本申請涉及一種控制數據采集的網關和方法，屬于智能控制領域。

背景技術：

在工業應用中數據采集是非常重要的一種技術手段，采集的數據也是多種多樣的，例如，溫度、濕度、水位、風速、壓力等等。對于不同的數據需要不同的采集儀表來采集。采集儀表通常都安裝在工業現場，采集到的數據用于后臺進行分析和處理。

目前，許多物料數據的采集儀表普遍安裝在各個廠區，非常分散，分布廣泛，而當后臺需要使用采集數據時，必須派工作人員到采集儀表的現場進行抄讀，這種方式得到的數據很難實現實時、精準統計，由此造成的統計誤差每年都給廠區帶來數以萬計的損失。

技術實現要素：

根據本申請的一個方面，提供了一種控制數據采集的網關，該網關以無線方式接收采集數據，能夠實現多種協議同時通信，極大地提高了數據采集的及時性和有效性，保證了數據采集的成功率。

一種控制數據采集的網關，所述網關包括：

電源電路，用于提供工作電源；

高頻通信電路，用于采用高頻段無線方式與高頻終端通信，接收所述高頻終端采集到的數據；

低頻通信電路，用于采用低頻段無線方式與低頻終端通信，接收所述低頻終端采集到的數據；

處理器電路，用于對所述高頻通信電路和低頻通信電路接收到的數據進行解析；

以太網通信電路，用于采用以太網方式與服務器通信，將所述處理器電路解析后的數據發送至服務器進行處理。

優選地，所述高頻通信電路和所述低頻通信電路均采用串口方式與所述處理器電路連接，所述以太網通信電路采用并口總線方式與所述處理器電路連接。

優選地，所述網關還包括：

存儲電路，用于接收所述處理器電路定時發來的數據，并存儲所述數據。

優選地，所述存儲電路采用串行外設接口SPI總線方式與所述處理器電路連接。

優選地，所述網關還具有防爆功能，防爆標志為Ex ib IIB T4。

優選地，所述高頻通信電路的工作頻段為2.4GHz，所述低頻通信電路的工作頻段為470MHz。

根據本申請的又一個方面，提供了一種控制數據采集的方法，所述方法包括：

初始化操作，且建立下行通信鏈路和上行通信鏈路；

使用所述下行通信鏈路，采用高頻段無線方式接收高頻終端采集到的數據，以及采用低頻段無線方式接收低頻終端采集到的數據；

對接收到的所述數據進行解析；

使用所述上行通信鏈路將所述解析后的數據發送至服務器進行處理。

優選地，所述方法還包括：

在數據解析完成后，將所述解析后的數據存儲在存儲電路中進行備份。

優選地，所述方法還包括：

定時將解析后的數據存儲在存儲電路中進行備份。

優選地，所述方法還包括：

在使用所述下行通信鏈路進行高頻段無線通信或低頻段無線通信時，采用AES-128-CBC加密方式進行加密傳輸。

本申請能產生的有益效果包括：

通過高頻通信電路和低頻通信電路與終端通信，通過以太網通信電路與服務器通信，實現了無線方式接收采集數據，能夠實現多種協議同時通信，極大地提高了數據采集的及時性和有效性。

高頻通信和低頻通信兩種方式兼用，既保證了數據率傳輸的穩定性，又保證了數據傳輸的準確度。充分利用了低頻通信的繞射能力強、高頻通信數據量傳輸快的優點，將高頻模塊和低頻模塊結合在一起，保證了廠區儀表數據采集成功率達到100％。

附圖說明

圖1為本發明實施例1提供的控制數據采集的網關結構圖；

圖2為本發明實施例2提供的控制數據采集的網關結構圖；

圖3為本發明實施例2提供的控制數據采集的網關結構圖；

圖4為本發明實施例2提供的電源電路結構圖；

圖5為本發明實施例2提供的高頻通信電路結構圖；

圖6為本發明實施例2提供的低頻通信電路結構圖；

圖7為本發明實施例2提供的處理器電路結構圖；

圖8為本發明實施例2提供的以太網通信電路結構圖；

圖9為本發明實施例2提供的存儲電路結構圖；

圖10為本發明實施例3提供的控制數據采集的方法流程圖；

圖11為本發明實施例3提供的控制數據采集的方法流程圖。

具體實施方式

下面結合實施例詳述本申請，但本申請并不局限于這些實施例。

本申請涉及一種控制數據采集的網關和方法，該網關可以無線接收工作現場的儀表終端采集的數據，并發送給服務器進行處理。其中，儀表終端都安裝在數據采集的工作現場，可以采用兩種對外接口，一種是RS485通信接口；另一種是RS232通信接口。另外，根據具體應用環境對應接口所安裝的適配器有兩種：一種是具有較強繞射能力的低頻通信模塊適配器；另一種是單位時間內傳輸大數據量的高頻通信模塊適配器。兩種不同頻段的通信模塊共同工作在一個廠區，基本上滿足了廠區的通信覆蓋要求。

實施例1

參見圖1，本發明一實施例提供了一種控制數據采集的網關，包括：

電源電路11，用于提供工作電源；

高頻通信電路12，用于采用高頻段無線方式與高頻終端通信，接收該高頻終端采集到的數據；

低頻通信電路13，用于采用低頻段無線方式與低頻終端通信，接收該低頻終端采集到的數據；

處理器電路14，用于對該高頻通信電路和低頻通信電路接收到的數據進行解析；

以太網通信電路15，用于采用以太網方式與服務器通信，將該處理器電路解析后的數據發送至服務器進行處理。

本實施例中，可選的，高頻通信電路12和低頻通信電路13均采用串口方式與該處理器電路連接，該以太網通信電路采用并口總線方式與該處理器電路連接。

本實施例中，可選的，該網關還包括：

存儲電路16，用于接收該處理器電路定時發來的數據，并存儲該數據。

本實施例中，可選的，該存儲電路16采用串行外設接口SPI總線方式與該處理器電路連接。

本實施例中，可選的，該網關還具有防爆功能，防爆標志為Ex ib IIBT4。

本實施例中，可選的，該高頻通信電路的工作頻段為2.4GHz，該低頻通信電路的工作頻段為470MHz。

本實施例提供的上述網關，通過高頻通信電路和低頻通信電路與終端通信，通過以太網通信電路與服務器通信，實現了無線方式接收采集數據，能夠實現多種協議同時通信，極大地提高了數據采集的及時性和有效性。另外，高頻通信和低頻通信兩種方式兼用，既保證了數據率傳輸的穩定性，又保證了數據傳輸的準確度。充分利用了低頻通信的繞射能力強、高頻通信數據量傳輸快的優點，將高頻模塊和低頻模塊結合在一起，保證了廠區儀表數據采集成功率達到100％。

實施例2

參見圖2，本發明另一實施例提供了一種控制數據采集的網關，包括：

電源電路21，用于提供工作電源；

高頻通信電路22，用于采用高頻段無線方式與高頻終端通信，接收該高頻終端采集到的數據；

低頻通信電路23，用于采用低頻段無線方式與低頻終端通信，接收該低頻終端采集到的數據；

處理器電路24，用于對該高頻通信電路和低頻通信電路接收到的數據進行解析；

以太網通信電路25，用于采用以太網方式與服務器通信，將該處理器電路解析后的數據發送至服務器進行處理；

存儲電路26，用于接收該處理器電路定時發來的數據，并存儲該數據。

本實施例提供的控制數據采集的網關可以通過高頻通信電路22和低頻通信電路23，與多個終端通信，可以通過以太網通信電路25與服務器通信，具體如圖3所示。

本實施例提供的電源電路可以有多種實現方式，具體不限定。圖4為電源電路的一種實現方式。參見圖4，外部輸入電壓9～24V通過電橋U4傳到U3，電橋U4的作用防止外部電壓接反燒毀裝置，U3的作用進行電壓轉換，將外部輸入電壓轉換成5V。5V電壓通過U6進行隔離處理，防止外部電磁干擾影響裝置處理器以及射頻的正常工作。經U6處理過的電壓通過U7進行電壓轉換，將電壓轉換成3.3V供網關使用。

本實施例提供的高頻通信電路可以有多種實現方式，具體不限定。圖5為高頻通信電路的一種實現方式。參見圖5，高頻通信電路在結構設計上采用模塊化設計，與處理器通過串口4連接，與現場終端設備通過基于2.4GHz的私有協議通信，協議在傳輸數據時采用AES-128-CBC加密方式，保證數據傳輸的私密性。

本實施例提供的低頻通信電路可以有多種實現方式，具體不限定。圖6為低頻通信電路的一種實現方式。參見圖6，低頻通信電路采用模塊化設計，與處理器通過串口3連接，與現場終端設備通過基于470MHz的私有協議通信，協議在傳輸數據時采用AES-128-CBC加密方式，保證數據傳輸的私密性。

本實施例提供的處理器電路可以有多種實現方式，具體不限定。圖7為處理器電路的一種實現方式。參見圖7，處理器U8采用具有大內存、豐富外設資源的STM32F103ZGT6，最大主頻可達到72MHz，Flash容量可達到1M字節，SRAM容量能夠達到96K字節，可支持最多5個USART，完全滿足網關的設計。處理器采用外部3.3V供電模式，使用內部時鐘，以減少外部器件的布設。與射頻通信電路采用串口通信模式，串口3與低頻通信模塊連接，串口4與高頻通信模塊連接，外部存儲器采用SPI總線方式通信，利用SPI2與Flash進行數據通信，每小時存儲數據1次，存儲器可以連續工作10年以上。與以太網通信采用并口總線方式，在保證數據傳輸效率的同時，降低了以太網部分的功耗。

本實施例提供的以太網通信電路可以有多種實現方式，具體不限定。圖8為業務通信電路的一種實現方式。參見圖8，以太網電路U2部分采用支持10/100M自適應的DM9000MAC控制器芯片，為提高數據通信速率，采用16位FSMC總線接口方式與處理器進行數據交互。

本實施例提供的存儲電路可以有多種實現方式，具體不限定。圖9為存儲電路的一種實現方式。參見圖9，存儲電路U15采用容量16M字節的Flash，支持可擦寫次數10萬次，與處理器通過SPI2總線進行數據通信。

本實施例中，可選的，由于廠區環境復雜，儀表安裝受設備位置限制，所以采用兩種頻段的終端裝置安裝于廠區。高頻終端主要安裝在位置相對空曠，與網關之間無障礙物的區域；低頻終端主要安裝在位置相對狹小，與網關之間有少許障礙物的區域。這樣安裝終端既保證了數據率傳輸的穩定性，又保證了數據傳輸的準確度。從而充分的利用了低頻通信的繞射能力強、高頻通信數據量傳輸快的優點。

本實施例提供的上述網關，通過高頻通信電路和低頻通信電路與終端通信，通過以太網通信電路與服務器通信，實現了無線方式接收采集數據，能夠實現多種協議同時通信，極大地提高了數據采集的及時性和有效性。另外，高頻通信和低頻通信兩種方式兼用，既保證了數據率傳輸的穩定性，又保證了數據傳輸的準確度。充分利用了低頻通信的繞射能力強、高頻通信數據量傳輸快的優點，將高頻模塊和低頻模塊結合在一起，保證了廠區儀表數據采集成功率達到100％。

實施例3

參見圖10，本發明另一實施例提供了一種控制數據采集的方法，包括：

101：初始化操作，且建立下行通信鏈路和上行通信鏈路；

102：使用該下行通信鏈路，采用高頻段無線方式接收高頻終端采集到的數據，以及采用低頻段無線方式接收低頻終端采集到的數據；

103：對接收到的該數據進行解析；

104：使用該上行通信鏈路將該解析后的數據發送至服務器進行處理。

本實施例中，可選的，在數據解析完成后，將該解析后的數據存儲在存儲電路中進行備份。

本實施例中，可選的，該方法還包括：

定時將解析后的數據存儲在存儲電路中進行備份。

本實施例中，可選的，該方法還包括：

在使用該下行通信鏈路進行高頻段無線通信或低頻段無線通信時，采用AES-128-CBC加密方式進行加密傳輸。

本實施例提供的上述方法，通過高頻通信電路和低頻通信電路與終端通信，通過以太網通信電路與服務器通信，實現了無線方式接收采集數據，能夠實現多種協議同時通信，極大地提高了數據采集的及時性和有效性。另外，高頻通信和低頻通信兩種方式兼用，既保證了數據率傳輸的穩定性，又保證了數據傳輸的準確度。充分利用了低頻通信的繞射能力強、高頻通信數據量傳輸快的優點，將高頻模塊和低頻模塊結合在一起，保證了廠區儀表數據采集成功率達到100％。

實施例4

參見圖11，本發明另一實施例提供了一種控制數據采集的方法，包括：

201：初始化操作，且建立下行通信鏈路和上行通信鏈路；

其中，首先對網關參數進行初始化操作，初始化成功后，再對低頻通信模塊、高頻通信模塊和以太網通信模塊進行初始化。如果低頻通信模塊和高頻通信模塊初始化成功，則開始建立下行通信鏈路，并與終端進行數據雙向交互。如果以太網通信模塊初始化成功，則開始建立上行通信鏈路，并與后臺服務器建立數據雙向交互。

202：使用該下行通信鏈路，采用AES-128-CBC加密方式進行加密傳輸，采用高頻段無線方式接收高頻終端采集到的數據，以及采用低頻段無線方式接收低頻終端采集到的數據；

203：對接收到的該數據進行解析；

本實施例中，可選的，該解析過程主要是數據信息重新排列的過程，可以如下：

處理器電路將從高頻終端和低頻終端接收到的數據進行隊列重新排序，然后通過以太網發送到后臺服務器。高頻終端通過串口4向處理器電路發送數據，一包長度5字節；低頻終端通過串口3向處理器電路發送數據，一包長度5字節。其中，第一個字節用來表示終端模塊頻段信息，0x01表示高頻模塊；0x00表示低頻模塊，第二字節表示模塊所接設備的地址信息，第三字節表示時間信息，第四、五字節表示設備物料信息。處理器電路通過串口3、4在同一規定時間內接收到的每包數據按照設備地址信息從低到高進行有序排列，然后通過以太網將其發送到后臺服務器進行存儲。

204：使用該上行通信鏈路將該解析后的數據發送至服務器進行處理；

205：定時將解析后的數據存儲在存儲電路中進行備份。

其中，定時備份的周期可以根據需要設置，如每天備份一份，或者每5個小時備份一份等等，本實施例對此不做具體限定。另外，還可以設置備份的數據的保存周期，如設置保存周期為168小時等，在保存周期到達后則可以將備份數據刪除，以免過多占用存儲空間，造成資源浪費。

本實施例提供的上述方法，通過高頻通信電路和低頻通信電路與終端通信，通過以太網通信電路與服務器通信，實現了無線方式接收采集數據，能夠實現多種協議同時通信，極大地提高了數據采集的及時性和有效性。另外，高頻通信和低頻通信兩種方式兼用，既保證了數據率傳輸的穩定性，又保證了數據傳輸的準確度。充分利用了低頻通信的繞射能力強、高頻通信數據量傳輸快的優點，將高頻模塊和低頻模塊結合在一起，保證了廠區儀表數據采集成功率達到100％。

以上所述，僅是本申請的幾個實施例，并非對本申請做任何形式的限制，雖然本申請以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限制本申請，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本申請技術方案的范圍內，利用上述揭示的技術內容做出些許的變動或修飾均等同于等效實施案例，均屬于技術方案范圍內。