一种智能在线工业数据采集方法和系统

技术领域

本发明提出了一种智能在线工业数据采集方法和系统，属于数据采集技术领域。

背景技术

目前应用于工业现场的数据采集系统可以实时采集工业装备的实时数据，然后将数据以图形化的方式展示出来，采集数据的系统多为SCADA等组态软件。目前，上述方式存在如下问题：

1、对于工控系统的安全不能很好的控制风险。

2、对于一些没有上位机系统的老旧装备，难以采集信息。

发明内容

本发明提供了一种智能在线工业数据采集方法和系统，用以解决工控系统风险控制能力交底和对于老旧设备难以进行数据采集的问题，所采取的技术方案如下：

一种智能在线工业数据采集方法，所述方法包括：

将数据库实时发送的数据请求传递至数据采集端模块，并将数据采集端模块发送来的数据写入数据库；

根据需求从下层实时设备上采集获取实时数据，并将实时数据和历史数据发送至服务器，同时，将采集到的所述实时数据在数据采集端模块中本地保存。

进一步地，所述方法还包括：

支持TCP/IP、NETBIOS和RS232协议，并以TCP/IP、NETBIOS和RS232协议进行数据传输；

支持ODBC标准、ActiveX标准、DDE和NETDDE标准以及Web Service标准的应用程序运行及数据交互；

针对RFID、条码和二维码进行扫描，通过扫描RFID、条码和二维码获取数据并进行数据格式解析及上传数据至系统后台。

进一步地，所述支持ODBC标准、ActiveX标准、DDE和NETDDE标准以及Web Service标准的应用程序运行及数据交互，包括：

支持OPC标准应用程序之间的通讯；

支持与任何标准的ODBC应用系统之间的相互数据存取；

提供多种ActiveX插件，并提供实时数据的Web服务器功能，通过Internet/Intranet方式查看实时数据；

提供DDEServer功能，并在支持DDE的应用程序中显示实时数据和历史数据；

支持Web Service标准。

进一步地，所述根据需求从下层实时设备上采集获取实时数据，并将实时数据和历史数据发送至服务器，同时，将采集到的所述实时数据在数据采集端模块中本地保存，包括：

采集各下层实时设备运行过程中产生的实时数据，并将实时数据发送至服务器；

将所述实时数据存储至数据采集端模块的本地存储区域中，形成数据采集的历史数据，所述历史数据的保存时间为48小时；

当所述实时数据库发起调取历史数据时，将历史数据发送至服务器。

进一步地，当所述实时数据库发起调取历史数据时，将历史数据发送至服务器，包括：

获取所述实时数据存储至本地存储区域中的时间点，并通过如下公式针对所述实时数据包生成基础标识码；

其中，α表示基础标识码，n表示当前所述本地存储区域中进行数据存储的存储次数；T

获取所述实时数据存储至本地存储区域中的数据量，并通过如下公式针对所述实时数据包生成安全标识码；

其中，β表示安全标识码；G

将基础标识码和安全标识码进行关联；

将所述安全标识码进行加密获得对应密文，将所述对应密文发送至服务器；

当所述服务器从本地保存中调取历史数据时，将对应密文发送至本地存储区域；

所述本地存储区域对所述对应密文进行解密，获得安全标识码，通过所述安全标识码与基础标识码之间的联接关系确定所述服务器需要调取的历史数据，并将所述历史数据发送至所述服务器上。

一种智能在线工业数据采集系统，所述系统包括：

服务器，用于将数据库实时发送的数据请求传递至数据采集端模块，并将数据采集端模块发送来的数据写入数据库；

数据采集端模块，用于根据需求从下层实时设备上采集获取实时数据，并将实时数据和历史数据发送至服务器，同时，将采集到的所述实时数据在数据采集端模块中本地保存。

进一步地，所述系统还包括：

多协议支持模块，用于支持TCP/IP、NETBIOS和RS232协议，并以TCP/IP、NETBIOS和RS232协议进行数据传输；

多标准支持模块，用于支持ODBC标准、ActiveX标准、DDE和NETDDE标准以及WebService标准的应用程序运行及数据交互；

扫码模块，用于针对RFID、条码和二维码进行扫描，通过扫描RFID、条码和二维码获取数据并进行数据格式解析及上传数据至系统后台。

进一步地，所述多标准支持模块包括：

OPC标准支持模块，用于支持OPC标准应用程序之间的通讯；

ODBC标准支持模块，用于支持与任何标准的ODBC应用系统之间的相互数据存取；

ActiveX标准支持模块，用于提供多种ActiveX插件，并提供实时数据的Web服务器功能，通过Internet/Intranet方式查看实时数据；

DDE和NETDDE标准支持模块，用于提供DDEServer功能，并在支持DDE的应用程序中显示实时数据和历史数据；

Web Service标准支持模块，用于支持Web Service标准。

进一步地，所述数据采集端模块包括：

采集模块，用于采集各下层实时设备运行过程中产生的实时数据，并将实时数据发送至服务器；

本地保存模块，用于将所述实时数据存储至数据采集端模块的本地存储区域中，形成数据采集的历史数据，所述历史数据的保存时间为48小时；

发送模块，用于当所述实时数据库发起调取历史数据时，将历史数据发送至服务器。

进一步地，所述发送模块包括：

基础标识生成模块，用于获取所述实时数据存储至本地存储区域中的时间点，并通过如下公式针对所述实时数据包生成基础标识码；

其中，α表示基础标识码，n表示当前所述本地存储区域中进行数据存储的存储次数；T

安全标识生成模块，用于获取所述实时数据存储至本地存储区域中的数据量，并通过如下公式针对所述实时数据包生成安全标识码；

其中，β表示安全标识码；G

关联模块，用于将基础标识码和安全标识码进行关联；

加密模块，用于将所述安全标识码进行加密获得对应密文，将所述对应密文发送至服务器；

密文发送模块，用于当所述服务器从本地保存中调取历史数据时，将对应密文发送至本地存储区域；

解密模块，用于所述本地存储区域对所述对应密文进行解密，获得安全标识码，通过所述安全标识码与基础标识码之间的联接关系确定所述服务器需要调取的历史数据，并将所述历史数据发送至所述服务器上。

本发明有益效果：

本发明提供的一种智能在线工业数据采集方法和系统只进行数据的采集，不对装备进行控制，通过防火墙实现管理软件和工控软件的分离，这种方式有效控制安全风险。同时，本发明提出的数据采集方法和系统可以直接通过对PLC点表的解析获取到装备的指令信息，可以对无上位机装备的数据采集。

附图说明

图1为本发明所述方法的流程图；

图2为本发明所述系统的流程图；

图3为本发明所述方法和系统的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提出了一种智能在线工业数据采集方法，如图1所示，所述方法包括：

S1、将数据库实时发送的数据请求传递至数据采集端模块，并将数据采集端模块发送来的数据写入数据库；

S2、根据需求从下层实时设备上采集获取实时数据，并将实时数据和历史数据发送至服务器，同时，将采集到的所述实时数据在数据采集端模块中本地保存。

上述技术方案的工作原理为：工业用智能在线数据采集系统(SW-CIMIO)，主要功能是与DCS/PLC/SCADA/RFID/条码/二维码和数据库系统进行数据采集及交换。SW-CIMIO是多功能、多层次、多服务对象的标准设备数据接口，向下可采集各种DCS/PLC/SCADA/RFID/条码/二维码的数据，向上可与各种实时数据库(如Infoplus.21、PI、PHD等)进行数据交换，亦可与关系数据库(Oracle、Sysbase、MS SQL Server)和Web服务器等双向交换数据。

SW-CIMIO分为服务器端(SW-CIMIO Server)和数采机端(SW-CIMIO Client)两部分。SW-CIMIO Server主要功能是把实时数据库的数据请求传递给SW-CIMIO Client，并把SW-CIMIO Client发送来的数据写入数据库。SW-CIMIO Client的主要功能是根据需求从下层实时设备上取得实时数据，发送实时数据和历史数据给SW-CIMIO Server并在采集站本地保存四十八小时的历史数据。

上述技术方案的效果为：只进行数据的采集，不对装备进行控制，通过防火墙实现管理软件和工控软件的分离，这种方式有效控制安全风险。同时，本发明提出的数据采集方法和系统可以直接通过对PLC点表的解析获取到装备的指令信息，可以对无上位机装备的数据采集。

本发明的一个实施例，所述方法还包括：

步骤1、支持TCP/IP、NETBIOS和RS232协议，并以TCP/IP、NETBIOS和RS232协议进行数据传输；

步骤2、支持ODBC标准、ActiveX标准、DDE和NETDDE标准以及Web Service标准的应用程序运行及数据交互；

步骤3、针对RFID、条码和二维码进行扫描，通过扫描RFID、条码和二维码获取数据并进行数据格式解析及上传数据至系统后台。

其中，所述支持ODBC标准、ActiveX标准、DDE和NETDDE标准以及Web Service标准的应用程序运行及数据交互，包括：

步骤201、支持OPC标准应用程序之间的通讯；

步骤202、支持与任何标准的ODBC应用系统之间的相互数据存取；

步骤203、提供多种ActiveX插件，并提供实时数据的Web服务器功能，通过Internet/Intranet方式查看实时数据；

步骤204、提供DDEServer功能，并在支持DDE的应用程序(如EXCEL、WORD)中显示实时数据和历史数据；

步骤205、支持Web Service标准。

上述技术方案的工作原理为：SW-CIMIO支持工业标准接口OPC开放标准等；支持SQL等相关标准；基于API、OPC、Web Service的编程接口及开发工具包。支持多协议多标准：

支持TCP/IP、NETBIOS、RS232等协议：将被设计为可以使用不同的通讯协议，例如：TCP/IP、NETBIOS、RS232C等，其中TCP/IP是所支持的最基本的协议。对RS232C的支持是为了使SuperInfo具有更强的适应性，可以适用于独立的控制系统，或不具备网络的小型实时系统的应用环境。

支持OPC标准：OPC(OLE for Process Control)是以OLE/COM机制作为应用程序的通讯标准。OLE/COM是一种客户/服务器模式，具有语言无关性、代码重用性、易于集成性等优点。OPC规范了接口函数，不管现场设备以何种形式存在，客户都以统一的方式去访问，从而保证软件对客户的透明性，使得用户完全从低层的开发中脱离出来。采用OPC技术，使SuperInfo很容易地与第三方软件和设备进行数据交换。

支持ODBC标准：保证与任何标准的ODBC应用系统都可以互相存取数据。SuperInfo可以很容易地与第三方软件如各种实时数据库(Infoplus和PI)、关系型数据库(Oracle、SQL Server)等进行交互式访问。

支持ActiveX标准：提供了多种ActiveX控件，用户可在自己开发的程序或超文本中方便地插入实时数据。系统提供了一个实时数据的Web服务器功能，实现Internet/Intranet查看实时数据。

支持DDE和NETDDE标准：提供DDEServer功能。可在支持DDE的应用程序(如EXCEL、WORD)中显示实时数据和历史数据。用户可利用此功能方便地把生产过程数据组织成各种报表。

支持Web Service标准：支持目前流行的Web Service标准。

支持RFID/条码/二维码：通过扫码，实现数据格式的解析，并传送相关数据至后台。

其中，工业现场常用设备接口方案如表1所示.

表1

上述技术方案的效果为：通过上述标准和协议的设置，极大程度上提高了数据传输和交互效率。同时提高方法及对应系统的兼容性和功能多样性。方便系统中根据实际应用情况进行各应用程序的添加和数据交互兼容，防止因应用程序接口协议或标准不兼容造成的数据交互效率较低或交互失败等问题发生。

本发明的一个实施例，所述根据需求从下层实时设备上采集获取实时数据，并将实时数据和历史数据发送至服务器，同时，将采集到的所述实时数据在数据采集端模块中本地保存，包括：

S201、采集各下层实时设备运行过程中产生的实时数据，并将实时数据发送至服务器；

S202、将所述实时数据存储至数据采集端模块的本地存储区域中，形成数据采集的历史数据，所述历史数据的保存时间为48小时；

S203、当所述实时数据库发起调取历史数据时，将历史数据发送至服务器。

上述技术方案的工作原理为：首先，采集各下层实时设备运行过程中产生的实时数据，并将实时数据发送至服务器；然后，将所述实时数据存储至数据采集端模块的本地存储区域中，形成数据采集的历史数据，所述历史数据的保存时间为48小时；最后，当所述实时数据库发起调取历史数据时，将历史数据发送至服务器。

上述技术方案的效果为：只进行数据的采集，不对装备进行控制，通过防火墙实现管理软件和工控软件的分离，这种方式有效控制安全风险。同时，通过实时数据的48小时存储能够对实时数据进行一个暂时存储过程，方便数据库的后续数据调用，同时，在48小时之后进行删除既能够满足数据库的后续调用时间余量，又能够有效降低本地存储空间的占用。

本发明的一个实施例，当所述实时数据库发起调取历史数据时，将历史数据发送至服务器，包括：

S2031、获取所述实时数据存储至本地存储区域中的时间点，并通过如下公式针对所述实时数据包生成基础标识码；

其中，α表示基础标识码，n表示当前所述本地存储区域中进行数据存储的存储次数；T

S2032、获取所述实时数据存储至本地存储区域中的数据量，并通过如下公式针对所述实时数据包生成安全标识码；

其中，β表示安全标识码；G

S2033、将基础标识码和安全标识码进行关联；

S2034、将所述安全标识码进行加密获得对应密文，将所述对应密文发送至服务器；

S2035、当所述服务器从本地保存中调取历史数据时，将对应密文发送至本地存储区域；

S2036、所述本地存储区域对所述对应密文进行解密，获得安全标识码，通过所述安全标识码与基础标识码之间的联接关系确定所述服务器需要调取的历史数据，并将所述历史数据发送至所述服务器上。

上述技术方案的工作原理为：首先，获取所述实时数据存储至本地存储区域中的时间点，并获取所述实时数据存储至本地存储区域中的数据量，针对所述实时数据包生成安全标识码；然后，将基础标识码和安全标识码进行关联；并将所述安全标识码进行加密获得对应密文，将所述对应密文发送至服务器；最后，当所述服务器从本地保存中调取历史数据时，将对应密文发送至本地存储区域；所述本地存储区域对所述对应密文进行解密，获得安全标识码，通过所述安全标识码与基础标识码之间的联接关系确定所述服务器需要调取的历史数据，并将所述历史数据发送至所述服务器上。

上述技术方案的效果为：通过上述生成基础标识码和安全标识码的方式，将所述存储数据唯一标识化，提高数据调取的准确性，有效方式数据调取错误的情况发生。同时，通过传输加密的安全标识码的方式进行数据调取，代替传统数据调用发送的数据情况，能够有效提高数据传输的隐秘性，防止第三方通过数据传输请求获取系统中各设备节点的数据传输历史记录，使恶意第三方无法从数据发送请求中和获取服务器进行数据传输的数据类型、数据关键字等信息，进而防止恶意第三方对数据窃取目标的锁定，进一步提高了数据安全防护性能。同时，通过上述公式获取的基础标识码和安全标识码能够有效提高标识码的唯一性和随机性，有效防止恶意第三方对标识码生成规律的破解，极大程度上提高数据安全性能。

本发明实施例提出了一种智能在线工业数据采集系统，如图2所示，所述系统包括：

服务器(SW-CIMIO Server)，用于将数据库实时发送的数据请求传递至数据采集端模块，并将数据采集端模块发送来的数据写入数据库；

数据采集端模块(SW-CIMIO Client)，用于根据需求从下层实时设备上采集获取实时数据，并将实时数据和历史数据发送至服务器，同时，将采集到的所述实时数据在数据采集端模块中本地保存。

上述技术方案的工作原理为：通过服务器(SW-CIMIO Server)将数据库实时发送的数据请求传递至数据采集端模块，并将数据采集端模块发送来的数据写入数据库；并利用数据采集端模块(SW-CIMIO Client)根据需求从下层实时设备上采集获取实时数据，并将实时数据和历史数据发送至服务器，同时，将采集到的所述实时数据在数据采集端模块中本地保存。

上述技术方案的效果为：只进行数据的采集，不对装备进行控制，通过防火墙实现管理软件和工控软件的分离，这种方式有效控制安全风险。同时，本发明提出的数据采集方法和系统可以直接通过对PLC点表的解析获取到装备的指令信息，可以对无上位机装备的数据采集。

本发明的一个实施例，所述系统还包括：

多协议支持模块，用于支持TCP/IP、NETBIOS和RS232协议，并以TCP/IP、NETBIOS和RS232协议进行数据传输；

多标准支持模块，用于支持ODBC标准、ActiveX标准、DDE和NETDDE标准以及WebService标准的应用程序运行及数据交互；

扫码模块，用于针对RFID、条码和二维码进行扫描，通过扫描RFID、条码和二维码获取数据并进行数据格式解析及上传数据至系统后台。

其中，所述多标准支持模块包括：

OPC标准支持模块，用于支持OPC标准应用程序之间的通讯；

ODBC标准支持模块，用于支持与任何标准的ODBC应用系统之间的相互数据存取；

ActiveX标准支持模块，用于提供多种ActiveX插件，并提供实时数据的Web服务器功能，通过Internet/Intranet方式查看实时数据；

DDE和NETDDE标准支持模块，用于提供DDEServer功能，并在支持DDE的应用程序(如EXCEL、WORD)中显示实时数据和历史数据；

Web Service标准支持模块，用于支持Web Service标准。

上述技术方案的工作原理为：

通过多协议支持模块支持TCP/IP、NETBIOS和RS232协议，并以TCP/IP、NETBIOS和RS232协议进行数据传输；

通过多标准支持模块支持ODBC标准、ActiveX标准、DDE和NETDDE标准以及WebService标准的应用程序运行及数据交互；

通过扫码模块针对RFID、条码和二维码进行扫描，通过扫描RFID、条码和二维码获取数据并进行数据格式解析及上传数据至系统后台。

其中，所述多标准支持模块中，通过OPC标准支持模块支持OPC标准应用程序之间的通讯；利用ODBC标准支持模块支持与任何标准的ODBC应用系统之间的相互数据存取；采用ActiveX标准支持模块提供多种ActiveX插件，并提供实时数据的Web服务器功能，通过Internet/Intranet方式查看实时数据；利用DDE和NETDDE标准支持模块提供DDEServer功能，并在支持DDE的应用程序(如EXCEL、WORD)中显示实时数据和历史数据；最后，通过WebService标准支持模块支持Web Service标准。

上述技术方案的效果为：通过上述标准和协议的设置，极大程度上提高了数据传输和交互效率。同时提高方法及对应系统的兼容性和功能多样性。方便系统中根据实际应用情况进行各应用程序的添加和数据交互兼容，防止因应用程序接口协议或标准不兼容造成的数据交互效率较低或交互失败等问题发生。

本发明的一个实施例，所述数据采集端模块包括：

采集模块，用于采集各下层实时设备运行过程中产生的实时数据，并将实时数据发送至服务器；

本地保存模块，用于将所述实时数据存储至数据采集端模块的本地存储区域中，形成数据采集的历史数据，所述历史数据的保存时间为48小时；

发送模块，用于当所述实时数据库发起调取历史数据时，将历史数据发送至服务器。

上述技术方案的工作原理为：首先，通过采集模块采集各下层实时设备运行过程中产生的实时数据，并将实时数据发送至服务器；然后，采用本地保存模块将所述实时数据存储至数据采集端模块的本地存储区域中，形成数据采集的历史数据，所述历史数据的保存时间为48小时；最后，利用发送模块在所述实时数据库发起调取历史数据时，将历史数据发送至服务器。

上述技术方案的效果为：只进行数据的采集，不对装备进行控制，通过防火墙实现管理软件和工控软件的分离，这种方式有效控制安全风险。同时，通过实时数据的48小时存储能够对实时数据进行一个暂时存储过程，方便数据库的后续数据调用，同时，在48小时之后进行删除既能够满足数据库的后续调用时间余量，又能够有效降低本地存储空间的占用。

本发明的一个实施例，所述发送模块包括：

基础标识生成模块，用于获取所述实时数据存储至本地存储区域中的时间点，并通过如下公式针对所述实时数据包生成基础标识码；

其中，α表示基础标识码，n表示当前所述本地存储区域中进行数据存储的存储次数；T

安全标识生成模块，用于获取所述实时数据存储至本地存储区域中的数据量，并通过如下公式针对所述实时数据包生成安全标识码；

其中，β表示安全标识码；G

关联模块，用于将基础标识码和安全标识码进行关联；

加密模块，用于将所述安全标识码进行加密获得对应密文，将所述对应密文发送至服务器；

密文发送模块，用于当所述服务器从本地保存中调取历史数据时，将对应密文发送至本地存储区域；

解密模块，用于所述本地存储区域对所述对应密文进行解密，获得安全标识码，通过所述安全标识码与基础标识码之间的联接关系确定所述服务器需要调取的历史数据，并将所述历史数据发送至所述服务器上。

上述技术方案的工作原理为：首先，通过基础标识生成模块获取所述实时数据存储至本地存储区域中的时间点，并通过安全标识生成模块获取所述实时数据存储至本地存储区域中的数据量，针对所述实时数据包生成安全标识码；然后，利用关联模块将基础标识码和安全标识码进行关联；并通过加密模块将所述安全标识码进行加密获得对应密文，将所述对应密文发送至服务器；最后，采用密文发送模块在所述服务器从本地保存中调取历史数据时，将对应密文发送至本地存储区域；并通过解密模块控制所述本地存储区域对所述对应密文进行解密，获得安全标识码，通过所述安全标识码与基础标识码之间的联接关系确定所述服务器需要调取的历史数据，并将所述历史数据发送至所述服务器上。

上述技术方案的效果为：通过上述生成基础标识码和安全标识码的方式，将所述存储数据唯一标识化，提高数据调取的准确性，有效方式数据调取错误的情况发生。同时，通过传输加密的安全标识码的方式进行数据调取，代替传统数据调用发送的数据情况，能够有效提高数据传输的隐秘性，防止第三方通过数据传输请求获取系统中各设备节点的数据传输历史记录，使恶意第三方无法从数据发送请求中和获取服务器进行数据传输的数据类型、数据关键字等信息，进而防止恶意第三方对数据窃取目标的锁定，进一步提高了数据安全防护性能。同时，通过上述公式获取的基础标识码和安全标识码能够有效提高标识码的唯一性和随机性，有效防止恶意第三方对标识码生成规律的破解，极大程度上提高数据安全性能。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。