申请日2014.12.31
公开(公告)日2016.07.27
IPC分类号H04L29/08
摘要
本发明涉及一种基于偏量样本传输的污水处理厂工艺节点数据通信方法，与现有技术相比解决了数据传输量大导致传输效率低的缺陷。本发明包括以下步骤：上位机通过定期采样获得偏量样本数据包;上位机将偏量样本数据包发送至云计算中心;云计算中心进行现场实时样本数据的还原;云计算中心对现场实时样本数据进行缓存。本发明通过工艺节点的基础采样和偏量样本的分离，使得在频繁的数据通信过程中只进行偏量样本的传输，减少了采样数据上报的数据量和复杂度。
摘要附图
权利要求书
1.一种基于偏量样本传输的污水处理厂工艺节点数据通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
11)上位机通过定期采样获得偏量样本数据包，上位机定期对污水处理厂工艺节点数据进行基础采样，进行偏量样本数据分离;
12)上位机将偏量样本数据包发送至云计算中心;
13)云计算中心进行现场实时样本数据的还原，云计算中心通过解析样本数据包，还原现场的样本数据;
14)云计算中心对现场实时样本数据进行缓存，云计算中心采用循环队列对现场实时样本数据进行数据缓冲存储。
2.根据权利要求1所述的一种基于偏量样本传输的污水处理厂工艺节点数据通信方法，其特征在于，所述的上位机通过定期采样获得偏量样本数据包包括以下步骤：
21)上位机定期通过PLC、OPC或数据采集仪采集污水处理厂的工艺节点数据，将首次采集数据作为基础采样样本;
22)上位机将基础采样样本Vs和新采集的样本数据Vn进行判断，若Vs与Vn不相同，则将新采集的样本数据Vn放入增量样本数据序列Q(Vn1,Vn2,…)中;
23)将分离出的偏量样本数据序列Q(Vn1,Vn2,…)进行数据格式化打包，产生偏样增量样本包。
3.根据权利要求1所述的一种基于偏量样本传输的污水处理厂工艺节点数据通信方法，其特征在于，所述的云计算中心进行现场实时样本数据的还原包括以下步骤：
31)云计算中心对偏样增量样本包进行解包;
32)云计算中心通过上位机调取污水处理厂工艺节点的基础采样样本Vs;
33)云计算中心通过增量样本数据序列Q(Vn1,Vn2,…)与基础采样样本Vs进行逆向还原结合，得到现场工艺节点样本数据序列Q(V1，V2，V3，…，Vn)。
4.根据权利要求1所述的一种基于偏量样本传输的污水处理厂工艺节点数据通信方法，其特征在于，所述的云计算中心对现场实时样本数据进行缓存包括以下步骤：
41)云计算中心建立用于存储现场实时样本数据的循环队列X,循环队列X的容量为现场工艺节点样本数据序列Q中的工艺节点数;
42)将现场工艺节点样本数据序列Q1(V1，V2，V3，…，Vn)存储在循环队列中;
43)通过存入新的现场工艺节点样本数据序列Q2更新循环队列X，新的现场工艺节点样本数据序列Q2自动覆盖老的现场工艺节点样本数据序列Q1，以待展示客户端定期发送的数据展示请示。
5.根据权利要求1所述的一种基于偏量样本传输的污水处理厂工艺节点数据通信方法，其特征在于，所述的上位机将偏量样本数据分离发送至云计算中心还包括偏量样本数据包的再处理方法，其包括以下步骤：
51)对偏量样本数据包进行编码;
52)对编码后的偏量样本数据包进行Gzip加密;
53)对编码和Gzip加密后的偏量样本数据包进行基于动态秘钥的AES加密;
54)将最终的偏量样本数据包上传给云计算中心;
55)云计算中心接受样本数据后，按照规定的解压缩、Gzip解密及AES解密方法进行反向解析分离出偏量样本数据包。
说明书
一种基于偏量样本传输的污水处理厂工艺节点数据通信方法
技术领域
本发明涉及污水处理厂工艺节点数据传输技术领域，具体来说是一种基于偏量样本传输的污水处理厂工艺节点数据通信方法。
背景技术
目前，污水处理行业已经从初期的“重建设、轻运营”向“重运营，重监管”阶段过渡，特别是国家对环保监控力度加大。在这种大环境下，污水处理厂开始建设中控系统，通过大量数据采集及自动化控制，执行精细化运营管理。但是，环保部门对污水处理厂的偷排漏排、水质处理不达标等违规行为仍不能有效监督，水务公司对旗下污水处理厂也不能高效监管，因此需要将多家污水处理厂进行工艺节点信息采样并集中汇总分析和实时监控。
目前环保部门通过数采仪直接将水质数据采样或通过污水处理厂的中控系统，可以定期采集到污水处理各个工艺节点上的运行和监测数据，再通过数据采集网关就可以把多个污水处理厂的采集数据汇总到一起。但是在此过程中众多污水处理厂采集数据上传汇总解析运算遇到了诸多问题：
1、采集数据量大，一个中型的污水处理厂一般有上千个工艺节点，采集频率一般为秒级，数据量庞大，而一般的污水处理厂网络带宽有限，难以满足数据传输需求;
2、上报数据冗余大，很多数据特定时间是无变化的，而这些数据的采集和传输也占用大量的带宽;
3、海量的数据传输不仅占用大量的带宽，而且数据传输延迟和丢包严重，严重影响数据的时效性和真实性。
但是在大量的采集数量中可以发现，一个中型的污水处理厂虽有上千个工艺节点，但在正常情况下大部分的工艺节点数据并未产生变化，可是仍要频繁地将这些未变化的数据进行上传，从而形成海量的数据传输。如何开发出一种可以降低数量的传输量从而提高传输效率和质量的通信方法已经成为急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中数据传输量大导致传输效率低的缺陷，提供一种基于偏量样本传输的污水处理厂工艺节点数据通信方法来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于偏量样本传输的污水处理厂工艺节点数据通信方法，包括以下步骤：
上位机通过定期采样获得偏量样本数据包，上位机定期对污水处理厂工艺节点数据进行基础采样，进行偏量样本数据分离;
上位机将偏量样本数据包发送至云计算中心;
云计算中心进行现场实时样本数据的还原，云计算中心通过解析样本数据包，还原现场的样本数据;
云计算中心对现场实时样本数据进行缓存，云计算中心采用循环队列对现场实时样本数据进行数据缓冲存储。
所述的上位机通过定期采样获得偏量样本数据包包括以下步骤：
上位机定期通过PLC、OPC或数据采集仪采集污水处理厂的工艺节点数据，将首次采集数据作为基础采样样本;
上位机将基础采样样本Vs和新采集的样本数据Vn进行判断，若Vs与Vn不相同，则将新采集的样本数据Vn放入增量样本数据序列Q(Vn1,Vn2,…)中;
将分离出的偏量样本数据序列Q(Vn1,Vn2,…)进行数据格式化打包，产生偏样增量样本包。
所述的云计算中心进行现场实时样本数据的还原包括以下步骤：
云计算中心对偏样增量样本包进行解包;
云计算中心通过上位机调取污水处理厂工艺节点的基础采样样本Vs;
云计算中心通过增量样本数据序列Q(Vn1,Vn2,…)与基础采样样本Vs进行逆向还原结合，得到现场工艺节点样本数据序列Q(V1，V2，V3，…，Vn)。
所述的云计算中心对现场实时样本数据进行缓存包括以下步骤：
云计算中心建立用于存储现场实时样本数据的循环队列X,循环队列X的容量为现场工艺节点样本数据序列Q中的工艺节点数;
将现场工艺节点样本数据序列Q1(V1，V2，V3，…，Vn)存储在循环队列中;
通过存入新的现场工艺节点样本数据序列Q2更新循环队列X，新的现场工艺节点样本数据序列Q2自动覆盖老的现场工艺节点样本数据序列Q1，以待展示客户端定期发送的数据展示请示。
所述的上位机将偏量样本数据分离发送至云计算中心还包括偏量样本数据包的再处理方法，其包括以下步骤：
对偏量样本数据包进行编码;
对编码后的偏量样本数据包进行Gzip加密;
对编码和Gzip加密后的偏量样本数据包进行基于动态秘钥的AES加密;
将最终的偏量样本数据包上传给云计算中心;
云计算中心接受样本数据后，按照规定的解压缩、Gzip解密及AES解密方法进行反向解析分离出偏量样本数据包。
有益效果
本发明的一种基于偏量样本传输的污水处理厂工艺节点数据通信方法，与现有技术相比通过工艺节点的基础采样和偏量样本的分离，使得在频繁的数据通信过程中只进行偏量样本的传输，减少了采样数据上报的数据量和复杂度。本发明能够大幅减少污水处理厂数据上报带宽，节约网络成本，真实高效地还原现场工艺节点数据样本，有效解决各个污水处理厂工艺节点数据曲线展示实时性和真实性问题。
