CN111142493A - 一种用于工业安全监管的异构数据采集装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于工业安全监管的异构数据采集装置及方法，所述异构数据采集装置包括中央处理及控制模块、数据输入输出模块、报警联动模块、存储模块和显示模块：数据输入输出模块为工业安全监管设备提供接口，用于接收工业安全监管设备采集到的工业安全监管类数据并传输至中央处理及控制模块；中央处理及控制模块，连接报警联动模块，用于根据工业安全监管类数据向报警联动模块输出告警指令；存储模块，连接中央处理及控制模块，用于存储工业安全监管类数据；显示模块，连接中央处理及控制模块，用于展示工业安全监管类数据。本发明通过多系统安全监管数据联动告警，可以大幅度的提高企业安全监管的稳定性，保证企业安全生产。
Description
技术领域
本发明涉及工业安全数据监管设备，具体的说，涉及了一种用于工业安全监管的异构数据采集装置及方法。
背景技术
工业在经济和社会的发展当中起到了十分重要的作用，工业的发展程度衡量了一个国家的经济实力和社会的发展水平，同时，工业也覆盖了大部分的国民经济生产部门，比如危化品企业、制造业和矿业等。工业安全监管涉及工业控制系统、视频监控系统、安全仪表系统以及联动控制系统等多个系统，比较广泛。
目前，工业安全数据监管采用的设备仅仅提供物联网接入端，采用多个主机将多个系统的数据分别上传至物联网，各个系统之间数据互不干涉，更无法实现多个系统之间的联动告警。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种用于工业安全监管的异构数据采集装置及方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明第一方面提供一种用于工业安全监管的异构数据采集装置，包括中央处理及控制模块、数据输入输出模块、报警联动模块、存储模块和显示模块：所述数据输入输出模块，分别连接工业安全监管设备和所述中央处理及控制模块，用于实时接收工业安全监管类数据并传输至所述中央处理及控制模块；所述中央处理及控制模块，连接所述报警联动模块，用于根据工业安全监管类数据向所述报警联动模块输出告警指令；所述存储模块，连接所述中央处理及控制模块，用于存储工业安全监管类数据；所述显示模块，连接所述中央处理及控制模块，用于展示工业安全监管类数据。
本发明第二方面提供一种异构数据采集方法，基于上述用于工业安全监管的异构数据采集装置，所述方法包括：
所述中央处理及控制模块接收所述数据输入输出模块传输的工业安全监管类数据，并对工业安全监管类数据进行数据预处理和协议解析；根据工业安全监管类数据的数据类型判断是否需要计算，若无需计算，则将该工业安全监管类数据添加到数据处理总队列中；否则，调用相应逻辑运算公式对工业安全监管类数据进行处理，获得对应数据采集节点的参数值并添加到数据处理总队列中；对数据处理总队列中的工业安全监管类数据和数据采集节点的参数值进行分类存储；根据多节点联动告警规则对多数据采集节点的参数值进行数据告警处理；若告警处理结果存在告警信息，则向报警联动模块发送告警指令，驱动相应执行机构动作，并将告警信息上报至安全监管平台。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明提供一种用于工业安全监管的异构数据采集装置及方法，通过接入不同类型系统的工业安全相关数据，实现异构数据融合，提高工业安全监管的可靠性；进行多系统数据进行异构融合，通过多系统安全监管数据联动告警，可以大幅度的提高企业安全监管的稳定性，保证企业安全生产。
附图说明
图1是本发明的异构数据采集装置的结构示意图。
图2是本发明的异构数据采集方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如附图1所示，一种用于工业安全监管的异构数据采集装置，它包括中央处理及控制模块、数据输入输出模块、报警联动模块、存储模块和显示模块：所述数据输入输出模块为工业安全监管设备提供接口，用于接收工业安全监管设备采集到的工业安全监管类数据并传输至所述中央处理及控制模块；所述中央处理及控制模块，连接所述报警联动模块，用于根据工业安全监管类数据向所述报警联动模块输出告警指令；所述存储模块，连接所述中央处理及控制模块，用于存储工业安全监管类数据；所述显示模块，连接所述中央处理及控制模块，用于展示工业安全监管类数据。
本实施例中，所述数据输入输出模块包括模拟量数据接口单元、RS485总线接口单元、CAN总线接口单元、Hart接口电路单元和网络数据交换单元；所述网络数据交换单元，用于接收OPC协议数据和视频数据并转发至所述中央处理及控制模块。所述数据输入输出模块提供了丰富的硬件接口，基本涵盖工业安全监管现场所需的硬件接口，对仪表类系统数据、DCS系统数据、相关的视频数据等异构系统的工业安监数据进行采集，以便对安全生产所有相关数据进行监管。
进一步的，模拟量数据接口单元可以接入模拟量类的安监仪表，如气体检测或压力流量等仪表；RS485总线接口单元可以接入RS485类型数据，例如RS485总线型仪表，控制器和PLC设备等；CAN总线接口单元接入工业现场can协议类系统；Hart接口电路单元接入Hart通信类仪表；网络数据交换单元，提供RJ45硬件接口可以接入DCS系统采集OPC协议数据和网络摄像头数据。
本实施例中，所述存储模块可以根据工业现场对数据存储量的需求以及存储时间的长度可以连接相应的内存空间，实现对实时各种数据进行大量存储。所述显示模块可以通过触摸屏操作显示实时的采集数据以及查询历史数据，同时在有报警信号时可以本地查看到报警点位信息。
所述中央处理及控制模块采用高性能的CPU，接收仪表类系统数据、DCS系统数据、相关的视频数据等异构系统的工业安监数据，并根据设定的规则对异构系统的工业安监数据进行处理，同时通过存储模块对工业安监数据进行本地保存，通过所述显示模块进行本地显示。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：该用于工业安全监管的异构数据采集装置还包括加密模块，所述加密模块连接所述中央处理及控制模块，所述中央处理及控制模块还通过所述数据输入输出模块与安全监管平台通讯互联；在所述中央处理及控制模块将工业安全监管类数据上传至安全监管平台之前，利用所述加密模块对所述工业安全监管类数据进行软加密。
在所述中央处理及控制模块与所述安全监管平台进行通信时，所述加密模块利用自身加密板卡对工业安全监管类数据进行软加密，并且软加密达到国密要求；所述安全监管平台接收到加密的工业安全监管类数据再进行解密，实现远程监控，同时保证工业现场信息不会泄露。
在本实施例中，所述安全监管平台还可以通过webserver对该用于工业安全监管的异构数据采集装置进行本地或者远程配置，实现对仪表类系统数据、DCS系统数据、相关的视频数据等系统数据采集的协议、采集方式进行配置。
实施例3
在上述用于工业安全监管的异构数据采集装置的基础上，本发明还给出了一种异构数据采集方法。
如附图2所示，所述方法包括：所述中央处理及控制模块接收所述数据输入输出模块传输的工业安全监管类数据，并对工业安全监管类数据进行数据预处理和协议解析；根据工业安全监管类数据的数据类型判断是否需要计算，若无需计算，则将该工业安全监管类数据添加到数据处理总队列中；否则，调用相应逻辑运算公式对工业安全监管类数据进行处理，获得对应数据采集节点的参数值并添加到数据处理总队列中；对数据处理总队列中的工业安全监管类数据和数据采集节点的参数值进行分类存储；根据多节点联动告警规则对多数据采集节点的参数值进行数据告警处理；若告警结果存在告警信息，则向报警联动模块发送告警指令，驱动相应执行机构动作，并将告警信息上报至安全监管平台。
所述安全监管平台还向所述中央处理及控制模块下发不同主题的指令，所述中央处理及控制模块利用上行协议分主题进行解析，并执行解析出的指令。
本实施例中，对工业安全监管类数据进行数据预处理时，执行：若工业安全监管类数据状态为TURE，且工业安全监管类数据小于第一预设值，则将该工业安全监管类数据作为有效数据；否则，丢弃该工业安全监管类数据；若工业安全监管类数据小于第二预设值或者大于第三预设值，则利用第三预设值对该工业安全监管类数据进行校准；其中，第二预设值小于第三预设值；校准后的工业安全监管类数据=工业安全监管类数据*第三预设值。
本实施例中，所述多节点联动告警规则为：调用不同的计算脚本，提取计算脚本中的逻辑运算式，结合多数据采集节点的参数值获得告警结果；若告警结果大于告警阈值，则判定存在告警信息，将告警信息添加到告警上报队列，并进行告警联动；若告警结果小于等于告警阈值，则判定多数据采集节点的参数值为正常数据。
本实施例中，所述数据采集节点的参数值为各种工艺参数测量值、工业生产设备阀门开度值和各执行机构状态值。其中，所述第一数据采集节点的参数值、所述第二数据采集节点的参数值和所述第三数据采集节点的参数值为各种工艺参数测量值。
本实施例还给出了一个实施例，当工业安全监管类数据为压力值时，根据工业安全监管类数据的数据类型判断是需要计算的，调用相应逻辑运算公式进行处理，获得对应数据采集节点的参数值：
其中，P表示压力值计算结果，P0 表示某个数据节点对应的压力系数采集值， X表示面积值，B表示面积系数，C表示某个数据节点对应采样位置Ⅰ的直径，Ｄ表示压力系数采集值对应采样位置Ⅱ的直径。可以理解，一次活塞压合过程包括活塞压合过程和活塞开启过程，二者压力计算方法不一样。
实施例4
本实施例给出了一种多节点联动告警规则的具体实施方式。
本实施例中，所述中央处理及控制模块采用脚本式调用计算，可根据实际应用场景需求自定义任何复杂逻辑运算。
当工业安全监管类数据为某气体压力时，调用脚本中的逻辑运算公式进行处理，获得对应采集节点的气体密度值：
其中，ρ表示计算的气体密度结果，P表示总线采集到的气体压力节点值，R表示总线采集到的状态常数，T表示总线采集到的温度值，M表示该气体对应的摩尔质量。
当计算出的气体密度结果大于预设值，则判定存在告警信息，将告警信息添加到告警上报队列，并进行告警联动。
实施例5
本实施例与实施例4的区别在于：
当工业安全监管类数据为采集到的气体压差时，调用脚本中的逻辑运算公式进行处理，获得当前气体泄漏量：
其中，Q表示计算出来的给定时间内的气体泄漏总量，Ve表示采集到的等效内容积，ΔP表示采集到的气体压差值，ΔT表示采集到的两次数据的时间差。
当计算出的当前气体泄漏量大于预设值，则判定存在告警信息，将告警信息添加到告警上报队列，并进行告警联动。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种用于工业安全监管的异构数据采集装置，其特征在于：包括中央处理及控制模块、数据输入输出模块、报警联动模块、存储模块和显示模块：
所述数据输入输出模块为工业安全监管设备提供接口，用于接收工业安全监管设备采集到的工业安全监管类数据并传输至所述中央处理及控制模块；
所述中央处理及控制模块，连接所述报警联动模块，用于根据工业安全监管类数据向所述报警联动模块输出告警指令；
所述存储模块，连接所述中央处理及控制模块，用于存储工业安全监管类数据；
所述显示模块，连接所述中央处理及控制模块，用于展示工业安全监管类数据。
2.根据权利要求1所述的用于工业安全监管的异构数据采集装置，其特征在于：所述数据输入输出模块包括模拟量数据接口单元、RS485总线接口单元、CAN总线接口单元、Hart接口电路单元和网络数据交换单元；所述网络数据交换单元，用于接收OPC协议数据和视频数据并转发至所述中央处理及控制模块。
3.根据权利要求1所述的用于工业安全监管的异构数据采集装置，其特征在于：还包括加密模块，所述加密模块连接所述中央处理及控制模块，所述中央处理及控制模块还通过所述数据输入输出模块与安全监管平台通讯互联；在所述中央处理及控制模块将工业安全监管类数据上传至安全监管平台之前，利用所述加密模块对所述工业安全监管类数据进行软加密。
4.一种异构数据采集方法，基于权利要求1-3所述用于工业安全监管的异构数据采集装置，其特征在于，所述方法包括：
所述中央处理及控制模块接收所述数据输入输出模块传输的工业安全监管类数据，并对工业安全监管类数据进行数据预处理和协议解析；
根据工业安全监管类数据的数据类型判断是否需要计算，若无需计算，则将该工业安全监管类数据添加到数据处理总队列中；否则，调用相应逻辑运算公式对工业安全监管类数据进行处理，获得对应数据采集节点的参数值并添加到数据处理总队列中；
对数据处理总队列中的工业安全监管类数据和数据采集节点的参数值进行分类存储；
根据多节点联动告警规则对多数据采集节点的参数值进行数据告警处理；若告警结果存在告警信息，则向报警联动模块发送告警指令，驱动相应执行机构动作，并将告警信息上报至安全监管平台。
5.根据权利要求4所述的用于工业安全监管的异构数据采集方法，其特征在于，所述安全监管平台还向所述中央处理及控制模块下发不同主题的指令，所述中央处理及控制模块利用上行协议分主题进行解析，并执行解析出的指令。
6.根据权利要求4所述的异构数据采集方法，其特征在于，对工业安全监管类数据进行数据预处理时，执行：
若工业安全监管类数据状态为TURE，且工业安全监管类数据小于第一预设值，则将该工业安全监管类数据作为有效数据；否则，丢弃该工业安全监管类数据；
若工业安全监管类数据小于第二预设值或者大于第三预设值，则利用第三预设值对该工业安全监管类数据进行校准；其中，第二预设值小于第三预设值；
校准后的工业安全监管类数据=工业安全监管类数据*第三预设值。
7.根据权利要求4所述的异构数据采集方法，其特征在于，所述多节点联动告警规则为：
调用不同的计算脚本，提取计算脚本中的逻辑运算式，结合多数据采集节点的参数值获得告警结果；
若告警结果大于告警阈值，则判定存在告警信息，将告警信息添加到告警上报队列，并进行告警联动；若告警结果小于等于告警阈值，则判定多数据采集节点的参数值为正常数据。
8.根据权利要求7所述的异构数据采集方法，其特征在于，当工业安全监管类数据为某气体压力时，调用脚本中的逻辑运算公式进行处理，获得对应采集节点的气体密度值：
其中，ρ表示计算的气体密度结果，P表示总线采集到的气体压力节点值，R表示总线采集到的状态常数，T表示总线采集到的温度值，M表示该气体对应的摩尔质量。
9.根据权利要求7所述的异构数据采集方法，其特征在于，当工业安全监管类数据为采集到的气体压差时，调用脚本中的逻辑运算公式进行处理，获得当前气体泄漏量：
其中，Q表示计算出来的给定时间内的气体泄漏总量，Ve表示采集到的等效内容积，ΔP表示采集到的气体压差值，ΔT表示采集到的两次数据的时间差。
10.根据权利要求5所述的异构数据采集方法，其特征在于：当工业安全监管类数据为压力值时，调用相应逻辑运算公式进行处理，获得对应数据采集节点的参数值：
其中，P表示压力值计算结果，P0表示某个数据节点对应的压力系数采集值，X表示面积值，B表示面积系数，C表示某个数据节点对应采样位置Ⅰ的直径，Ｄ表示压力系数采集值对应采样位置Ⅱ的直径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200512 |