专利名称：一种基于物联网的工业设备监控系统及方法
技术领域：
本发明涉及物联网应用领域，尤其涉及一种基于物联网的エ业设备监控系统及方法。
背景技术：
通信网络特别是Internet技术的出现和发展，极大的改变了信息沟通和交流的方式。大多数的计算机以及相关的IT类产品和设备具有连网和远程通信能力，可以快捷、顺畅的实现信息交互。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，被视为互联网的应用拓展。物物相连、网络一切成为了物联网的特有诠述。现阶段，物联网最主要、最现实的形态就是M2M(Machine to Machine/Man)技术，M2M技术和应用涉及到机器、M2M硬件、通信网络、中间件和应用共5个方面。物联网技术可以整合网络内的机器、设备，可以以更加精细和动态的方式进行管理和控制，达到“智慧”状态，提高资源利用效率和生产力水平。在传统エ业领域，大部分的机械设备不提供通信接ロ或者提供的通信接ロ仅用于エ业总线化通信，也就是说这些设备不具有或者不完全具有Internet接入和远程通信能力。在此基础上建立的设备监控系统大多实现本地化集中监控或者由专人负责现场看管，从而造成分散管理、资源浪费和低效的现象。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于物联网的エ业设备监控系统及方法，以解决现有エ业设备监控技术中信息化程度不高、管理分散、资源浪费和效率低等问题。本发明采用如下技术方案本发明实施例公开了ー种基于物联网的エ业设备监控系统，包括依次连接的监控中心、数据服务器系统、通讯网络、M2M硬件終端和エ业设备。监控中心，用于生成执行策略，井下发给数据服务器系统；数据服务器系统，用于对监控中心下发的执行策略进行解析，将需要下发给M2M硬件终端的执行策略下发给M2M硬件終端；通信网络，用于将执行策略传输给M2M硬件終端，将执行策略的执行结果传输给数据服务器系统；M2M硬件終端，经过数据服务器系统向监控中心上报执行策略的执行结果；エ业设备，被监控的对象，具有エ业通讯总线接ロ。进ー步的，所述数据服务器系统包括网络通信模块，用于管理Internet网络链路，接收和发送数据；数据解析模块，用于解析下行执行策略和解析上行数据；链路状态记录模块，用于连接的M2M硬件终端状态的记录；数据管理模块，给应用平台提供实时的数据和状态信息；
所述网络通信模块分别连接数据解析模块、数据管理模块和链路状态记录模块，数据解析模块、数据管理模块和链路状态记录模块依次连接。进ー步的，所述数据服务器系统为多个；每个数据服务器系统能够接入多个M2M硬件終端。进ー步的,所述M2M硬件终端包括设备接ロ模块，用于与エ业设备接ロ，发送控制命令和获取运行数据；无线通信模块，用于移动网络通讯，搭建设备和数据服务器之间的通信桥梁；策略执行模块，用于參数的加载与分析，对数据判断，给执行単元下发执行指令；所述无线通信模块-策略执行模块-设备接ロ模块-无线通信模块依次相互连 接。进ー步的，所述エ业设备包括エ业压缩机、汽轮机、干燥机或发电设备。进ー步的,所述エ业通讯总线接ロ为Modbus总线接ロ、Profibus总线接ロ或エ业以太网接ロ。本发明实施例还提供了一种基于物联网的エ业设备监控方法，包括监控中心制定执行策略井下发给数据服务器系统，数据服务器系统对所述的执行策略进行解析，将目标指向M2M硬件终端的执行策略下发给M2M硬件终端；M2M硬件终端与エ业设备相连，具体执行所述执行策略。进ー步的，所述方法还包括执行策略包括针对数据服务器系统的执行策略和针对M2M硬件终端的执行策略；所述针对数据服务器系统的执行策略包括数据服务器系统的链路状态查询、接入エ业设备的运转状态；所述针对M2M硬件终端的执行策略包括M2M硬件终端參数配置；读取数据，向エ业设备发送执行命令；查询状态。进ー步的，所述方法还包括执行结果包括エ业设备运行数据、设备状态信息和M2M硬件状态信息。本发明实施方式提供的技术方案通过M2M硬件終端实现对エ业设备运行数据的实时采集，将得到的数据通过数据服务器系统提供给监控中心，同时位于互联网上的监控中心通过下发执行策略就可以及时、准确的获得设备的数据，提高了资源利用率和效率。
图I为用于实现本发明的系统结构示意图；图2为本发明数据服务器系统结构示意图；图3为本发明M2M硬件终端结构示意图；图4为本发明上下行数据流程示意图。
具体实施例方式下面结合说明书附图和具体实施方式
对本发明作进ー步详细的说明。图I为用于实现本发明的系统结构示意图，具体包括依次连接的监控中心11、数据服务器系统12、通讯网络13、M2M硬件終端14和エ业设备15。监控中心11，是物联网M2M应用层，对M2M硬件終端进行控制和管理；提供监控页面展示、人机交互；执行エ业设备15行业应用，如实时数据、历史曲线及エ业设备15故障分析、统计等功能。本发明中，监控中心11根据应用的需求生成执行策略，井下发给数据服务器系统12。进ー步的，监控中心11还提供智能終端，如智能手机、平板电脑的数据访问服务。数据服务器系统12，是物联网M2M中间件系统，向监控中心11上报执行策略結果，返回数据和状态信息；经由通信网络13下发监控中心11发给M2M硬件終端14的执行策略；接收M2M硬件終端14返回的信息，并对信息进行处理分析，并提供给监控中心11。在本发明中，数据服务器系统12还要处理监控中心11发给它的执行策略，包括网络链路状态、M2M硬件終端状态统计等。通信网络13，为移动无线通信网络，可以是GPRS/3G。目前，移动无线网络区域覆盖完善，可以在保证实时性的基础上，减少现场布线等工作，节约成本。M2M硬件終端14，用于执行监控中心11下发的执行策略，对エ业设备15进行监测 控制；将执行策略执行结果通过通信网络13上报给数据服务器系统12。M2M硬件終端14具有适合エ业总线通讯的接ロ，如Modbus、Profibus等；还具有无线数据传输功能,能通过GPRS/3G网络传输数据。エ业设备15,是要监控的对象,具有Modbus、Profibus等エ业通讯总线接口和エ业以太网接ロ，エ业设备具体是エ业压缩机、汽轮机、干燥机、发电设备等。上述系统结构的组成部分中，数据服务器系统12可以为多个；每个数据服务器系统12可以接入多个M2M硬件终端14。这种拓扑结构增加了系统的监控容量，有利于大量エ业设备15的接入。图2为本发明数据服务器系统的结构示意图，具体包括数据解析模块411、数据管理模块412、链路状态记录模块413和网络通讯模块414。具体的，网络通讯模块414接入Internet，维护网络链路，完成整个通讯数据的发送和接收；数据解析模块411对接收到的数据进行处理，所述接收到的数据包括监控中心11下发的执行策略和M2M硬件終端14上报的数据；数据管理模块412对M2M硬件終端14上报的数据进行进ー步的组织和管理，提供エ业设备实时数据和状态信息仓库，所述的实时数据和状态信息仓库可以为实时的数据库，如MongoDB，但不局限于数据库，可以是其它的高实时性的数据结构；链路状态记录模块413对连接到数据服务器系统的链路进行记录和管理，以供监控中心查询。图3为本发明M2M硬件终端的结构示意图，具体包括M2M硬件装置31和移动无线网络天线32。所述的M2M硬件装置31由设备接ロ模块311、策略执行模块312和无线通信模块313组成。具体的，设备接ロ模块311与エ业设备的エ业总线接ロ通讯，满足エ业总线电气參数要求，并建立链路连接；满足多种エ业总线通讯规约，如Modbus、Profibus等。所述的设备接ロ模块311还将对下行至エ业设备的监测控制命令组帧，满足エ业设备的エ业总线通讯规约；还将对エ业设备上报的监测控制结果进行帧解析，提取有用数据，并传送给策略执行模块312作进ー步处理；策略执行模块312实现执行策略的解析和具体执行，并将执行结果传送给无线通信模块313 ;无线通信模块313实现移动无线网络GPRS/3G的协议转换，并将转换后的数据经由移动无线网络天线32进行接收和发送。
上述系统实施例中，所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各个功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不能限制本发明的保护范围。图4为本发明中数据上下行的步骤流程图，具体步骤如下步骤201 :监控中心根据应用需要，生成相应的执行策略；
所述的执行策略是监控中心根据监控的エ业设备类型和实际监控中所要求的执行需求而定的。例如，查询某个设备的某个量的阈值信息，或者给某种类型的某个设备发送控制指令，或者查询数据服务器系统的统计信息等。进ー步的，所述的执行策略包括针对数据服务器系统的执行策略和针对M2M硬件终端的执行策略。进ー步的，所述的针对数据服务器系统的执行策略包括数据服务器系统的链路状态查询、接入エ业设备的运转状态等。进ー步的，所述针对M2M硬件終端的执行策略包括M2M硬件终端參数配置；读取数据，向エ业设备发送执行命令；查询状态。步骤202 :监控中心将执行策略发送给数据服务器系统；步骤203 :数据服务器系统解析监控中心下发的执行策略，对该执行策略进行有效性判断和目标性判别；所述的有效性判断是对监控中心下发的执行策略命令字符串按照某种传输协议格式进行链路级别的判断，所述的链路级别的判断包含CRC校验；所述判断正确，则认为该执行策略有效。所述的目标性判别是将监控中心下发的执行策略按照预先设定的关键特征点进行判别，判断该执行策略是下发给数据服务器系统的还是下发给M2M硬件终端的；所述目标性判别还包括判别下发的执行策略针对的是某个具体的M2M硬件終端。步骤204 :数据服务器系统向目标M2M硬件終端下发监控中心的执行策略；步骤205 M2M硬件終端接收到执行策略后，根据某种协议约定，执行策略；所述的某种协议约定指执行策略命令字符串的格式及所代表的意义，例如命令字符串中某个部位代表控制类型，控制类型不同，M2M硬件終端做出不同的响应。所述的控制类型具体为设置參数、查询状态、控制和数据采集模式等。步骤206 M2M硬件终端给エ业设备下发监测控制命令；所述的监测控制命令适用于エ业设备エ业总线通讯规约，具有特定格式，根据不同设备类型所传输内容不同。进ー步的，所述监测控制命令包括查询エ业设备数据、状态；控制エ业设备运行状态，控制エ业设备參数等，例如查询エ业设备的运行參数、控制设备的启动与停止等。步骤207 :エ业设备给M2M硬件終端返回监测控制結果。所述监测控制结果包括エ业设备运行数据、控制的结果状态和エ业设备的參数。步骤208 M2M硬件終端向数据服务器系统上报执行策略結果。所述上报执行策略结果包括执行策略所约定的返回值信息以及步骤207中所包含的数据。进ー步的，所述上报执行策略结果由一串字符组成，具有规定的帧格式。
步骤209 :数据服务器对步骤208中返回的结果进行数据处理；所述的数据处理是对步骤208中的数据帧进行链路解析、CRC校验，提取数据体，将所述数据体中的有用数据流转化成监控应用中需要的类型和格式。步骤210 :数据服务器系统向监控中心上报监控中心下发的执行策略的执行结果。所述执行结果包括数据服务器系统执行针对其的执行策略结果、设备状态信息与M2M硬件状态信息和M2M硬件終端上报的执行策略結果。 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于物联网的エ业设备监控系统，其特征在于，包括依次连接的监控中心、数据服务器系统、通讯网络、M2M硬件終端和エ业设备； 监控中心，用于生成执行策略，井下发给数据服务器系统； 数据服务器系统，用于对监控中心下发的执行策略进行解析，将需要下发给M2M硬件终端的执行策略下发给M2M硬件終端； 通信网络，用于将执行策略传输给M2M硬件終端，将执行策略的执行结果传输给数据服务器系统； M2M硬件終端，经过数据服务器系统向监控中心上报执行策略的执行结果； エ业设备，被监控的对象，具有エ业通讯总线接ロ。
2.根据权利要求I所述的ー种基于物联网的エ业设备监控系统，其特征在于，所述数据服务器系统包括 网络通信模块，用于管理Internet网络链路，接收和发送数据； 数据解析模块，用于解析下行执行策略和解析上行数据； 链路状态记录模块，用于连接的M2M硬件終端状态的记录； 数据管理模块，给应用平台提供实时的数据和状态信息； 所述网络通信模块分别连接数据解析模块、数据管理模块和链路状态记录模块，数据解析模块、数据管理模块和链路状态记录模块依次连接。
3.根据权利要求I所述的ー种基于物联网的エ业设备监控系统，其特征在于，所述数据服务器系统为多个；每个数据服务器系统能够接入多个M2M硬件終端。
4.根据权利要求I所述的ー种基于物联网的エ业设备监控系统，其特征在于，所述M2M硬件終端包括M2M硬件装置和移动无线网络天线 M2M硬件装置由依次相互连接的无线通信模块、策略执行模块和设备接ロ模块构成； 设备接ロ模块，用于与エ业设备接ロ，发送控制命令和获取运行数据； 无线通信模块，用于移动网络通讯，搭建设备和数据服务器之间的通信桥梁； 策略执行模块，用于參数的加载与分析，对数据判断，给执行単元下发执行指令。
5.根据权利要求I所述的ー种基于物联网的エ业设备监控系统，其特征在于，所述エ业设备包括エ业压缩机、汽轮机、干燥机或发电设备。
6.根据权利要求I所述的ー种基于物联网的エ业设备监控系统，其特征在于，所述エ业通讯总线接ロ为Modbus总线接ロ、Profibus总线接ロ或エ业以太网接ロ。
7.ー种基于权利要求I所述的物联网的エ业设备监控系统进行监控的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤 步骤201 :监控中心根据应用需要，生成相应的执行策略； 步骤202 :监控中心将执行策略发送给数据服务器系统； 步骤203 :数据服务器系统解析监控中心下发的执行策略，对该执行策略进行有效性判断和目标性判别； 步骤204 :数据服务器系统向目标M2M硬件終端下发监控中心的执行策略； 步骤205 :M2M硬件終端接收到执行策略后，根据某种协议約定，执行执行策略； 步骤206 M2M硬件终端给エ业设备下发监测控制命令； 步骤207 :エ业设备给M2M硬件終端返回监测控制结果；步骤208 :M2M硬件終端向数据服务器系统上报执行执行策略结果； 步骤209 :数据服务器对步骤208中返回的结果进行数据处理； 步骤210 :数据服务器系统向监控中心上报监控中心下发的执行策略的执行結果。
8.根据权利要求7所述的物联网的エ业设备监控方法，其特征在于，所述执行策略包括针对数据服务器系统的执行策略和针对M2M硬件终端的执行策略；所述针对数据服务器系统的执行策略包括数据服务器系统的链路状态查询、接人工业设备的运转状态；所述针对M2M硬件终端的执行策略包括M2M硬件终端參数配置；读取数据，向エ业设备发送执行命令；查询状态。
9.根据权利要求7所述的物联网的エ业设备监控方法，其特征在干，所述执行结果包括エ业设备运行数据、设备状态信息和M2M硬件状态信息。
全文摘要
本发明公开了一种基于物联网的工业设备监控系统及方法，系统包括依次连接的监控中心、数据服务器系统、通讯网络、M2M硬件终端和工业设备。方法包括监控中心制定执行策略并下发给数据服务器系统，数据服务器系统对所述的执行策略进行解析，将目标指向M2M硬件终端的执行策略下发给M2M硬件终端；M2M硬件终端与工业设备相连，具体执行所述执行策略。本发明解决了现有工业设备监控技术中信息化程度不高、管理分散、资源浪费和效率低等问题。通过M2M硬件终端实现对工业设备运行数据的实时采集，将得到的数据通过数据服务器系统提供给监控中心，同时位于互联网上的监控中心通过下发执行策略，可以及时、准确的获得设备的数据，提高了资源利用率和效率。
文档编号G05B19/418GK102692897SQ20121013870
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者仵建峰, 何志龙, 朱晓弟, 胡伟红, 苏生辉, 蒋宗敏 申请人:西安中创物联科技有限公司