CN101778133A - 基于通信规约适配器的一体化终端接入体系结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于通信规约适配器的一体化终端接入体系结构，包括：终端设备层、通信层和应用层，所述终端设备层、通信层和应用层是基于SOA架构自下而上依次设置，且各层通过消息传递方式连接。进一步地，所述通信层包括以屏蔽各种通信通道数据传输差异的链路抽象层和用于屏蔽各种规约类型采集终端差异的通信规约层。更近一步地，所述通信规约层的适配器通过多种通信协议与应用层连接。本发明实现了单主站集成，使得先期建设的专业系统能够方便的进行数据集成和应用集成，先期投资的现场设备能够完整有效地接入新的系统，从而避免了重复投资。

Description

基于通信规约适配器的一体化终端接入体系结构

(一)技术领域

本发明涉及一种基于通信规约适配器的一体化终端接入体系结构，属于计算机网络技术领域。

(二)背景技术

目前山东电力需求侧管理终端有杭州华隆、深圳科陆、积成电子、青岛高科、深圳浩宁达、上海协同、青岛世泽等约三十多种。各类型终端采用的规约包括《山东电力集团公司用电现场服务与管理系统通讯规约》、《电力负荷控制系统数据传输规约(96版)》、《电力负荷控制系统数据传输规约(2004版)》、《电力负荷控制系统数据传输规约(2005版)》等多个部、省级单位颁布的规约，以及《YCC集中器与主站的通讯协议》、《GPRS配变终端101通讯规约》、《威胜信息配变监测和用电管理系统通信规约》等多个厂商自定义的规约。需要支持的通信通道有GPRS、CDMA、GSM、光纤网络、电话拨号、230M无线专网等多种，要求主站系统能够把不同类型、不同生产厂家、不同通讯规约、不同通信方式的终端接入。

目前各同类系统建设针对不同的终端用途，一般由一家或多家终端厂家负责提供，缺乏对标准、开放的通讯规约的支持，其他终端存在进入壁垒，限制了终端技术的发展。各个系统之间数据共享困难，存在严重的档案不一致和数据孤岛现象，使主站系统发挥的管理分析与负荷预测作用大打折扣。

(三)发明内容

因此，本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种基于通信规约适配器的一体化终端接入体系结构，其不仅能够各种类型终端设备接入，而且支持各种通信通道。

本发明是通过以下措施来实现的：

一种基于通信规约适配器的一体化终端接入体系结构，包括：终端设备层、通信层和应用层，所述终端设备层、通信层和应用层是基于SOA架构自下而上依次设置，且各层通过消息传递方式连接。

进一步地，所述通信层包括以屏蔽各种通信通道数据传输差异的链路抽象层和用于屏蔽各种规约类型采集终端差异的通信规约层。

更近一步地，所述通信规约层的适配器通过多种通信协议与应用层连接。

本发明上述方案中，所述通信协议包括TCP/UDP、短信(PDU)、红外、串口、230M无线通讯、电话拨号数据通讯、数据库访问、软件接口和WebService。

本发明的有益效果：

1.包括终端设备层、通信层和应用层，终端设备层中的多类型终端通过通信层连接应用层，实现了单主站集成，使得先期建设的专业系统能够方便的进行数据集成和应用集成，先期投资的现场设备能够完整有效地接入新的系统，从而避免了重复投资。

2.所述通信层包括以屏蔽各种通信通道数据传输差异的链路抽象层和用于屏蔽各种规约类型采集终端差异的通信规约层，实现了用户指令的标准化、规范化，降低了接入的技术壁垒，降低了运行管理成本。

(四)附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的结构示意图。

(五)具体实施方式

如图1所示的一种基于通信规约适配器的一体化终端接入体系结构，包括：终端设备层、通信层和应用层，所述终端设备层、通信层和应用层是基于SOA架构自下而上依次设置，且各层通过消息传递方式连接。

为了降低接入的技术壁垒，通信层据终端支持的通信方式以及各供电公司能够提供的通信链路支持要求的相关通信方式。需要支持的通信方式包括：GPRS、CDMA、230无线电、拨号方式、网络专线、串行专线、短信等。上述通信方式从链路类型上可以分为网络通信和串行通信两种方式。属于网络通信方式的包括：GPRS、CDMA、网络专线。属于串行通信方式的包括：230无线电、拨号方式、串行专线、短信。

具体分析各个通信方式通信链路的建立情况：

1.网络通信链路的建立分为两种情况：时刻保持链路的连接状态和通过唤醒方式按需建立通信链路。时刻保持链路的连接状态，对于GPRS和CDMA通信，终端呼叫主站建立通信链路，通过终端心跳保持链路的连接状态；网络专线方式通常是时刻保持通信链路的连接，可以视为局域网方式的连接；通过唤醒方式按需建立通信链路，主要针对CDMA、GPRS通讯方式的终端，这种通信链路不是时刻保持连接，而是需要与终端通信时，先通过短信激活终端，再由终端呼叫主站建立通信链路，通信结束后，关闭通信链路。所建立的通信链路是对应于七层网络模型的网络层，在网络层通信链路建立以后，需要建立的应用层的通道类型包括TCP和UDP方式。对于TCP通道，通常由主站作为TCP服务器，终端作为TCP客户端。但是对于网络专线方式，可能由终端作为TCP服务器，主站作为TCP客户端。

2.串行通信链路的建立区分为几种不同的情况：

1)串行专线，时刻保持串行通信链路的连接状态，主站上的一个串口对应一条专线通信链路，通常与变电站终端的通信通过这种方式实现。

2)拨号方式，需要先通过拨号建立串行通信链路，通信链路的建立由主站发起，拨号过程中，主站是主叫方，终端是被叫方，通过拨号建立了通信链路后，通道方式是串行通信，其与串行专线通道的区别是当需要与终端通信时先通过拨号建立起通信链路，通信结束后关闭通道，此种方式是基于传统的电话网(PSTN)或者移动通信网络(GSM)实现。

3)230M无线专网，230无线电通讯方式是广播方式的通信，主站与终端之间的通信采用轮询方式进行，一次只能与一个终端进行通讯，230无线电台与主站之间通过串口连接，一个电台只需要一个串口，多个电台之间可以并行工作，主站上的通讯链路层实现类似于串行专线方式，串行链路是时刻保持的，通信对象(终端)是变化的。

4)短信通信方式，主要应用于终端唤醒和事项通知，短信通信的实现方式有两种：一种是通过短信Modem发送短信，另一种是通过移动通信公司提供短信网关发送短信，短信Modem通过串口与主站相连，因此实现短信发送和接收功能，或是基于串口的通信方式，通过串口发送AT命令实现短信的收发。移动通信公司短信模式，可以通过移动短信系统代为处理短信发送，处理较多短信任务时，通讯切换方式速度较快，一般不会出现短信阻塞现象。

所述通信层包括以屏蔽各种通信通道数据传输差异的链路抽象层和用于屏蔽各种规约类型采集终端差异的通信规约层，下面对于上述两部分具体分析其作用及技术要求：

1.通信规约层中的规约适配器用于解析底层网络传输数据流以及对终端设备发出的标准指令请求按照规约的标准进行组合从而形成底层网络可以传输的数据流。规约适配器使用工厂模式，其包括策略工厂和规约解析工厂，其中策略工厂根据终端档案为每个终端构造其对应的分帧策略和合帧策略；规约解析工厂，根据终端档案为每个终端构造其对应的规约工厂，相应的规约工厂负责将报文解析为规约类。当通讯处理器将信息返回时，通道代理再次调用规约适配器的合帧策略，将返回的报文进行组织后发给应用层。

2.抽象规约类采取多层次继承的方式实现多样化的规约。顶层抽象规约类定义了规约基本属性和基本操作；其下层的规约实例类定义了某种类型的规约——如《山东电力集团公司用电现场服务与管理系统通讯规约》、《电力负荷控制系统数据传输规约》和《威胜信息配变监测和用电管理系统通信规约》等多个厂商自定义规约的特殊性结构和内容；再下层的规约功能结构类针对不同的规约功能，定义了其报文结构；最下层的规约报文实现类定义了报文内容及其各个数据项的数据组织形式，从而实现了规约类到的通讯报文内容的转换。《电力负荷控制系统数据传输规约》规定了主站和终端之间进行数据传输的帧格式、数据编码及传输规则，适用于点对点、多点共线及一点对多点的通信方式，适用于主站对终端执行主从问答方式以及终端主动上传方式的通信。帧的基本单元为8位字节。链路抽象层传输顺序为低位在前，高位在后；低字节在前，高字节在后。每帧由帧起始字符，长度，控制域，地址域，链路用户数据，帧校验和及结束字符等7个部分组成，每部分由若干字节组成。《山东电力集团公司用电现场服务与管理系统通讯规约》主要详细描述了主站和终端之间通讯的应用层的协议，该应用层协议可以基于多种不同的下层协议实现。其规约帧是传送信息的基本单元，每帧由帧起始符标志域，控制域，数据长度域，数据域，帧信息纵向校验域及帧结束域等6个域组成。每个域由若干字节组成。

3.链路抽象层通过各种通道代理的模式实现多通讯通道支持包括。每种通道使用一个通道代理，通道代理负责调用接口适配实现同终端的通讯。通道工厂根据终端的通道定制对应的通道代理。

通道代理使用工厂模式。通道代理工厂根据终端档案的类型为终端构造对应的通道代理，通道代理包括IP通道、串口通道、短信通道等。通道代理用于数据处理和调用规约适配器的分帧策略生成下行规约报文，并将适配的结果交给基于端口处理的通讯处理器。

本发明工作原理如下：系统定义标准Xml，每个独立功能均使用唯一的指令Xml定义，称之为标准指令。标准指令被任务管理器经过通道代理和规约适配器将命令分发到各个终端，并将终端反馈的信息收集后转化为唯一的标准指令响应。标准指令在数据项的传递过程中使用定义的标准数据项，规约适配器负责完成标准数据项和规约内部约定的数据项之间的转换。标准指令和标准数据项仅与实现功能有关，与通道和规约差异无关。

本发明工作过程如下：

1)应用层中主站发出标准指令请求后，存入标准指令队列尾，队列的查找根据终端逻辑地址进行。实际工作中存在多个终端指令队列，实现了多终端并行工作的能力，进而提高通讯效率。

2)主站根据终端逻辑地址，在终端路由表中查找适合的终端适配器。

3)主站通过适配器进行协议转换，形成特定的终端指令。

负控指令要求实时性高，在对应的终端队列中，根据指令的优先级，通讯引擎将负控指令放在队列头。也可以根据设置情况通过中断指令中断当前的操作，立即发送负控指令。除了这些要求外，指令的发送过程与其他指令相同。

4)主站通过查找路由表，根据终端逻辑地址定位终端通道号，将终端指令转发到对应通道，同时更新主站的终端状态信息。

状态信息包括终端的状态和数据采集引擎的状态。状态信息的发送是根据接到的主站请求指令进行的，数据采集服务中的状态检测服务负责更新路由表中的状态信息，根据请求提取相应终端的状态发送给主站系统，这是完成终端监控功能的基础。同时，由Watch Dog服务收集的数据采集引擎状态也可以通过该服务发送给主站系统。

5)通讯服务接收数据帧，并根据数据的长度进行装配，将多个帧的数据装配成完整的数据。

6)主站在路由表中查找对应的规约适配器，通过终端适配器对数据进行解析。

7)主站将解析结果首先进行数据缓冲，以文件或本地数据库方式。

8)数据采集服务调用主站应用层组件，将数据存入主站系统的数据库。

其他没有提到的技术特征为现有技术。以上描述了本发明的基本原理及优点。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本发明的原理，在不脱离本发明范围的前提下，可以有很多变化及改进，这些变化及改进应属于本实用新型本发明的保护范围。本发明保护范围应由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于通信规约适配器的一体化终端接入体系结构，其特征是包括：终端设备层、通信层和应用层，所述终端设备层、通信层和应用层是基于SOA架构自下而上依次设置，且各层通过消息传递方式连接。

2.根据权利要求1所述基于通信规约适配器的一体化终端接入体系结构，其特征是：所述通信层包括以屏蔽各种通信通道数据传输差异的链路抽象层和用于屏蔽各种规约类型采集终端差异的通信规约层。

3.根据权利要求2所述基于通信规约适配器的一体化终端接入体系结构，其特征是：所述通信规约层的适配器通过多种通信协议与应用层连接。

4.根据权利要求3所述基于通信规约适配器的一体化终端接入体系结构，其特征是：所述通信协议包括TCP/UDP、短信(PDU)、红外、串口、230M无线通讯、电话拨号数据通讯、数据库访问、软件接口和Web Service。

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