专利名称：一种可配置的数据采集软件系统及设计方法
技术领域：
本发明涉及计算机软件领域，特别涉及数据采集的软件实现技术领域，具体是指一种可配置的数据采集软件系统及设计方法。
背景技术：
传感信息的自动化采集是物联网、传感器网等系统的重要组成部分。目前的数据采集软件系统，针对特定的数据采集设备，能够实现传感信息的自动获取和传输，为传感信息的处理和分析提供了高效和可靠的技术手段。随着电子信息技术的快速发展，数据采集设备升级换代频繁，应用需求不断更新， 导致数据采集软件系统需要不断进行重新研发或升级。采用目前的数据采集软件系统设计方法，开发效率降低、测试周期长、研发成本高，阻碍了数据采集技术的快速应用，在一定程度上影响了相关行业的发展。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术中的缺点，提供一种具有可移植性强、能够快速适应需求变化、开发过程高效、适用范围较为广泛的可配置的数据采集软件系统及设计方法。为了实现上述的目的，本发明的可配置的数据采集软件系统及设计方法如下所述的可配置的数据采集软件系统，其主要特点是，该数据采集软件系统包括参数配置模块、数据采集模块、采集程序控制模块。所述的设备参数配置模块，开发者根据实际需求配置数据采集软件系统所使用的数据采集设备的描述信息，完成相应功能的定制， 可以实现添加和删除数据采集设备以及更新数据采集设备描述信息的功能，实现对数据采集设备描述信息的存储；数据采集模块，提供接受通信控制的外部接口，接收外部应用程序的逻辑命令，根据所述的逻辑命令，实现对数据采集设备的通信控制并获取数据采集设备中的传感器数据；采集程序控制模块，提供接受通信控制的外部接口，接收外部应用程序的逻辑命令，根据所述的逻辑命令，实现对数据采集模块的状态控制，包括对数据采集模块的开启控制和关闭控制。该可配置的数据采集软件系统中的数据采集设备描述信息包括，属性信息描述包括设备名称、生产厂商、设备型号、设备全局编号在内的设备信息。计算机接口信息描述初始化计算机RS-232接口、RS-485接口、网络接口、GPIB接口、USB接口所需要的初始化信息。传感器信息描述包括传感器名称、传感器数据单位、传感器全局编号、传感器相对编号在内的传感器属性信息。该可配置的数据采集软件系统中的参数配置模块包括设备添加单元，实现添加一个或相同类型的多个数据采集设备的功能；设备删除单元，实现删除数据采集设备的功能；设备查询单元，实现查询所有数据采集设备或与输入关键字匹配的数据采集设备的功能；设备修改单元，实现修改数据采集设备描述信息的功能；该可配置的数据采集软件系统，其特征在于，主控单元，根据数据采集设备描述信息加载其它单元，对整个模块进行初始化，提供接受外部应用程序的通信控制接口，接收外部应用程序的逻辑命令，并对所述的数据采集模块中的各个单元进行加载配置；计算机接口初始化单元，根数据采集设备描述信息，实现对计算机I/O接口的初始化，并提供操作相应计算机I/O接口的实例对象；数据采集单元，实现对数据采集设备的通信控制，并获取数据采集设备中的传感器数据；描述信息读写单元，提供数据采集设备描述信息的读写功能，可以读取和修改数据采集设备描述信息中任何标签的值和属性；描述信息传输单元，提供数据采集设备描述信息的网络传输功能，能够把数据采集设备描述信息传输给外部应用程序。该可配置的数据采集软件系统中的采集程序控制模块采用系统服务的形式运行于操作系统中，能够设置开机自启动，具有时刻等待接收外部应用程序的逻辑命令，并控制采集模块的运行状态的功能。该可配置的数据采集软件模块中的数据采集单元是多个数据采集类的集合，每一个数据采集类对应一种型号相同的数据采集设备的采集程序，提供对该型号的数据采集设备的数据采集，所述的数据采集类的类名映射所述的数据采集设备描述信息中数据采集设备型号，每一个数据采集类提供一个供主控单元调用的外部接口，外部接口返回采集到的格式化数据，接口函数由以下三部分组成，发送命令部分、接收数据部分和解析数据部分； 需要调用的数据采集类、需要获得的数据采集设备中传感器的数据，由接收的外部逻辑命令和配置信息中的数据采集设备描述信息决定。该可配置的数据采集软件系统采用可配置的数据采集软件开发方法开发实现，所述的可配置的数据采集软件开发方法，其主要特点包括以下几个步骤(1)参数配置和存储；(2)采集程序控制模块启动；(3)数据采集模块启动；(4)实现数据采集。所述的参数配置用于完成软件系统的信息设置，包括实际需求所需的数据采集设备描述信息的参数设置和与外部应用程序通讯的网络通信参数设置，把设置信息以文件或数据库的形式进行存储；所述的采集程序控制模块启动是操作系统的一个服务进程，每次开机由主机自动启动，采集程序控制模块启动之后等待外部应用程序的逻辑命令来控制数据采集模块的运行状态；所述的采集模块启动是通过采集程序控制模块发送的控制命令， 启动数据采集模块；所述的实现数据采集是根据接收的外部应用程序的逻辑命令，然后把所述的逻辑命令与配置信息中的数据采集设备描述信息进行比较、解析，主控单元再根据所述的逻辑命令调用数据采集单元采集数据采集设备中的传感参数数据，来完成数据采集功能。所述的可配置的数据采集软件设计方法对不同的数据采集软件系统具有通用性， 适用于针对各种数据采集设备的数据采集软件系统。所述的可配置的数据采集软件设计方法对不同的外部应用程序具有无关性，只需要具体的外部应用程序按照所述的可配置的数据采集软件系统提供的通信协议可实现对所述的可配置的数据采集软件系统进行通信控制和数据采集。所述的可配置的数据采集软件设计方法针对某类数据采集软件系统的开发可以通过参数配置满足所述数据采集软件系统的需求，在使用新型数据采集设备的情况下，除了采集模块中的采集单元添加一个类之外，无需编写其它软件代码，其它模块及系统架构保持不变。采用了该发明的可配置的数据采集软件系统及设计方法，由于其中在实际开发过程中能够根据用户的具体要求，通过修改配置参数来修改数据采集设备描述信息以实现该数据采集软件系统对不同数据采集设备的数据采集，针对不同的外部应用系统，只要按照该软件系统提供的通信协议进行开发，即可完成对该软件系统的通信控制并实现数据的采集，显著缩短了数据采集软件的开发周期，降低了软件的开发成本，提高了软件的可扩展性、可维护性和易操作性，对于可配置的数据采集软件技术的设计和开发具有促进作用。
图1为本发明的可配置的数据采集软件系统的功能模块结构示意图。图2为本发明的可配置的数据采集软件系统的整体逻辑架构示意图。图3为本发明的实现可配置的数据采集软件设计方法的流程示意图。图4本发明的可配置的数据采集软件系统的工作过程示意图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。参照图1，该可配置的数据采集软件系统，包括参数配置模块、数据采集模块、采集程序控制模块。设备参数配置模块，开发者根据实际需求配置数据采集软件系统所使用的数据采集设备的描述信息，完成相应功能的定制，可以实现添加和删除数据采集设备以及更新数据采集设备描述信息的功能，实现对数据采集设备描述信息的存储；数据采集模块，提供接受通信控制的外部接口，接收外部应用程序的逻辑命令，根据所述的逻辑命令，实现对数据采集设备的通信控制并获取数据采集设备中的传感器数据； 采集程序控制模块，提供接受通信控制的外部接口，接收外部应用程序的逻辑命令，根据所述的逻辑命令，实现对数据采集模块的状态控制，包括对数据采集模块的开启控制和关闭控制。 该可配置的数据采集软件系统中的数据采集设备描述信息包括，属性信息描述包括设备名称、生产厂商、设备型号、设备全局编号在内的设备信息。
计算机接口信息描述初始化计算机RS-232接口、RS-485接口、网络接口、GPIB接口、USB接口所需要的初始化信息。传感器信息描述包括传感器名称、传感器数据单位、传感器全局编号、传感器相对编号在内的传感器属性信息。该可配置的数据采集软件系统中的设备参数配置模块包括设备添加单元，实现添加一个或相同类型的多个数据采集设备的功能；设备删除单元，实现删除数据采集设备的功能；设备查询单元，实现查询所有数据采集设备或与输入关键字匹配的数据采集设备的功能；设备修改单元，实现修改数据采集设备描述信息的功能；该可配置的数据采集软件系统，其特征在于，所述的数据采集模块包括，主控单元，根据数据采集设备描述信息加载其它单元，对整个模块进行初始化，提供接受外部应用程序的通信控制接口，接收外部应用程序的逻辑命令，并对所述的数据采集模块中的各个单元进行加载配置；计算机接口初始化单元，根数据采集设备描述信息，实现对计算机I/O接口的初始化，并提供操作相应计算机I/O接口的实例对象；数据采集单元，实现对数据采集设备的通信控制，并获取数据采集设备中的传感器数据；描述信息读写单元，提供数据采集设备描述信息的读写功能，可以读取和修改数据采集设备描述信息中任何标签的值和属性；描述信息传输单元，提供数据采集设备描述信息的网络传输功能，能够把数据采集设备描述信息传输给外部应用程序。该可配置的数据采集软件系统中的采集程序控制模块采用系统服务的形式运行于操作系统中，能够设置开机自启动，具有时刻等待接收外部应用程序的逻辑命令，并控制采集模块的运行状态的功能。该可配置的数据采集软件模块中的数据采集单元是多个数据采集类的集合，每一个数据采集类代表一种型号相同的数据采集设备的采集程序，提供对该型号的数据采集设备的数据采集，所述的数据采集类的类名映射所述的数据采集设备描述信息中数据采集设备型号，每一个数据采集类提供一个供主控单元调用的外部接口，外部接口返回采集到的格式化数据，接口函数由以下三部分组成，发送命令部分、接收数据部分和解析数据部分； 需要调用的数据采集类、需要获得的数据采集设备中传感器的数据，由接收的外部逻辑命令和配置文件中的数据采集设备描述信息决定。再请参阅图2和图3所示，该基于上述的软件系统实现可配置的数据采集软件设计方法，其中包括以下步骤(1)参数配置和存储；(2)采集程序控制模块启动；(3)数据采集模块启动；(4)实现数据采集。所述的参数配置用于完成软件系统的信息设置，包括实际需求所需的数据采集设备描述信息的参数设置和与外部应用程序通信的网络通信参数设置，把设置信息以文件或数据库的形式进行存储；所述的采集程序控制模块启动是操作系统的一个服务进程，每次开机由主机自动启动，采集程序控制模块启动之后等待外部应用程序的逻辑命令来控制数据采集模块的运行状态；所述的采集模块启动是通过采集程序控制模块发送的控制命令， 启动数据采集模块；所述的实现数据采集是根据接收的外部应用程序的逻辑命令，然后把所述的逻辑命令与配置文件中的数据采集设备描述信息进行比较、解析，主控单元再根据所述的逻辑命令调用数据采集单元采集数据采集设备中的传感器数据，来完成数据采集的功能。所述的可配置的数据采集软件设计方法对不同的数据采集软件系统具有通用性， 适用于针对各种数据采集设备的数据采集。所述的可配置的数据采集软件设计方法对不同的外部应用程序具有无关性，只需要具体的外部应用程序按照所述的可配置的数据采集软件系统提供的通信协议可实现对所述的可配置的数据采集软件系统进行通信控制和数据采集。所述的可配置的数据采集软件设计方法针对某类数据采集软件系统的开发可以通过参数配置满足所述数据采集软件系统的需求，在使用新型数据采集设备的情况下，除了采集模块中的采集单元添加一个类之外，无需编写其它软件代码，其它模块及系统架构保持不变。最后请参阅图4所示，根据基于上述的软件系统实现可配置的数据采集软件设计方法设计开发的数据采集软件通过计算机接口与数据采集设备相连，实现对采集对象的数据采集，然后再通过网络通信将数据传送给外部应用程序。采用了该发明的可配置的数据采集软件系统及设计方法，由于其中在实际开发过程中能够根据用户的具体要求，通过修改配置参数来修改数据采集设备描述信息以实现该数据采集软件系统对不同数据采集设备的数据采集，针对不同的外部应用系统，只要按照该软件系统提供的通信协议进行开发，即可完成对该软件系统的通信控制并实现数据的采集，显著缩短了数据采集软件的开发周期，降低了软件的开发成本，提高了软件的可扩展性、可维护性和易操作性，对于可配置的数据采集软件技术的设计和开发具有促进作用。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很明显仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
权利要求
1.可配置的数据采集软件系统，其特征在于，所述的数据采集软件系统包括参数配置模块、数据采集模块、采集程序控制模块，所述的参数配置模块，开发者根据需求配置数据采集设备的描述信息，完成相应功能的定制， 可以实现添加和删除数据采集设备以及更新数据采集设备描述信息的功能，数据采集设备描述信息以文件或数据库的形式进行存储；数据采集模块，提供外部接口，接收外部应用程序的逻辑命令，根据所述的逻辑命令， 实现对数据采集设备的通信控制并获取数据采集设备中的采集参数数据；采集程序控制模块，提供外部接口，接收外部应用程序的逻辑命令，根据所述的逻辑命令，实现对数据采集模块的状态控制，包括对数据采集模块的开启控制和关闭控制。
2.根据权利要求1所述的可配置的数据采集软件系统，其特征在于，所述的数据采集设备描述信息包括，属性信息描述包括设备名称、生产厂商、设备型号、设备全局编号在内的设备信息； 计算机接口信息描述初始化计算机RS-232接口、RS-485接口、网络接口、GPIB接口、 USB接口所需要的初始化信息；采集参数信息描述包括采集参数名称、采集参数单位、采集参数全局编号和采集参数相对编号。
3.根据权利要求1所述的可配置的数据采集软件系统，其特征在于，所述的参数配置模块包括，设备添加单元，实现添加一个或相同类型的多个数据采集设备的功能； 设备删除单元，实现删除数据采集设备的功能；设备查询单元，实现查询所有数据采集设备或与输入关键字匹配的数据采集设备的功能；设备修改单元，实现修改数据采集设备描述信息的功能。
4.根据权利要求1所述的可配置的数据采集软件系统，其特征在于，所述的数据采集模块包括，主控单元，根据数据采集设备描述信息加载其它单元，对整个模块进行初始化，提供接受外部应用程序的通信控制接口，接收外部应用程序的逻辑命令，并对所述的数据采集模块中的各个单元进行加载配置；计算机接口初始化单元，根数据采集设备描述信息，实现对计算机I/O接口的初始化， 并提供操作相应计算机I/O接口的实例对象；数据采集单元，实现对数据采集设备的通信控制，并获取数据采集设备中的传感器数据；描述信息读写单元，提供数据采集设备描述信息的读写功能，可以读取和修改数据采集设备描述信息中任何标签的值和属性；描述信息传输单元，提供数据采集设备描述信息的网络传输功能，能够把数据采集设备描述信息传输给外部应用程序。
5.根据权利要求1所述的可配置的数据采集软件系统，其特征在于，所述的采集程序控制模块采用系统服务的形式运行于操作系统中，能够设置开机自启动，具有时刻等待接收外部应用程序的逻辑命令，并控制采集模块的运行状态的功能。
6.根据权利要求1所述的可配置的数据采集软件系统，其特征在于，所述的数据采集单元是多个数据采集类的集合，每一个数据采集类对应一种型号相同的数据采集设备的采集程序，提供对该型号的数据采集设备的数据采集，所述的数据采集类的类名映射所述的数据采集设备描述信息中数据采集设备型号，每一个数据采集类提供一个供主控单元调用的外部接口，外部接口返回采集到的格式化数据，接口函数由以下三个部分组成，发送命令部分、接收数据部分和解析数据部分；需要调用的数据采集类、需要获得的数据采集设备中传感参数数据，由接收的外部逻辑命令和配置文件中的数据采集设备描述信息决定。
7.一种基于权利要求1所述的可配置的数据采集软件设计方法，其特征在于所述的方法包括以下几个步骤(1)参数配置和存储；(2)采集程序控制模块启动；(3)数据采集模块启动；(4)实现数据采集。
8.根据权利要求7所述的可配置的数据采集软件设计方法，其特征在于，所述的参数配置用于完成软件系统的信息设置，包括实际需求所需的数据采集设备描述信息的参数设置和与外部应用程序通信的网络通信参数设置，把设置信息以文件或数据库的形式进行存储；所述的采集程序控制模块启动是操作系统的一个服务进程，每次开机由主机自动启动，采集程序控制模块启动之后等待外部应用程序的逻辑命令来控制数据采集模块的运行状态；所述的采集模块启动是通过采集程序控制模块发送的控制命令，启动数据采集模块；所述的实现数据采集是根据接收的外部应用程序的逻辑命令，然后把所述的逻辑命令与配置信息中的数据采集设备描述信息进行比较、解析，主控单元再根据所述的逻辑命令调用数据采集单元采集数据采集设备中的传感参数数据，来完成数据采集功能。
9.根据权利要求7所述的可配置的数据采集软件设计方法，其特征在于所述的设计方法对不同的数据采集软件系统具有通用性，适用于针对各种数据采集设备的数据采集软件系统。
10.根据权利要求7所述的可配置的数据采集软件设计方法，其特征在于所述的设计方法对不同的外部应用程序具有无关性，只需要具体的外部应用程序按照所述的可配置的数据采集软件系统提供的通信协议可实现对所述的可配置的数据采集软件系统进行通信控制和数据采集。
11.根据权利要求7所述的可配置的数据采集软件设计方法，其特征在于，针对某类数据采集软件系统的开发可以通过参数配置满足所述数据采集软件系统的需求，在使用新型数据采集设备的情况下，除了采集模块中的采集单元添加一个类之外，无需编写其它软件代码，其它模块及系统架构保持不变。
全文摘要
本发明涉及一种可配置的数据采集软件系统，包括参数配置模块、数据采集模块、采集程序控制模块。其中参数配置模块包括设备添加单元、设备删除单元、设备查询单元和设备修改单元，数据采集模块包括描述信息传输单元、计算机接口初始化单元、数据采集单元、描述信息读写单元和主控单元。本发明还涉及一种可配置的数据采集软件设计方法，采用该种可配置的数据采集软件系统及设计方法，可显著缩短数据采集软件的开发周期，降低软件的开发成本，提高软件的可扩展性、可维护性和易操作性，对数据采集软件系统设计与开发技术的发展具有促进作用。
文档编号G06F9/44GK102270141SQ201110249398
公开日2011年12月7日 申请日期2011年8月21日 优先权日2011年8月21日
发明者冯源, 李贡湘, 洪锋, 胡乃军, 郭忠文 申请人:中国海洋大学