本发明涉及数据采集领域，更具体地，特别是指一种数据采集的方法、系统、计算机设备及可读介质。
背景技术：
目前，全球制造业正处于深度变革期，无论德国提出的工业4.0计划、美国工业互联网联盟还是中国制造2025，均将智能制造作为重要发展目标。智能制造转型是工业发展的必然趋势，同时也是制造业未来发展的重要方向。
传统制造企业在智能制造转型升级过程中面临着许多问题。首先是车间设备型号多、工况复杂，存在多现场总线标准相互竞争、互不兼容的局面，要实现接入各个厂商各个型号的设备就必须解决具有不同通讯协议的工业控制器之间的联网问题；其次是现有的设备接入服务操作复杂，无法满足大量不同型号设备的接入需求，实施运维成本高。
现场设备接入工业网络，实时采集并储存设备数据，实现对于设备数据的统一管理，是实现设备运行状态监控、生命周期管理、预测性维护等应用技术的基础。而现有技术中采集设备数据往往操作复杂且标准繁多。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种数据采集的方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，通过设置设备接入服务配置信息，实现自动化查询数据，有效降低了采集数据的难度，大大减少了花费的时间，并且，将寄存器地址相近的modbus查询报文进行合并，减少了并发请求数量和请求带宽占用，提升了通讯效率。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种数据采集的方法，包括如下步骤：设置设备接入服务配置信息，并对所述设备接入服务配置信息进行封装；根据所述设备接入服务配置信息中的设备标识、功能码、寄存器地址、值类型生成查询报文，并将所述查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求；根据所述设备接入服务配置信息中的设备地址和设备端口将所述数据请求发送到目标对象；以及接收并解析所述目标对象返回的响应报文，并将所述响应报文中的数据保存到数据库中。
在一些实施方式中，所述将所述查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求包括：将寄存器地址的差别小于预定范围的查询报文进行合并。
在一些实施方式中，将所述数据请求发送到目标对象包括：根据所述设备接入服务配置信息中的采集频率每隔预定时间发送一次数据请求。
在一些实施方式中，所述将所述响应报文中的数据保存到数据库中包括：获取所述响应报文中的二进制设备数据，根据所述设备接入服务配置信息中的值类型将二进制设备数据解析成十进制设备数据，并将所述十进制设备数据保存到实时数据与时序数据库中。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种数据采集系统，包括：封装模块，配置用于设置设备接入服务配置信息，并对所述设备接入服务配置信息进行封装；查询模块，配置用于根据所述设备接入服务配置信息中的设备标识、功能码、寄存器地址、值类型生成查询报文，并将所述查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求；发送模块，配置用于根据所述设备接入服务配置信息中的设备地址和设备端口将所述数据请求发送到目标对象；以及接收模块，配置用于接收并解析所述目标对象返回的响应报文，并将所述响应报文中的数据保存到数据库中。
在一些实施方式中，所述查询模块配置用于：将寄存器地址的差别小于预定范围的查询报文进行合并。
在一些实施方式中，系统还包括定时模块，配置用于：根据所述设备接入服务配置信息中的采集频率每隔预定时间发送一次数据请求。
在一些实施方式中，所述接收模块配置用于：获取所述响应报文中的二进制设备数据，根据所述设备接入服务配置信息中的值类型将二进制设备数据解析成十进制设备数据，并将所述十进制设备数据保存到实时数据与时序数据库中。
本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现如上方法的步骤。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。
本发明具有以下有益技术效果：通过设置设备接入服务配置信息，实现自动化查询数据，有效降低了采集数据的难度，大大减少了花费的时间，并且，将寄存器地址相近的modbus查询报文进行合并，减少了并发请求数量和请求带宽占用，提升了通讯效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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实施例。
图1为本发明提供的数据采集的方法的实施例的示意图；
图2为本发明提供的数据采集的系统的实施例的示意图；
图3为本发明提供的数据采集的计算机设备的实施例的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种数据采集的方法的实施例。图1示出的是本发明提供的数据采集的方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
s1、设置设备接入服务配置信息，并对设备接入服务配置信息进行封装；
s2、根据设备接入服务配置信息中的设备标识、功能码、寄存器地址、值类型生成查询报文，并将查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求；
s3、根据设备接入服务配置信息中的设备地址和设备端口将数据请求发送到目标对象；以及
s4、接收并解析目标对象返回的响应报文，并将响应报文中的数据保存到数据库中。
modbus通信协议遵循主从机通信步骤，主机master采取主动询问方式，送出查询报文给从机slave方，然后由slave方依据接到的查询报文内容准备响应报文回传给master。本发明实施例中，主机master为设备采集服务端，从机slave为目标采集设备，主要为各种plc可编程逻辑控制器。
modbus通讯报文分为查询报文和响应报文，由报文头mbap和帧结构pdu组成。报文头mbap占七个字节，其中第三、四个字节为协议标识符，0000表示modbustcp协议。第一、二个字节为事务处理标识，可以理解为报文的序列号，由主机发起的modbus查询报文生成，从机返回的modbus响应报文复制，从0000开始，每次通信之后加1以区别不同的通信数据报文。第五、六个字节为长度，表示接下来的帧结构pdu的数据长度，单位为字节。第七个字节为单元标识符，设备接入服务配置信息中的设备标识配置的就是该字段。单元标识符占一个字节取值范围从0到255，配合配置信息中的设备地址和设备端口，可唯一地定位到modbus从机地址。帧结构pdu由功能码和数据组成。功能码为1字节，数据长度不定，由具体功能决定。功能码由配置信息中的功能码字段配置生成，对应读线圈、读输入状态、读保存寄存器、读输入寄存器的功能码分别为01、02、03、04。读线圈、读输入状态为位操作，八个相邻寄存器地址的位操作数据占一个字节。读保存寄存器、读输入寄存器为16位操作，一个16位操作占两个字节。查询报文帧结构pdu的数据段由起始寄存器和字节数组成，起始寄存器和字节数各占两个字节，取值范围为00001～65536。响应报文帧结构由字节数和数据域两个部分组成，字节数占一个字节，表示数据库的长度，后边跟着字节数长度的数据域。
modbus通讯报文实例：
请求：mbap功能码起始地址数量(共有12字节)
响应：mbap功能码数据长度数据(共有操作位数/8 9字节)
例如：报文0000，modbustcp协议标识0000，后续字节数0006，从站01，读线圈操作01，寄存器起始地址为0002，读0008位，则请求为000000000006010100020008；回：报文0000，modbustcp协议标识0000，后续字节数0004，从站01，读线圈操作01，数据长度为01个字节，数据为ff(二进制数为11111111，即8个线圈状态皆为on)，则响应报文为000000000004010101ff。
设置设备接入服务配置信息，并对设备接入服务配置信息进行封装。设备接入服务配置信息中包括但不限于采集频率、设备标识、功能码、寄存器地址、值类型，为了能够同时发送多个数据请求并且防止多个请求之间相互影响，可以将设备接入服务配置信息进行封装。用户配置web端设备接入服务配置信息并启动采集服务后，设备采集服务信息跟随启动命令发送到服务地址、服务端口所在的modbustcp/ip设备采集服务端，设备采集服务端自动解析设备接入服务。
在一些实施方式中，将所述数据请求发送到目标对象包括：根据所述设备接入服务配置信息中的采集频率每隔预定时间发送一次数据请求。
根据设备接入服务配置信息中的设备标识、功能码、寄存器地址、值类型生成查询报文，并将查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求。根据配置信息中的设备标识、功能码、寄存器地址、值类型生成modbus查询报文，并将modbus查询报文嵌入到tcp/ip数据帧中形成数据请求。
在一些实施方式中，所述将所述查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求包括：将寄存器地址的差别小于预定范围的查询报文进行合并。将寄存器地址相近的modbus查询报文进行合并，减少了并发请求数量和请求带宽占用，提升了通讯效率。
根据设备接入服务配置信息中的设备地址和设备端口将数据请求发送到目标对象。根据配置信息中的设备地址和设备端口(根据modbustcp/ip协议，一般为502)，将请求发送到modbus从机之中。
接收并解析目标对象返回的响应报文，并将响应报文中的数据保存到数据库中。
在一些实施方式中，所述将所述响应报文中的数据保存到数据库中包括：获取所述响应报文中的二进制设备数据，根据所述设备接入服务配置信息中的值类型将二进制设备数据解析成十进制设备数据，并将所述十进制设备数据保存到实时数据与时序数据库中。设备采集服务端从返回的tcp/ip数据帧中解析modbus响应报文，从响应报文中获取二进制设备数据，根据配置信息中的值类型解析成十进制设备数据，同配置信息中的单位一起，保存到实时数据与时序数据库中。
在一些实施方式中，可以配置设备接入服务的超时管理策略。使用modbustcp/ip协议时，应配置超时管理机制，避免无期限的等待可能不出现的应答。当连接modbus从站用时超过连接超时以及modbus主站空闲时间超过空闲超时的时候，自动断开设备接入服务连接。
需要特别指出的是，上述数据采集的方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于数据采集的方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种数据采集的系统，包括：封装模块，配置用于设置设备接入服务配置信息，并对所述设备接入服务配置信息进行封装；查询模块，配置用于根据所述设备接入服务配置信息中的设备标识、功能码、寄存器地址、值类型生成查询报文，并将所述查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求；发送模块，配置用于根据所述设备接入服务配置信息中的设备地址和设备端口将所述数据请求发送到目标对象；以及接收模块，配置用于接收并解析所述目标对象返回的响应报文，并将所述响应报文中的数据保存到数据库中。
在一些实施方式中，所述查询模块配置用于：将寄存器地址的差别小于预定范围的查询报文进行合并。
在一些实施方式中，系统还包括定时模块，配置用于：根据所述设备接入服务配置信息中的采集频率每隔预定时间发送一次数据请求。
在一些实施方式中，所述接收模块配置用于：获取所述响应报文中的二进制设备数据，根据所述设备接入服务配置信息中的值类型将二进制设备数据解析成十进制设备数据，并将所述十进制设备数据保存到实时数据与时序数据库中。
图2为本发明提供的数据采集的系统的实施例的示意图。如图2所示，在用户界面输入服务配置信息、设备配置信息和参数配置信息，并将其进行封装。服务配置信息包括服务信息、服务配置、超时管理和采集频率；设备配置信息包括设备信息和设备配置；参数配置信息包括参数信息和参数配置。在服务配置信息中读取服务地址和服务端口，在设备配置信息中读取到设备地址、设备端口和设备标识，在参数配置信息中读取到功能码和寄存器地址。
本发明实施例可以根据设备点表信息以及实际应用需要，灵活地配置设备接入服务的信息；一键自动封装modbustcp/ip协议数据采集服务，以封装的服务提供管理界面支持编辑、启动、停止数据采集服务功能。所述设备泛指工业信息化设备，包括但不限于目前主流plc设备。所述modbustcp/ip协议是将tcp/ip协议与modbus通讯协议结合起来，采用以太网tcp/ip通信协议模型的五层架构，在应用层采用modbus通讯协议，通过在tcp协议数据帧之中嵌入modbus协议数据帧，从而实现将底层的设备数据传输到以太网之中的一种协议。
可以在封装模块中新建一个设备接入服务，输入服务地址和服务端口。本系统支持将多个设备接入服务的数据采集模块分布部署在多个不同的ip地址和端口下，统一通过设备接入服务管理界面进行管理，支持新增、修改、删除设备采集服务以及一键启动、停止设备采集服务功能。
在封装模块中新增一条设备记录，输入设备地址、设备端口和设备标识。工业以太网下的一台设备可以由modbustcp/ip协议中的设备地址、设备端口和设备标识唯一确定，应保持同一设备采集服务下的各条设备记录的设备地址、设备端口和设备标识字段不完全相同
在封装模块中新增一条参数记录，输入功能码和寄存器地址。modbus协议采集数据的对象有线圈、输入状态、保存寄存器、输入寄存器四种，线圈和离散量分别是plc的输出位和输入位，是开关量；输入寄存器和保持寄存器分别是plc中从模拟量输入端改变的寄存器和输出模拟量信号的寄存器。对应读线圈、读输入状态、读保存寄存器、读输入寄存器的功能码分别为01、02、03、04。读线圈、读输入状态为位操作，读保存寄存器、读输入寄存器为16位操作，通过modbus协议读取寄存器地址后功能码对应操作位数的数据，即可取得一条设备参数的数据值。配置完成后点击保存按钮自动封装设备接入服务。
在设备接入服务管理界面中启动、停止数据采集服务。如需更改数据采集服务配置，可通过设备接入服务管理界面编辑或删除数据采集服务。
基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：s1、设置设备接入服务配置信息，并对设备接入服务配置信息进行封装；s2、根据设备接入服务配置信息中的设备标识、功能码、寄存器地址、值类型生成查询报文，并将查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求；s3、根据设备接入服务配置信息中的设备地址和设备端口将数据请求发送到目标对象；以及s4、接收并解析目标对象返回的响应报文，并将响应报文中的数据保存到数据库中。
在一些实施方式中，所述将所述查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求包括：将寄存器地址的差别小于预定范围的查询报文进行合并。
在一些实施方式中，将所述数据请求发送到目标对象包括：根据所述设备接入服务配置信息中的采集频率每隔预定时间发送一次数据请求。
在一些实施方式中，所述将所述响应报文中的数据保存到数据库中包括：获取所述响应报文中的二进制设备数据，根据所述设备接入服务配置信息中的值类型将二进制设备数据解析成十进制设备数据，并将所述十进制设备数据保存到实时数据与时序数据库中。
如图3所示，为本发明提供的上述数据采集的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。
以如图3所示的装置为例，在该装置中包括一个处理器301以及一个存储器302，并还可以包括：输入装置303和输出装置304。
处理器301、存储器302、输入装置303和输出装置304可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
存储器302作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的数据采集的方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的数据采集的方法。
存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据数据采集的方法的使用所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置303可接收输入的用户名和密码等信息。输出装置304可包括显示屏等显示设备。
一个或者多个数据采集的方法对应的程序指令/模块存储在存储器302中，当被处理器301执行时，执行上述任意方法实施例中的数据采集的方法。
执行上述数据采集的方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，数据采集的方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(rom)或随机存储记忆体(ram)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
1.一种数据采集的方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置设备接入服务配置信息，并对所述设备接入服务配置信息进行封装；
根据所述设备接入服务配置信息中的设备标识、功能码、寄存器地址、值类型生成查询报文，并将所述查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求；
根据所述设备接入服务配置信息中的设备地址和设备端口将所述数据请求发送到目标对象；以及
接收并解析所述目标对象返回的响应报文，并将所述响应报文中的数据保存到数据库中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求包括：
将寄存器地址的差别小于预定范围的查询报文进行合并。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述数据请求发送到目标对象包括：
根据所述设备接入服务配置信息中的采集频率每隔预定时间发送一次数据请求。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述响应报文中的数据保存到数据库中包括：
获取所述响应报文中的二进制设备数据，根据所述设备接入服务配置信息中的值类型将二进制设备数据解析成十进制设备数据，并将所述十进制设备数据保存到实时数据与时序数据库中。
5.一种数据采集的系统，其特征在于，包括：
封装模块，配置用于设置设备接入服务配置信息，并对所述设备接入服务配置信息进行封装；
查询模块，配置用于根据所述设备接入服务配置信息中的设备标识、功能码、寄存器地址、值类型生成查询报文，并将所述查询报文嵌入到数据帧中以形成数据请求；
发送模块，配置用于根据所述设备接入服务配置信息中的设备地址和设备端口将所述数据请求发送到目标对象；以及
接收模块，配置用于接收并解析所述目标对象返回的响应报文，并将所述响应报文中的数据保存到数据库中。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述查询模块配置用于：
将寄存器地址的差别小于预定范围的查询报文进行合并。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括定时模块，配置用于：
根据所述设备接入服务配置信息中的采集频率每隔预定时间发送一次数据请求。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收模块配置用于：
获取所述响应报文中的二进制设备数据，根据所述设备接入服务配置信息中的值类型将二进制设备数据解析成十进制设备数据，并将所述十进制设备数据保存到实时数据与时序数据库中。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现权利要求1-4任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任意一项所述方法的步骤。
技术总结