[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

说明书

技术领域

本发明涉及水利行业数据传输设备领域，具体来讲是基于虚拟传感器的RTU（REMOTE TERMINAL UNIT）传感器适配层及其设计方法。

 

背景技术

水利传感器种类繁多，每种传感器都需要连接RTU用于传输数据。按照被测物理量类型的不同、工作原理的不同、输出信号类型的不同可以划分出多种多样的传感器（如水位传感器、流量传感器、流速传感器等），每一种传感器都有自己的引脚结构、工作时序、与RTU的连接方法，当数据采集系统需要采集多种数据时，需要针对不用的传感器设计不同的连接电路。

传感器设计不统一，缺少通用性。即使是同一种类的传感器也有不同的引脚设计和输出信号类型，有的是三个引脚、有的是四个引脚、有的是数字输出、有的是模拟输出，造成需要采集一种物理数据时还要考虑多种连接方式，缺少通用性。

兼容性差，成本高。基于无线传感器网络的数据采集系统需要采集各种类型的数据，不同的数据采集对应不同的传感器、不同的连接电路、不断的更改、焊接电路，系统兼容性差，同时也浪费了不必要的资源。

目前专利号“200510038579”的中国专利申请中，使用URAT（通用异步收发器）控制器，能实现RS232和RS485接口的自动切换，可靠性和灵活性高，但是该方法需要用到专用的芯片，成本过高，适合用于终端设备，同时它不能提供RS485接口的全双工接口，在只作为传输转接，默认连接的场合中并不适用。

 

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺点，简化RTU的设计，增强RTU的通用性，本发明提供一种基于虚拟传感器的RTU适配层。

本发明提供一种基于虚拟传感器的RTU传感器适配层，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。

本发明还提供一种利用虚拟传感器采集物理数据的方法，所述方法采用上述适配层，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。

本发明的有益效果：可以将不同物理接口、不同协议的同类型的传感器抽象为一种虚拟传感器，为上层软件提供一种统一的接口，从而简化RTU的设计；具有良好的可扩展性，增加对新传感器的支持只需在适配层添加一种处理算法，增大了传统RTU的应用范围和使用灵活性；具有良好的并行处理能力，支持同时对多个传感器进行数据采集。

 

附图说明

图1为本发明中RTU传感器适配层的结构示意图；

图2为本发明中虚拟传感器的数据结构示意图；

图3为本发明中处理算法的数据结构示意图；

图4为本发明中物理端口管理的结构示意图；

图5为本发明中管理线程控制下虚拟传感器的状态转换图；

图6为本发明中多个虚拟传感器并行数据采集过程示意图。

 

【具体实施方式】

    以下内容结合说明书附图对本发明的具体实施方式作详细说明：

参见附图1，一种基于虚拟传感器的RTU传感器适配层，包括虚拟传感器、算法映射、处理算法、端口映射等，其中端口映射提供根据指定的传感器端口类型和端口号匹配具体物理端口的方法，通过端口映射，虚拟传感器与物理传感器的端口一一对应；算法映射提供根据指定的算法类型匹配具体的处理算法的方法，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。