一種基于傳感設備為基礎的仿真模擬方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于傳感設備為基礎的仿真模擬方法，屬于傳感器技術領域。
【背景技術】
[0002]物聯網是充分利用不斷創新發展的計算機、網絡、軟件、傳感和通信等多種信息技術與物品信息的采集處理進行融合，并將互聯網作為物品信息流通的“智能管道”，實現對全球范圍內物品信息的準確識別以及快速流通，促進人與人、人與物、物與物之間信息交流的技術。物聯網的提出突破了將物理設備和信息傳送分開的傳統思維，實現了物與物的交流，體現了人與物信息交流大融合的理念，具有一定的戰略意義。鑒于物聯網能帶來較大的經濟效益，因此，開始了對物聯網的研究，形成了新一代的信息技術發展體系。目前物聯網系統的傳感層多采用嵌入式系統的物聯網網關，實現各種傳感器的數據采集、傳感網協議轉換、信息預處理和存儲、連接互聯網等功能。眾所周知，傳感層的上層一般為上位機采集軟件，在測試上位機軟件時，需要窮舉所有傳感類型及節點數量，在現有的環境下，想要窮舉出傳感器的所有運行狀態和各節點的數據上報及協議診斷是較困難的，一方面是物理傳感節點費用高，成本大，且體積較大，在滿足上位機測試環境的情況下無法用真實物理傳感器來窮舉所有測試用例對上位機采集系統進行測試。

【發明內容】

[0003]本發明針對上述不便，目的在于提出了一種基于傳感設備為基礎的仿真模擬方法;
以傳感設備為基礎，按照真實傳感模型以tcp/ip編程及串口通訊技術對傳感協議進行封裝和解析，傳感器仿真模擬系統不僅需要實時仿真多節點的傳感器，并且要將仿真數據依照傳感設備正確的碼流返回至上位機。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
傳感器仿真描述:
傳感器仿真模擬系統不僅是仿真數據，并且需要完全仿真真實傳感器的特性。同時傳感器仿真系統提供了多種產生數據的方式:
1、基于每種傳感器對應的特性在不同時間對傳感數據進行真實模擬；
2、仿真模擬系統可以導入物理傳感器數據，對導入的數據進行解析并分析后，依據時間戳找出數據規則，系統自識別規則后可按照此規則生成傳感數據；
傳感器仿真模擬系統通過上述方法可以構建多類型的復雜傳感器，最大可能地模擬真實傳感器的性能、數據以及其他物理特性。
[0005]—種基于傳感設備為基礎的仿真模擬方法:
利用TCP/ip及串口的通訊方式對傳感數據幀進行組包發送和解析，利用以上兩種通訊方式分別對上位機采集系統進行通訊，其傳輸的數據幀可自動識別和解析對應協議類型；傳感器仿真模擬系統接收到上位機系統請求幀時，對其進行分析處理，提取出功能碼、地址等數據并確定數據是否正常，然后根據地址信息去尋址配置文件中協議列表，生成指定命令幀后;將設備地址、功能碼、數據和CRC校驗生成對應傳感指令；
1)采集系統根據配置傳感器類型及對應信息進行并行消息幀下發，通過tcp/ip或串口通訊方式下發至傳感器模擬仿真系統；
2)傳感器仿真模擬系統通過TCP/ip或串口通訊方式收到傳感設備消息幀后開始響應系統，系統響應后，首先判斷采集系統發過來的數據消息幀是否滿足解析要求，如果不滿足解析要求返回Failure給采集系統，采集系統則循環下發另外一個配置傳感器到傳感器仿真模擬系統，模擬系統收到數據幀并判定為滿足解析要求時開始判定接收到的數據消息幀類型并循環查找傳感器仿真模擬系統中的Protocol type, ini文件找到指定消息類型，找到后則進入數據生成模塊，進入傳感器模擬仿真系統數據生成流程后則判斷數據生成規則；
生成規則主要包含兩大塊:第一塊是特性化模擬，主要結合實際傳感器類型，傳感器物理使用場景，當前的季度及當前時間點等智能生成數據模型。第二塊是生成數據參考模型，主要參考歷史真實數據。主要結合當前時間點，傳感設備類型生成數據并回復至采集系統，這是已經完成傳感器模擬仿真系統的所有流程任務。
[0006]進一步的，
數據幀處理:
本方法中通過自定義Dataanalysis模塊對十六進制格式的Modbus協議進行解析操作，提取出地址、功能碼、數據等信息。
[0007]進一步的，crc校驗:
crc校驗碼是2bit，包含一個16位的二進制值，它由傳輸設備計算后加入到設備中；接/收、設備重新計算收到的數據的crc值，并與接收到的crc域中的值進行比較，不同則數據傳輸錯誤。
[0008]進一步的，
tcp/ip實現方式:
為了模擬工具能夠支持同時發生的并行訪問請求，利用TCP提供一種叫做“端口”的用戶接口；端口是操作系統核心用來識別不同的網絡回話過程;通過TCP端口和IP地址的配合使用，可以提供到達終端的通訊手段。
[0009]進一步的，
Modbus串彳丁鏈路實現:
Modbus是OSI模型第7層上的應用層報文傳輸協議，此協議描述了采集系統請求訪問仿真工具的過程，如何回應來自其他仿真協議的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄，制定了消息域格式和內容的公共格式；
Modbus以其標準、開放、用戶可以免費使用、幀格式較簡單被物聯網網關原型選作公共協議解決多種傳感網絡協議不統一的問題；
Modbus協議實現主要基于兩種方式，一種是基于RS — 232/RS 一 485總線的實現，稱為串行鏈路的實現；
另一種是基于以太網設備的實現，稱為Modbus TCP/IP實現；本文主要研究基于Modbus串行鏈路實現；Modbus協議定義了一系列功能碼操作，從機在主機的請求下完成功能碼操作并返回響應;Modbus規定了標準的幀格式，串行鏈路協議在Modbus的協議數據單元上引入了一些附加域構成了一個Modbus串行鏈路幀;Modbus串行鏈路協議是一個主/從協議，在串行鏈路上主設備由網關PC實現，而從設備由仿真PC上構造的傳感器模塊實現;在仿真過程中，主設備發起Modbus請求，從設備在一定的功能碼操作下返回Modbus 響應。
[0010]本發明的有益效果:
本發明基于傳感器仿真模擬系統傳感網的數據實時仿真系統可以提供高效便捷的傳感網實時仿真功能，結合TCP/ip及串口強大的實時通訊技術，可實現復雜傳感網的數據實時仿真。在此基礎上，可進一步構造基于以太網接口的實時仿真t旲塊，并逐步實現多種通?目協議模塊。基于傳感器仿真模擬系統設計方法的物聯網網關開發平臺可以自動生成C#語言代碼，可移植性較強。結合基于PC的傳感網實時仿真系統將大幅提高對上位機采集系統的開發及測試工作，同時利用仿真模擬系統對上位機進行測試可節省很大人力成本和時間，提升了測試效率，同時仿真的一些傳感數據可用于其它測試系統的分析和使用。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的傳感器仿真模擬系統工作流程圖；
圖2為本發明的基于tcp/ip及串口的傳感器仿真模擬工具示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖1、2對本發明進行詳細描述:
傳感器仿真描述:
傳感器仿真模擬系統不僅是仿真數據，并且需要完全仿真真實傳感器的特性。同時傳感器仿真系統提供了多種產生數據的方式:
1、基于每種傳感器對應的特性在不同時間對傳感數據進行真實模擬；
2、仿真模擬系統可以導入物理傳感器數據，對導入的數據進行解析并分析后，依據時間戳找出數據規則，系統自識別規則后可按照此規則生成傳感數據；
傳感器仿真模擬系統通過上述方法可以構建多類型的復雜傳感器，最大可能地模擬真實傳感器的性能、數據以及其他物理特性。
[0013]—種基于傳感設備為基礎的仿真模擬方法:
利用TCP/ip及串口的通訊方式對傳感數據幀進行組包發送和解析，利用以上兩種通訊方式分別對上位機采集系統進行通訊，其傳輸的數據幀可自動識別和解析對應協議類型；傳感器仿真模擬系統接收到上位機系統請求幀時，對其進行分析處理，提取出功能碼、地址等數據并確定數據是否正常，然后根據地址信息去尋址配置文件中協議列表，生成指定命令幀后;將設備地址、功能碼、數據和CRC校驗生成對應傳感指令；
3)采集系統根據配置傳感器類型及對應信息進行并行消息幀下發，通過tcp/ip或串口通訊方式下發至傳感器模擬仿真系統；