[发明专利]一种基于5G的分布式IOT远程监控系统

说明书

一种基于5G的分布式IOT远程监控系统，其特征在于包括有分布式终端、云服务器、数据库、大数据分析系统、Socket局域网端口监听、Servlet广域网接口请求响应、广域网远程控制终端、中央控制室、以太网交换机及分布式摄像机群。分布式终端，采用5GDTU模块穿透公网搭建局域网，采用Socket定向通讯。上位机运行自适应滤波系数一阶低通滤波算法过滤现场噪声干扰与蜂刺，获得稳定且具备故障诊断价值的连续数据点。分布式终端向云服务器推送数据采用消息队列进行多线程异步消费存入数据库中。云服务器执行大数据分析，判定异常及时报警及自动下达逻辑控制器修正指令。云服务器开放Servlet接口，允许任意广域网远程监控终端设备发送请求，实现远程监控。

技术领域

本发明涉及数据采集、指令交互、远程监控领域，具体涉及基于5G的分布式IOT远程监控系统。

背景技术

随着通信技术的发展及物联网IOT的普及，信息交互的速率与滞后现象得到了极大的改善，使得数据高并发量下的工业分布式远程监控模式成为了可能。

传统的工业组态是通过串行、Profibus等总线形式，将传感器数据传送逻辑控制器工控机中进行组态，逻辑控制器可根据采集到的数据进行预定义的逻辑性控制，却无法实现大数据分析等更为复杂的数据处理。常规做法是将逻辑控制器作为下位机，将本地客户端电脑作为上位机。通过RS485的Modbus-RTC协议进行通信报文数据请求、或是通过Profibus完成上下位机的数据交互。因此，在此种模式下，下位机逻辑控制器起到的是基本的数据组态、逻辑动作控制、指令承接，上位机完成的是大数据分析等计算工作。

5G通讯技术的问世，给物联网IOT远程控制领域带来了新的可能，相比4G而言更充裕的带宽，更小的滞后。但是在高数据并发量的模式下，为确保多线程并发时造成的数据丢失问题，云服务器会采用消息队列的模式对数据进行消费。但是消息队列进行多线程的数据异步消费时，会加大数据处理的滞后现象。

对于远距离分布式设备而言，为控制设备成本、维护费用、以及环境限制条件，不会选择将大数据分析的计算压力施加于分布式设备上，分布式设备仅作为现场数据的承接节点。大数据分析在云服务器端完成，最后将计算结果转化为远程控制指令下达给分布式设备。尤其分布式设备布置于室外电箱之内时，因环境因素导致无法布置本地大数据处理客户端高性能PC。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于5G的分布式IOT远程监控系统方案。

分布式终端，由上位机、逻辑控制器、各类传感器构成、5G DTU模块构成。逻辑控制器与上位机采用Profinet网线连接，在云服务器上运行DTU模块的虚拟网卡，登录DTU设备管理网站，将项目中所有DTU的设备号设置为同一网段分组下，即可实现自建公网穿透的VPN局域网通讯。，即所有逻辑控制器与PC均处于同一个网段下，或根据设备MAC地址进行终端识别通讯。

各上位机之间，通过Socket协议进行数据交互。Socket是端口监听的模式，在无数据请求时不会产生遍历所造成的流量浪费。各分布式客户端均开启Client与Server端，Server端口用于承接同网段下其他分布式设备的数据或请求，Client端用于发送本机的数据或请求给其他同网段下的设备，采用报文通讯请求响应模式。

工业现场的情况较为复杂，在温度、电磁、振动等干扰下，传感器采集到数据通过二线制电流/电压输出至逻辑控制器模拟量模块时，会产生不同频率、振幅的噪声。为获取精确且平滑的传感器数据，需对输入信号进行上位机数字滤波处理，且分布式终端的上位机具备小规模的数据处理能力，使用滤波系数自适应优化算法可实现较好的滤波效果。