CN103763395B - 连接物联网管理平台与终端设备的中间件及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连接物联网管理平台与终端设备的中间件及其工作方法，包括上行接口、转换装置、控制装置、下行串口和下行模拟接口；上行接口作为中间件接入物联网应用层的接口；转换装置设置于控制装置之后，用于将下行串口、下行模拟接口发送的信息转换为上行信息后，发送给应用层服务器，将应用层服务器发送过来的信息转换为下行信息，发送给被控终端设备；控制装置设置于上行接口与转换装置之间；下行串口和下行模拟接口为被控终端设备接口。本发明的中间件及其工作方法，具有不需要支持过多协议、只需要简单的配置即可实现控制信息在应用服务器和被控设备之间传输、提高物联网设备控制效率并降低控制成本等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种连接物联网管理平台与终端设备的中间连接设备，尤其是一种连接物联网管理平台与终端设备的中间件及其工作方法。
背景技术
目前，物联网需要连接和管理的设备中，非智能设备占绝大多数，比如温度传感器、空调等。这些非智能设备只能采用模拟信号或串口来控制。物联网中，对非“智能终端”设备的接入方式目前较为纷杂，业界使用有DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）、DDC（Direct Digital Control，直接数字控制）、PLC（Programmable LogicController，可编程逻辑控制器）等设备作为接入和协议转换设备，并且即使是DDC（PLC,DCS），由于其处理能力有限，不同DDC支持不同的协议和接口，可以接入不同的设备。比如有些DDC能支持某种厂商的空调，但不能支持电梯，电梯需要另外一种DDC设备来支持。并且普遍只能作为协议转换来使用，缺少智能控制机制。
因此，在现有技术中，所有这些接入方式存在以下几个问题：1）应用层服务器需要处理不同的协议，与不同类型的DDC（或DCS,PLC）对接，处理难度加大，对上报的数据需要进行较为详细的分析后才能存储，数据格式也不统一，加大后续的分析难度，并且存储的数据是解析后的，可能存在变形；2）DDC（PLC,DCS）只能协议转换和设备接入，一旦其与上层网络断开后，无法对被控终端设备继续进行控制。
发明内容
本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种连接物联网管理平台与终端设备的中间件及其工作方法，以便于控制信息在应用服务器和被控设备之间传输、提高物联网设备控制效率。
本发明为解决技术问题采用以下技术方案。
连接物联网管理平台与终端设备的中间件，其结构特点是，包括上行接口、转换装置、控制装置、下行串口和下行模拟接口；
所述上行接口，作为中间件接入物联网应用层的接口，与物联网的应用服务器之间通过IP网络接入方式相连接；
所述转换装置，设置于控制装置之后，用于将下行串口、下行模拟接口发送的信息转换为上行信息后，通过上行接口发送给应用层服务器，并且将应用层服务器发送过来的IP网络数据信息转换为下行信息，通过下行串口、下行模拟接口发送给被控终端设备；
所述控制装置，设置于所述上行接口与转换装置之间，用于接受应用服务器的控制信息，对上行信息进行处理后，转发到下行串口，对下行信息进行分析后进行下一步控制，或转发给上行；
所述下行串口和下行模拟接口为连接被控终端设备的接口，用于使得被控终端设备与所述控制装置相连接。
本发明还提供了一种连接物联网管理平台与终端设备的中间件的工作方法，包括如下步骤：
步骤1：用户通过控制装置，给每个下行串口和下行模拟接口指定TYPE类型和上行的应用服务器地址；
步骤2：应用服务器发出控制信息或查询信息，上行接口接到应用服务器下发的控制信息或查询信息后，直接转发给控制装置；所述控制信息或查询信息为IP网络数据包进行封装后的TLV信息；
步骤3：控制装置将上行接口发送的IP网络数据包解封装后，根据TLV封装的TYPE类型与在本地配置的TYPE类型，判断需要转发的串口；然后根据应用服务器配置的信息和预定流程，如果需要通过串口对相应设备进行控制，那么会将TLV封装里的VALUE里的串口或模拟信息进行处理后发给转发装置；
步骤4：转换装置通过下行串口或下行模拟接口，将控制信息或查询信息发送给被控终端设备；同时，转换装置给应用服务器发送一个确认消息，确认信息已经收到。
步骤5：被控终端设备对信息进行处理后，如果需要返还设置结果或查询结果，或在运行过程中上报告警或通知，那么会通过通用物联网关的下行串口或下行模拟接口，将信息报给通用物联网关的下行串口、下行模拟接口，将信息转给转换装置进行处理；
步骤6：转换装置将下行串口、下行模拟接口上报的信息通过TLV进行封装，然后转发给控制装置；控制装置根据预先设定的流程对此封装信息进行处理，或者转发给上行装置，或者进行本地保存；
步骤7：应用服务器会发送一个确认消息给通用物联网关，确认信息已经收到。
所述步骤1中，中包括TYPE类型字段，TYPE类型用来在后续进行消息上报使用，TYPE类型的格式可以统一由应用服务器规划。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明的连接物联网管理平台与终端设备的中间件及其工作方法，能下行支持串口、模拟设备接入，对上统一提供基于IP网络协议，并且具备一定智能，使得控制信息能够非常方便地在应用服务器和被控设备之间传输，提高物联网设备控制效率并降低控制成本。
与现有技术相比，本发明可接入所有采用串口、下行模拟接口控制的设备，并将所有上下行信息统一为一种格式，应用层服务器可以只对接这一种网关，并且只处理和存储这一种数据格式。物联网中间件不需要支持过多协议，只需要简单的配置即可，减少了实现难度，设备成本和维护成本可以大大降低。并且具备一定智能，对根据预订流程进行自动化处理。
本发明的连接物联网管理平台与终端设备的中间件及其工作方法，具有不需要支持过多协议，只需要简单的配置即可实现控制信息在应用服务器和被控设备之间传输、提高物联网设备控制效率并降低控制成本等优点。
附图说明
图1、本发明的连接物联网管理平台与终端设备的中间件的结构框图。
图2、本发明的连接物联网管理平台与终端设备的中间件与应用服务器和被控终端设备之间的连接框图。
图3、本发明的连接物联网管理平台与终端设备的中间件的工作方法的控制信息下行传递流程图。
图4、本发明的连接物联网管理平台与终端设备的中间件的工作方法的控制信息上行传递流程图。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参见图1～图4，连接物联网管理平台与终端设备的中间件，包括上行接口、转换装置、控制装置、下行串口和下行模拟接口；
所述上行接口，作为中间件接入物联网应用层的接口，与物联网的应用服务器之间通过IP网络协议中的TCP或者UDP协议进行连接；
所述转换装置，设置于控制装置之后，用于将下行串口、下行模拟接口发送的信息转换为上行信息后，通过上行接口发送给应用层服务器，并且将应用层服务器发送过来的IP网络数据信息转换为下行信息，通过下行串口、下行模拟接口发送给被控终端设备；
所述控制装置，设置于所述上行接口与转换装置之间，用于接受应用服务器的控制信息，对上行信息进行处理后，转发到下行串口，对下行信息进行分析后进行下一步控制，或转发给上行；
所述下行串口和下行模拟接口为连接被控终端设备的接口，用于使得被控终端设备与所述控制装置相连接。
一种所述的连接物联网管理平台与终端设备的中间件的工作方法，包括如下步骤：
步骤1：用户通过控制装置，给每个下行串口和下行模拟接口指定TYPE类型和上行的应用服务器地址；
步骤2：应用服务器发出控制信息或查询信息，上行接口接到应用服务器下发的控制信息或查询信息后，直接转发给控制装置；所述控制信息或查询信息为IP网络数据包进行封装后的TLV信息； TLV为计算机界较为简单、效率较高的一种信息封装协议，TLV的VALUE字段中的串口或模拟格式信息，TLV中的TYPE用来表示消息类型。TLV是BER编码一种，ASN1标准，全称Tag（标签），Length（长度），Value（值）。
步骤3：控制装置将上行接口发送的IP网络数据包解封装后，根据TLV封装的TYPE类型与在本地配置的TYPE类型，判断需要转发的串口；然后根据应用服务器配置的信息和预定流程，如果需要通过串口对相应设备进行控制，那么会将TLV封装里的VALUE里的串口或模拟信息进行处理后发给转发装置；
步骤4：转换装置通过下行串口或下行模拟接口，将控制信息或查询信息发送给被控终端设备；同时，转换装置给应用服务器发送一个确认消息，确认信息已经收到。
步骤5：被控终端设备对信息进行处理后，如果需要返还设置结果或查询结果，或在运行过程中上报告警或通知，那么会通过通用物联网关的下行串口或下行模拟接口，将信息报给通用物联网关的下行串口、下行模拟接口，将信息转给转换装置进行处理；
步骤6：转换装置将下行串口、下行模拟接口上报的信息通过TLV进行进行封装，然后转发给控制装置；控制装置根据预先设定的流程对此封装信息进行处理，或者转发给上行装置，或者进行本地保存；其中，封装的信息中，TYPE为下行串口、下行模拟接口上所配置的TYPE，VALUE为串口、下行模拟接口的原始信息，LENTH为VALUE的长度。
步骤7：应用服务器会发送一个确认消息给通用物联网关，确认信息已经收到。
所述步骤1中，中TYPE类型可以定义为4个字节，type类型用来在后续进行消息上报使用，TYPE类型的格式可以统一由应用服务器规划。
物联网中间件的业务流程，主要有控制指令下发，控制指令结果反馈，报警、通知上报。本发明可使用IP网络中的TCP协议或者UDP协议和TLV封装，设计了上行和下行信息流程，形成了一个完整使用的通用物联网关系统。
本发明的通用物联网中间件结构上图1所示，该中间价与应用服务器和被控终端设备的连接关系如图2所示。
上行接口，作为接入物联网应用层的接口，采用TCP/UDP/IP接入方式。转换装置，转换装置是一软件装置，运行于通用物联网关中，主要工作是将串口、下行模拟接口信息转换为上行信息发送给应用层服务器，并且将应用层服务器发送过来的TCP/UDP/IP信息转换为串口、下行模拟接口信息发送给被控终端设备。控制装置，对上下行信息进行分析，对下行设备进行自动控制。下行串口和下行模拟接口，作为被控终端设备接口。应用服务器，是物联网的应用层，接入层的消息全部发往应用层进行分析和处理，所接收到的控制指令也来自应用服务器。串口接入和模拟口接入被控终端设备，为通用物联网关需要控制的设备。
本发明的连接物联网管理平台与终端设备的中间件的工作方法的配置流程部分如图3和图4，下面以串口为例，简单介绍其工作过程。
用户通过控制装置，给每个下行串口和下行模拟接口指定TYPE类型。给物联网中间件配置其上行的应用服务器地址。其中TYPE类型共4个字节，TYPE类型用来在后续进行消息上报使用，TYPE类型的格式可以统一由应用服务器规划，在物联网中间件中，使用任意4个字节的数字都可接受。同一设备下每个端口的TYPE类型不能相同。
应用服务器将空调控制信息发送给通用物联网中间件。应用服务器下发的控制或查询信息，是经过TCP包进行封装后的TLV信息，TLV的VALUE字段中是串口或模拟格式信息，TLV中的TYPE用来表示消息类型，同时还用来匹配物联网中间件的接口。
物联网中间件通过上行接口收到控制消息后转发给控制装置。
控制装置将TCP/UDP包解封装后，根据TLV封装的TYPE类型与在本地配置的TYPE类型，判断需要转发的串口。根据控制装置设定的内部逻辑，对信息进行处理，如果需要对被控终端设备进行控制，那么将TLV封装里的VALUE里的串口或模拟信息通过串口发送给被控终端设备。同时给服务器发送一确认消息，确认信息已经收到。
被控终端设备（空调系统）对信息进行处理后，将结果信息发送到串口。
下行串口收到信息后，将信息转给转换装置进行处理。
转换装置将下行串口上报的信息发给控制装置，控制装置通过TLV进行进行封装，TYPE为下行串口上所配置的TYPE，VALUE为串口、下行模拟接口的原始信息，LENTH为VALUE的长度。
应用服务器返回确认消息，通用物联网中间件收到确认消息后，确认消息信息发送成功。
被控终端设备（空调系统）发现告警、或通知消息需要上报，那么会通过串口将信息发送出去。
下行串口收到信息后，将信息转给转换装置进行处理。
转换装置将下行串口上报的信息通过TLV进行进行封装，TYPE为下行串口上所配置的TYPE，VALUE为下行串口、下行模拟接口的原始信息，LENTH为VALUE的长度。然后发给控制装置，控制装置根据预先设定流程进行本地记录或者向上转发。
应用服务器返回确认消息，通用物联网关收到确认消息后，确认消息信息发送成功
如果使用下行模拟接口，流程和方法同串口。
本发明的连接物联网管理平台与终端设备的中间件及其工作方法，主要有以下几个方面的优点：
1）在物联网中使用本发明可以可接入所有采用串口、下行模拟接口控制的设备，不用再根据被控终端设备的不同使用多种DDC设备，维护多种DDC设备。并且此设备配置简单，减少了开通和维护工作量。
2）应用服务器只针对一种设备进行适配，所有上下行信息统一为一种格式，处理和存储统一，在大数据时代，这点尤为重要。
3）物联网中间件不再是一个协议转换器，而是一智能设备，能根据预先设定的流程进行一些复杂的智能处理。
Claims (3)
1.连接物联网管理平台与终端设备的中间件，其特征是，包括上行接口、转换装置、控制装置、下行串口和下行模拟接口；
所述上行接口，作为中间件接入物联网应用层的接口，与物联网的应用服务器之间通过IP网络接入方式相连接；
中间件收到控制消息后转发给控制装置；
所述转换装置，设置于控制装置之后，用于将下行串口、下行模拟接口发送的信息转换为上行信息后，通过上行接口发送给应用层服务器，并且将应用层服务器发送过来的IP网络信息转换为下行信息，通过下行串口、下行模拟接口发送给被控终端设备；
所述控制装置，设置于所述上行接口与转换装置之间，用于接受应用服务器的控制信息，对上行信息进行处理后，转发到下行串口，对下行信息进行分析后进行下一步控制，或转发给上行；
控制装置将TCP/UDP包解封装后，根据TLV封装的TYPE类型与在本地配置的TYPE类型，判断需要转发的串口；根据控制装置设定的内部逻辑，对信息进行处理，如果需要对被控终端设备进行控制，那么将TLV封装里的VALUE里的串口或模拟信息通过串口发送给被控终端设备；同时给服务器发送一确认消息，确认信息已经收到；
所述下行串口和下行模拟接口为连接被控终端设备的接口，用于使得被控终端设备与所述控制装置相连接。
2.一种根据权利要求1所述的连接物联网管理平台与终端设备的中间件的工作方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤1：用户通过控制装置，给每个下行串口和下行模拟接口指定TYPE类型和上行的应用服务器地址；
步骤2：应用服务器发出控制信息或查询信息，上行接口接到应用服务器下发的控制信息或查询信息后，直接转发给控制装置；所述控制信息或查询信息为IP网络数据包进行封装后的TLV信息；
步骤3：控制装置将上行接口发送的IP网络数据包解封装后，根据TLV封装的TYPE类型与在本地配置的TYPE类型，判断需要转发的串口；然后根据应用服务器配置的信息和预定流程，如果需要通过串口对相应设备进行控制，那么会将TLV封装里的VALUE里的串口或模拟信息进行处理后发给转发装置；
步骤4：转换装置通过下行串口或下行模拟接口，将控制信息或查询信息发送给被控终端设备；同时，转换装置给应用服务器发送一个确认消息，确认信息已经收到；
步骤5：被控终端设备对信息进行处理后，如果需要返还设置结果或查询结果，或在运行过程中上报告警或通知，那么会通过通用物联网关的下行串口或下行模拟接口，将信息报给通用物联网关的下行串口、下行模拟接口，将信息转给转换装置进行处理；
步骤6：转换装置将下行串口、下行模拟接口上报的信息通过TLV进行封装，然后转发给控制装置；控制装置根据预先设定的流程对此封装信息进行处理，或者转发给上行装置，或者进行本地保存；
步骤7：应用服务器会发送一个确认消息给通用物联网关，确认信息已经收到。
3.根据权利要求2所述的连接物联网管理平台与终端设备的中间件的工作方法，其特征是，所述步骤1中，TYPE类型共4个字节，TYPE类型用来在后续进行消息上报使用，TYPE类型的格式可以统一由应用服务器规划，在物联网关中，使用任意4个字节的数字都可接受。
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