控制数据采集的网关和方法与流程

本申请涉及一种控制数据采集的网关和方法，属于智能控制领域。

背景技术：

在工业应用中数据采集是非常重要的一种技术手段，采集的数据也是多种多样的，例如，温度、湿度、水位、风速、压力等等。对于不同的数据需要不同的采集仪表来采集。采集仪表通常都安装在工业现场，采集到的数据用于后台进行分析和处理。

目前，许多物料数据的采集仪表普遍安装在各个厂区，非常分散，分布广泛，而当后台需要使用采集数据时，必须派工作人员到采集仪表的现场进行抄读，这种方式得到的数据很难实现实时、精准统计，由此造成的统计误差每年都给厂区带来数以万计的损失。

技术实现要素：

根据本申请的一个方面，提供了一种控制数据采集的网关，该网关以无线方式接收采集数据，能够实现多种协议同时通信，极大地提高了数据采集的及时性和有效性，保证了数据采集的成功率。

一种控制数据采集的网关，所述网关包括：

电源电路，用于提供工作电源；

高频通信电路，用于采用高频段无线方式与高频终端通信，接收所述高频终端采集到的数据；

低频通信电路，用于采用低频段无线方式与低频终端通信，接收所述低频终端采集到的数据；

处理器电路，用于对所述高频通信电路和低频通信电路接收到的数据进行解析；

以太网通信电路，用于采用以太网方式与服务器通信，将所述处理器电路解析后的数据发送至服务器进行处理。

优选地，所述高频通信电路和所述低频通信电路均采用串口方式与所述处理器电路连接，所述以太网通信电路采用并口总线方式与所述处理器电路连接。

优选地，所述网关还包括：

存储电路，用于接收所述处理器电路定时发来的数据，并存储所述数据。

优选地，所述存储电路采用串行外设接口SPI总线方式与所述处理器电路连接。

优选地，所述网关还具有防爆功能，防爆标志为Ex ib IIB T4。

优选地，所述高频通信电路的工作频段为2.4GHz，所述低频通信电路的工作频段为470MHz。

根据本申请的又一个方面，提供了一种控制数据采集的方法，所述方法包括：

初始化操作，且建立下行通信链路和上行通信链路；

使用所述下行通信链路，采用高频段无线方式接收高频终端采集到的数据，以及采用低频段无线方式接收低频终端采集到的数据；

对接收到的所述数据进行解析；

使用所述上行通信链路将所述解析后的数据发送至服务器进行处理。

优选地，所述方法还包括：

在数据解析完成后，将所述解析后的数据存储在存储电路中进行备份。

优选地，所述方法还包括：

定时将解析后的数据存储在存储电路中进行备份。

优选地，所述方法还包括：

在使用所述下行通信链路进行高频段无线通信或低频段无线通信时，采用AES-128-CBC加密方式进行加密传输。

本申请能产生的有益效果包括：

通过高频通信电路和低频通信电路与终端通信，通过以太网通信电路与服务器通信，实现了无线方式接收采集数据，能够实现多种协议同时通信，极大地提高了数据采集的及时性和有效性。

高频通信和低频通信两种方式兼用，既保证了数据率传输的稳定性，又保证了数据传输的准确度。充分利用了低频通信的绕射能力强、高频通信数据量传输快的优点，将高频模块和低频模块结合在一起，保证了厂区仪表数据采集成功率达到100％。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的控制数据采集的网关结构图；

图2为本发明实施例2提供的控制数据采集的网关结构图；

图3为本发明实施例2提供的控制数据采集的网关结构图；

图4为本发明实施例2提供的电源电路结构图；

图5为本发明实施例2提供的高频通信电路结构图；

图6为本发明实施例2提供的低频通信电路结构图；

图7为本发明实施例2提供的处理器电路结构图；

图8为本发明实施例2提供的以太网通信电路结构图；

图9为本发明实施例2提供的存储电路结构图；

图10为本发明实施例3提供的控制数据采集的方法流程图；

图11为本发明实施例3提供的控制数据采集的方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

本申请涉及一种控制数据采集的网关和方法，该网关可以无线接收工作现场的仪表终端采集的数据，并发送给服务器进行处理。其中，仪表终端都安装在数据采集的工作现场，可以采用两种对外接口，一种是RS485通信接口；另一种是RS232通信接口。另外，根据具体应用环境对应接口所安装的适配器有两种：一种是具有较强绕射能力的低频通信模块适配器；另一种是单位时间内传输大数据量的高频通信模块适配器。两种不同频段的通信模块共同工作在一个厂区，基本上满足了厂区的通信覆盖要求。

实施例1

参见图1，本发明一实施例提供了一种控制数据采集的网关，包括：

电源电路11，用于提供工作电源；

高频通信电路12，用于采用高频段无线方式与高频终端通信，接收该高频终端采集到的数据；

低频通信电路13，用于采用低频段无线方式与低频终端通信，接收该低频终端采集到的数据；

处理器电路14，用于对该高频通信电路和低频通信电路接收到的数据进行解析；

以太网通信电路15，用于采用以太网方式与服务器通信，将该处理器电路解析后的数据发送至服务器进行处理。

本实施例中，可选的，高频通信电路12和低频通信电路13均采用串口方式与该处理器电路连接，该以太网通信电路采用并口总线方式与该处理器电路连接。

本实施例中，可选的，该网关还包括：

存储电路16，用于接收该处理器电路定时发来的数据，并存储该数据。

本实施例中，可选的，该存储电路16采用串行外设接口SPI总线方式与该处理器电路连接。

本实施例中，可选的，该网关还具有防爆功能，防爆标志为Ex ib IIBT4。

本实施例中，可选的，该高频通信电路的工作频段为2.4GHz，该低频通信电路的工作频段为470MHz。

本实施例提供的上述网关，通过高频通信电路和低频通信电路与终端通信，通过以太网通信电路与服务器通信，实现了无线方式接收采集数据，能够实现多种协议同时通信，极大地提高了数据采集的及时性和有效性。另外，高频通信和低频通信两种方式兼用，既保证了数据率传输的稳定性，又保证了数据传输的准确度。充分利用了低频通信的绕射能力强、高频通信数据量传输快的优点，将高频模块和低频模块结合在一起，保证了厂区仪表数据采集成功率达到100％。

实施例2

参见图2，本发明另一实施例提供了一种控制数据采集的网关，包括：

电源电路21，用于提供工作电源；

高频通信电路22，用于采用高频段无线方式与高频终端通信，接收该高频终端采集到的数据；

低频通信电路23，用于采用低频段无线方式与低频终端通信，接收该低频终端采集到的数据；

处理器电路24，用于对该高频通信电路和低频通信电路接收到的数据进行解析；

以太网通信电路25，用于采用以太网方式与服务器通信，将该处理器电路解析后的数据发送至服务器进行处理；

存储电路26，用于接收该处理器电路定时发来的数据，并存储该数据。

本实施例提供的控制数据采集的网关可以通过高频通信电路22和低频通信电路23，与多个终端通信，可以通过以太网通信电路25与服务器通信，具体如图3所示。

本实施例提供的电源电路可以有多种实现方式，具体不限定。图4为电源电路的一种实现方式。参见图4，外部输入电压9～24V通过电桥U4传到U3，电桥U4的作用防止外部电压接反烧毁装置，U3的作用进行电压转换，将外部输入电压转换成5V。5V电压通过U6进行隔离处理，防止外部电磁干扰影响装置处理器以及射频的正常工作。经U6处理过的电压通过U7进行电压转换，将电压转换成3.3V供网关使用。

本实施例提供的高频通信电路可以有多种实现方式，具体不限定。图5为高频通信电路的一种实现方式。参见图5，高频通信电路在结构设计上采用模块化设计，与处理器通过串口4连接，与现场终端设备通过基于2.4GHz的私有协议通信，协议在传输数据时采用AES-128-CBC加密方式，保证数据传输的私密性。

本实施例提供的低频通信电路可以有多种实现方式，具体不限定。图6为低频通信电路的一种实现方式。参见图6，低频通信电路采用模块化设计，与处理器通过串口3连接，与现场终端设备通过基于470MHz的私有协议通信，协议在传输数据时采用AES-128-CBC加密方式，保证数据传输的私密性。

本实施例提供的处理器电路可以有多种实现方式，具体不限定。图7为处理器电路的一种实现方式。参见图7，处理器U8采用具有大内存、丰富外设资源的STM32F103ZGT6，最大主频可达到72MHz，Flash容量可达到1M字节，SRAM容量能够达到96K字节，可支持最多5个USART，完全满足网关的设计。处理器采用外部3.3V供电模式，使用内部时钟，以减少外部器件的布设。与射频通信电路采用串口通信模式，串口3与低频通信模块连接，串口4与高频通信模块连接，外部存储器采用SPI总线方式通信，利用SPI2与Flash进行数据通信，每小时存储数据1次，存储器可以连续工作10年以上。与以太网通信采用并口总线方式，在保证数据传输效率的同时，降低了以太网部分的功耗。

本实施例提供的以太网通信电路可以有多种实现方式，具体不限定。图8为业务通信电路的一种实现方式。参见图8，以太网电路U2部分采用支持10/100M自适应的DM9000MAC控制器芯片，为提高数据通信速率，采用16位FSMC总线接口方式与处理器进行数据交互。

本实施例提供的存储电路可以有多种实现方式，具体不限定。图9为存储电路的一种实现方式。参见图9，存储电路U15采用容量16M字节的Flash，支持可擦写次数10万次，与处理器通过SPI2总线进行数据通信。

本实施例中，可选的，由于厂区环境复杂，仪表安装受设备位置限制，所以采用两种频段的终端装置安装于厂区。高频终端主要安装在位置相对空旷，与网关之间无障碍物的区域；低频终端主要安装在位置相对狭小，与网关之间有少许障碍物的区域。这样安装终端既保证了数据率传输的稳定性，又保证了数据传输的准确度。从而充分的利用了低频通信的绕射能力强、高频通信数据量传输快的优点。

本实施例提供的上述网关，通过高频通信电路和低频通信电路与终端通信，通过以太网通信电路与服务器通信，实现了无线方式接收采集数据，能够实现多种协议同时通信，极大地提高了数据采集的及时性和有效性。另外，高频通信和低频通信两种方式兼用，既保证了数据率传输的稳定性，又保证了数据传输的准确度。充分利用了低频通信的绕射能力强、高频通信数据量传输快的优点，将高频模块和低频模块结合在一起，保证了厂区仪表数据采集成功率达到100％。

实施例3

参见图10，本发明另一实施例提供了一种控制数据采集的方法，包括：

101：初始化操作，且建立下行通信链路和上行通信链路；

102：使用该下行通信链路，采用高频段无线方式接收高频终端采集到的数据，以及采用低频段无线方式接收低频终端采集到的数据；

103：对接收到的该数据进行解析；

104：使用该上行通信链路将该解析后的数据发送至服务器进行处理。

本实施例中，可选的，在数据解析完成后，将该解析后的数据存储在存储电路中进行备份。

本实施例中，可选的，该方法还包括：

定时将解析后的数据存储在存储电路中进行备份。

本实施例中，可选的，该方法还包括：

在使用该下行通信链路进行高频段无线通信或低频段无线通信时，采用AES-128-CBC加密方式进行加密传输。

本实施例提供的上述方法，通过高频通信电路和低频通信电路与终端通信，通过以太网通信电路与服务器通信，实现了无线方式接收采集数据，能够实现多种协议同时通信，极大地提高了数据采集的及时性和有效性。另外，高频通信和低频通信两种方式兼用，既保证了数据率传输的稳定性，又保证了数据传输的准确度。充分利用了低频通信的绕射能力强、高频通信数据量传输快的优点，将高频模块和低频模块结合在一起，保证了厂区仪表数据采集成功率达到100％。

实施例4

参见图11，本发明另一实施例提供了一种控制数据采集的方法，包括：

201：初始化操作，且建立下行通信链路和上行通信链路；

其中，首先对网关参数进行初始化操作，初始化成功后，再对低频通信模块、高频通信模块和以太网通信模块进行初始化。如果低频通信模块和高频通信模块初始化成功，则开始建立下行通信链路，并与终端进行数据双向交互。如果以太网通信模块初始化成功，则开始建立上行通信链路，并与后台服务器建立数据双向交互。

202：使用该下行通信链路，采用AES-128-CBC加密方式进行加密传输，采用高频段无线方式接收高频终端采集到的数据，以及采用低频段无线方式接收低频终端采集到的数据；

203：对接收到的该数据进行解析；

本实施例中，可选的，该解析过程主要是数据信息重新排列的过程，可以如下：

处理器电路将从高频终端和低频终端接收到的数据进行队列重新排序，然后通过以太网发送到后台服务器。高频终端通过串口4向处理器电路发送数据，一包长度5字节；低频终端通过串口3向处理器电路发送数据，一包长度5字节。其中，第一个字节用来表示终端模块频段信息，0x01表示高频模块；0x00表示低频模块，第二字节表示模块所接设备的地址信息，第三字节表示时间信息，第四、五字节表示设备物料信息。处理器电路通过串口3、4在同一规定时间内接收到的每包数据按照设备地址信息从低到高进行有序排列，然后通过以太网将其发送到后台服务器进行存储。

204：使用该上行通信链路将该解析后的数据发送至服务器进行处理；

205：定时将解析后的数据存储在存储电路中进行备份。

其中，定时备份的周期可以根据需要设置，如每天备份一份，或者每5个小时备份一份等等，本实施例对此不做具体限定。另外，还可以设置备份的数据的保存周期，如设置保存周期为168小时等，在保存周期到达后则可以将备份数据删除，以免过多占用存储空间，造成资源浪费。

本实施例提供的上述方法，通过高频通信电路和低频通信电路与终端通信，通过以太网通信电路与服务器通信，实现了无线方式接收采集数据，能够实现多种协议同时通信，极大地提高了数据采集的及时性和有效性。另外，高频通信和低频通信两种方式兼用，既保证了数据率传输的稳定性，又保证了数据传输的准确度。充分利用了低频通信的绕射能力强、高频通信数据量传输快的优点，将高频模块和低频模块结合在一起，保证了厂区仪表数据采集成功率达到100％。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。