[发明专利]基于虚拟传感器的RTU传感器适配层及其设计方法

权利要求书

1.一种基于虚拟传感器的RTU传感器适配层，其特征在于，所述适配层包括虚拟传感器、算法映射表、处理算法和端口映射表，通过端口映射将虚拟传感器与物理传感器的端口一一对应；通过算法映射将物理传感器与虚拟传感器关联在一起；处理算法则控制物理传感器完成原始数据的采集，并转换成统一的数据形式存储到虚拟传感器中。

2.根据权利要求1所述的传感器适配层，其特征在于，具有端口映射表的外部接口包括RS-232、RS-485、SDI-12和脉冲接口等，以便适应多种物理传感器能接入RTU上。

3.根据权利要求1所述的传感器适配层，其特征在于，所述处理算法包括多种传感器的转换算法，根据调适微处理器来选择正确的转换算法来完成将物理层读取的水温数据、水压数据或水质数据，将其转换成适合传送的电信号。

4.根据权利要求1所述的传感器适配层，其特征在于，所述虚拟传感器的基本结构包括该虚拟传感器的类型、地址、其它参数、传感器数据及校验信息，其中其他参数是指虚拟传感器的数据采集和数据处理相关的参数。

5.根据权利要求1所述的传感器适配层，其特征在于，其中处理算法表中的处理算法的基本结构包括：算法标识、开机预热时间参数、数据采集时间参数、数据读取时间参数、数据采集方法、数据读取方法、数据处理方法。

6.根据权利要求1所述的传感器适配层的创建步骤，其特征在于，所述步骤包括：

1）适配层初始化；2）创建维护管理线程；3）创建数据处理线程；

其中所述适配层初始化需要创建初始化同步时钟机制、创建并配置虚拟传感器、创建端口管理对象并初始化端口映射表、创建处理算法对象并初始化处理算法映射表；所述维护管理线程完成对数据采集过程的统一控制管理，基于同步时钟控制各个虚拟传感器在数据采集过程的状态转换；所述数据处理线程主要完成对采集数据处理的控制。

7.根据权利要求6所述的创建步骤，其特征在于，在所述管理线程的控制下虚拟传感器会经历一个动态的状态变化过程，该过程包括开机预热、数据采集、数据读取、数据处理和关机。

8.根据权利要求7所述的创建步骤，其特征在于，在数据读取状态中，如果数据读取失败并且失败次数小于3，虚拟传感器根据处理算法类型，通过算法映射得到数据采集时间参数和数据采集命令并设置该时间参数，根据端口类型和端口号，通过端口映射执行与其对应物理端口的写方法将数据采集命令发送给物理传感器，虚拟传感器由数据读取状态转入数据采集状态；如果数据读取失败并且失败次数等于3，设置数据采集失败标志，然后根据端口类型和端口号，通过端口映射执行与其对应物理端口的关机方法关闭物理端口，此时虚拟传感器转入关机状态，完成一次数据采集周期。

9.一种利用虚拟传感器采集物理数据的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-5之一所述的适配层，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1） 虚拟传感器在进入数据读取状态会查询端口映射表找到与其相关联的物理传感器的端口并向物理传感器发送数据读取命令；

2） 物理传感器收到数据读取命令后发送采集的数据，与其相连的物理端口对应的驱动程序会收到一帧数据并从中得到设备地址信息；

3） 通过轮询虚拟传感器的地址信息，得知接收数据属于哪个虚拟传感器；

4） 根据对应虚拟传感器的处理算法类型，通过算法映射得到对应的数据处理方法，将接收数据的原始采集信息转换成统一的数据形式存放的虚拟传感器中，并计算校验信息以备数据读取时验证数据的正确性。