一种标准化数据采集智能网关适配系统及设备定义方法与流程

本发明涉及综合能源项目物联网，尤其涉及一种标准化数据采集智能网关适配系统及设备定义方法。

背景技术：

1、当前，物联网结合5g和云计算等新兴技术成为各个行业的趋势，物联网可以提高运营效率、降低成本、改进决策并增强客户体验，可以成为各个行业数字化转型的关键推动因素。

2、目前所有的综合能源管理项目中，需要用到与设备交互的底层实现，通过plc、ddc、485采集器等设备对温度、压力、流量、电量等底层设备的数据进行采集，通过智能网关转换成mqtt协议，再通过vpn专网、5g切片技术传输到物联网管理平台，物联网管理平台通过适配生成的id定义子设备，再将数据推送到数据中台，进而到云平台，数据链路比较长，传统的数据采集系统无法定义子设备、建立物模型，没有统一的数据接入标准。每次对接一个新的项目时，都需要花费很多精力来数据对接，修改数据库，增加较多的智能网关设备，投资多且调试工作难度大。

3、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例的目的是提供一种标准化数据采集智能网关适配系统及设备定义方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

2、为此，本发明采用的具体技术方案如下：

3、根据本发明的一个方面，提供了一种标准化数据采集智能网关适配系统，该系统包括：数据采集控制模块、协议转换模块、数据上传模块、设备命名统一模块、数据编码和物模型构建模块、报表预定义模块及云边协同模块；

4、其中，所述数据采集控制模块，用于通过plc及智能网关对设备进行数据采集及本地控制；

5、所述协议转换模块，用于通过智能网关将采集的数据转换为标准的tcp/ip协议，并组成本地控制系统；

6、所述数据上传模块，用于通过智能网关将本地控制系统的数据转成mqtt协议并通过虚拟专网传输到物联网管理平台；

7、所述设备命名统一模块，用于为设备提供统一的设备命名和标识；

8、所述数据编码和物模型构建模块，用于对数据编码和物模型构建提供标准化的规则；

9、所述报表预定义模块，用于提供若干预定义的报表和控件，并支持数据的多维度分析；

10、所述云边协同模块，用于完成本地与云端的协同工作。

11、进一步的，所述数据采集控制模块包括设备接口模块及控制指令模块；

12、其中，所述设备接口模块，用于与设备进行通信，并获取设备产生的数据；

13、所述控制指令模块，用于下发本地控制指令至设备。

14、进一步的，所述协议转换模块包括数据处理模块及协议转换模块；

15、所述数据处理模块，用于对获取设备产生的数据进行解析、清洗及整理；

16、所述协议转换模块，用于将整理后的数据转换为tcp/ip协议格式的数据。

17、进一步的，所述数据上传模块包括数据封装模块及数据传输模块；

18、其中，所述数据封装模块，用于通过智能网关将本地控制系统的数据封装成mqtt协议格式的数据；

19、所述数据传输模块，用于与云端进行通信，并将封装后的mqtt协议格式的数据通过虚拟专网上传到物联网管理平台。

20、进一步的，所述数据传输模块中通过使用证书的方式向云端的云服务器进行身份认证，确保数据交换的安全性。

21、进一步的，所述设备命名统一模块包括命名规则模块、编码对应模块及协同工作模块；

22、其中，所述命名规则模块，用于提供统一的设备命名规则，并使得各个环节均采用同样的设备名称；

23、所述编码对应模块，用于通过统一的设备命名规则，使得每一个设备的名称均与物联网管理平台上的id编码一一对应；

24、所述协同工作模块，用于将包括设计院、施工单位、自控厂家、云平台厂商若干单位按照统一的命名规则进行协同工作。

25、进一步的，所述数据编码和物模型构建模块包括标准化数据编码模块、物模型构建模块及循环调用模块；

26、其中，所述标准化数据编码模块，用于制定统一的数据编码规则，使得设备产生的数据在物联网管理平台上被统一识别和读取，并使得不同类型的设备能够在同一平台上进行管理和监控；

27、所述物模型构建模块，用于根据数据编码规则，形成若干种物模型，且使设备产生的数据按照模型进行处理和分析；

28、所述循环调用模块，用于通过采用循环调用的编程模式收集和处理各种设备产生的数据。

29、进一步的，所述报表预定义模块包括标准报表标准化模块、数据绑定模块及多维度分析模块；

30、其中，所述标准报表标准化模块，用于提供若干种标准化的报表和数据控件；

31、所述数据绑定模块，用于根据项目需求，将数据绑定到对应的报表和控件上，并以图形化的方式直观显示数据；

32、所述多维度分析模块，用于使报表和控件支持数据的多维度分析。

33、进一步的，所述云边协同模块包括数据协同处理模块、策略控制模块、预测优化模块及物模型更新模块；

34、其中，所述数据协同处理模块，用于判断网络连接稳定性，若网络连接稳定时，则通过智能网关将设备产生的数据即时发送至云端进行处理和存储，若网络连接中断时，对设备产生的数据进行本地存储及处理，实现数据处理的协同；

35、所述策略控制模块，用于对需要实时反应的控制指令，在智能网关本地进行控制；

36、所述预测优化模块，用于对需要大量计算及存储资源的任务，在云端进行处理，并将计算结果发送到边缘设备；

37、所述物模型更新模块，用于利用云端定期对物模型进行更新，并将经过更新的物模型下发至边缘设备，实现云端和边缘的模型协同。

38、根据本发明的另一方面，提供了一种设备定义方法，该设备定义方法包括以下步骤：

39、制定统一的数据编码规则，使得设备产生的数据在物联网管理平台上被统一识别和读取，并使得不同类型的设备能够在同一平台上进行管理和监控；

40、根据数据编码规则，形成若干种物模型，且使设备产生的数据按照模型进行处理和分析；

41、通过采用循环调用的编程模式收集和处理各种设备产生的数据。

42、本发明的实施例包括以下有益效果：

43、（1）本发明提供了一种定义子设备、统一物模型，标准化数据采集智能网关适配系统，用以解决数据采集链路长、调试难度大，投资高的问题，解决了随着综合能源项目的不断增多，接入数据种类多，导致多工种交叉作业、沟通难度大，质量、进度和成本控制始终得不到好转的技术问题。

44、（2）本发明一方面统一物模型，标准的命名规则，底层数据快速、高效接入；另一方面以综合能源实际业务发展为导向的上层数据应用。数据接入方面关键突破数据标准化、接入产品化。包括协议、终端接口服务、内置app、物联模型等标准化。数据传输方面，采用vn专网通信，确保数据安全。产品化方面，以网关为例，统一标准，同时做好云边协同，保留本地自主运行功能，提高系统运行稳定性。三上层数据应用方面，制定了多种制式报表和控件，集中监控、生产指挥。