CN102368873B - 一种双路连接m2m系统、终端及其连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双路连接M2M系统,包括M2M终端、M2M平台和应用系统,在M2M终端与M2M平台和应用系统之间分别建立连接,两路连接基于不同的协议;其中一路连接实现M2M终端与M2M平台之间的数据交互,M2M平台再通过互联网与应用系统建立数据传输通道;另一路连接实现M2M终端和应用系统之间的直接数据交互。本发明还公开了双路连接M2M终端及其连接方法。本发明的M2M系统及终端具有双路连接特征,增强了无线通信的可靠性,实现了采集信息的冗余备份和及时更新;断线重连措施,最大限度地保证了连接在线,减少终端失控状态的发生。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术中的M2M(Machine-to-Machine,机器到机器)系统,还涉及该系统中的M2M终端及其连接的方法。
背景技术
随着物联网技术的不断发展,提出了M2M的概念,是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它通过在机器内部嵌入无线通信模块,以无线通信等为接入手段,为客户提供综合的信息化解决方案,以满足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的信息化需求。
M2M网元一般包括M2M终端、M2M平台和M2M应用业务平台。其中M2M终端具有底层数据采集和无线传输功能,遵循一定的协议格式;M2M平台为应用服务客户提供统一的M2M终端管理、终端设备鉴权和接入方式鉴权,支持多种网络接入方式,提供标准化的接口,使得数据传输简单直接;M2M应用业务平台为应用服务客户提供各类M2M应用服务业务,包括个人、家庭、行业三大类应用。M2M的应用增加了对无线通信质量、流量、故障的检测及报警,保证了终端设备的长期有效运行,并且封装了物联网协议,改变了现有系统的网络结构,构造了一个覆盖范围更广、通信效率更高、容错性更好的智能监控系统。因此M2M系统的设计与实现已经成为相关领域的研究热点问题。
但是目前的M2M终端一般采用单路连接模式,当网络堵塞或信号不好时,会造成采集数据无法上传等现象,同时M2M平台要接收所有M2M终端的实时数据,当终端过多或数据量过大时,会造成接收延迟和回复慢等现象。所有问题反应到系统应用端,就是数据更新不及时、终端断线和失控,从而限制了智能网络监控系统的功能和应用。上述问题亟待解决。
发明内容
本发明针对现有技术上存在的不足,提供一种双路连接的M2M系统,同时提供相应的M2M终端及其建立双路连接的方法,从而保证网络运行稳定、连接可靠、 始终在线并具有断线重连功能。
为了实现上述发明目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:
一种双路连接M2M系统,包括M2M终端、M2M平台和应用系统,其特征在于,在M2M终端与M2M平台和应用系统之间分别建立连接,两路连接基于不同的协议;其中一路连接实现M2M终端与M2M平台之间的数据交互,M2M平台再通过互联网与应用系统建立数据传输通道;另一路连接实现M2M终端和应用系统之间的直接数据交互。
一种双路连接M2M终端,包括电源模块、时钟模块、工况采集模块和无线通信模块,其特征在于,还包括协议栈模块1和协议栈模块2,所述无线通信模块具有双连接功能,其中连接1通过协议栈模块1与M2M平台建立数据交互通道,连接2通过协议栈模块2与应用系统建立数据交互通道。
上述双路连接M2M终端建立双路连接的方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤201:终端上电;
步骤202:系统初始化,配置运行参数,并启动无线通信模块;
步骤203:根据时钟提供的时间基准,当循环周期到时,采集各路工况,处理相关数据;
步骤204:判断协议栈模块1与M2M平台的连接1是否在线,如果当前处于连接状态,转到步骤212,否则进行步骤205;
步骤205:利用协议栈模块1,连接M2M平台;
步骤206:判断连接1是否连上,如果连接上,进入步骤207,否则转到步骤208;
步骤207:注册、登录M2M平台;
步骤208:连接1的重连次数累加1,此参数用于终端断线重连处理的判断;
步骤209:判断终端是否成功注册、登录M2M平台,如果成功,进行步骤211,否则转到步骤210;
步骤210:断开与M2M平台的连接1;
步骤211:将连接1的重连次数清零;
步骤212:终端根据协议要求,向M2M平台发送数据;
步骤213:判断协议栈模块2与应用系统的连接2是否在线,如果当前处于连接状态,转到步骤218,否则进行步骤214;
步骤214:利用协议栈模块2,连接应用系统;
步骤215:判断连接2是否连上,如果连接上,进入步骤216,否则转到步骤217;
步骤216:将连接2的重连次数清零;
步骤217:将连接2的重连次数累加1;
步骤218:终端根据协议要求,向应用系统发送数据;
步骤219:判断上述连接1和连接2的重连次数是否大于设定值,如果大于设定值,进入步骤220,否则返回步骤203;
步骤220:进行终端的断线重连处理。
本发明具有如下有益效果:
1、本发明的双路连接M2M系统及双路连接M2M终端,实现了终端同时与M2M平台和应用系统建立数据交互通道,增强了无线通信的可靠性,实现了采集信息的冗余备份和及时更新;
2、本发明的双路连接M2M终端在连接过程中具有始终在线和断线重连的功能,最大限度的保证与M2M平台和应用系统的连接,减少终端失控状态的发生;
3、本发明的双路连接M2M终端与M2M平台的连接,增加了对无线通信质量、流量、故障的检测及报警,保证了终端长期有效运行。
附图说明
图1为本发明双路连接M2M系统及终端的结构框图;
图2为本发明双路连接M2M终端建立双路连接的流程图;
图3为本发明双路连接M2M终端两路连接都断开的重连过程流程图;
图4为本发明终端一路连接断开的重连过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详细说明本发明。
如图1所示,双路连接M2M系统包括M2M终端101、M2M平台112和应用系统113。M2M终端101为双路连接M2M终端,包括电源模块102、时钟模块103、工况采集模块104和无线通信模块109,还包括协议栈模块1和协议栈模块2。无线通信模块109具有双连接功能,其中连接1通过协议栈模块1与M2M平台112建立数据交互通道,连接2通过协议栈模块2与应用系统113建立数据交互通道。这样,整个系统在M2M终端101与M2M平台112和应用系统113之间分别建立起了连接,两路连接基于不同的协议。其中一路连接实现了M2M终端101与M2M平台112之间的数据交互,M2M平台112再通过互联网与应用系统建立数据传输通道;另一路连接实现M2M终端101和应用系统113之间的直接数据交互。
电源模块102作为终端正常运行的供电设备,可以采用普通的开关电源或稳压电源,满足时钟模块103、工况采集模块104和无线通信模块109的电源范围即可。时钟模块103用作系统的计时基准,提供控制周期、等待重连时间的计量,可用微处理器内部自带的时钟源或实时时钟芯片(如DS1302等)实现。工况采集模块104包括模拟量模块105、数字量模块106、串口107和CAN总线108等多种模块,通用性强,针对一般的被控对象和终端本身都能提供电压、电流、触点和通讯数据等工作状态信息的实时监测。
无线通信模块109通过运营商提供的2G或3G网络,利用网络能支持的数据传输方式,与M2M平台112和应用系统113分别建立无线通信网络,实现将终端101采集的工况数据发送给应用系统113,用于数据的分析、存储、统计和显示,同时终端101也能接收来自M2M平台112和应用系统113的指令,用于运行参数的设置和被控对象的远程操作。无线通信模块109要求带有多连接功能,本具体实施例中采用SIM900A模块,它是SIMCom推出的一款SMT封装、双频GSM/GPRS模块,可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输,最多可以建立七路TCP/IP连接。本实施例正是利用无线通信模块SIM900A建立两路连接,连接1实现M2M终端101与M2M平台112之间的数据交互,连接2实现M2M终端101与应用系统113之间的数据交互,两路连接基于不同的协议。
协议栈模块1要求满足运营商所制订的无线机器通信协议,并据此设计其结构、报文、加密和封装形式,实现M2M终端在M2M平台的注册、登录、连接检测、数据透传和远程控制等数据交互。在本实施例中,协议栈模块1封装了协议规定的报文格式、加密算法和校验算法,以库文件和函数接口的形式加载到系统中。连接1还能够处理与M2M平台交互过程中的应答,通信过程中的异常与重发等问题,同时要保证通信和数据的安全性。M2M平台具有监控终端通信故障和流量等作用,同时还能通过互联网与应用系统建立数据传输通道,将终端的上传数据转发到应用系统,或将应用系统的指令转发给终端。
协议栈模块2要求满足应用系统113所能接收的协议,此协议应根据应用系统113所能实现的数据处理、信息统计和远程控制等功能而制订,根据与应用系统113之间传输数据的类型、标志和数量而设计。在本实施例中,协议栈模块2封装了包括信息头、数据长度、标志位、信息内容、校验码和结束符在内的数据包格式,将工况采集模块104和时钟模块103等信息发送到应用系统113,同时还能接收和解析来自应用系统113的参数配置、IP和端口号的修改、远程控制等指令,从而实现终端101与应用系统113之间直接的数据交互,不再通过M2M平台转发,实现应用系统的远程监控作用。
能够保证双路连接建立的前提是终端内无线通信模块109的正常启动、初始化设置及其工作状态。在本实施例中,SIM900A的正常启动包括模块的上电、开机、搜寻网络;初始化设置包括模式、回显、提示、启动多IP连接等运行参数的设置;工作状态包括查询当前网络信号质量、查询通话状态、查询当前连接状态等,因为要成功连接上多个IP,模块的连接状态要为IP STATUS,即获得本地IP地址。
正常启动无线通信模块109后,就可以进行终端与M2M平台112和应用系统113的双路连接。在此过程中,要注意连接1和连接2的差异,充分利用协议栈模块1和协议栈模块2提供的接口函数,同时还应考虑连不上时的处理方法。参见图2,M2M终端启动并建立双路连接的方法包括如下步骤:
步骤201:终端上电;
步骤202:系统初始化,配置运行参数,并启动无线通信模块;
步骤203:根据时钟提供的时间基准,当循环周期到时,采集各路工况,包括模拟量、数字量、串口和CAN总线,处理相关数据;
步骤204:判断协议栈模块1与M2M平台的连接1是否在线,如果当前处于连接状态,转到步骤212,否则进行步骤205;
步骤205:利用协议栈模块1,连接M2M平台;
步骤206:判断连接1是否连上,如果连接上,进入步骤207,否则转到步骤208;
步骤207:注册、登录M2M平台;
步骤208:连接1的重连次数累加1,此参数用于终端断线重连处理的判断;
步骤209:判断终端是否成功注册、登录M2M平台,如果成功,进行步骤211,否则转到步骤210;
步骤210:断开与M2M平台的连接1;
步骤211:将连接1的重连次数清零;
步骤212:终端根据协议要求,向M2M平台发送数据;
步骤213:判断协议栈模块2与应用系统的连接2是否在线,如果当前处于连接状态,转到步骤218,否则进行步骤214;
步骤214:利用协议栈模块2,连接应用系统;
步骤215:判断连接2是否连上,如果连接上,进入步骤216,否则转到步骤217;
步骤216:将连接2的重连次数清零;
步骤217:将连接2的重连次数累加1;
步骤218:终端根据协议要求,向应用系统发送数据;
步骤219:判断上述连接1和连接2的重连次数是否大于设定值,如果大于设定值,进入步骤220,否则返回步骤203;
步骤220:进行终端的断线重连处理。
要保证终端建立的双路连接始终在线,必须处理好断线重连的问题。在本实施例中,采取如下方法:若两路连接都断线,则查询无线通信模块的工作状态,并重新进行双路连接,当重连次数超过设定值时,重启无线通信模块,参见图3,双连接都断开的重连过程开始于步骤301,结束于步骤306:
步骤301:判断双路连接是否都断线,如果连接1和连接2都处于断开状态,则进行步骤302,否则转到步骤306,结束此流程;
步骤302:查询当前的无线通信模块是否正常工作,并已经附着在运营商提供的网络上,如果是,进行步骤303,否则转到步骤305;
步骤303:终端尝试重新连接M2M平台和应用系统,建立连接1和连接2,并累加重连次数;
步骤304:判断重连次数是否超过设定值,如果超过,则进行步骤305,否则转到步骤306;
步骤305:重新启动无线通信模块;
步骤306:结束。
若只有一路连接断线,另一路连接始终保持在线,则重启无线通信模块达到设定次数后,为了不影响已在线连接的数据传输,将停止断线那路连接的重连,使其变为等待重连状态,等到设定的时间段后,再重新之前的流程,参见图4,一路连接断开的重连过程开始于步骤401,结束于步骤407:
步骤401:判断是否只有一路连接断线,而另一路连接始终在线,如果是,则进行步骤402,否则转到步骤407,结束此流程;
步骤402:重新连接已经断开的那路连接,并累加重连次数;
步骤403:判断重连次数是否超过设定值,如果超过,则进行步骤404,否则转到步骤407;
步骤404:重新启动无线通信模块,并累加重启次数;
步骤405:判断无线通信模块的重启次数是否超过设定值,如果超过,则进行步骤406,否则转到步骤407;
步骤406:停止已断开那路连接的重连,等待设定的时间段后再动作;
步骤407:结束。
Claims (2)
1. 一种双路连接M2M系统,包括M2M终端、M2M平台和应用系统,其特征在于,在M2M终端与M2M平台和应用系统之间分别建立连接,两路连接基于不同的协议;其中一路连接实现M2M终端与M2M平台之间的数据交互,其协议根据运营商所制订的无线机器通信协议来设计其结构、报文、加密和封装形式,M2M平台再通过互联网与应用系统建立数据传输通道;另一路连接实现M2M终端和应用系统之间的直接数据交互,其协议根据与应用系统之间传输数据的类型、标志和数量而设计。
2.一种双路连接M2M终端,包括电源模块(102)、时钟模块(103)、工况采集模块(104)和无线通信模块(109),其特征在于,还包括协议栈模块1(110)和协议栈模块2(111),所述无线通信模块(109)具有双连接功能,其中连接1通过协议栈模块1(110)与M2M平台(112)建立数据交互通道,连接2通过协议栈模块2(111)与应用系统(113)建立数据交互通道,协议栈模块1(110)根据运营商所制订的无线机器通信协议来设计其结构、报文、加密和封装形式,实现终端(101)与M2M平台(112)的数据交互,协议栈模块2(111)根据与应用系统(113)之间传输数据的类型、标志和数量而设计,实现终端(101)与应用系统(113)的数据交互。
3、根据权利要求2所述的双路连接M2M终端,其特征在于,所述工况采集模块(104)包括模拟量模块(105)、数字量模块(106)、串口(107)和CAN总线(108),用于实时监测被控对象和终端的工作状态信息。
4、根据权利要求2所述的双路连接M2M终端,其特征在于,所述无线通信模块(109)通过运营商提供的2G或3G网络,利用网络能支持的数据传输方式,与M2M平台(112)和应用系统(113)分别建立无线通信网络,实现将终端(101)采集的工况数据发送给应用系统(113),用于数据的分析、存储、统计和显示,同时终端(101)也能接收来自M2M平台(112)和应用系统(113)的指令,用于运行参数的设置和被控对象的远程操作。
5、权利要求2所述的双路连接M2M终端建立双路连接的方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤201:终端(101)上电;
步骤202:系统初始化,配置运行参数,并启动无线通信模块(109);
步骤203:根据时钟(103)提供的时间基准,当循环周期到时,采集各路工况,处理相关数据;
步骤204:判断协议栈模块1(110)与M2M平台(112)的连接1是否在线,如果当前处于连接状态,转到步骤212,否则进行步骤205;
步骤205:利用协议栈模块1(110),连接M2M平台(112);
步骤206:判断连接1是否连上,如果连接上,进入步骤207,否则转到步骤208;
步骤207:注册、登录M2M平台(112);
步骤208:连接1的重连次数累加1,此参数用于终端断线重连处理的判断;
步骤209:判断终端(101)是否成功注册、登录M2M平台(112),如果成功,进行步骤211,否则转到步骤210;
步骤210:断开与M2M平台(112)的连接1;
步骤211:将连接1的重连次数清零;
步骤212:终端(101)根据协议要求,向M2M平台(112)发送数据;
步骤213:判断协议栈模块2(111)与应用系统(113)的连接2是否在线,如果当前处于连接状态,转到步骤218,否则进行步骤214;
步骤214:利用协议栈模块2(111),连接应用系统(113);
步骤215:判断连接2是否连上,如果连接上,进入步骤216,否则转到步骤217;
步骤216:将连接2的重连次数清零;
步骤217:将连接2的重连次数累加1;
步骤218:终端(101)根据协议要求,向应用系统(113)发送数据;
步骤219:判断上述连接1和连接2的重连次数是否大于设定值,如果大于设定值,进入步骤220,否则返回步骤203;
步骤220:进行终端(101)的断线重连处理。
6、根据权利要求5所述双路连接M2M终端建立双路连接的方法,其特征在于,所述断线重连的处理过程为:若两路连接都断线,则查询无线通信模块(109)的工作状态,并重新进行双路连接,当重连次数超过设定值时,重启无线通信模块(109);若只有一路连接断线,另一路连接始终保持在线,则重启无线通信模块(109),达到设定次数后,为了不影响已在线连接的数据传输,将停止断线那路连接的重连,使其变为等待重连状态,等到设定的时间段后,再重新之前的流程。
7、根据权利要求6所述双路连接M2M终端建立双路连接的方法,其特征在于,两路连接都断线的重连步骤如下:
步骤301:判断双路连接是否都断线,如果连接1和连接2都处于断开状态,则进行步骤302,否则转到步骤306,结束此流程;
步骤302:查询当前的无线通信模块(109)是否正常工作,并已经附着在运营商提供的网络上,如果是,进行步骤303,否则转到步骤305;
步骤303:终端(101)尝试重新连接M2M平台(112)和应用系统(113),建立连接1和连接2,并累加重连次数;
步骤304:判断重连次数是否超过设定值,如果超过,则进行步骤305,否则转到步骤306;
步骤305:重新启动无线通信模块(109);
步骤306:结束。
8、根据权利要求6所述双路连接M2M终端建立双路连接的方法,其特征在于,一路连接断线的重连步骤如下:
步骤401:判断是否只有一路连接断线,而另一路连接始终在线,如果是,则进行步骤402,否则转到步骤407,结束此流程;
步骤402:重新连接已经断开的那路连接,并累加重连次数;
步骤403:判断重连次数是否超过设定值,如果超过,则进行步骤404,否则转到步骤407;
步骤404:重新启动无线通信模块(109),并累加重启次数;
步骤405:判断无线通信模块(109)的重启次数是否超过设定值,如果超过,则进行步骤406,否则转到步骤407;
步骤406:停止已断开那路连接的重连,等待设定的时间段后再动作;
步骤407:结束。
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PB01 | Publication | ||
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20130508 Termination date: 20150916 |
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EXPY | Termination of patent right or utility model |