[發明專利]一種集中式監控網絡系統的通信與協作方法

有效

• 申請號: 201910254121.1
• 申請日: 2019-03-30
• 公開（公告）號: CN109889610B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 谷紅亮
• 申請（專利權）人: 谷紅亮
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G01D21/02;H04L7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種集中式監控網絡系統的通信與協作方法，包括通信方法和時間校準方法。系統由網絡連接的實現集中監控功能的中心單元和分布各處的被監控終端單元構成。其中，通信方法能實現中心單元對采集自各監控終端的監控數據收集與控制命令下達功能；基于報告?響應時序邏輯，適合大多數網絡協議來承載，支持結果可靠性保障；在終端上節省電量、節省網絡流量的效果突出；能保證數據采集的實時性，也保證命令下達最大延時的可控；支持賬號認證，具有一定安全性；采用了流量均衡設計，負載不會隨容量擴大而明顯增加。時間校準方法能實現各監控終端時鐘時間的校準，它無需時鐘永不停，不限重啟次數，無需同步時間，只要有統一時間間隔，就能在中心單元上實現時間的自動校準。

技術領域

本發明涉及監控網絡系統領域，特別涉及一種集中式監控網絡系統的通信與協作方法。

背景技術

現有技術中，對系統的監視(Supervisory、Surveillance)與控制(Control)擁有巨大的市場需求?，F在的監控系統已逐漸擺脫了孤立的、孤島式的監控模式，逐漸轉向基于網絡連接的，面向分布在多處的單元的集中監控。集中監控意味著對全系統的監視與控制能在某一集中結點上完成監控交互、命令下達、數據集中等功能。這種基于網絡的集中監控，在工業控制網(俗稱工控網、工業網絡)、互聯網、物聯網等多種網絡領域都有強烈的需求，也有得到探索與應用。在工控網領域，需要在某點上控制多臺散布的PLC(ProgrammableLogic Controller，可編程邏輯控制器)設備。在物聯網領域，需要在某處實時收集分布在各處的信息(機電)終端采集的數據，以及集中統一控制這些終端的行為以期其共同協作來完成某項任務。

這種基于網絡的集中監控系統，包含了實現集中監控功能的中心單元和分布各處的(被)被監控終端單元兩種基本部件，并由網絡把它們連接起來。這里的被監控終端單元是指擁有通過各種傳感器件/儀表來實現監視數據采集功能，以及能執行來自中心單元的命令實現控制功能的機電設備。而中心單元是實現監控數據的收集、存儲與管理，以及提供集中式監控功能的部件，形式上往往是一臺計算機。

在中心單元與各監控終端通信協作共同完成監控任務上，硬件的連接，即網絡的連接，相對來說比較容易，但是在協作方法特別是通信方法上，會面臨如下一些新挑戰(新問題)：

1.省電、省流量與實時性兼得的問題：

監控終端如果由電池供電，或者采用無線廣域網作為其網絡通信模塊，就涉及到一個省電和省通信流量的問題。我們知道，如果通信部件一直處于工作狀態，其消耗的電能遠大于處于不工作狀態(如休眠狀態)。同時，如果通信部件一直連接著網絡，其產生的數據通信量(即流量)會超過其非連接狀態的。因此，出于省電和省流量的目的，我們應該盡量關閉監控終端的通信部件。

但是，從實時性的角度上來說，為了讓監視信息及時收集到，以及讓控制命令及時下達，我們應該(讓通信部件)一直連接著網絡。

這兩種目標勢必會在實現方向上產生矛盾，使得兩者(目標)難以兼得。而且現實的監控系統卻同時追求這兩個目標。因此，如何設計一種通信協調方法，使得省電、省流量與實時性兼得，這是我們應該正視的問題。

2.時間校準的問題：

在監控系統中，采集的時間對數據、事件來說往往是一個關鍵性、決定性的線索，它往往蘊含著發生在各監控終端上事件的邏輯關系。因此，各監控終端使用同步時間(或者統一時間)顯得尤為重要。

但實際上，監控終端往往使用各自自己的時鐘，使得其時間不同步；而且監控終端往往會因為更換電池等操作導致其時鐘/時間的重啟，使得同步后的時間又變得不同步。

因此，在系統的通信協調方法中，如何實現系統中各單元的時間統一化(或者說時間校準)，也是一個不可回避的問題。

發明內容