一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块

摘要

本发明公开了一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块，云服务平台包括WEB服务器、数据库和服务器接发程序，云通讯模块包括SIM卡模块、GSM天线模块、限流电阻阵列模块、无线模块、STC单片机、模数转换器、电源芯片、通信接口和模拟量接口，云通讯模块通过上位机与柴油发电机组连接，Flash保存区内包括优先等级依次递减的机组控制寄存器区、机组报警寄存器区、机组警告寄存器区和机组状态寄存器区；本发明云通讯模块能保持24小时在线发送实时数据到WEB服务器，也能快速响应云服务平台的各种指令，采用基于数据变化的数据推送算法，能大幅度节省了通讯线路上的数据流量，采用分区自动扫描，读取数据更加合理可靠。

权利要求

1.一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块，其特征在于：包括云服务平台和云通讯模块，所述云服务平台包括WEB服务器、数据库和服务器接发程序，所述WEB服务器连接数据库，所述数据库连接服务器接发程序，所述服务器接发程序通过TCP/IP协议与云通讯模块建立通信连接，所述服务器接发程序用于接受云通讯模块传输的传感器节点采集数据并存入数据库，并将数据库内WEB服务器的控制指令发送传感器节点，所述云通讯模块采用长连接模式与服务器接发程序进行通信，所述云通讯模块包括SIM卡模块、GSM天线模块、限流电阻阵列模块、无线模块、STC单片机、模数转换器、电源芯片、通信接口和模拟量接口，所述云通讯模块通过上位机与柴油发电机组连接，并在上位机的Flash保存区进行相关的参数配置，所述云通讯模块定时读取Flash保存区的Modbus通讯协议命令，并按照Modbus通讯协议命令读取相应的寄存器数据，然后将数据上报至WEB服务器，所述Flash保存区内包括优先等级依次递减的机组控制寄存器区、机组报警寄存器区、机组警告寄存器区和机组状态寄存器区；

所述服务器接发程序创建一个socket，然后将IP、端口号进行绑定，然后开始监听该端口，当监听端口有接收请求，则首先进行握手，然后从socket中读取接收到的数据，再根据接收的数据格式，将读取的数据提取出来，把有效数据存入数据库；

所述服务器接发程序将数据库内WEB服务器的控制指令发送传感器节点的具体过程为：所述服务器接发程序从数据库的中读取WEB服务器的控制指令时，当控制指令发生了变化，则将控制指令通过socket发送到目的地址，当控制指令没有发生变化，则不向传感器节点发送；

所述服务器接发程序不向传感器节点发送控制指令后，所述服务器接发程序继续监听socket端口，并接收网路接入设备发送的数据，然后存入数据库，所述服务器接发程序一直运行到socket关闭；

所述机组状态寄存器区用于在定时时间点进行读取寄存器数据，所述机组状态寄存器区设有逻辑控制单元，所述逻辑控制单元采用基于数据变化的数据推送算法，所述机组状态寄存器区读取寄存器数据后与上一次读取的寄存器数据进行对比，当对比变化值小于允许误差△x，则此次不会上报该寄存器内容到WEB服务器，当对比变化值大于允许误差，则将数据上报给WEB服务器。

2.根据权利要求1所述的一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块，其特征在于：所述无线模块为GSM/GPRS+GPS无线模块，所述通信接口为RS232/485通信接口。

3.根据权利要求1所述的一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块，其特征在于：所述云通讯模块传输传感器节点采集数据时，每隔1分钟通过服务器接发程序向WEB服务器发送一次心跳包数据并存入数据库，所述WEB服务器接受云通讯模块传输的传感器节点采集数据时，无论有没有发送其他数据，心跳包的时间间隔均为60s，当所述WEB服务器

2‑3分钟内没有收到心跳包，或收到的心跳包的主体数据为null，则认为该连接为死链，可以释放该连接。

4.根据权利要求1所述的一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块，其特征在于：所述机组控制寄存器区用于实时监控柴油发电机组的所有操作数据，并将所有的操作数据第一时间上传至WEB服务器的数据库进行存储，以及传送至用户端。

5.根据权利要求1所述的一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块，其特征在于：所述机组报警寄存器区读取数据时，每隔10s遍历一次，若当前遍历读取数据与上一次读取的内容不同，则会立即上报给WEB服务器，所述WEB服务器进行数据分析后快速返回应急处置指令。

6.根据权利要求1所述的一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块，其特征在于：所述机组警告寄存器区用于分析柴油发电机组的蓄电池电压、润滑油压力、负载电压、负载电流和转速的运行风险，并及时上报预警观测请求。

说明书

一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块

技术领域

[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块。

背景技术

[0002] 柴油发电机组通常作为数据中心应急备用电源、建筑工地主用电源、通讯基站备用/主用电源、船舶主用动力电源和军用移动电源为各行各业稳定生产提供了动力。物联网
技术的发展使得柴油发电机组分布式远程监控、报警处置与服务响应、维护保养、应急抢修
等全生命周期核心业务由传统的现场人工操作模式向远程轻量化、自动化和智能化转变成
为可能。柴油发电机组云通讯成为连接物联网与云服务系统的核心和数据枢纽；

[0003] 然而，市场现有发电机组云通讯模块多数借助手机SIM卡或数据通讯流量卡，通过GPRS通讯协议，采用socket定时(采样间隔一般为10s)全量发送柴油发电机组控制器所存
储的状态量。由此，在满足全球大规模、分布式柴油发电机组远程监控、报警处置等业务需
求的前提下，现有云通讯模块的主要技术缺陷为：1)尚未区分数据类型，由全量发送模式所
导致的数据流量较大，对手机蜂窝基站的通讯负荷较大；2)由定时数据发送所导致的远程
监控指令响应滞后，等待时间随机性明显，最长可达19s；3)对于发电机组现场操作和报警
等优先级较高的数据信息无法及时有效地传输到云服务器，造成应急处置滞后。因此，本发
明提出一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块，以解决现有技术中的不足之
处。

发明内容

[0004] 针对上述问题，本发明的目的在于提供一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块，该云通讯模块通过采用长连接通讯，云通讯模块能保持24小时在线，可以发送实
时数据到WEB服务器，同时也能快速响应云服务平台的各种指令，通过逻辑控制单元采用基
于数据变化的数据推送算法，能大幅度节省了通讯线路上的数据流量，采用分区自动扫描，
读取数据更加合理可靠。

[0005] 为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

[0006] 一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块，包括云服务平台和云通讯模块，所述云服务平台包括WEB服务器、数据库和服务器接发程序，所述WEB服务器连接数据
库，所述数据库连接服务器接发程序，所述服务器接发程序通过TCP/IP协议与云通讯模块
建立通信连接，所述服务器接发程序用于接受云通讯模块传输的传感器节点采集数据并存
入数据库，并将数据库内WEB服务器的控制指令发送传感器节点，所述云通讯模块采用长连
接模式与服务器接发程序进行通信，所述云通讯模块包括SIM卡模块、GSM天线模块、限流电
阻阵列模块、无线模块、STC单片机、模数转换器、电源芯片、通信接口和模拟量接口，所述云
通讯模块通过上位机与柴油发电机组连接，并在上位机的Flash保存区进行相关的参数配
置，所述云通讯模块定时读取Flash保存区的Modbus通讯协议命令，并按照Modbus通讯协议
命令读取相应的寄存器数据，然后将数据上报至WEB服务器，所述Flash保存区内包括优先
等级依次递减的机组控制寄存器区、机组报警寄存器区、机组警告寄存器区和机组状态寄
存器区。

[0007] 进一步改进在于：所述无线模块为GSM/GPRS+GPS无线模块，所述通信接口为RS232/485通信接口。

[0008] 进一步改进在于：所述服务器接发程序接受云通讯模块传输的传感器节点采集数据并存入数据库的具体过程为：所述服务器接发程序创建一个socket，然后将IP、端口号进
行绑定，然后开始监听该端口，当监听端口有接收请求，则首先进行握手，然后从socket中
读取接收到的数据，再根据接收的数据格式，将读取的数据提取出来，把有效数据存入数据
库。

[0009] 进一步改进在于：所述服务器接发程序将数据库内WEB服务器的控制指令发送传感器节点的具体过程为：所述服务器接发程序从数据库的中读取WEB服务器的控制指令时，
当控制指令发生了变化，则将控制指令通过socket发送到目的地址，当控制指令没有发生
变化，则不向传感器节点发送。

[0010] 进一步改进在于：所述服务器接发程序不向传感器节点发送控制指令后，所述服务器接发程序继续监听socket端口，并接收网路接入设备发送的数据，然后存入数据库，所
述服务器接发程序一直运行到socket关闭。

[0011] 进一步改进在于：所述云通讯模块传输传感器节点采集数据时，每隔1分钟通过服务器接发程序向WEB服务器发送一次心跳包数据并存入数据库，所述WEB服务器接受云通讯
模块传输的传感器节点采集数据时，无论有没有发送其他数据，心跳包的时间间隔均为
60s，当所述WEB服务器2‑3分钟内没有收到心跳包，或收到的心跳包的主体数据为null，则
认为该连接为死链，可以释放该连接。

[0012] 进一步改进在于：所述机组控制寄存器区用于实时监控柴油发电机组的所有操作数据，并将所有的操作数据第一时间上传至WEB服务器的数据库进行存储，以及传送至用户
端。

[0013] 进一步改进在于：所述机组报警寄存器区读取数据时，每隔10s遍历一次，若当前遍历读取数据与上一次读取的内容不同，则会立即上报给WEB服务器，所述WEB服务器进行
数据分析后快速返回应急处置指令。

[0014] 进一步改进在于：所述机组警告寄存器区用于分析柴油发电机组的蓄电池电压、润滑油压力、负载电压、负载电流和转速的运行风险，并及时上报预警观测请求。

[0015] 进一步改进在于：所述机组状态寄存器区用于在定时时间点进行读取寄存器数据，所述机组状态寄存器区设有逻辑控制单元，所述逻辑控制单元采用基于数据变化的数
据推送算法，所述机组状态寄存器区读取寄存器数据后与上一次读取的寄存器数据进行对
比，当对比变化值小于允许误差△x，则此次不会上报该寄存器内容到WEB服务器，当对比变
化值大于允许误差，则将数据上报给WEB服务器。

[0016] 本发明的有益效果为：本发明柴油发电机组云通讯模块通过采用长连接通讯，云通讯模块能保持24小时在线，可以发送实时数据到WEB服务器，同时也能快速响应云服务平
台的各种指令，每隔1分钟发送心跳包数据，能确保GPRS通讯端口的连接，本发明通过逻辑
控制单元采用基于数据变化的数据推送算法，当采集到的数据变化值小于允许误差，不向
WEB服务器传送数据，从而大幅度节省了通讯线路上的数据流量，通过将Flash保存区的机
组控制寄存器区、机组报警寄存器区、机组警告寄存器区、机组状态寄存器区设置优先级，
采用分区自动扫描，读取数据更加合理可靠。

附图说明

[0017] 图1为本发明云服务平台结构框架示意图。

[0018] 图2为本发明云通讯模块硬件结构示意图。

[0019] 图3为本发明服务器接发程序与云通讯模块通信流程示意图。

[0020] 图4为本发明心跳包通讯流程示意图。

[0021] 图5为本发明基于数据变化的数据推送算法流程示意图。

具体实施方式

[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0023] 根据图1、2、3、4、5所示，本实施例提出一种长连接小数据流量的柴油发电机组云通讯模块，包括云服务平台和云通讯模块，所述云服务平台包括WEB服务器、数据库和服务
器接发程序，所述WEB服务器连接数据库，所述数据库连接服务器接发程序，所述服务器接
发程序通过TCP/IP协议与云通讯模块建立通信连接，所述服务器接发程序用于接受云通讯
模块传输的传感器节点采集数据并存入数据库，并将数据库内WEB服务器的控制指令发送
传感器节点，所述云通讯模块采用长连接模式与服务器接发程序进行通信，所述云通讯模
块包括SIM卡模块、GSM天线模块、限流电阻阵列模块、无线模块、STC单片机、模数转换器、电
源芯片、通信接口和模拟量接口，所述无线模块为GSM/GPRS+GPS无线模块，所述通信接口为
RS232/485通信接口，所述云通讯模块通过上位机与柴油发电机组连接，并在上位机的
Flash保存区进行相关的参数配置，所述云通讯模块定时读取Flash保存区的Modbus通讯协
议命令，并按照Modbus通讯协议命令读取相应的寄存器数据，然后将数据上报至WEB服务
器，所述Flash保存区内包括优先等级依次递减的机组控制寄存器区、机组报警寄存器区、
机组警告寄存器区和机组状态寄存器区。

[0024] 所述服务器接发程序接受云通讯模块传输的传感器节点采集数据并存入数据库的具体过程为：所述服务器接发程序创建一个socket，然后将IP、端口号进行绑定，然后开
始监听该端口，当监听端口有接收请求，则首先进行握手，然后从socket中读取接收到的数
据，再根据接收的数据格式，将读取的数据提取出来，把有效数据存入数据库。

[0025] 所述服务器接发程序将数据库内WEB服务器的控制指令发送传感器节点的具体过程为：所述服务器接发程序从数据库的中读取WEB服务器的控制指令时，当控制指令发生了
变化，则将控制指令通过socket发送到目的地址，当控制指令没有发生变化，则不向传感器
节点发送。

[0026] 所述服务器接发程序不向传感器节点发送控制指令后，所述服务器接发程序继续监听socket端口，并接收网路接入设备发送的数据，然后存入数据库，所述服务器接发程序
一直运行到socket关闭。

[0027] 所述云通讯模块传输传感器节点采集数据时，每隔1分钟通过服务器接发程序向WEB服务器发送一次心跳包数据并存入数据库，所述WEB服务器接受云通讯模块传输的传感
器节点采集数据时，无论有没有发送其他数据，心跳包的时间间隔均为60s，当所述WEB服务
器2‑3分钟内没有收到心跳包，或收到的心跳包的主体数据为null，则认为该连接为死链，
可以释放该连接。

[0028] 所述机组控制寄存器区用于实时监控柴油发电机组的所有操作数据，并将所有的操作数据第一时间上传至WEB服务器的数据库进行存储，以及传送至用户端。

[0029] 所述机组报警寄存器区读取数据时，每隔10s遍历一次，若当前遍历读取数据与上一次读取的内容不同，则会立即上报给WEB服务器，所述WEB服务器进行数据分析后快速返
回应急处置指令。

[0030] 所述机组警告寄存器区用于分析柴油发电机组的蓄电池电压、润滑油压力、负载电压、负载电流和转速的运行风险，并及时上报预警观测请求。

[0031] 所述机组状态寄存器区用于在定时时间点进行读取寄存器数据，所述机组状态寄存器区设有逻辑控制单元，所述逻辑控制单元采用基于数据变化的数据推送算法，所述机
组状态寄存器区读取寄存器数据后与上一次读取的寄存器数据进行对比，当对比变化值小
于允许误差△x，则此次不会上报该寄存器内容到WEB服务器，当对比变化值大于允许误差，
则将数据上报给WEB服务器。

[0032] 本发明柴油发电机组云通讯模块通过采用长连接通讯，云通讯模块能保持24小时在线，可以发送实时数据到WEB服务器，同时也能快速响应云服务平台的各种指令，每隔1分
钟发送心跳包数据，能确保GPRS通讯端口的连接，本发明通过逻辑控制单元采用基于数据
变化的数据推送算法，当采集到的数据变化值小于允许误差，不向WEB服务器传送数据，从
而大幅度节省了通讯线路上的数据流量，通过将Flash保存区的机组控制寄存器区、机组报
警寄存器区、机组警告寄存器区、机组状态寄存器区设置优先级，采用分区自动扫描，读取
数据更加合理可靠。

[0033] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原
理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进
都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界
定。