CN103905333A - 一种物联网多协议接入转换装置及其控制方法 - Google Patents

一种物联网多协议接入转换装置及其控制方法 Download PDF

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刘俊峰
麦建荣
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Abstract

本发明公开了一种物联网多协议接入转换装置,包括与物联网设备建立网络连接的接口模块、与服务器建立网络连接的网络交互模块、内部存储器、外部存储器和中央处理器;中央处理器能对对物联网设备使用的网络协议进行识别、筛选出符合数据采集要求的有效数据;内存储器中建立有记录接入设备网络信息的设备队列、用于记录统一协议规范的协议识别特征队列和有效数据缓存区;存储协议识别特征数据存储在协议识别特征队列中;中央处理器分别与网络连接的接口模块、网络交互模块、内部存储器、外部存储器联接。不但可以取代传统物联网的设备接入方式,而且还能对设备进行集中接入以及管理。解决物联网设备连接没有统一的通讯语言以及与通讯协议。

Description

一种物联网多协议接入转换装置及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种网络交互设备,具体涉及应用在物联网中使用的一种物联网多协议接入转换装置及其控制方法。
背景技术
[0002] 按照国际电信联盟(ITU)的定义,物联网主要解决物品与物品(Thing toThing, T2T),人与物品(Human to Thing, H2T),人与人(Human to Human, H2H)之间的互连。但是与传统互联网不同的是,H2T是指人利用通用装置与物品之间的连接,从而使得物品连接更加的简化,而H2H是指人之间不依赖于PC而进行的互连。因为互联网并没有考虑到对于任何物品连接的问题,故我们使用物联网来解决这个传统意义上的问题。物联网顾名思义就是连接物品的网络,许多学者讨论物联网中,经常会引入一个M2M的概念,可以解释成为人到人(Man toMan)、人到机器(Man to Machine)、机器到机器(MachinetoMachine)。但是,M2M的所有的解释并不仅限于能够解释物联网,同样的,M2M这个概念在互联网汇总也已经得到了很好的阐释,就连人与人之间的互动,也已经通过第三方平台或者网络电视完成。人到机器的交互一直是人体工程学和人机界面等领域研究的主要课题;但是机器与机器之间的交互已经由互联网提供了最为成功的方案。从本质上而言,在人与机器、机器与机器的交互,大部分是为了实现人与人之间的信息交互,万维网(World WideWeb)技术成功的动因在于:通过搜索和链接,提供了人与人之间异步进行信息交互的快捷方式。
[0003] 中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合,实现物体与物体之间:环境以及状态信息实时的共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说,当下涉及到信息技术的应用,都可以纳入物联网的范畴。
[0004]目前,物联网只是给物联网中各个设备提供了一个交流的平台,由于物联网处于初步发展阶段,诸多的网络设备生产商家生产的产品所使用的网络协议均不统一,经常出现网络协议不兼容导致设备之间无法正常通信的问题。由于使用不同网络协议的设备之间无法自己知道如何通信。想要让这些设备能够进行互相交流,通常需要一个或多个“协议”或者有专门的语言来处理这些特定的任务。然而,目前的情况是通讯的协议与语言都众多,没有统一的通讯协议与语言来解决设备的接入兼容问题。
[0005] 现有技术的缺点/不足:
(I)物联网设备如有多种协议的设备需要接入的时候需要捆绑多种协议。
[0006] (2)没有统一的通讯语言,物联网为各个设备提供了一个交流的平台,但设备之间使用的语言不统一,导致设备间交流存在障碍。
[0007] (3)混乱不清的通讯协作:现阶段,物联网设备之间的通信主要依靠设备相关人员或者设备供应商提供的中间设备来进行,但是不同的设备就需要一个中间设备,导致了中间设备数量过多,增加物联网建设成本。虽然现在也能保证设备之间良好的通讯,但并不是真正意义上的物联网通讯。发明内容
[0008] 本发明针对现有技术存在物联网设备需要捆绑多种协议、没有统一的通信元、通信协助过程混乱的缺点,设计一种物联网多协议接入转换装置,包括与物联网设备建立网络连接的接口模块、与服务器建立网络连接的网络交互模块、内部存储器、外部存储器和中央处理器;中央处理器能对对物联网设备使用的网络协议进行识别、筛选出符合数据采集要求的有效数据;内存储器中建立有记录接入设备网络信息的设备队列、用于记录统一协议规范的协议识别特征队列和有效数据缓存区;存储协议识别特征数据存储在协议识别特征队列中;中央处理器分别与网络连接的接口模块、网络交互模块、内部存储器、外部存储器联接。
[0009] 上述物联网多协议接入转换装置的控制方法,包括如下步骤:
SlO:系统初始化:设备启动后,中央处理器在内部存储器中建立用于记录接入设备网络信息的设备队列、用于记录统一协议规范的协议识别特征队列和有效数据缓存区;并且从外部存储器中调用协议识别特征数据存储在协议识别特征队列中;
S20:物联网设备初始化:当物联网设备第一次与接口模块联接时,中央处理器控制该接口模块将对设备进行初始化;
S30:设备端口检测:初始化后,将打开该接口模块所对应的设备端口 ;设备端口成功打开时,将会自动把设备端口正常打开的反馈信息发送到中央处理器中,中央处理器开始执行数据采集流程;设备端口打开失败时,接口模块把相应的失败信息发送到中央处理器中,然后返回步骤S20,直到设备端口打开成功或初始化次数超出设定的阀值时停止返回步骤S20并发出警告指示;
S40:网络协议分析:当设备端口成功打开后,中央处理器接受到物联网设备所发送的数据,中央处理器对物联网设备所使用的网络传输协议进行识别;中央处理器收到物联网设备发送的数据后,将调用存储在内部存储器里面的统一协议规范,利用这个统一协议规范识别物联网设备所发送的数据的网络协议类型;并将该物联网设备类型、设备端口号、设备编码以及网络协议类型记录在内部存储器的设备队列中;
S50:数据接收:当接口模块接收到物联网设备发送来的数据时,中央处理器根据内部存储器中的设备队列所记录的数据和识别特征队列中的统一协议规范将数据转换为统一的XML可扩展标记语言,然后根据保存在内部存储的数据采集要求进行分析,筛选出符合数据采集要求的有效数据,最后把符合数据采集要求的有效数据通过网络交互模块上传到服务器中;
S60:数据发送:当网络交互模块接收到服务器发送来的数据时,中央处理器根据内部存储器中的设备队列所记录的数据和识别特征队列中的统一协议规范将数据转换对应的物联网设备可识别的数据,然后将数据通过接口模块发送给物联网设备。
[0010] S70:远程控制:当需要远程控制设备的时候,通过服务器通过网络交互模块发送相应的控制指令到中央处理器,中央处理器收到指令后,利用存储在中央处理器中的XML语言词典转换为物联网设备可识别的语言并通过设备端口发送给物联网设备,物联网设备根据接收到的控制指令进行相应的操作。
[0011] S80:端口释放:当物联网设备与设备端口之间的连接断开时,中央处理器清除该设备端口映射在内部存储器的设备队列中的数据。
[0012] 所述的物联网设备与设备端口之间和/或服务器与网络交互模块之间是使用UDP网络传输协议进行传输。
[0013] 所述的步骤S50中所述的筛选出符合数据采集要求的有效数据的方法是将经过XML语言标记转换的数据的首码、目标地址功能数据去除,仅保留有效数据,将有效数据加工成由设备端口号、设备编码、数据单位、有效数据和发送过设备状态时间的信息组成的数据格式。
[0014] 所述的步骤SlO中有效数据缓存区中每一个数据单元记录有设备端口号、设备编码、数据单位、有效数据和发送过设备状态时间的信息。
[0015] 所述步骤S80中当物联网设备与设备端口之间的连接断开时,中央处理器清除内部存储器的设备队列时,根据设备端口号清除有效数据缓存区与该物联网设备对应的数据。
[0016] 本发明提供一种物联网设备接入的中间件,它不但可以取代传统物联网的设备接入方式,而且还能对设备进行集中接入以及管理。解决物联网设备连接没有统一的通讯语言以及与通讯协议。
附图说明
[0017] 图1是本发明实施例一的电路模块图;
图2为本发明内部存储器的数据队列结构示意图;
图3为本发明实施例一的控制方法流程图。
具体实施方式
[0018] 实施例一:如图1、2所示,本实施例包括与物联网设备建立网络连接的接口模块、与服务器建立网络连接的网络交互模块、内部存储器、外部存储器和中央处理器;中央处理器能对对物联网设备使用的网络协议进行识别、筛选出符合数据采集要求的有效数据;内存储器中建立有记录接入设备网络信息的设备队列、用于记录统一协议规范的协议识别特征队列和有效数据缓存区;存储协议识别特征数据存储在协议识别特征队列中;中央处理器分别与网络连接的接口模块、网络交互模块、内部存储器、外部存储器联接。
[0019] 如图1、2所示,上述物联网多协议接入转换装置的控制方法,包括如下步骤:
SlO:系统初始化:设备启动后,中央处理器在内部存储器中建立用于记录接入设备网络信息的设备队列、用于记录统一协议规范的协议识别特征队列和有效数据缓存区;并且从外部存储器中调用协议识别特征数据存储在协议识别特征队列中;
S20:物联网设备初始化:当物联网设备第一次与接口模块联接时,中央处理器控制该接口模块将对设备进行初始化;
S30:设备端口检测:初始化后,将打开该接口模块所对应的设备端口 ;设备端口成功打开时,将会自动把设备端口正常打开的反馈信息发送到中央处理器中,中央处理器开始执行数据采集流程;设备端口打开失败时,接口模块把相应的失败信息发送到中央处理器中,然后返回步骤S20,直到设备端口打开成功或初始化次数超出设定的阀值时停止返回步骤S20并发出警告指示; S40:网络协议分析:当设备端口成功打开后,中央处理器接受到物联网设备所发送的数据,中央处理器对物联网设备所使用的网络传输协议进行识别;中央处理器收到物联网设备发送的数据后,将调用存储在内部存储器里面的统一协议规范,利用这个统一协议规范识别物联网设备所发送的数据的网络协议类型;并将该物联网设备类型、设备端口号、设备编码以及网络协议类型记录在内部存储器的设备队列中;
S50:数据接收:当接口模块接收到物联网设备发送来的数据时,中央处理器根据内部存储器中的设备队列所记录的数据和识别特征队列中的统一协议规范将数据转换为统一的XML可扩展标记语言,然后根据保存在内部存储的数据采集要求进行分析,筛选出符合数据采集要求的有效数据,最后把符合数据采集要求的有效数据通过网络交互模块上传到服务器中;
S60:数据发送:当网络交互模块接收到服务器发送来的数据时,中央处理器根据内部存储器中的设备队列所记录的数据和识别特征队列中的统一协议规范将数据转换对应的物联网设备可识别的数据,然后将数据通过接口模块发送给物联网设备。
[0020] S70:远程控制:当需要远程控制设备的时候,通过服务器通过网络交互模块发送相应的控制指令到中央处理器,中央处理器收到指令后,利用存储在中央处理器中的XML语言词典转换为物联网设备可识别的语言并通过设备端口发送给物联网设备,物联网设备根据接收到的控制指令进行相应的操作。
[0021] S80:端口释放:当物联网设备与设备端口之间的连接断开时,中央处理器清除该设备端口映射在内部存储器的设备队列中的数据。
[0022] 所述的物联网设备与设备端口之间和/或服务器与网络交互模块之间是使用UDP网络传输协议进行传输。
[0023] 所述的步骤S50中所述的筛选出符合数据采集要求的有效数据的方法是将经过XML语言标记转换的数据的首码、目标地址功能数据去除,仅保留有效数据,将有效数据加工成由设备端口号、设备编码、数据单位、有效数据和发送过设备状态时间的信息组成的数据格式。
[0024] 所述的步骤SlO中有效数据缓存区中每一个数据单元记录有设备端口号、设备编码、数据单位、有效数据和发送过设备状态时间的信息。
[0025] 所述步骤S80中当物联网设备与设备端口之间的连接断开时,中央处理器清除内部存储器的设备队列时,根据设备端口号清除有效数据缓存区与该物联网设备对应的数据。

Claims (8)

1.一种物联网多协议接入转换装置的控制方法, 其特征在于包括如下步骤: SlO:系统初始化:设备启动后,中央处理器在内部存储器中建立用于记录接入设备网络信息的设备队列、用于记录统一协议规范的协议识别特征队列和有效数据缓存区;并且从外部存储器中调用协议识别特征数据存储在协议识别特征队列中; S20:物联网设备初始化:当物联网设备第一次与接口模块联接时,中央处理器控制该接口模块将对设备进行初始化; S30:设备端口检测:初始化后,将打开该接口模块所对应的设备端口 ;设备端口成功打开时,将会自动把设备端口正常打开的反馈信息发送到中央处理器中,中央处理器开始执行数据采集流程;设备端口打开失败时,接口模块把相应的失败信息发送到中央处理器中,然后返回步骤S20,直到设备端口打开成功或初始化次数超出设定的阀值时停止返回步骤S20并发出警告指示; S40:网络协议分析:当设备端口成功打开后,中央处理器接受到物联网设备所发送的数据,中央处理器对物联网设备所使用的网络传输协议进行识别;中央处理器收到物联网设备发送的数据后,将调用存储在内部存储器里面的统一协议规范,利用这个统一协议规范识别物联网设备所发送的数据的网络协议类型;并将该物联网设备类型、设备端口号、设备编码以及网络协议类型记录在内部存储器的设备队列中; S50:数据接收:当接口模块接收到物联网设备发送来的数据时,中央处理器根据内部存储器中的设备队列所记录的数据和识别特征队列中的统一协议规范将数据转换为统一的XML可扩展标记语言,然后根据保存在内部存储的数据采集要求进行分析,筛选出符合数据采集要求的有效数据,最后把符合数据采集要求的有效数据通过网络交互模块上传到服务器中; S60:数据发送:当网络交互模块接收到服务器发送来的数据时,中央处理器根据内部存储器中的设备队列所记录的数据和识别特征队列中的统一协议规范将数据转换对应的物联网设备可识别的数据,然后将数据通过接口模块发送给物联网设备。
2.根据权利要求1所述的物联网多协议接入转换装置的控制方法,其特征在于还包括一下步骤: S70:远程控制:当需要远程控制设备的时候,通过服务器通过网络交互模块发送相应的控制指令到中央处理器,中央处理器收到指令后,利用存储在中央处理器中的XML语言词典转换为物联网设备可识别的语言并通过设备端口发送给物联网设备,物联网设备根据接收到的控制指令进行相应的操作。
3.根据权利要求1所述的物联网多协议接入转换装置的控制方法,其特征在于还包括一下步骤: S80:端口释放:当物联网设备与设备端口之间的连接断开时,中央处理器清除该设备端口映射在内部存储器的设备队列中的数据。
4.根据权利要求1所述的物联网多协议接入转换装置的控制方法,其特征在于所述的物联网设备与设备端口之间和/或服务器与网络交互模块之间是使用UDP网络传输协议进行传输。
5.根据权利要求1所述的物联网多协议接入转换装置的控制方法,其特征在于所述的步骤S50中所述的筛选出符合数据采集要求的有效数据的方法是将经过XML语言标记转换的数据的首码、目标地址功能数据去除,仅保留有效数据,将有效数据加工成由设备端口号、设备编码、数据单位、有效数据和发送过设备状态时间的信息组成的数据格式。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的物联网多协议接入转换装置的控制方法,其特征在于所述的步骤SlO中有效数据缓存区中每一个数据单元记录有设备端口号、设备编码、数据单位、有效数据和发送过设备状态时间的信息。
7.根据权利要求6所述的物联网多协议接入转换装置的控制方法,其特征在于所述步骤S80中当物联网设备与设备端口之间的连接断开时,中央处理器清除内部存储器的设备队列时,根据设备端口号清除有效数据缓存区与该物联网设备对应的数据。
8.一种物联网多协议接入转换装置,其特征包括与物联网设备建立网络连接的接口模块、与服务器建立网络连接的网络交互模块、内部存储器、外部存储器和中央处理器;中央处理器能对对物联网设备使用的网络协议进行识别、筛选出符合数据采集要求的有效数据;内存储器中建立有记录接入设备网络信息的设备队列、用于记录统一协议规范的协议识别特征队列和有效数据缓存区;存储协议识别特征数据存储在协议识别特征队列中;中央处理器分别与网 络连接的接口模块、网络交互模块、内部存储器、外部存储器联接。
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