本發(fā)明隸屬于鋼結(jié)構(gòu)建筑防水工程以及工業(yè)金屬屋面防水防腐的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于霧計(jì)算的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

國(guó)外在能源數(shù)據(jù)采集方面的研究和開(kāi)發(fā)比較深入，能源數(shù)據(jù)采集已經(jīng)作為一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施在工廠(chǎng)、建筑、風(fēng)能、火電 等場(chǎng)所得到了充分應(yīng)用。Honeywell的Kyusung Kim采用SCADA實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的監(jiān)控及數(shù)據(jù)記錄?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)很多對(duì)企業(yè)單位對(duì)于數(shù)據(jù)的重要性認(rèn)識(shí)上還存在很大的不足，很多工廠(chǎng)、建筑都沒(méi)有實(shí)施能源數(shù)據(jù)采集和管理，說(shuō)明能源數(shù)據(jù)采集和管理在國(guó)內(nèi)有很大的發(fā)展空間。

但目前國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)采集技術(shù)與國(guó)外還存在較大的差距，例如國(guó)內(nèi)大連理工大學(xué)的張吉禮采用STM32微處理器實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑能耗的數(shù)據(jù)采集，通過(guò)RS485串口采集數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在SD卡中，使用網(wǎng)絡(luò)TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和傳輸。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，以及相關(guān)技術(shù)和方法的實(shí)現(xiàn)與拓展，數(shù)據(jù)采集技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展顯得尤為重要，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)采集相關(guān)行業(yè)的系統(tǒng)產(chǎn)品存出不窮，但在專(zhuān)業(yè)技術(shù)和性能上還是存在很多不足，需要我們?cè)诓粩嗟貙?shí)踐中去發(fā)掘問(wèn)題，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出性能更佳、價(jià)格更廉、穩(wěn)定性更好的數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)采集大多是建立在數(shù)據(jù)采集卡與網(wǎng)卡的硬件基礎(chǔ)之上，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集卡的定制化開(kāi)發(fā)，使得功能擴(kuò)充受到了制約，同時(shí)由于數(shù)據(jù)采集設(shè)備僅實(shí)行固定的數(shù)據(jù)采集傳輸程序，未對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何預(yù)處理或暫存儲(chǔ)操作，不僅影響數(shù)據(jù)采集傳輸速度，也導(dǎo)致數(shù)據(jù)管理中心運(yùn)行計(jì)算難度加大，限制了云計(jì)算數(shù)據(jù)中心對(duì)海量數(shù)據(jù)處理的能力，從而較大程度上增加了數(shù)據(jù)采集成本。

在中國(guó)國(guó)內(nèi)市面上的數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備具有很大的局限性，不僅成本較高，而且實(shí)現(xiàn)再度定制化開(kāi)發(fā)的難度大，從而導(dǎo)致其實(shí)用性較低；而且由于數(shù)據(jù)采集終端不能對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的預(yù)處理和暫儲(chǔ)存，限制了整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，導(dǎo)致配套的服務(wù)器設(shè)備配置要求相對(duì)較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于霧計(jì)算的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)，通過(guò)預(yù)留定制化開(kāi)發(fā)端口解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集設(shè)備不能再度開(kāi)發(fā)的缺點(diǎn)，同時(shí)將霧計(jì)算理念融入嵌入式數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和暫存，提升數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理性能和安全性，并有效避免數(shù)據(jù)采集配套設(shè)備配置高的要求，大大降低數(shù)據(jù)定制化采集的成本。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供了一種基于霧計(jì)算的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、ARM開(kāi)發(fā)板以及數(shù)據(jù)采集配制主機(jī)，所述的ARM開(kāi)發(fā)板通過(guò)Modbus RTU協(xié)議采集設(shè)備數(shù)據(jù)，將采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)保存到本地文件并經(jīng)過(guò)預(yù)處理后發(fā)送部分?jǐn)?shù)據(jù)到所述的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，所述的數(shù)據(jù)采集配制主機(jī)上運(yùn)行配置程序并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送配置信息到到所述的ARM開(kāi)發(fā)板上，由所述的ARM開(kāi)發(fā)板對(duì)運(yùn)行設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的ARM開(kāi)發(fā)板采用基于A(yíng)RM平臺(tái)霧計(jì)算開(kāi)發(fā)的嵌入式設(shè)備，內(nèi)置μLinux操作系統(tǒng)， ARM為通用芯片架構(gòu)的ARM處理器。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器為普通的PC機(jī)及數(shù)據(jù)采集軟件組成。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的ARM開(kāi)發(fā)板與數(shù)據(jù)采集服務(wù)器之間通過(guò)TCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的ARM開(kāi)發(fā)板與智能電表之間的通訊協(xié)議采用RS485串口協(xié)議。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的ARM開(kāi)發(fā)板通過(guò)計(jì)量設(shè)備或傳感器對(duì)運(yùn)行設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控。

在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)中植入數(shù)據(jù)計(jì)算預(yù)處理。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種基于霧計(jì)算的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)，通過(guò)預(yù)留定制化開(kāi)發(fā)端口解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集設(shè)備不能再度開(kāi)發(fā)的缺點(diǎn)，同時(shí)將霧計(jì)算理念融入嵌入式數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和暫存，提升數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理性能和安全性，并有效避免數(shù)據(jù)采集配套設(shè)備配置高的要求，大大降低數(shù)據(jù)定制化采集的成本。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1 是本發(fā)明一種基于霧計(jì)算的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一樓宇自控-中央空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例二智能電表數(shù)據(jù)采集的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例包括：

一種基于霧計(jì)算的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、ARM開(kāi)發(fā)板以及數(shù)據(jù)采集配制主機(jī)，所述的ARM開(kāi)發(fā)板通過(guò)Modbus RTU協(xié)議采集設(shè)備數(shù)據(jù)，將采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)保存到本地文件并經(jīng)過(guò)預(yù)處理后發(fā)送部分?jǐn)?shù)據(jù)到所述的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，所述的數(shù)據(jù)采集配制主機(jī)上運(yùn)行配置程序并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送配置信息到到所述的ARM開(kāi)發(fā)板上，由所述的ARM開(kāi)發(fā)板對(duì)運(yùn)行設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控。

上述中，所述的ARM開(kāi)發(fā)板采用基于A(yíng)RM平臺(tái)霧計(jì)算開(kāi)發(fā)的嵌入式設(shè)備，內(nèi)置μLinux操作系統(tǒng)，ARM為通用芯片架構(gòu)的ARM處理器；所述的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器為普通的PC機(jī)及數(shù)據(jù)采集軟件組成。

本實(shí)施例中，所述的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)中植入數(shù)據(jù)計(jì)算預(yù)處理，降低了云數(shù)據(jù)中心服務(wù)器及程序?qū)?shù)據(jù)處理能力的要求。

硬件方面

嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由一臺(tái)上位機(jī)以及若干臺(tái)下位機(jī)組成的集散式系統(tǒng)。上位機(jī)(數(shù)據(jù)采集服務(wù)器)為普通的PC機(jī)及上位機(jī)數(shù)據(jù)采集軟件組成，下位機(jī)為基于A(yíng)RM平臺(tái)霧計(jì)算開(kāi)發(fā)的嵌入式設(shè)備，內(nèi)置μLinux操作系統(tǒng)，上下位機(jī)間通過(guò)TCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。另外配置一臺(tái)ARM開(kāi)發(fā)板(下位機(jī))的數(shù)據(jù)采集配制主機(jī)，數(shù)據(jù)采集配制主機(jī)采用普通微機(jī)即可，在該微機(jī)上運(yùn)行配置程序，并可以將配置程序下載到開(kāi)發(fā)板上。ARM開(kāi)發(fā)板通過(guò)雙絞線(xiàn)與智能電表連接，通訊協(xié)議采用RS485串口協(xié)議，通過(guò)計(jì)量設(shè)備或傳感器對(duì)運(yùn)行設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控，并返回控制機(jī)房的中心計(jì)算機(jī)。

軟件方面

ARM開(kāi)發(fā)板上安裝有μLinux操作系統(tǒng)，ARM開(kāi)發(fā)板上的數(shù)據(jù)采集程序?qū)崿F(xiàn)的功能主要有三個(gè)：(1) 根據(jù)采集指令采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存到文件中；(2) 將采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后發(fā)送到數(shù)據(jù)采集服務(wù)器；(3) 監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)，保存數(shù)據(jù)采集的配置信息；

數(shù)據(jù)采集配置軟件運(yùn)行在主機(jī)上實(shí)現(xiàn)功能如下：(1) 在主機(jī)上配置數(shù)據(jù)采集的參數(shù)信息，配置信息包括：通訊方式，波特率，采集命令；(2) 從主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送配置信息到開(kāi)發(fā)板。

基于霧計(jì)算的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)包括以下幾個(gè)特點(diǎn)：

首先，基于霧計(jì)算理論把數(shù)據(jù)采集、處理和應(yīng)用程序植入數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)計(jì)算從網(wǎng)絡(luò)中心擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)邊緣，利用設(shè)備終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效計(jì)算和存儲(chǔ)，擴(kuò)充數(shù)據(jù)中心云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算運(yùn)作模式，降低云數(shù)據(jù)中心服務(wù)器及程序?qū)?shù)據(jù)處理能力的要求，利用霧計(jì)算的智能數(shù)據(jù)采集終端提升數(shù)據(jù)采集效率；

其次，本終端系統(tǒng)采用嵌入式軟件采集數(shù)據(jù)，具有采集速度快，可靠性高的優(yōu)勢(shì)，軟件采集程序自主開(kāi)發(fā)，可以靈活拓展數(shù)據(jù)采集的功能。例如在網(wǎng)絡(luò)通訊中斷的情況下，將采集的數(shù)據(jù)保存到CF卡等開(kāi)發(fā)板的閃存設(shè)備上，待網(wǎng)絡(luò)故障解除后將數(shù)據(jù)重新發(fā)回到數(shù)據(jù)采集服務(wù)器上；

第三，采用通用芯片架構(gòu)的ARM處理器，具有體積小、功耗小、價(jià)格低的特點(diǎn)，通過(guò)ARM開(kāi)發(fā)板自主定制開(kāi)發(fā)軟件代替現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集卡功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能計(jì)量設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并高效地應(yīng)用到企業(yè)的設(shè)備能耗監(jiān)控和管理系統(tǒng)中，大大降低了工業(yè)信息化及其他數(shù)據(jù)采集的成本。

實(shí)施例1：樓宇自控-中央空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

中央空調(diào)系統(tǒng)計(jì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備包括DDC控制器和多種智能傳感器，數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)內(nèi)嵌μLinux操作系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的RS485串口，采用Modbus RTU協(xié)議發(fā)送命令并接收采集的數(shù)據(jù)，并憑借一臺(tái)上位機(jī)以及若干臺(tái)下位機(jī)組成的集散式系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)板內(nèi)置的閃存設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算預(yù)處理和暫存功能；在通訊網(wǎng)絡(luò)正常情況下，利用針對(duì)嵌入式智能設(shè)備監(jiān)控軟件開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊，通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將數(shù)據(jù)選擇性地發(fā)送到數(shù)據(jù)云管理中心服務(wù)器，完整的數(shù)據(jù)采集過(guò)程如圖2所示。

通過(guò)以上過(guò)程，完成中央空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作；且由于數(shù)據(jù)采集終端利用“霧計(jì)算”理論對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理，一定程度上降低了數(shù)據(jù)管理中心的計(jì)算任務(wù)。

實(shí)施例2：智能電表數(shù)據(jù)采集

智能電表數(shù)據(jù)采集過(guò)程與中央空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集過(guò)程一致，主要區(qū)別在于計(jì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的差異和數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程上的差異。智能電表數(shù)據(jù)采集過(guò)程如圖3所示。

本發(fā)明的基于霧計(jì)算的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)，相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

通用性：通過(guò)RS485串口，采用Modbus RTU通用協(xié)議發(fā)送命令并接收采集數(shù)據(jù)；

易操作：配置及調(diào)試過(guò)程簡(jiǎn)單，可基于歷史配置文件實(shí)現(xiàn)快速配置，簡(jiǎn)化配置步驟；

高可靠：在網(wǎng)絡(luò)通訊中斷時(shí)，將采集數(shù)據(jù)保存到CF卡等閃存設(shè)備上，降低數(shù)據(jù)丟包的概率；

高效性：采用嵌入式程序?qū)崿F(xiàn)采集數(shù)據(jù)，可靈活拓展數(shù)據(jù)采集的針對(duì)性功能；

智能化：植入靈活的數(shù)據(jù)計(jì)算和判斷程序，依數(shù)據(jù)類(lèi)型實(shí)時(shí)配置預(yù)處理方式，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通斷狀態(tài)對(duì)采集的數(shù)據(jù)執(zhí)行傳輸或存儲(chǔ)動(dòng)作的判斷；

低成本，采用通用芯片架構(gòu)的ARM處理器，大幅度降低數(shù)據(jù)采集成本。

綜上所述，本發(fā)明的一種基于霧計(jì)算的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)，通過(guò)預(yù)留定制化開(kāi)發(fā)端口解決現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集設(shè)備不能再度開(kāi)發(fā)的缺點(diǎn)，同時(shí)將霧計(jì)算理念融入嵌入式數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和暫存，提升數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理性能和安全性，并有效避免數(shù)據(jù)采集配套設(shè)備配置高的要求，大大降低數(shù)據(jù)定制化采集的成本。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。