等；
[0037] 所述实时提醒模块，用于在移动终端上实现对用户的信息提示，实时提醒内容包 括告警、异常、通知、到期保养等等。
[0038] 通过本发明，提供了一种基于物联网数据采集的第三方数据服务系统，具有以下 有益效果：
[0039] (1)数据采集云服务模块的应用，为企业提供了通用、实时、高效、灵活的第三方的 数据采集服务平台，模块中内置数据分析算法和告警机制，可为企业设备运行提供有力的 安全保障；
[0040] (2)Web门户管理模块提供了完备的管理应用功能，包括企业设备的各种日常管理 功能如保养、维修、反馈等等；
[0041] (3)Web Services远程调用组件模块为移动应用模块等远程调用模块提供了安全 和稳定的数据访问接口；
[0042] (4)移动应用模块作为Web应用的扩展和补充，极大的提高了用户使用的便捷性；
[0043] (5)数据中心作为系统的数据存储和管理中心，为企业和用户提供安全和强大的 数据分析统计功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0044] 图1为本发明第三方数据服务系统总体结构示意图；
[0045] 图2为本发明数据采集服务中心中间件流程图；
[0046] 图3为本发明远程故障诊断示意图。
【具体实施方式】
[0047] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0048] 如图1所示，本发明基于物联网数据采集的第三方数据服务系统包括：数据采集 云服务模块、Web门户管理模块、Web Services远程调用组件模块、移动应用模块、数据中心 管理模块，其中：
[0049] 所述数据采集云服务模块，用于提供开放式网络接口并接受智能终端的连接，采 用自定义协议包与智能终端进行通信，采用线程池，队列技术，具备负载平衡、失败恢复能 力；所述智能终端指嵌入式数据采集智能终端，智能终端接受云服务模块的命令和配置信 息，智能终端采集设备运行数据上传给云服务模块，云服务模块接收并解析数据，将数据送 到数据中心保存，并通过设备运行规则库分析后进行异常数据告警；
[0050] 所述Web(网站）门户管理模块，用于为中小企业提供统一的门户服务和设备管 理服务，包括用户登陆、权限分配、服务资源的整合和发布、资源服务的输入/输出等方面， 为中小企业提供设备管理服务，支持设备管理、设备运行参数定制、设备运行监测、统计、分 析、报表等功能；
[0051] 所述Web ServicesWeb服务）远程调用组件模块，用于为移动终端等应用系统提 供接口和支撑，Web Services远程调用组件模块支持简单对象访问协议（Simple Object Access Protocol，SOAP)，提供 Web Services 模块，支持可扩展标记语言（Extensible Markup Language，XML)和 JS0N(JavaScript 0bject Notation, -种基于 JavaScript 的 数据交换格式）格式；
[0052] 所述移动应用模块，用于部署在移动智能终端或平板电脑的APP(Applicati〇n) 应用，采用Java等技术开发，支持安卓或I0S(苹果公司开发的移动操作系统）平台；
[0053] 所述数据中心管理模块，用于对智能终端采集数据存储和管理；数据中心管理模 块基于数据库服务器，可采用MySql (关系型数据库管理系统）、MS Server (微软公司关系 型数据库管理系统）或Oralce (甲骨文公司关系型数据库管理系统）数据库系统，实现对 智能终端采集数据的存储、管理、分析，实现对企业应用管理数据的存储和管理。
[0054] 下面针对基于物联网数据采集的第三方数据服务系统中的各模块作进一步详细 的说明。
[0055] 如图1所示，所述数据采集云服务模块包括线程池调度管理模块、负载优化管理 模块、网络管理模块、终端队列管理模块、数据存储模块、报警模块；其中：
[0056] 如图2所示，所述线程池调度管理模块，用于在云服务中心设计一个线程池框架 模型，对多线程进行统一管理，通过并行运行多个作业，解决多用户共享问题，提高云服务 处理性能。线程池包含了接收线程池、分析线程池、发送线程池和管理线程池等几个部分；
[0057] 接收线程池负责处理大量数据采集智能终端连接请求、接收请求和接收智能终端 发送的数据，由于支持大量智能终端连接，故须建立多个Socket连接，为每个智能终端请 求分配唯一任务id号，采用端口方式处理连接；接收线程池接收的数据按照事先定义的数 据格式放到接收队列中。
[0058] 分析线程池从接收队列中取出数据进行解析，匹配任务号和操作代码表等，解析 出的任务线程优先级，进行负载均衡策略与任务分配等相应处理，例如对一些紧急作业任 务会预分配线程资源，立即执行而不必进入排队队列；并与后台业务的逻辑交互，处理相关 输入指令和管理命令等，并将处理结果经发送线程池回复给相应的智能终端。
[0059] 发送线程池主要用于处理发送数据，由于同时需要发送大量智能终端（例如，智 能终端端的软件版本更新），所以启动多个线程采用压缩方式进行并行发送，将发送队列中 的数据发送给智能终端。
[0060] 管理线程池负责管理接收、发送、分析线程池，启动线程调度算法并发执行多个作 业任务，包括启动、停止和增加线程池中的临界线程数，避免某些情况死锁；
[0061] 所述的调度管理具备以下功能：
[0062] a.客户端连接和管理，通过线程池管理连接上来的智能终端，并建立客户列表进 行管理；实现负载优化；
[0063] b.建立数量队列，接受客户发送的数据；
[0064] c.数据处理线程，处理客户采集数据，实现数据的持久化处理；
[0065] d.告警线程，对接受的数据进行分析处理，超限数据要根据用户设置确定是否告 警、告警方式和发送告警信息。
[0066] 所述负载优化管理模块，指采集服务器组为支持庞大的智能终端连接，系统架构 了采集服务器组，采集服务器组通过调度服务器进行管理，以支持智能终端连接的负载优 化；
[0067] 负载优化方法，从数据包、控制和应用三个环节进行数据编码与解析、任务申请和 应答、装配与分配、调度控制以及资源分配，使得数据中心得以重构与优化，提高了系统性 能。本系统服务负载有三个主要环节：第一是数据包，包括编码、译码及信号处理（含硬件、 设备、器件级）、QoS、加密、数据压缩与批处理等；第二是控制，如资源配置与控制管理、相 关协议、进程管理、会话管理（权限、断点续传等）等；最后是应用，如相关应用模块功能、运 营管理服务、增值服务、数据处理前移等；
[0068] 所述的控制，包括资源配置与控制管理、相关协议、进程管理、会话管理等，其中资 源包括服务器组等，相关协议指Tcp、Udp等，通过对客户端的权限，申请任务进行回话管 理；控制命令如表格2,表中的控制命令用于对智能终端进行操作：
[0069] 表格1，报文控制管理
[0070]
【权利要求】
1. 一种基于物联网数据采集的第三方数据服务系统，其特征在于，所述系统包括数据 采集云服务模块、Web门户管理模块、Web Services远程调用组件模块、移动应用模块、数据 中心管理模块，其中： 所述数据采集云服务模块，用于提供开放式网络接口并接收智能终端的连接，采用自 定义协议包与智能终端进行通信，采用线程池，队列技术，具备负载平衡与失败恢复能力； 所述智能终端指嵌入式数据采集智能终端，智能终端接收云服务模块的命令和配置信息， 智能终端采集设备、运行数据并上传给云服务模块，云服务模块接收并解析数据，将数据传 送至数据中心保存，并通过设备运行规则库来进行异常数据告警； 所述Web门户管理模块，用于为中小企业提供统一的门户服务和设备管理服务，包括 用户登陆、权限分配、服务资源的整合和发布、资源服务的输入与输出，为中小企业提供设 备管理服务，支持设备管理、设备运行参数定制、设备运行监测、统计、分析以及报表功能； 所述Web Services远程调用组件模块，用于为移动终端应用系统提供接口和支撑，Web Services远程调用组件模块支持SOAP协议，提供Web Services模块，支持XML和JSON格 式； 所述移动应用模块，用于部署在移动智能终端或平板电脑的APP应用，采用Java技术 开发，支持安卓或I0S平台； 所述数据中心管理模块，用于对智能终端采集数据存储和管理；数据中心管理模块基 于数据库服务器，采用MySql、MS Server或Oralce数据库系统，实现对智能终端采集数据 的存储、管理、分析，实现对企业应用管理数据的存储和管理。
2. 根据权利要求1所述的一种基于物联网数据采集的第三方数据服务系统，其特征 在于，所述数据采集云服务模块包括线程池调度管理模块、负载优化管理模块、网络管理模 块、终端队列管理模块、数据存储模块以及报警模块，其中： 所述线程池调度管理模块，用于在云服务中心设计一个线程池框架模型，对多线程进 行统一管理，通过并行运行多个作业，解决多用户共享问题，提高云服务处理性能；所述线 程池包含接收线程池、分析线程池、发送线程池和管理线程池几个部分； 所述负载优化管理模块，指采集服务器组为支持庞大的智能终端连接，系统架构了采 集服务器组，采集服务器组通过负载优化管理模块进行管理，以支持智能终端连接的负载 优化； 所述网络管理模块，用于为智能终端提供网络连接和管理，指定连接方式，根据智能终 端的连接类型，包括有Tcp和Udp两种连接方式； 所述数据通讯管理模块，用于和智能终端进行通讯，通过自定义协议包，进行数据的发 送和接收，接收的数据包解析后，发送到存储模块，对异常数据进行告警处理； 所述数据存储模块，用于对智能终端采集的数据进行存储； 所述告警模块，用于对智能终端采集的异常数据进行告警，告警方式包括短信、邮件或 微信。
3. 根据权利要求1或2所述的一种基于物联网数据采集的第三方数据服务系统，其 特征在于，所述Web门户管理模块包括用户及权限管理模块、设备管理模块、监视点管理模 块、实时监测模块、可视化定制模块、备件管理模块、售后保养管理模块、维修管理模块、远 程操作管理模块、远程诊断模块，其中： 所述用户及权限管理模块，用于对系统和用户的功能权限进行管理和分配，此模块包 含用户注册、登录以及验证功能； 所述设备管理模块，用于对企业设备进行管理，所管理的企业设备数据包含设备编号、 设备型号、协议型号、接口波特率以及采样周期； 所述监视点管理模块，用于设置设备数据采集点，包括监视点名称、数据单位、采样周 期、寄存器、地址、数据类型、数据上下限以及采集方式； 所述实时监测模块，用于实时监测设备运行情况，实时监测通过文本、图形、颜色以及 曲线多种显示方式展示设备实时运行状况； 所述可视化定制模块，用于为用户提供图元组件，并与设备采集数据关联，用户可以 根据监控的需要定制形象化的设备运行情况显示界面；可视化定制模块提供矢量图形库， 矢量图形库包含各种抽象化的矢量图元，矢量图元通过采用XML建模方式描述各种几何图 形，所述几何形状包括仪表、温度、电机，图元及其属性可以自定义、扩展和丰富，支持多种 显示需求，所述显示需求包括普通窗口、浏览器以及移动终端； 所述备件管理模块，用于对设备的备件进行管理，备件信息包括名称、编号、型号、类 型、单价、单位以及厂商信息； 所述售后保养管理模块，用于对设备的保养进行管理，设备保养包括两个部分：保养手 册和保养登记，所述保养手册包括设备型号、保养周期、保养内容以及保养费用；保养登记 包括保养时间、保养人、保养内容、更换配件清单以及保养费用； 所述维修管理模块，用于对设备的维修信息进行管理，设备维修信息包括设备型号、维 修时间、维修人、设备状况、维修级别、故障类别、设备故障以及设备处理信息； 所述远程操作管理模块，用于对设备进行远程的操作管理，远程操作包括有读、写、启、 停，远程操作可以指定设备，指定设备的地址、类型、值，然后对数控设备进行多种操作，以 配合设备数据采集的监控； 所述远程诊断模块，用于对设备进行远程诊断管理，远程诊断管理包括故障知识库、故 障采集、故障诊断以及故障处理；所述故障知识库是故障诊断核心模块，包括故障现象库、 故障分析树、故障原因以及故障处理建议；用户对设备运行异常数据进行故障采集，通过调 用故障知识库进行诊断和分析，从而得到理论上的故障原因，并给出故障处理建议。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于物联网数据采集的第三方数据服务系统，其特 征在于，所述移动应用模块包括实时查询模块、告警查询模块、维修登记模块、用户反馈模 块、保养查询模块以及实时提醒模块，其中： 所述实时查询模块，用于在移动终端上实时监测设备运行情况，实时监测可以通过包 括文本、图形、颜色以及曲线的多种显示方式展示设备实时运行状况； 所述告警查询模块，用于在移动终端上查询设备运行告警信息，告警查询包括对设备 运行的异常运行时间、异常运行值以及告警等级信息进行查询； 所述维修登记模块，用于在移动终端上登记设备维修信息，登记内容包括设备型号、维 修时间、维修人、设备状况、维修级别、故障类别、设备故障以及设备处理信息； 所述用户反馈模块，用于在移动终端上对用户意见进行回复，用户反馈内容包括设备 型号、用户意见、发表人、回复人、回复时间以及回复内容； 所述保养查询模块，用于在移动终端上对设备保养信息进行查询，保养查询内容包括 设备型号、保养时间、保养人、保养内容、更换配件清单以及保养费用； 所述实时提醒模块，用于在移动终端上实现对用户的信息提示，实时提醒内容包括告 警、异常、通知以及到期保养。
【文档编号】H04L29/08GK104283967SQ201410571390
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】刘千国, 刘竞, 钟绍辉 申请人:武汉华大优能信息有限公司, 刘千国, 刘竞, 钟绍辉