本发明涉及一种数据管理和传输系统，具体地说，尤其涉及一种能够将不同数据格式的现场数据整合为同一格式的现场数据并传输的数据管理和传输系统。
背景技术
随着互联网技术高速发展、人力成本不断提高，随着国家相继提出internet+、物联网、工业4.0、智能制造2025等策略，如何解决工厂各种设备、传感器的数据收集困难问题成为实现工厂自动化、透明化的先决条件，只有达到数据信息透明化、自动化才有可能实现智能制造。
图1为现有技术的数据管理和传输系统结构示意图。如图1所示，现有数据管理和传输系统一般采用三层架构，现场设备层11、数据采集层12、数据管理层13，数据采集与监视控制系统121(scada，supervisorycontrolanddataacquisition)位于数据采集层12，数据采集与监视控制系统121负责对现场的数据进行收集、显示及控制，数据管理层13通过数据采集与监视控制系统121收集现场设备数据，并将数据通过指定接口供数据管理层使用。
虽然数据采集层12通过scada(supervisorycontrolanddataacquisition，数据采集与监视控制)系统也能获取到现场数据，但是首先需要数据管理层13的数据管理系统131与scada进行数据交互，由于不同厂家的scada开放的通讯接口不一致，甚至有的scada采用旧的it技术接口，如dde通道，且大多数接口不支持跨平台访问，而且大多数接口与编程平台相关联，使得通过scada收集现场实时数据变得异常困难。
其次，由于scada作为数据采集层12，本身位于远程的监控机房，与工厂现场设备距离较远，因此当网络掉线或者受到干扰后，现场的实时数据就无法被scada收集到，从而导致现场数据丢失，影响系统对现场设备实时运行状况的进行智能分析以及历史数据分析。
另外，现场设备层11的现场设备111的数量、型号、通讯协议随时可能发生变化，都需要重新配置scada，无法实现在不影响原有系统运行的情况下自动适应现场设备数量的变化。
因此，急需开发一种克服上述缺陷的数据管理和传输系统，以对现场设备的实时数据进行智能管理分析。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种数据管理和传输系统，其中，包含：
现场设备层，包含多个现场设备，每一所述现场设备提供具有各自数据格式的第一现场数据；
数据采集层，包含至少一数据采集装置，每一所述数据采集装置采集所述第一现场数据，并根据所述第一现场数据输出具有通用数据格式的第二现场数据；
数据管理层，包含多个数据管理系统，每一所述数据管理系统接收所述第二现场数据并对所述第二现场数据进行管理分析。
上述的数据管理和传输系统，其中，所述多个数据管理系统间通过所述数据采集装置进行数据传输。
上述的数据管理和传输系统，其中，每一所述数据采集装置包含：
数据接收模块，连接于所述多个现场设备，接收所述第一现场数据；
功能模块，连接于所述数据接收模块，缓存所述第一现场数据及设定所述数据采集装置的功能；
数据格式整合模块，连接于所述功能模块，接收所述第一现场数据，并根据所述第一现场数据输出所述第二现场数据。
上述的数据管理和传输系统，其中，每一所述数据管理系统输出具有各自数据格式的第一交互数据，所述数据采集装置接收所述多个数据管理系统中至少一所述数据管理系统输出的所述第一交互数据，所述数据采集装置根据所述第一交互数据输出具有通用数据格式的第二交互数据至所述多个数据管理系统中其余的所述数据管理系统。
上述的数据管理和传输系统，其中，所述数据格式整合模块还接收所述第一交互数据并根据所述第一交互数据输出所述第二交互数据。
上述的数据管理和传输系统，其中，每一所述数据采集装置还包含存储模块，存储模块接收并存储所述第一现场数据、所述第一交互数据、所述第二现场数据及所述第二交互数据中的至少一者。
上述的数据管理和传输系统，其中，每一所述数据采集装置还包含存储模式设置模块，所述存储模式设置模块根据用户发出的存储模式设置指令信号设置所述存储模块的数据存储条件及/或数据存储格式。
上述的数据管理和传输系统，其中，所述存储模式设置指令信号包含数据存储条件设置指令及数据存储格式设置指令中的至少一者。
上述的数据管理和传输系统，其中，所述数据格式整合模块包含webapi交换接口，所述数据格式整合模块通过所述webapi交换接口输出所述第二现场数据及/或所述第二交互数据。
上述的数据管理和传输系统，其中，所述数据格式整合模块还包含opcda接口、mqtt接口及opcua接口中的至少之一者。
上述的数据管理和传输系统，其中，所述多个现场设备为传感器、可编程控制器、仪表、服务器中的至少之一者。
上述的数据管理和传输系统，其中，所述多个数据管理系统为数据采集与监视系统、制造执行系统、能源管理系统、设备综合效率系统及资产管理系统中的至少之一者。与现有技术相比，本发明具有以下全部或部分有益的技术效果：
1.适用于不同设备型号、通讯协议的现场设备进行数据采集；
2.将现场数据整合为同一格式的现场数据并传输能够有效的与数据管理系统无缝对接，大大降低数据管理系统获取现场数据的集成难度；
3.具有数据网关功能，能够实现数据管理系统与现场设备数据交互，有效解决工厂信息孤岛问题；
4.上层采用统一的webapi接口，各系统整合数据简单，且接口支持跨语言、跨平台；
5.支持历史数据本地存储及远程数据库存储，防止现场数据丢失。
附图说明
图1为现有技术的数据管理和传输系统的结构示意图；
图2为本发明的数据管理和传输系统的结构示意图；
图3为本发明的数据采集装置的结构示意图。
其中，附图标记为：
11、21：现场设备层；
12、22：数据采集层；
13、23：数据管理层；
111、211：现场设备；
121：数据采集与监视控制系统；
221：数据采集装置；
2211：数据接收模块；
2212：数据格式整合模块；
2213：存储模式设置模块；
2214：存储模块；
2215：功能模块；
131、231：数据管理系统；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细描述：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
请参照图2-3，图2为本发明的数据管理和传输系统的结构示意图；图3为本发明的数据采集装置的结构示意图。其中，图中箭头方向为数据或信号的传输方向，如图2-3所示，本发明的数据管理和传输系统包含：现场设备层21、数据采集层22及数据管理层23；现场设备层21包含多个现场设备211，每一现场设备211提供具有各自数据格式的第一现场数据；数据采集层22包含至少一数据采集装置221，每一数据采集装置221采集第一现场数据，并根据第一现场数据输出具有通用数据格式的第二现场数据；数据管理层23包含多个数据管理系统231，每一数据管理系统231接收第二现场数据并对第二现场数据进行管理分析。其中在本实施例中，现场设备211为可编程控制器、仪表、服务器及传感器中的至少一者。
进一步地，多个数据管理系统231间通过数据采集装置221进行数据传输与交互，每一数据管理系统231输出具有各自数据格式的第一交互数据，数据采集装置221接收多个数据管理系统231中至少一数据管理系统231输出的第一交互数据，数据采集装置221根据第一交互数据输出具有通用数据格式的第二交互数据至多个数据管理系统231中其余的数据管理系统231。
再进一步地，每一数据采集装置221包含：数据接收模块2211、数据格式整合模块2212、存储模式设置模块2213、存储模块2214及功能模块2215；数据接收模块2211连接于多个现场设备211，数据接收模块2211接收第一现场数据；功能模块2215与数据接收模块2211连接，用于在线缓存第一现场数据及设定数据采集装置221的相关功能，支持远程设定及数据采集装置在线自诊断，方便远程管理，当执行在线诊断功能时，如有故障发生，功能模块会产生报警信号并通过邮件或短信通知管理者；数据格式整合模块2212连接于功能模块2215及数据接收模块2211，数据格式整合模块2212接收第一现成数据并根据第一现场数据输出第二现场数据；存储模式设置模块2213根据用户发出的存储模式设置指令信号设置存储模块2214的数据存储条件及/或数据存储格式，存储模块2214接收并存储第一现场数据、第一交互数据、第二现场数据及第二交互数据中的至少一者；其中存储模式设置指令信号包含数据存储条件设置指令及数据存储格式设置指令中的至少一者。数据采集装置221接收多个数据管理系统231中至少一数据管理系统231输出的第一交互数据，数据格式整合模块2212根据第一交互数据输出具有通用数据格式的第二交互数据至多个数据管理系统231中其余的数据管理系统231。
其中，在本实施例中，数据接收模块2211接收第一现场数据后，功能模块2215在线缓存第一现场数据，数据格式整合模块2212再调用功能模块2215缓存的第一现场数据，但本发明并不以此为限，在其他实施例中，数据格式整合模块2212还可直接接收数据接收模块2211输出的第一现场数据。
由于数据采集装置221与现场设备211在一起，网络异常中断后，数据采集装置221通过存储模块2214能够自动缓存现场实时数据，缓存数据的时间范围用户可通过存储模式设置模块2213自定义，待网络通讯恢复正常后，数据管理系统231可以一次性获取网络断线后的缓存数据，从而保证现场设备数据不丢失；同时当数据管理系统231与数据采集装置221长时间掉线时，数据采集装置221支持将现场数据即时存储到存储模块2214中变为历史数据，数据管理系统231随时可以从存储模块取得历史资料，从而保证现场数据不丢失。
为了解决了长时间数据缓存问题之外，数据采集装置221还能满足用户通过存储模块2214与数据管理系统231进行数据交互，用户可通过存储模式设置模块2213以自定义存储模块2214的表格格式及存储触发条件，甚至通过vbscript脚本编程控制存储逻辑，从而满足用户通过存储模块2214与数据管理系统231进行不同格式的数据交互问题。
数据格式整合模块2212包含webapi交换接口，数据格式整合模块通过webapi交换接口输出第二现场数据及/或第二交互数据，由于数据采集装置采用webapi交换接口作为开放的通讯接口，支持json及xml数据格式，支持跨平台，因此与编程语言无关，接口统一，能够有效的与数据管理系统的无缝对接，大大降数据管理系统获取现场数据的集成难度。数据格式整合模块2212支持扩展更多通用协议接口，还可包含opcda接口、mqtt接口及opcua接口中的至少之一者，便于上层数据管理系统231选择合适的接口协议进行数据交互。在本发明的另一实施例中，本发明的数据管理和传输系统支持无极扩充，即数据采集装置221数量跟随现场设备211的数量变化而变化，当现场设备211的数量发生改变时，只需要增加或调整部分数据采集装置221，而没有变动的设备对应的数据采集装置221不需要任何变动，从而有效解决因为部分现场设备211变动而影响其他设备的数据采集装置221，保证了正常运转的设备数据不丢失的问题，最大化保证现场设备的数据完整性。
数据管理系统231为数据采集与监视系统、制造执行系统、能源管理系统、设备综合效率系统及资产管理系统中的至少之一者，但本发明并不以此为限。其中，制造执行系统mes是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，mes通过数据采集装置与与现场设备通讯，获取实时的生产数据，测试数据与设备参数等关键数据，实现自动化报表，生产进度实时监控，质量在线管控等功能，实时了解设备当前运行状态，使mes能够根据实际的订单、现场设备的运行状况、物料等实际情况进行智能安排生产，从而实现工厂智慧制造。资产管理系统assetsmanagementsystem，简称ams主要对公司内各项营运设备进行管理：包含物品与财产的库存管理、设备维护相关统计报表、设备预防保养管理等。能源管理系统energymanagementsystem，是实现管理节能，发现能源浪费，提高能源使用效率的重要工具，透过数据采集装置，取得各设备的能耗数据、运行状态及产量信息，为能源效率的分析提供科学依据。组态软件scada，实时了解现场设备运行状态及生产状态，进行实时监控及统计趋势分析包含：机台开关、转速负载、温度状态、实时了解警报状态，并进行后续的统计趋势分析，管理报表，进行设备及生产维护等。
综上所述，本发明的数据管理和传输系统适用于不同设备型号、通讯协议的现场设备进行数据采集；将现场数据整合为同一格式的现场数据并传输能够有效的与数据管理系统无缝对接，大大降低数据管理系统获取现场数据的集成难度；具有数据网关功能，能够实现数据管理系统与现场设备数据交互，有效解决工厂信息孤岛问题；上层采用统一的webapi接口，各系统整合数据简单，且接口支持跨语言、跨平台；支持历史数据本地存储及远程数据库存储，防止现场数据丢失。
需要说明的是：以上实施例仅仅用以说明本发明，而并非限制本发明所描述的技术方案；同时，尽管本说明书参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；因此，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明所附权利要求的保护范围之内。