CN101145982A - 一种基于对象模型与协议组态配置的通用网关设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于对象模型与协议组态配置的通用网关设计方法，其依序包括以下步骤：a.开发协议配置组态管理平台，b.生成专用网关应用程序，d.装配具体场合的专用功能网关；通过开发协议配置组态管理平台来生成专用网关应用程序，然后装配具体场合的专用功能网关，从而形成具体的网关产品。本发明由于采用了上述技术方案，故本发明灵活性好、可靠性高、可批量化生产，成本较低，其确保了网关功能完整、性能可靠。

Description

一种基于对象模型与协议组态配置的通用网关设计方法

技术领域

本发明涉及一种智能建筑系统集成领域集成网关的开发方法，具体地说，涉及一种基于对象模型与协议组态配置的通用网关设计方法。

背景技术

在智能建筑系统集成领域，系统集成的对象越来越广，系统集成时的功能要求越来越高，系统集成的需求也越来越多。而系统集成的关键设备┄集成网关的质量与性能，直接决定了智能化项目的最后实施效果及成功与否。因此，集成网关的设计是智能建筑系统集成领域中的一项关键技术。

集成网关在具体设计时，涉及到被集成对象的类型、集成监控的功能要求、集成对象所采用的智能控制器厂家、通信协议、待集成对象的智能控制器物理接口属性、通信属性、监控管理平台的通信驱动的支持情况等许多具体集成条件。在具体网关设计研制时必须由业主方、机电设备供货方、系统集成商等多家联合出面，协商各自的协议类型、协议资料提交的时间、集成网关实现的功能、集成管理平台支持的通信协议驱动等。由于这些内容太专业，而开发人员又不可能跟进太长的时间，结果是智能建筑都快要投入使用了，系统集成的条件还确定不下来，最后留给开发人员的开发时间非常短。

此外，具体项目中集成条件差异太多，一般网关开发人员无力进行合理的系统设计，只能被迫采用直接将该自由协议与管理平台的协议进行一对一解析，实现对特定监控对象在特定监控要求下的功能集成。

目前智能建筑系统集成领域集成网关的设计普遍采用定制化方法，其缺点与不足是：(1)网关在开发的需求收集、现场调试等过程中，都必须要专业开发人员参与，使用难度大；(2)系统集成的条件收集时间短，很难对系统集成的条件进行合理的规划；(3)网关开发的时间紧，网关的质量无法得到保障，网关的可靠性较差，导致智能建筑系统集成项目的实施效果很不理想；(4)无法把本次开发的成果直接应用到下次网关开发的工作中，更不能将本次开发的网关作为一个标准产品投放市场，即本次开发的网关下次能直接使用的可能性非常小。因此，如何解决上述技术问题，成为有待解决的问题。

发明内容

本发明在于提供一种能够缓和智能建筑系统集成需求条件收集时间紧、难度大的问题，可实现集成网关的标准化设计和批量化生产，可不断扩充自动生成专用网关的种类，具有网关功能完整、性能可靠特点的基于对象模型与协议组态配置的通用网关设计方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于对象模型与协议组态配置的通用网关设计方法，其特征在于：依序包括以下步骤：a、开发协议配置组态管理平台，b、生成专用网关应用程序，d、装配具体场合的专用功能网关；

a、开发协议配置组态管理平台：

将智能建筑系统集成领域涉及到的设备、集成子系统抽象成多类通用对象模型，将监控要求用对象的属性、事件表示出来，将通用对象模型的属性和事件定义成标准格式数据表；

根据通用对象模型和标准格式数据表，将不同厂家或品牌的通信协议解析与数据内容提取方法编成自由协议解析模块；将网络通讯中的应用层的不同标准协议的数据进行打包编成应用层标准协议解析模块；

建立一个协议配置组态管理平台，该协议配置组态管理平台包括用于管理平台的系统管理部分、用于创建网关的网关创建部分、用于管理通用对象模型的对象管理部分、用于管理自由协议解析模块的自由协议管理部分、用于管理应用层标准协议解析模块的标准协议管理部分、编译部分，运行该协议配置组态管理平台，在该协议配置组态管理平台上创建一个协议库并把自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块装载入协议库中，该协议配置组态管理平台通过其对象管理部分来增加、删除或者修改对象模型并把它们加入协议库中进行管理和调用，通过其自由协议管理部分来增加、删除或者修改自由协议解析模块并把它们加入协议库中进行管理和调用，通过其标准协议管理部分来增加、删除或者修改标准协议解析模块并把它们加入协议库中进行管理和调用；

b、生成专用网关应用程序：

通过协议配置组态管理平台的网关创建部分创建网关项目，通过协议配置组态管理平台选择并加载其协议库中的自由协议解析模块并对该自由协议模块的通讯属性进行配置，通过协议配置组态管理平台创建网关数据点表，通过协议配置组态管理平台选择并加载其协议库中的应用层标准协议解析模块并对该应用层标准协议解析模块的通讯属性进行配置，按智能建筑系统领域集成的具体场合所规定的集成条件与需求，在协议配置组态管理平台上通过参数配置对网关具体解析的数据点进行定义与配置管理，生成具体网关运行文件，然后通过协议配置组态管理平台的编译部分将自由协议解析模块、网关数据点表、应用层标准协议解析模块、网关运行文件进行编译生成专用网关应用程序，运行该专用网关应用程序；

d、装配具体场合的专用功能网关：

选配工控机，安装操作系统，安装专用网关应用程序，从而形成网关产品。

为了进一步改进本技术方案，所述协议配置组态管理平台还包括仿真测试部分，在步骤b和步骤d之间设有步骤c，步骤c是测试专用网关应用程序；

c、测试专用网关应用程序：

启动协议配置组态管理平台的仿真测试部分并形成一仿真测试界面，并通过该界面将步骤b中生成的专用网关应用程序进行仿真测试，在对编译过的自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块在该仿真测试界面中进行仿真测试中，如果上述仿真测试成功，即进入对专用网关应用程序进行功能测试，如果上述仿真测试不成功，即通过调整自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块中的解析代码和参数设置，然后再重新对自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块进行仿真测试，直到其仿真测试成功，在对专用网关应用程序进行功能测试中，如果功能测试成功，即生成成功测试报告并生成产品授权码，然后进入步骤d，如果功能测试不成功，即调整相应参数处理代码，然后再重新进行功能测试一直到功能测试成功，然后再进入步骤d。

在本发明中，所述协议配置组态管理平台的系统管理部分负责对用户的权限进行设置，对用户的登录进行管理，对协议库的文件路径进行设置，对网关创建后生成的项目文件路径进行设置。

在本发明中，所述协议配置组态管理平台的网关创建部分负责进行创建网关项目，对网关数据点表进行管理，对网关应用程序进行授权管理。

在本发明中，所述协议配置组态管理平台的对象管理部分负责增加、删除、修改对象模型，维护一个总的标准数据点表。

在本发明中，所述协议配置组态管理平台的自由协议管理部分负责在创建网关项目时增加、删除自由协议解析模块，并在加载自由协义解析模块后，对各端口属性、协议参数、对象模型和网关数据点表的参数进行配置与赋值。

在本发明中，所述协议配置组态管理平台的标准协议管理部分负责在创建网关项目时增加、删除应用层标准协议解析模块，并在加载该应用层标准协议解析模块后，对各端口属性、协议参数、对象模型和网关数据点表的参数进行配置与赋值。

在本发明中，所述协议配置组态管理平台的编译部分负责对新创建的网关项目中的各种特性化参数进行统一打包，形成网关运行文件。

在本发明中，所述协议配置组态管理平台的仿真测试部分负责配置新创建的网关应用程序功能测试时的测试环境，监控仿真测试的过程以及整理测试结果。

本发明由于采用了上述技术方案，故其具有以下有益效果：

首先，本发明将智能建筑系统集成领域涉及到的设备、集成子系统抽象成多类通用对象模型，将监控要求用对象的属性、事件表示出来，将通用对象模型的属性和事件定义成标准格式数据表；然后根据通用对象模型和标准格式数据表，将不同厂家或品牌的通信协议解析与数据内容提取方法编成自由协议解析模块，将网络通讯中的应用层的不同标准协议的数据进行打包编成应用层标准协议解析模块，同时协议配置组态管理平台创建有一个协议库并把自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块是装载在该协议库中，通过协议配置组态管理平台的网关创建部分创建网关项目，通过协议配置组态管理平台选择并加载其协议库中的自由协议解析模块并对该自由协议模块的通讯属性进行配置，通过协议配置组态管理平台创建网关数据点表，通过协议配置组态管理平台选择并加载其协议库中的应用层标准协议解析模块并对该应用层标准协议解析模块的通讯属性进行配置，按智能建筑系统领域集成的具体场合所规定的集成条件与需求，在协议配置组态管理平台上通过参数配置对网关具体解析的数据点进行定义与配置管理，生成具体网关运行文件，故本发明在需要解析的两种协议之间，通过增加一个标准对象描述层，并设计了开放的配置信息数据库，即网关运行文件、网关数据点表和协议库等，因此，任意一种协议解析程序可以先按通用对象描述的要求进行编程与模块化封装，而不必直接关联另一种协议解析要求，从而实现了真正意义上的模块化设计，故与传统的集成网关设计技术相比，本发明对协议解析的灵活性好、可靠性高、可批量化生产，成本较低；

其次，本发明通过开发协议配置组态管理平台，将智能建筑系统集成领域集成的条件进行统一规划，故本发明缓和系统集成需求条件收集时间紧、难度大的问题；

第三，本发明借助协议配置组态管理平台，各种专用功能的网关产品，只需通过在协议配置组态管理平台中进行简单的组态与配置，便可自动生成相应的网关应用程序，故本发明可实现集成网关的标准化设计和批量化生产；

第四，本发明的协议配置组态管理平台能不断扩充新的对象模型、自由协议解析模块、标准协议解析模块，其可将以往的工作成果通过协议配置组态管理平台沉淀下来，不断拓展系统平台自动生成专用网关的种类，故本发明的使用范围广泛，适用性强；

第五，本发明提供了全面的仿真测试，本发明通过对协议模块通信属性的配置，例如端口类型、端口号或IP地址、波特率、数据位长度、停止位长度、校验方式等，从而解决了网关的互连问题，通过协议格式和不同厂家设备/子系统监控信息提取的差异性配置，例如不同的监控设备厂家、不同的监控信息内容提取要求等，解决了网关的互操作问题，故本发明确保了网关功能完整、性能可靠，同时，其较好地解决了目前网关研制中现场调试麻烦的难题。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的程序流程图。

图2为本发明的协议配置组态管理平台的菜单示意图。

具体实施方式

如图1所示，它是本发明的程序流程图。一种基于对象模型与协议组态配置的通用网关设计方法，依序包括以下步骤：a、开发协议配置组态管理平台，b、生成专用网关应用程序，c、测试专用网关应用程序，d、装配具体场合的专用功能网关。在步骤a中，将智能建筑系统集成领域涉及到的设备、集成子系统进行分类，形成多类通用对象模型，将监控要求用对象的属性、事件表示出来，将通用对象模型的属性和事件定义成标准格式数据表；根据通用对象模型和标准格式数据表，将不同厂家或品牌的通信协议解析与数据内容提取方法编成自由协议解析模块；将网络通讯中的应用层的不同标准协议的数据进行打包编成应用层标准协议解析模块；建立一个协议配置组态管理平台，该协议配置组态管理平台包括用于管理平台的系统管理部分、用于创建网关的网关创建部分、用于管理通用对象模型的对象管理部分、用于管理自由协议解析模块的自由协议管理部分、用于管理应用层标准协议解析模块的标准协议管理部分、编译部分，见图2，运行该协议配置组态管理平台，对用户操作进行权限审核与登录管理，如果不正确，即退出该运行该协议配置组态管理平台，如果正确，即在该协议配置组态管理平台上创建一个协议库并把自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块装载在该入协议库中，该协议配置组态管理平台通过其对象管理部分来增加、删除或者修改对象模型并把它们加入协议库中进行管理和调用，通过其自由协议管理部分来增加、删除或者修改自由协议解析模块并把它们加入协议库中进行管理和调用，通过其标准协议管理部分来增加、删除或者修改标准协议解析模块并把它们加入协议库中进行管理和调用。在步骤b中，通过协议配置组态管理平台的网关创建部分创建网关项目，通过协议配置组态管理平台选择并加载其协议库中的自由协议解析模块并对该自由协议模块的通讯属性进行配置，通过协议配置组态管理平台创建网关数据点表，通过协议配置组态管理平台选择并加载其协议库中的应用层标准协议解析模块并对该应用层标准协议解析模块的通讯属性进行配置，按智能建筑系统领域集成的具体场合所规定的集成条件与需求，在协议配置组态管理平台上通过参数配置对网关具体解析的数据点进行定义与配置管理，生成具体网关运行文件，然后通过协议配置组态管理平台的编译部分将自由协议解析模块、网关数据点表、应用层标准协议解析模块、网关运行文件进行编译生成专用网关应用程序，运行该专用网关应用程序；在步骤c中，启动协议配置组态管理平台的仿真测试部分并形成一仿真测试界面，并通过该界面将步骤b中生成的专用网关应用程序进行仿真测试，在对编译过的自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块在该仿真测试界面中进行仿真测试中，如果上述自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块的仿真测试成功，即进入对专用网关应用程序进行功能测试，如果上述仿真测试不成功，即通过调整自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块中的解析代码和参数设置，然后再重新对自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块进行仿真测试，周而复始，直到其仿真测试成功，在对专用网关应用程序进行功能测试中，如果功能测试成功，即生成成功测试报告并生成产品授权码，然后进入步骤d，如果功能测试不成功，即调整相应参数处理代码，然后再重新进行功能测试一直到功能测试成功，周而复始，直到其功能测试成功，然后再进入步骤d。在步骤d中，选配嵌入式工控机，安装嵌入式操作系统，安装专用网关应用程序，安装调用网关应用程序授权码，从而形成具体的网关产品。

如图2所示，它是本发明的协议配置组态管理平台的菜单示意图。在本发明中，协议配置组态管理平台的系统管理部分负责对用户的权限进行设置，对用户的登录进行管理，对协议库的文件路径进行设置，对网关创建后生成的项目文件路径等系统管理功能进行设置；协议配置组态管理平台的网关创建部分负责进行创建网关项目，对网关数据点表进行管理，对网关应用程序进行授权管理等；协议配置组态管理平台的对象管理部分负责增加、删除、修改对象模型，维护一个总的标准数据点表等；协议配置组态管理平台的自由协议管理部分负责在创建网关项目时增加、删除自由协议解析模块，并在加载自由协义解析模块后，对各端口属性、协议参数、对象模型和网关数据点表的参数等进行配置与赋值；协议配置组态管理平台的标准协议管理部分负责在创建网关项目时增加、删除应用层标准协议解析模块，并在加载该应用层标准协议解析模块后，对各端口属性、协议参数、对象模型和网关数据点表等参数进行配置与赋值；协议配置组态管理平台的编译部分负责对新创建的网关项目中的各种特性化参数，即具体场合所规定的集成条件与需求进行统一打包，形成网关运行文件；协议配置组态管理平台的仿真测试部分负责配置新创建的网关应用程序功能测试时的测试环境，监控仿真测试的过程以及整理测试结果等。

在本发明中，自由协议解析模块、应用层标准协议解析模块从协议配置组态管理平台的协议库中直接调用，上述自由协议解析模块、应用层标准协议解析模块是独立开发，作为协议配置组态管理平台的外挂组件使用，即把它们储存在协议配置组态管理平台的协议库中，它们可通过协议库逐渐沉淀下来，另外，将端口配置、协议配置、对象配置、网关数据点表配置等与具体网关设计有关的细节过程，相应地封装到自由协议解析模块、应用层标准协议解析模块内，配置文件由协议配置组态管理平台自动创建，不需要单独编程。

其中，协议配置组态管理平台要完成具体的自由协议解析模块、应用层标准协议解析模块之间的解析，只需简单地加载这两种协议解析模块，其他与系统集成特定条件有关的特性参数，由协议配置组态管理平台设定和配置后，自动打包成所选协议解析模块直接调用的网关运行文件，与同一网关有关的所有应用程序，通过项目文件夹管理起来；

在本发明中，系统集成的需求条件由基本需求条件和扩展需求条件组成，基本需求条件由协议配置组态管理平台统一规划，形成集成需求的基本内核，系统集成的特性化需求条件由协议配置组态管理平台在创建具体网关时进行追加扩充。

在本发明中，使用时其组态配置出来的网关产品作为一个标准产品，不需开发人员参与，直接由现场调试人员就可搞定，不但可以避免以往定制网关因重复开发所带来的巨大资源浪费，同时网关设计使用的要求大大降低，网关的可靠性大大提高，网关的性价比大幅提升，具有非常广泛的应用前景。

总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，显然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型。因此，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于对象模型与协议组态配置的通用网关设计方法，其特征在于：依序包括以下步骤：a、开发协议配置组态管理平台，b、生成专用网关应用程序，d、装配具体场合的专用功能网关；

a、开发协议配置组态管理平台：

将智能建筑系统集成领域涉及到的设备、集成子系统抽象成多类通用对象模型，将监控要求用对象的属性、事件表示出来，将通用对象模型的属性和事件定义成标准格式数据表；

根据通用对象模型和标准格式数据表，将不同厂家或品牌的通信协议解析与数据内容提取方法编成自由协议解析模块；将网络通讯中的应用层的不同标准协议的数据进行打包编成应用层标准协议解析模块；

建立一个协议配置组态管理平台，该协议配置组态管理平台包括用于管理平台的系统管理部分、用于创建网关的网关创建部分、用于管理通用对象模型的对象管理部分、用于管理自由协议解析模块的自由协议管理部分、用于管理应用层标准协议解析模块的标准协议管理部分、编译部分，运行该协议配置组态管理平台，在该协议配置组态管理平台上创建一个协议库并把自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块装载入协议库中，该协议配置组态管理平台通过其对象管理部分来增加、删除或者修改对象模型并把它们加入协议库中进行管理和调用，通过其自由协议管理部分来增加、删除或者修改自由协议解析模块并把它们加入协议库中进行管理和调用，通过其标准协议管理部分来增加、删除或者修改标准协议解析模块并把它们加入协议库中进行管理和调用；

b、生成专用网关应用程序：

通过协议配置组态管理平台的网关创建部分创建网关项目，通过协议配置组态管理平台选择并加载其协议库中的自由协议解析模块并对该自由协议模块的通讯属性进行配置，通过协议配置组态管理平台创建网关数据点表，通过协议配置组态管理平台选择并加载其协议库中的应用层标准协议解析模块并对该应用层标准协议解析模块的通讯属性进行配置，按智能建筑系统领域集成的具体场合所规定的集成条件与需求，在协议配置组态管理平台上通过参数配置对网关具体解析的数据点进行定义与配置管理，生成具体网关运行文件，然后通过协议配置组态管理平台的编译部分将自由协议解析模块、网关数据点表、应用层标准协议解析模块、网关运行文件进行编译生成专用网关应用程序，运行该专用网关应用程序；

d、装配具体场合的专用功能网关：

选配工控机，安装操作系统，安装专用网关应用程序，从而形成网关产品。

2.根据权利要求1所述的通用网关设计方法，其特征在于：所述协议配置组态管理平台还包括仿真测试部分，在步骤b和步骤d之间设有步骤c，步骤c是测试专用网关应用程序；

c、测试专用网关应用程序：

启动协议配置组态管理平台的仿真测试部分并形成一仿真测试界面，并通过该界面将步骤b中生成的专用网关应用程序进行仿真测试，在对编译过的自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块在该仿真测试界面中进行仿真测试中，如果上述仿真测试成功，即进入对专用网关应用程序进行功能测试，如果上述仿真测试不成功，即通过调整自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块中的解析代码和参数设置，然后再重新对自由协议解析模块和应用层标准协议解析模块进行仿真测试，直到其仿真测试成功，在对专用网关应用程序进行功能测试中，如果功能测试成功，即生成成功测试报告并生成产品授权码，然后进入步骤d，如果功能测试不成功，即调整相应参数处理代码，然后再重新进行功能测试一直到功能测试成功，然后进入步骤d。

3.根据权利要求1或2所述的通用网关设计方法，其特征在于：所述协议配置组态管理平台的系统管理部分负责对用户的权限进行设置，对用户的登录进行管理，对协议库的文件路径进行设置，对网关创建后生成的项目文件路径进行设置。

4.根据权利要求1或2所述的通用网关设计方法，其特征在于：所述协议配置组态管理平台的网关创建部分负责进行创建网关项目，对网关数据点表进行管理，对网关应用程序进行授权管理。

5.根据权利要求1或2所述的通用网关设计方法，其特征在于：所述协议配置组态管理平台的对象管理部分负责增加、删除、修改对象模型，维护一个总的标准数据点表。

6.根据权利要求1或2所述的通用网关设计方法，其特征在于：所述协议配置组态管理平台的自由协议管理部分负责在创建网关项目时增加、删除自由协议解析模块，并在加载自由协议解析模块后，对各端口属性、协议参数、对象模型和网关数据点表的参数进行配置与赋值。

7.根据权利要求1或2所述的通用网关设计方法，其特征在于：所述协议配置组态管理平台的标准协议管理部分负责在创建网关项目时增加、删除应用层标准协议解析模块，并在加载该应用层标准协议解析模块后，对各端口属性、协议参数、对象模型和网关数据点表的参数进行配置与赋值。

8.根据权利要求1或2所述的通用网关设计方法，其特征在于：所述协议配置组态管理平台的编译部分负责对新创建的网关项目中的各种特性化参数进行统一打包，形成网关运行文件。

9.根据权利要求1或2所述的通用网关设计方法，其特征在于：所述协议配置组态管理平台的仿真测试部分负责配置新创建的网关应用程序功能测试时的测试环境，监控仿真测试的过程以及整理测试结果。

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