[发明专利]一种应用于物联网的数据采集系统及相应的装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据采集技术和物联网技术，尤其涉及用于物联网的数据采集系统及相应的装置。

背景技术

物联网(The Internet of Things)技术，即通过无线射频识别(RFID，Radio Frequency Identification Devices)、基于IEEE 802.11b标准的无线局域网(WIFI，Wireless Fidelity)、紫蜂无线个域网(ZigBee)、传感器、全球定位系统(GPS，Global Position System)以及激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议把各类物品与互联网连接起来进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。通俗的说，物联网就是可实现“感知世界”的网络。

数据采集与监控(SCADA，Supervisory Control and Data Acquisition)系统，是以计算机为基础的生产过程控制与调度的自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、参数测量、参数调节、各类信号报警、数据加工后的参数报警及参数自动控制等各项功能，也就是实现在具体应用领域的“感知”。传统的SCADA系统一般由监控中心、通讯网络和远程数据采集终端组成。其中，监控中心即数据处理和显示系统，也称上位机人机界面(HMI，Human Machine Interface)系统，由软件和硬件组成；其中硬件主要包括服务器、管理员站和操作员站，软件采用专用的SCADA系统软件。通讯网络大体可以分为两类：有线和无线。远程数据采集终端，即各种智能数据采集设备，也就是通常所说的下位机，如各种远程终端设备(RTU，Remote Terminal Unit)、可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)及各种智能控制设备等。

物联网技术对于当前科技领域并不是一个完全陌生的概念。因为无论是对于工厂的现场设备的控制，还是对电网、自来水管网、燃气管道、铁路、桥梁、隧道、水文水利、数字农业系统的监控，甚至是对宇宙飞船、卫星运行的监测监控，无不是通过将物物相联的网络来实现的，只不过人们在传统上将这些专业领域的“物联”应用称之为SCADA系统。当然从定义上来看，物联网是一个具有更广泛意义上的“感知”网络，通过物联网人们可将“感知”扩展到每台设备、每件商品甚至每个人，实现对静态和动态的物的监控与管理，以真正达到“感知中国”以及“智慧地球”的目标。因此，从严格意义上说物联网既是SCADA这一传统的“感知”技术在概念与应用上的延伸，又是对SCADA技术发展的一种质的提升。

随着网络与通信技术的发展，物联网将新一代IT技术充分运用于各行各业中，使物理世界与信息世界相联结。物联网技术必将促进SCADA系统体系结构的变革与升级，使得SCADA系统的应用领域越来越广，除了在传统的供水、供气、环保、能源、轨道交通、机场、铁路、电力、石油、石化等行业应用外，在大众的日常工作生活及其它各种领域中也将得到广泛应用，最终使SCADA这一物联网的具体应用系统真正发展成为“感知世界”的智慧网。

通常，物联网应用系统具有以下三种架构：

(1)基于RFID的物联网应用架构电子标签，它可能是三种架构技术体系中能够最灵活地将“物”改变成为智能物品的，其主要应用是将移动和非移动资产贴上电子标签，以实现对资产进行各种跟踪和管理；

(2)基于传感网络的物联网应用架构，主要是指无线传感网络(WSN，Wirelcss SensorNetworks)，它由分布在自由空间里的一组“自治的”无线传感器组成，以共同协作完成对特定周边环境状况(包括温度、湿度、化学成分、压力、声音、位移、振动以及污染颗粒等)的监控。WSN中的一个节点(或称Mote)一般是由一个无线收发器、一个微控制器以及一个电源组成。WSM是一种自治重构(Ad-Hoc或Self-Configuring)网络，包括无线网状网(Mesh Networks)和移动自重构网(MANET)等。

(3)基于M2M的物联网应用架构，其中业界认同的M2M理念和技术架构覆盖的范围应该是最广泛的，包含有线和无线两种通信方式。M2M覆盖和拓展了工业信息化(两化融合)中传统的SCADA系统。

今大，SCADA系统已逐渐从最初的主机控制系统、分布式控制系统发展到了网络化的系统，并且也大有从用专有协议的封闭式系统演变为用以太网和TCP/IP协议为主流的开放式系统的趋势。