[发明专利]一种基于优先级和分段的数据采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据采集方法，特别是涉及一种基于标准Modbus协议的通讯系统、方法和装置，具体是一种基于优先级和分段的数据采集方法的设计。

背景技术

在工业通信领域，Modbus协议由于其协议开放、实施简单、可靠性高的特点，已经成为事实上的工业标准，得到了众多产商的产品支持。

随着信息技术的不断发展，许多应用场合要求使用现有的Modbus设备进行数据通信，对数据的实时性要求也越来越高，如地铁综合监控领域，从站数据量不断增加、主站对从站的数据采集量远大于标准Modbus协议支持的单次最大数据采集量、数据采集的实时性要求越来越高，为了兼容标准Modbus报文最大长度为256字节的限制，同时满足大数据量和高实时性的要求，加上网络原因或者设备故障，传统的数据采集方法经常会出现数据上报延时长，而影响了整个综合监控系统的可扩展性和实时性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于优先级和分段的数据采集方法，在兼容标准Modbus协议提前下，以解决因更多从站接入和大数据范围的采集带来的数据实时性问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于优先级和分段的数据采集方法，包括以下步骤：

步骤一：采集器读取配置文件，包括Type∈[1,512]、Priority∈[60,2³²]、Code∈[1,255]、Max∈[1,2¹⁶]、[Read∈[0,2¹⁶-1]、Write∈[0,2⁶⁴-1]，其中，Type为数据类型，Priority为优先级，Code为功能码，Max为单次最大数据采集量，Read为采集范围，Write为映射范围；

步骤二：根据配置参数，将超过单次最大数据采集量的每个待采集数据范围分段，将其转化为待采集数据分段组，使每个分段组的各分段范围之和等于采集范围；

步骤三：根据每个分段组优先级的不同生成采集任务循环队列，使不同优先级的分段按照它们的采集频率比例分散地分布于采集任务循环队列中；

步骤四：主站采用标准的Modbus/TCPIP或者Modbus/RTU协议，根据采集任务循环队列，发送当前任务分段范围的Modubus请求报文；

步骤五：主站收到该分段响应报文判断其是否错误，或者是否超时，如果是则执行步骤六，否则执行步骤七；

步骤六：主站有限次数地重新发送对该分段的Modbus请求报文或者重新连接从站；

步骤七：主站取出分段响应报文中的有效数据并更新到指定内存块；

步骤八：重复步骤四，从采集任务循环队列取出下一个任务并执行。

进一步地，其特征在于，主站可以同时接入N个从站并发地数据采集，主站将从各从站采集的数据更新到不同内存块，无需关心各从站地址范围是否重叠的问题，其中1＜＝N＜＝100。

进一步地，主站采集器根据每个分段组优先级生成采集任务循环队列，采集器将依据这个采集任务循环队列进行数据采集工作，每次只读取队列的任务，并没有出队列，每个任务组成一个4维的向量T＝[Code,Start,Count,NextTask]，其中Code是分段查询的功能码，Start是分段查询的开始地址，Count是分段查询的字数，NextTask是下一个分段查询任务执行的时间。

进一步地，还包括：采集任务循环队列是根据每个分段组优先级生成的，可以用以下的表达式表示：

其中Q表示采集任务循环队列，Q_n表示该采集器采集了n个不同优先级的数据范围，∪是一种运算符，将其后面元素的下标按照∪运算符的上标到下标以递增方式从左到右连接起来，T_i表示当前优先级数据范围的第i个分段或任务，nSplitCount是指第n个数据范围分段数目，Fn指第n个数据范围的查询频率，将表达式展开如下：

Q₁＝{T₁T₂T₃...T_1SplitCount}，只有一个数据范围；

两个数据范围；

三个数据范围；

……

n个数据范围。