(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109656210 A(43)申请公布日 2019.04.19
(21)申请号 201811567455.6(22)申请日 2018.12.20
(71)申请人 树根互联技术有限公司
地址 510000 广东省广州市海珠区阅江西
路218、220号广州国际媒体港写字楼西港4层12-30号单元（仅限办公用途）
申请人 广州树根互联技术有限公司
江苏树根互联技术有限公司 北京树根互联科技有限公司 上海树根互联技术有限公司 长沙树根互联技术有限公司(72)发明人 丁树林 刘震 陈海林 何迪江 (74)专利代理机构 北京超凡志成知识产权代理
事务所(普通合伙) 11371
代理人 邓超
权利要求书2页 说明书9页 附图5页
(51)Int.Cl.
G05B 19/418(2006.01)
CN 109656210 A(54)发明名称
工业数据采集方法、系统及主系统(57)摘要
本发明提供了一种工业数据采集方法、系统
主控及主系统，其中，该系统包括数据采集单元、
单元和交互单元；数据采集单元采集新增数据点，将新增数据点发送至主控单元；主控单元接收和存储新增数据点，并将新增数据点进行标记和序列化处理，再将处理后的新增数据点通过交互单元发送至云端；如果在预设时间段内交互单元未接收到云端返回的同步指令，则向主控单元发送无应答指令；如果交互单元接收到同步指令，则将同步指令发送至主控单元；主控单元根据同步指令进行数据模型同步，得到与新增数据点同步的数据模型。本发明可以根据数据点的变化进行模型自适应匹配，提高了数据采集系统的兼容性和数据采集的效率，同时也降低了数据采集的错误率。
CN 109656210 A
权 利 要 求 书
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1.一种工业数据采集系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集单元、主控单元和交互单元；
所述主控单元分别与所述数据采集单元和所述交互单元相连；所述数据采集单元还与OPC服务器相连；所述交互单元还与云端相连；
所述数据采集单元用于采集新增数据点，将所述新增数据点发送至所述主控单元；所述主控单元用于接收和存储所述新增数据点，并将所述新增数据点进行标记和序列化处理；
所述主控单元还用于将处理后的新增数据点发送至所述交互单元；所述交互单元用于将接收到的所述处理后的新增数据点发送至云端；
所述交互单元还用于如果在预设时间段内没有接收到所述云端返回的同步指令，则向所述主控单元发送无应答指令；所述主控单元还用于清除所述新增数据点信息，并向所述数据采集单元发送清除指令；
所述交互单元还用于如果在预设时间段内接收到所述云端返回的同步指令，将所述同步指令发送至所述主控单元；所述主控单元还用于根据所述同步指令进行数据模型同步，得到与新增数据点同步的数据模型。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括日志单元；所述日志单元包括运行日志模块和审计日志模块；
所述日志单元与所述主控单元连接；所述运行日志模块用于存储、压缩和导出系统的运行日志；所述审计日志模块用于存储、压缩和导出系统的审计日志。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括配置单元；所述配置单元分别与所述数据采集单元和所述交互单元相连；所述配置单元用于配置所述数据采集单元、所述主控单元和所述交互单元的运行参数。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集单元包括接入模块和数据点控制模块；所述接入模块用于连接OPC服务器，以从OPC服务器中扫描所述新增数据点；所述数据点控制模块用于对所述新增数据点进行预处理，并将所述新增数据点进行导入或者导出。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控单元包括状态监控模块、数据模型模块、数据下发模块和主控模块；
所述状态监控模块分别与所述数据采集单元和所述交互单元连接；所述数据模型模块分别与所述主控模块和所述交互单元连接；所述数据下发模块分别与所述数据采集单元和所述主控模块连接；所述主控模块还与所述数据采集单元和所述交互单元连接；
所述状态监控模块用于监控、显示和日志上报所述数据采集单元和所述交互单元的运行状态；所述数据模型模块用于建立所述数据采集单元与所述云端接入的数据模型的对应关系，以使数据模型与所述新增数据点同步；所述数据下发模块用于所述新增数据点的读取和写入；所述主控模块用于对所述数据采集单元采集的数据点和下发数据点进行处理和控制。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述交互单元包括安全模块和交互模块；所述安全模块用于对数据点进行加密传输；所述交互模块用于数据点消息的发布和订阅。
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权 利 要 求 书
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7.一种工业数据采集主系统，其特征在于，所述主系统包括OPC服务器、云端和权利要求1-6任意一项所述的工业数据采集系统；所述工业数据采集系统分别与所述OPC服务器和所述云端相连；所述工业数据采集系统用于从所述OPC服务器中获取数据点，将所述数据点上传至所述云端；所述云端通过所述工业数据采集系统将所述数据点下发至所述OPC服务器。
8.一种工业数据采集方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-6任一项所述的工业数据采集系统；所述方法包括：
数据采集单元采集新增数据点，将所述新增数据点发送至主控单元；主控单元接收和存储所述新增数据点，并将所述新增数据点进行标记和序列化处理；所述主控单元将处理后的新增数据点发送至交互单元；所述交互单元将接收到的所述处理后的新增数据点发送至云端；
所述交互单元如果在预设时间段内没有接收到所述云端返回的同步指令，则向所述主控单元发送无应答指令；所述主控单元清除所述新增数据点信息，并向所述数据采集单元发送清除指令；
所述交互单元如果在预设时间段内接收到所述云端返回的同步指令，将所述同步指令发送至所述主控单元；所述主控单元根据所述同步指令进行数据模型同步，得到与新增数据点同步的数据模型。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述数据采集单元获取待上传数据点，并将所述待上传数据点发送至所述主控单元；所述主控单元对所述待上传数据点进行处理；
所述主控单元将处理后的数据和所述主控单元中存储的数据模型发送至所述交互单元；
所述交互单元根据模型数据对处理后的数据点进行序列化处理，得到序列化数据点；所述交互单元将所述序列化数据点上传至云端。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述交互单元接收云端发送的下发数据点；
所述交互单元将所述下发数据发点送至所述主控单元，所述主控单元的数据下发模块将所述下发数据点发送至所述数据采集单元；
所述数据采集单元的数据点控制模块对所述下发数据点的属性进行查询，若所述下发数据点为可写属性，则所述数据采集单元向OPC服务器发送写指令，并向所述主控单元回复成功应答；否则，所述数据采集单元向所述主控单元回复失败应答；
所述主控单元将所述成功应答或者所述失败应答通过所述交互单元，反馈至所述云端。
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说 明 书
工业数据采集方法、系统及主系统
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技术领域
[0001]本发明涉及工业控制技术领域，尤其是涉及一种工业数据采集方法、系统及主系统。
背景技术
[0002]工业数据采集是利用泛在感知技术对多源设备和异构系统的运营环境、人等要素进行实时高效采集和云端汇聚的技术；工业数据采集是工业平台的基础，是推动工业互联网平台全面深度应用的起点，也是制造业转型升级的必要条件。目前在工业数据采集领域，多种工业协议并存，各种工业标准协议不统一、互不兼容，导致协议解析、数据格式转换和数据互联互困难。
[0003]传统的数据采集功能的组态软件关注实现数据采集、呈现功能，弱化工业数据向云端或平台汇聚上传功能；在数据上传过程中数据处理能力弱，存在冗余数据，增大了网络开销与云平台负载；在平台接入过程中接入云平台多为单一平台，对多云平台兼容性差；在数据采集过程中不能根据数据采集点的变化进行模型的自适应自匹配，只能手动管理导致数据采集效率低和错误率高的问题。
发明内容
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工业数据采集方法、系统及主系统，以提高系统的兼容性和数据采集效率，同时，降低数据采集错误率。[0005]第一方面，本发明实施例提供了一种工业数据采集系统，该系统包括：数据采集单元、主控单元和交互单元；主控单元分别与数据采集单元和交互单元相连；数据采集单元还与OPC(Object Linking and Embedding for Process Control，用于工程控制的对象连接与嵌入)服务器相连；交互单元还与云端相连；数据采集单元用于采集新增数据点，将新增数据点发送至主控单元；主控单元用于接收和存储新增数据点，并将新增数据点进行标记和序列化处理；主控单元还用于将处理后的新增数据点发送至交互单元；交互单元用于将接收到的处理后的新增数据点发送至云端；交互单元还用于如果在预设时间段内没有接收到云端返回的同步指令，则向主控单元发送无应答指令；主控单元还用于清除新增数据点信息，并向数据采集单元发送清除指令；交互单元还用于如果在预设时间段内接收到云端返回的同步指令，将同步指令发送至主控单元；主控单元还用于根据同步指令进行数据模型同步，得到与新增数据点同步的数据模型。[0006]进一步，上述系统还包括日志单元；该日志单元包括运行日志模块和审计日志模块；日志单元与主控单元连接；运行日志模块用于存储、压缩和导出系统的运行日志；审计日志模块用于存储、压缩和导出系统的审计日志。[0007]进一步，上述系统还包括配置单元；该配置单元分别与数据采集单元和交互单元相连；该配置单元用于配置数据采集单元、主控单元和交互单元的运行参数。[0008]进一步，上述数据采集单元包括接入模块和数据点控制模块；接入模块用于连接
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OPC服务器，以从OPC服务器中扫描新增数据点；数据点控制模块用于对新增数据点进行预处理，并将新增数据点进行导入或者导出。[0009]进一步，上述主控单元包括状态监控模块、数据模型模块、数据下发模块和主控模块；状态监控模块分别与数据采集单元和交互单元连接；数据模型模块分别与主控模块和交互单元连接；数据下发模块分别与数据采集单元和主控模块连接；主控模块还与数据采集单元和交互单元连接；状态监控模块用于监控、显示和日志上报数据采集单元和交互单元的运行状态；数据模型模块用于建立数据采集单元与云端接入的数据模型的对应关系，以使数据模型与新增数据点同步；数据下发模块用于新增数据点的读取和写入；主控模块用于对数据采集单元采集的数据点和下发数据点进行处理和控制。[0010]进一步，上述交互单元包括安全模块和交互模块；安全模块用于对数据点进行加密传输；交互模块用于数据点消息的发布和订阅。[0011]第二方面，本发明实施例还提供一种工业数据采集主系统，该主系统包括OPC服务器、云端和第一方面所述的工业数据采集系统；工业数据采集系统分别与OPC服务器和云端相连；工业数据采集系统用于从OPC服务器中获取数据点，将数据点上传至云端；云端通过工业数据采集系统将数据点下发至OPC服务器。[0012]第三方面，本发明实施例还提供一种工业数据采集方法，该方法应用于第一方面所述的工业数据采集系统；该方法包括：数据采集单元采集新增数据点，将新增数据点发送至主控单元；主控单元接收和存储新增数据点，并将新增数据点进行标记和序列化处理；主控单元将处理后的新增数据点发送至交互单元；交互单元将接收到的处理后的新增数据点发送至云端；交互单元如果在预设时间段内没有接收到云端返回的同步指令，则向主控单元发送无应答指令；主控单元清除新增数据点信息，并向数据采集单元发送清除指令；交互单元如果在预设时间段内接收到云端返回的同步指令，将同步指令发送至主控单元；主控单元根据同步指令进行数据模型同步，得到与新增数据点同步的数据模型。[0013]进一步，上述方法还包括：数据采集单元获取待上传数据点，并将待上传数据点发送至主控单元；主控单元对待上传数据点进行处理；主控单元将处理后的数据和主控单元中存储的数据模型发送至交互单元；交互单元根据模型数据对处理后的数据点进行序列化处理，得到序列化数据点；交互单元将序列化数据点上传至云端。[0014]进一步，上述方法还包括：交互单元接收云端发送的下发数据点；交互单元将下发数据发点送至主控单元，主控单元的数据下发模块将下发数据点发送至数据采集单元；数据采集单元的数据点控制模块对下发数据点的属性进行查询，若下发数据点为可写属性，则数据采集单元向OPC服务器发送写指令，并向主控单元回复成功应答；否则，数据采集单元向主控单元回复失败应答；主控单元将成功应答或者失败应答通过交互单元，反馈至云端。
[0015]本发明实施例带来了以下有益效果：[0016]本发明提供了一种工业数据采集方法、系统及主系统，其中，该系统包括数据采集单元、主控单元和交互单元；数据采集单元采集新增数据点，将新增数据点发送至主控单元；主控单元接收和存储新增数据点，并将新增数据点进行标记和序列化处理，再将处理后的新增数据点通过交互单元发送至云端；如果在预设时间段内交互单元未接收到云端返回的同步指令，则向主控单元发送无应答指令；如果交互单元接收到同步指令，则将同步指令
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发送至主控单元；主控单元根据同步指令进行数据模型同步，得到与新增数据点同步的数据模型。本发明可以根据数据点的变化进行模型自适应匹配，提高了数据采集系统的兼容性和数据采集的效率，同时也降低了数据采集的错误率。
[0017]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。[0018]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明
[0019]为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本发明实施例提供的一种工业数据采集系统的结构示意图；[0021]图2为本发明实施例提供的另一种工业数据采集系统的结构示意图；
[0022]图3为本发明实施例提供的工业数据采集系统模型自适应匹配的结构示意图；[0023]图4为本发明实施例提供的一种工业数据采集主系统的结构示意图；[0024]图5为本发明实施例提供的一种工业数据采集方法的流程图；[0025]图6为本发明实施例提供的一种工业数据采集方法中，上传数据点的方法的流程图；
[0026]图7为本发明实施例提供的一种工业数据采集方法中，下发数据点的方法的流程图。
具体实施方式
[0027]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0028]工业互联网中的数据连接，实现数据和信息在各要素间、各系统间的无缝传递，使得异构系统在数据层面能相互“理解”，从而实现数据互操作与信息集成。工业互联网，打破信息孤岛，实现数据的跨系统互通，融合分析。数据连接，支撑各种工厂要素等产生的底层数据向数据中心的汇聚；另为上层应用提供对多源异构系统数据的访问接口，支撑工业应用的快速开发与部署。[0029]但是，目前在工业数据采集领域，多种工业协议并存，各种工业标准协议不统一、互不兼容，导致协议解析、数据格式转换和数据互联困难；而且，现有的工业数据采集系统兼容性差，难以根据数据采集点的变化进行系统模型的自适应匹配，导致数据采集效率低、错误率高；而且现有的工业采集系统在安装部署过程中需新增服务器导致成本升高。[0030]基于此，本发明实施例提供的一种工业数据采集方法、系统及主系统，该技术可以应用于工业数据的采集、交互和互联的应用场景中。
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为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种工业数据采集系
统进行详细介绍。
[0032]参见图1所示的一种工业数据采集系统的结构示意图，该系统包括：数据采集单元10、主控单元11和交互单元12；主控单元11分别与数据采集单元10和交互单元12相连；数据采集单元10还与OPC服务器相连；交互单元12还与云端相连；[0033]数据采集单元10用于采集新增数据点，将新增数据点发送至主控单元11；主控单元11用于接收和存储新增数据点，并将新增数据点进行标记和序列化处理；主控单元11还用于将处理后的新增数据点发送至交互单元12；交互单元12用于将接收到的处理后的新增数据点发送至云端；
[0034]交互单元12还用于如果在预设时间段内没有接收到云端返回的同步指令，则向主控单元11发送无应答指令；主控单元11还用于清除新增数据点信息，并向数据采集单元10发送清除指令；交互单元12还用于如果在预设时间段内接收到云端返回的同步指令，将同步指令发送至主控单元11；主控单元11还用于根据同步指令进行数据模型同步，得到与新增数据点同步的数据模型。
[0035]上述数据采集单元10可以定期从OPC服务器中扫描需要更新的订阅数据点(相当于上述新增数据点)，以实现新增数据点的自动添加和动态监测。[0036]上述OPC服务器是一个软件应用程序或标准驱动程序，旨在访问实时数据，并提供来自不同供应商的其他功能，如事件处理，日志记录等；OPC服务器充当OPC客户端和本地通信的数据源之间的翻译器，且OPC服务器还拥有“读取”以及“写入”数据的功能。[0037]OPC代表OLE(Object Linking and Embedding，对象链接和嵌入)过程控制，OPC是一个数据连接标准，用于在控制器、设备、应用程序和其他基于服务器的系统之间进行通信，而无需进入数据传输的自定义驱动程序。
[0038]本实施例提供的系统是基于OPC统一架构的系统，OPC统一架构是一套安全、可靠且独立于制造商和平台，可使不同操作系统和不同制造商的设备之间进行数据交互，适用于工业通讯的数据交互规范；该OPC统一架构的目的通常是为工厂车间和企业之间的数据和信息传递提供一个与平台不管的互操作性标准。
[0039]上述主控单元11包括数据模型模块和主控模块，主控单元11将接收的数据采集单元10发送的新增数据点存储至数据模型模块中，并通过主控模块对新增数据点进行标记和序列化处理，得到序列化数据；主控模块将序列化数据发送至交互单元12。[0040]上述交互单元12对序列化数据通过指定主题(topic)上传至云端，并等待云端发送同步指令，该指令为模型同步指令，以使新增数据点与主控单元的模型同步。
[0041]上述指定topic在正常的上传的topic字段基础上中添加一个增量关键字，组成一个新的topic，以实现既与原数据模型关联，又能让云端辨识到数据模型的增加。[0042]如果在预设时间段内，交互单元12没有接收到云端返回的同步指令，则交互单元12向主控单元11发送无应答指令，主控单元11收到无应答指令后，主控模块清除数据模型模块中的新增数据点信息，并向数据采集单元10发送清除指令，以清除新增数据点，从而数据采集单元10将取消新增数据点订阅。[0043]如果在预设时间段内，交互单元12接收到云端返回的同步指令，则交互单元12将同步指令发送至主控单元11；主控单元11的主控模块根据同步指令对数据模型模块进行数
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据模型同步，以使数据模型与新增数据点对应，从而实现新增数据点与数据模型的同步。[0044]完成上述模型适配后，可以根据正常模型进行数据的上传和下发；该模型适配的过程也即是模型数据的自适应过程。
[0045]本发明实施例提供了一种工业数据采集系统，该系统包括数据采集单元、主控单元和交互单元；数据采集单元采集新增数据点，将新增数据点发送至主控单元；主控单元接收和存储新增数据点，并将新增数据点进行标记和序列化处理，再将处理后的新增数据点通过交互单元发送至云端；如果在预设时间段内交互单元未接收到云端返回的同步指令，则向主控单元发送无应答指令；如果交互单元接收到同步指令，则将同步指令发送至主控单元；主控单元根据同步指令进行数据模型同步，得到与新增数据点同步的数据模型。本发明可以根据数据点的变化进行模型自适应匹配，提高了数据采集系统的兼容性和数据采集的效率，同时也降低了数据采集的错误率。
[0046]参见图2所示的另一种工业数据采集系统的结构示意图；该系统在图1中所示系统的基础上实现；该系统包括：数据采集单元10、主控单元11和交互单元12。[0047]具体地，上述系统还包括日志单元20；该日志单元包括运行日志模块200和审计日志模块201；日志单元20与主控单元11连接；运行日志模块200用于存储、压缩和导出系统的运行日志；审计日志模块201用于存储、压缩和导出系统的审计日志。[0048]运行日志通常是指计算机系统、设备或者软件在运行状况下记录的信息；系统日志也可以记录系统中硬件、软件和系统问题的信息。[0049]审计日志通常是指对系统中的系统安全事件、用户访问记录和运行日志等各类信息进行审计的信息，它可以监视系统中发生的时间，也可以通过审计日志寻找收到攻击时，攻击者留下的痕迹。[0050]进一步地，上述系统还包括配置单元21；该配置单元21分别与数据采集单元10和交互单元12相连；配置单元21用于配置数据采集单元10、主控单元11和交互单元12的运行参数。
[0051]上述配置单元21中存储着系统中各个单元的配置信息参数(相当于上述运行参数)，以便程序初始化各个单元或者调用各个单元；配置单元21可以根据存储的各个单元的配置信息参数对各个单元进行配置。[0052]进一步地，上述数据采集单元10包括接入模块100和数据点控制模块101；接入模块100用于连接OPC服务器，以从OPC服务器中扫描新增数据点；数据点控制模块101用于对新增数据点进行预处理，并将新增数据点进行导入或者导出。
[0053]上述接入模块100主要负责从OPC服务器中动态扫描或者添加新增数据点；接入模块100还可以从连接的外部OPC服务器中读取该服务器的数据点信息，以完成数据点向云端的上传。
[0054]上述数据点控制模块101可以对新增数据点和服务器的数据点进行预处理，该预处理包括去除冗余数据。对数据进行纠错和检错等；数据点控制模块101还可以将采集到的数据点进行转发到主控单元11，以完成数据点的上传(想当初上述导出)；数据点控制模块101还可以接收主控单元11发送的下发数据点，并通过写指令将下发数据点写入OPC服务器中(相当于上述导入)。[0055]进一步地，上述主控单元11包括状态监控模块110、数据模型模块111、数据下发模
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块112和主控模块113；状态监控模块110分别与数据采集单元10和交互单元12连接；数据模型模块111分别与主控模块113和交互单元12连接；数据下发模块112分别与数据采集单元10和主控模块113连接；主控模块113还与数据采集单元10和交互单元12连接。[0056]状态监控模块110用于监控、显示和日志上报数据采集单元10和交互单元12的运行状态；数据模型模块111用于建立数据采集单元10与云端接入的数据模型的对应关系，以使数据模型与新增数据点同步；数据下发模块112用于新增数据点的读取和写入；主控模块113用于对数据采集单元10采集的数据点和下发数据点进行处理和控制。[0057]主控单元11为组成系统的核心单元，该主控单元11主要由状态监控模块110、数据模型模块111、数据下发模块112和主控模块113组成；状态监控模块110主要负责对数据采集单元10和交互单元12运行状态、显示和日志上报，也可以监控数据采集单元10中接入模块100和数据点控制模块的运行状态，也可以监控交互单元12中各个模块的运行状态，以使数据采集单元10和交互单元12正常运行，并且在监控的单元出现问题时及时提醒用户采取相应的措施。
[0058]上述数据模型模块111可以对数据采集单元10与云端接入的数据模型建立一一对应的映射关系，也可以根据云端接入的数据模型的变化进行自适应更新；该数据模型模块111还具备数据模型的导入导出功能。
[0059]上述数据下发模块112可以实现新增数据点和下发数据点的数据读取、数据写入以及与交互单元12订阅数据转发的功能；新增数据点的读取是通过数据下发模块112与数据点控制模块101建立连接实现的；数据下发模块112也可以接收交互单元12的交互模块转发的下发数据点。
[0060]上述主控模块113可以对采集到的新增数据点、上传数据点和下发数据点进行处理和控制，以实现数据转发差量和增量控制等；该主控模块113也可以对新增数据点进行标记和序列化处理，因此，该主控模块113具备新增数据点自适应处理功能。[0061]进一步地，上述交互单元12包括安全模块120和交互模块121；安全模块120用于对数据点进行加密传输；交互模块121用于数据点消息的发布和订阅。
[0062]上述安全模块120可以根据用户需求对数据点进行加密传输或者不加密传输，其中加密传输可以采用TSL(Transport Layer Security，传输层安全性协议)加密传输，该TSL协议通常可以为两个通信应用程序之间提供保密性和数据完整性的传输。[0063]上述交互模块121可以通过MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议)进行数据点消息的发布和订阅；MQTT是一种基于发布/订阅(publish/subscribe)模式的“轻量级”通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，与SSL(Secure Sockets Layer，安全套接层)/TLS加密融合在一起，保证报文传输的安全；MQTT还可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。MQTT通常可作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，以使其在物联网、小型设备和移动应用等方面有较广泛的应用。
[0064]上述状态监控模块110也可以监控交互单元12中安全模块120和交互模块121的运行状态。
[0065]参见图3所示的工业数据采集系统模型自适应匹配的结构示意图；首先数据采集模块10的接入模块100从OPCServer(相当于上述OPC服务器)中扫描新增数据点，并通过数
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据点控制模块101将该新增数据点转发到主控单元11；主控单元11的主控模块113将新增数据点信息存储到数据模型模块111，主控模块113对新增数据点进行标记和序列化处理，并将处理后的新增数据点转发至MQTT交互单元(相当于上述交互单元12)；交互单元12通过指定topic将处理后的新增数据点上传至云端，并等待云端发送同步指令。[0066]若交互单元12接收到同步指令，将该同步指令转发给主控单元11，主控模块113接收到同步指令后，进行模型同步，以使新增数据点模型与数据模型同步，实现模型的自适应匹配；若交互单元12等待超时，则向主控单元11发送无应答指令，此时，主控模块113将清除数据模型模块111的新增数据点信息，并向数据采集单元10发送清除新增节点指令，以使数据点控制模块101取消新增数据点的订阅。
[0067]本实施例提供的工业数据采集系统可以根据采集的新增数据点的变化进行数据模型的自适应匹配，提高了数据采集系统的兼容性和自适应能力；同时本实施例采用安全模块对数据进行加密传输，提高了数据传输的可靠性和完整性。[0068]对应于上述工业数据采集系统实施例，参见图4所示的一种工业数据采集主系统的结构示意图，该主系统包括OPC服务器40、云端41和工业数据采集系统42；该工业数据采集系统42分别与OPC服务器40和云端31相连；该工业数据采集系统42用于从OPC服务器40中获取数据点，将数据点上传至云端41；云端41通过工业数据采集系统42将数据点下发至OPC服务器40。
[0069]本发明实施例提供的一种工业数据采集主系统，与上述实施例提供的工业数据采集系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。[0070]对应于上述工业数据采集系统的实施例，参见图5所示的一种工业数据采集方法的流程图，该方法应用于上述工业数据采集系统；该方法的具体步骤，包括：[0071]步骤S502，数据采集单元采集新增数据点，将新增数据点发送至主控单元。[0072]步骤S504，主控单元接收和存储新增数据点，并将新增数据点进行标记和序列化处理。
[0073]步骤S506，主控单元将处理后的新增数据点发送至交互单元；交互单元将接收到的处理后的新增数据点发送至云端。[0074]步骤S508，交互单元如果在预设时间段内没有接收到云端返回的同步指令，则向主控单元发送无应答指令；主控单元清除新增数据点信息，并向数据采集单元发送清除指令。
[0075]步骤S510，交互单元如果在预设时间段内接收到云端返回的同步指令，将同步指令发送至主控单元；主控单元根据同步指令进行数据模型同步，得到与新增数据点同步的数据模型。
[0076]当上述模型适配(相当于上述数据模型同步)成功后，可以根据该模型进行数据点的上传和下发传输。
[0077]参见图6所示的一种工业数据采集中上传数据点的方法的流程图，该上传数据点的方法的具体步骤，包括：[0078]步骤S602，数据采集单元获取待上传数据点，并将待上传数据点发送至主控单元。[0079]数据采集单元根据配置单元的配置信息连接外部的OPC服务器，并读取OPC服务器中的数据点(相当于上述待上传数据点)信息；然后在经过数据点控制模块将数据点转发至
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主控单元。
[0080]步骤S604，主控单元对待上传数据点进行处理。
[0081]主控单元的主控模块对对待上传数据点进行处理控制，以实现数据转发差量和增量的控制。
[0082]步骤S606，主控单元将处理后的数据和主控单元中存储的数据模型发送至交互单元。
[0083]主控单元的主控模块根据数据模型模块中存储的数据模型的对应表格，将处理后的数据点转发至交互单元。[0084]步骤S608，交互单元根据模型数据对处理后的数据点进行序列化处理，得到序列化数据点。
[0085]交互单元根据数据模型中对应的topic将处理后的数据进行序列化处理，该序列化处理可以将数据点的状态信息转换为可以存储或传输的形式，在序列化期间，数据点将其当前状态写入到临时或持久性存储区，以后，可以通过从存储区中读取或反序列化数据点的状态，重新创建该数据点。[0086]步骤S610，交互单元将序列化数据点上传至云端。
[0087]交互单元的安全模块可以将序列化数据点上传至对应的云端中，其中，安全模块可以根据用户的需求对序列化数据点进行加密传输或者不加密传输。[0088]通过上述方法可以将上传数据点上传至云端，以等待后续数据的下发或者互传，从而可以在云端存储大量的工业数据。
[0089]参见图7所示的一种工业数据采集中下发数据点的方法的流程图，该下发数据点的方法的具体步骤，包括：[0090]步骤S702，交互单元接收云端发送的下发数据点。[0091]交互单元可以接收订阅的云端下发的下发数据点，并通过交互模块将下发数据发送至主控单元。
[0092]步骤S704，交互单元将下发数据发点送至主控单元，主控单元的数据下发模块将下发数据点发送至数据采集单元。
[0093]主控单元接收到订阅消息(相当于接收到下发数据)后，主控模块会自动查询数据模型模块中下发数据点对应的采集数据点，并通过数据下发模块将下发数据点转发至数据采集单元。
[0094]步骤S706，数据采集单元的数据点控制模块对下发数据点的属性进行查询，若下发数据点为可写属性，则数据采集单元向OPC服务器发送写指令，并向主控单元回复成功应答；否则，数据采集单元向主控单元回复失败应答。[0095]步骤S708，主控单元将成功应答或者失败应答通过交互单元，反馈至上述云端。[0096]数据采集单元接收下发数据后，数据点控制模块对下发数据点的可写属性进行查询，若下发数据点可写，则向OPC服务器发送写指令，OPC服务器进行数据写入操作，并向主控单元回复成功应答；若下发数据点不可写，则数据采集单元想主控单元回复失败应答；最后主控单元将应回复结果转发至交互单元，交互单元再将该回复结果反馈给云端。[0097]本发明实施例所提供的工业数据采集方法、系统及主系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法
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实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。[0098]所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的工业数据采集方法的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。[0099]本发明实施例在数据采集过程采用动态监测联动策略实现新增数据点的自动添加，数据的自适应上传，云端模型的自适匹配；接入模块动态扫描OPC服务器的数据点与存储的订阅数据点表数据库进行比对，获取生成新增的采集点库，实现数据动态监测；新增数据点通过主控单元的联动策略实本地模型跟云端模型的同步，新增数据交互。[0100]本实施例提供的工业数据采集系统使用OPC控件进行数据采集，MQTT控件数据上传，CA(Certification Authority，认证机构)证书加密传输。以数据为核心多线程数据交换，配置数据和实时数据分离，接口、界面交互。在数据采集过程增量上报批量下发，采用动态监测联动策略实现OPC服务器新增数据点的自动监测添加，新增数据的专用通道自适应上传，云端模型的自适配。
[0101]本发明的系统采用局域网接入OPC服务器进行工业数据接入，该系统支持多个OPC服务器同时接入；数据连接上云交互使用MQTT协议，稍加改造可接入多种云平台。[0102]另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0103]所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。[0104]最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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