一种基于td-lte的opc数据采集与监控智能终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据采集终端技术领域，特别涉及一种基于TD-LTE的OPC数据采集与监控智能终端。
【背景技术】
[0002]利用各类远程智能监控技术实现工业系统或生产过程的信息集成，提升企业信息化管理与生产过程自动化的结合水平，不仅能够极大限度提高生产效率，而且为智能监控技术的发展提供了广阔的应用领域。
[0003]远程数据采集与监控终端是智能监控系统的基础设备，目前主要以嵌入式系统应用为主，实现了控制单元、I/o输入单元、数据采集单元、GP1单元以及通讯单元(以太网、GPRS、串口等)等一体化集成，进行实时数据处理和控制。现有终端技术的主要缺陷在于:
(I)数据远程传送以有线网络通信为主，系统部署不太方便，工程建设与维护成本较高，而采用GPRS等移动接入技术，数据传输能力较低，可靠性较差，时延较长，不能满足大量数据的实时传送要求；(2)监控数据协议的开放性、兼容性较差，监控系统对底层采集设备的依赖性很强，难以适应大规模监控与信息管理系统的集成。(3)数据终端以本地数据采集为主，绑定数据转发功能，应用结构过于简单，仅适应静态配置的监控网络，扩展性比较差。针对现有技术的缺陷，本发明基于TD-LTE移动接入，建立一种OPC数据采集与监控的智能终端技术，满足新一代智能监控系统与信息管理系统集成的功能要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于TD-LTE的OPC数据采集与监控智能终端。
[0005]本发明的目的通过以下的技术方案实现:
[0006]一种基于TD-LTE的OPC数据采集与监控智能终端，包括TD-LTE通信管理模块、OPC数据服务端、OPC客户端和访问控制模块，所述的TD-LTE通信管理模块实现对终端采用的通信方式及其参数、数据协议等进行配置与管理，建立TD-LTE宽带无线接入与TCP/IP动态IP的映射，支持OPC数据服务端和OPC客户端通过存根(Stub) /代理(Proxy)的动态组网；所述的OPC客户端通过远程代理与OPC数据服务端的C0M/DC0M组件建立数据交换连接，或者通过本地COM链接库与本机OPC服务建立数据交换连接；所述的OPC客户端以同步或异步方式发出数据请求，根据OPC远程数据交换的数据结构和协议(数据类型、数据长度、刷新周期)，设置数据采集对象、范围和参数，刷新数据，并将获取的远程数据写入本地OPC服务的数据缓存区，或者转发到其他远程OPC数据服务端；所述的OPC数据服务端配置本地数据缓存方式、存储资源分配和数据访问接口参数，对本地数据采集端口通过设备驱动实时刷新各节点数据，管理数据访问的客户端，建立实时数据库(RTDB)的数据存取方式和数据应用模型参数配置；所述的访问控制模块在C0M/DC0M远程调用控制的基础上，建立数据访问的权限控制，通过OPC数据服务端存根和客户端代理的数据访问接口设置数据权限，实现采集数据在不同应用下安全性和一致性。
[0007]所述的远程数据，其传送和交换采用TD-LTE移动通信技术和动态域名方法实现智能终端之间的c/S连接。
[0008]所述的远程数据的传送和交换，具体步骤如下所示:
[0009]S1.建立监控域通信子网参数服务器，智能终端的OPC数据服务端通过拨号sim卡注册到TD-LTE网，将本机服务名称、SM/US頂卡号、动态IP地址、服务端口号等参数绑定，以XML文件格式发送到通信子网参数服务器，并在线刷新，实现控制域所有数据采集服务端的移动接入访问参数实时获取；
[0010]S2.智能终端上的OPC客户端直接以IP地址和HTTP方式访问通信子网参数服务器，获得要访问的远程服务终端网络连接参数，从而通过TD-LTE移动接入，实现与目标服务端的远程C0M/DC0M调用与数据访问。
[0011]所述的基于TD-LTE的OPC数据采集与监控智能终端，在数据传送与交换过程中采用的数据存储结构包括数据页(Data Page)、数据块(Data Block)和数据项(Data Item)三层；其中，数据页定义了监控节点的数据汇集属性，实现OPC标准中数据组(Data Group)与实时数据库的表(Table)或视图(View)之间的关联；数据块定义数据采集的起始与终止时间、数据长度与个数、数据页位置和数据序列结构(数组、单线链表或树形结构)；数据项定义了单个数据类型、长度、物理意义、约束条件和数据源(对应采集终端或数据采集节点)；根据系统监控对数据采集的要求，采用空间-时间序列的关系数据模型，所有数据项定义包含位置信息Pd、物理意义或逻辑关系Sd、时间信息d(t)三部分，这三部分组成数据项基本数据结构:D(Pd，Sd，d(t))，支持空间、逻辑和时间三维数据查询与刷新，即在时间段[t0, tf]内时刻t的数据存在依赖关系d(t):Pd — d(t) ;Sd —d(t) ;t —d(t);其次，支持数据应用业务建模，以被监控对象、系统或工业过程动态模型的参数辨识与状态量输出为目标，建立数据采集节点的空间位置与物理逻辑参数之间的关系数据库，实现多维度数据交叉查询、数据挖掘和数据融合等提供基础数据源和数据模型。
[0012]所述的基于TD-LTE的OPC数据采集与监控智能终端，通过在数据页中定义数据终端组网参数、数据终端采集节点和实时数据序列三类关系，并由OPC数据采集服务与转发程序写入相应数据，形成目标数据页，发送到OPC客户端，实现数据采集终端分布式、自组织数据交互功能。
[0013]所述的OPC数据服务端，其数据输入包括本地OPC客户端、基于TD-LTE的远程客户端以及本地数据端口(串口、ISA数据卡、485总线、无线网络传感网络等)三类。服务端与客户端采用OPC数据结构(服务、组和数据项)交互，即服务端与客户端的组、数据项完整映射，服务端与本地数据端口采用设备驱动方式实现数据采集协议。OPC数据服务端模块的数据输出采用上述的数据页(Data Page)、数据块(Data Block)和数据项(Data Item)的数据模型，通过数据定义属性映射，能够与数据库、XML文件等进行数据交换。
[0014]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0015]1、本发明所涉及的智能终端采用4G移动接入技术(TD-LTE)，具有自主动态组网功能，监控系统安装部署方便，维护成本较低，且远程数据传送能力增强，实时性、可靠性好，满足大规模监控数据采集的远传要求；
[0016]2、本发明所涉及的智能终端遵循了数据采集OPC协议，能够兼容目前工业监控领域多数底层设备，数据集成能力较强；
[0017]3、本发明所涉及的智能终端在功能模块上采用Client/Server架构，具备TCP/IP网络的应用模式，具有良好的系统扩展性。
【附图说明】
[0018]图1是本发明所述的基于TD-LTE的OPC数据采集与监控智能终端功能结构图；
[0019]图2是本发明无线接入的OPC数据服务端动态组网参数设置与发布流程的示意图；
[0020]图3是本发明所述的基于TD-LTE的OPC数据采集与监控智能终端数据页定义结构图；
[0021]图4是本发明TD-LTE无线接入的OPC数据服务端远动控制过程原理图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0023]如图1，一种基于TD-LTE的OPC数据采集与监控智能终端，在功能结构上分为OPC服务端1、OPC客户端2和TD-LTE移动网络接入端15三个部分，组成Client/Server网络应用结构。其中OPC客户端2包括主应用程序3，实现数据读写操作与状态监控管理；远程调用C0M/DC0M的代理模块4 ;C0M服务管理模块5 ;客户端硬件与嵌入式系统6 ;应用安全管理模块7等功能单元或模块。OPC服务端I包括主服务程序8，实现数据采集与监控管理，客户端数据访问请求的响应；远程调用C0M/DC0M服务的存根9 ;数据采集与监控(SCADA)管理模块10 ;服务端硬件与嵌入式系统11 ;C0M服务管理模块12 ;服务安全管理模块13 ;本地数据采集端口驱动模块14等功能单元或模块。
[0024]本发明涉及的数据采集与监控智能终端，根据上述结构具有TD-LTE通信管理、OPC数据服务端、OPC客户端和访问控制四个大功能模块。通信管理模块实现对终端采用的通信方式及其参数、数据协议等进行配置与管理，建立TD-LTE宽带无线接入与TCP/IP动态IP的映射，支持OPC数据服务端和客户端通过存根(Stub)/代理(Proxy)的动态组网，对应图1中COM服务管理模块5、客户端硬件与嵌入式系统6、应用安全管理模块7、服务端硬件与嵌入式系统11、COM服务管理模块12、服务安全管理模块13和TD-LTE移动网络接入端15几个功能单元或模块的网络连接与数据传输功能；0PC客户端程序3通过远程代理模