[发明专利]一种软件定义的通用传感数据采集解析上报物联系统及方法

说明书

本发明公开了一种软件定义的通用传感数据采集解析上报物联系统及方法，包括若干传感器，各传感器连接到传感采集设备，传感采集设备连接物联网平台，传感采集设备包括SPL描述模块、通用传感器数据协议解析器模块、设备SPL管理模块及传感数据上报模块，物联网平台包括不同传感器SPL描述库、平台SPL管理模块及传感数据接收模块。本发明的有益效果：通过对SPL描述、通用传感器数据协议解析器模块和SPL管理功能实现，赋予采集设备动态配置所连接传感器和动态解析传感器数据的能力，使相同硬件设备适应不同场景下的传感器连接，采集设备通用化，降低开发成本。

技术领域

本发明涉及物联网信息采集技术领域，具体来说涉及一种软件定义的通用传感数据采集解析上报物联系统及方法。

背景技术

在物联网应用中，传感采集设备必不可少，主要功能是根据实际应用，连接需要的传感器或专门的测量仪器，并采集解析传感器数据，然后上报到物联网平台。传感器通常把感知转化为电信号输出，这种信号要么以模拟信号直接或间接(如放大、调制处理)使用，如0-5V/10V的电压信号，以及通常远距离使用的4-20mA电流信号；要么会转化为数字信号，其优点是集成简单、便于传输和抗干扰强。因此，越来越多传感器模块采用数字输出，使用的硬件接口一般包括：常用于设备间通信的RS-232、RS-422、RS-485、Ethernet和CAN等硬件接口；和常用于设备内硬件模块集成的UART，I2C，SPI等硬件接口。在这些硬件接口上传输的数据，从格式上分，无外乎二进制格式和文本格式(ASCII为主)两种，但具体的数据传输协议，不同厂家、不同传感器会千差万别。

所以，采集设备在针对不同的应用场景选用不同的传感器时，除了匹配硬件接口外，都需要根据格式和具体的数据传输协议，进行专门的开发，才能在设备侧解析出传感器指标数据。这就造成了采集设备几乎完全和传感器绑定，不能灵活适配不同的应用场景，不同的应用场景，意味着设备的软件变更，亦即采集设备的软件重新开发、烧录或安装等问题。

为了克服这个问题，在工业控制上，通常解决办法是，传感器数据使用RS-485总线传输到PLC或模态软件处进行解析。这种方法在物联网中不能广泛使用，主要原因有：其一，RS-485总线主要应用于工业控制，让所有传感器都使用RS-485输出，对于物联网应用，从成本和设备的尺寸上讲都是不现实的；其二，PLC或模态软件的引入，势必增加成本，同时在PLC或模态软件处解析时，一般是通过梯形图等在PLC编程实现(IEC 61131-3)，或在模态软件中加载相应传感器软件模块实现，严格意义来说，对于要支持一种新的传感器，还是要重新开发或加载软件；其三，不能直接支持UART、I2C和SPI等硬件接口传感器，对物联网设备，在应用中有很大限制。

为了克服这个问题，也有方案使用DTU/RTU将数据传输到服务器进行解析。这种方法也面临着和PLC解析同样的问题，就是DTU/RTU通常的硬件接口还是RS-485，最多再支持RS-232或者Ethernet，基本不支持UART、I2C和SPI等硬件接口，在物联网应用中有很大限制；另外，更严重的是，在服务器端解析，势必造成了服务器软件的复杂，即服务器端需要实现解析不同的传感器数据格式的软件，对于一个小的测控系统是可行的(如局域网测控)，但对于物联网系统而言，一般是在云端服务器，支持大量不同的采集设备，造成云端服务器复杂，以及负载过大，这是极不合理的。

这个问题给物联网应用也带来了诸多问题。首先，物联网采集设备不能通用化，适配不同的应用场景，往往涉及到在采集设备端高成本的单独开发，使用成本高，对人员素质要求高；其次，前期需求必须完全确定，否则一旦发生涉及增减传感器或更换传感器型号时，采集设备的软件需要重新开发、烧录或安装；再次，对于没有开发能力的用户和集成商，非物联网专业人员想根据自己需求，搭建自己的物联网的极其困难，必须和开发商合作，造成应用的不灵活、项目周期的增长；另外，对于开发商而言，针对不同需求带来的不同的配置，都需要开发、烧录或安装软件，也意味着人员投入带来的成本增加。