CN104641619A - 终端设备、具有该终端设备的监视系统以及用于初始化该终端设备的方法 - Google Patents

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Abstract

对复杂的或宽敞的建筑物或者场所的监视需要多个监视装置、例如监视摄像机，以便可以大面积地覆盖所述监视区域。为此，提出终端设备(7)，其具有至少一个功能装置，其中所述功能装置构造为传感器装置和/或执行器装置；具有控制装置(10)，其中，所述控制装置(10)构造为数字的数据处理装置；并且具有至少一个网络接口(9)，其中，所述网络接口(9)构造用于使所述控制装置(10)与网络(2)耦合，以便数据可以从所述功能装置传输到所述网络(2)中和/或数据可以从所述网络(2)传输到所述功能装置中，其中所述终端设备(7)具有来自作为所述网络的第一网络(2)的客户端地址，其中所述终端设备(7)具有存储器装置(11)，在所述存储器装置中存储来自另一个网络(4)的服务器地址，其中所述控制装置(10)构造用于，在终端设备(7)的初始化时通过所述网络接口(9)向所述服务器地址发送消息。

Description

终端设备、具有该终端设备的监视系统以及用于初始化该终端设备的方法
背景技术
对复杂的或宽敞的建筑物或者场所的监视需要多个监视装置、例如监视摄像机，以便可以大面积地覆盖所述监视区域。在早前的监视设备中图像数据流从监视摄像机模拟地传输到监视中央设备中并且在那里进行分析处理期间，在此期间已知，监视摄像机与数据网络连接并且数字地传输图像数据流。为此，需要将监视摄像机集成在数据网络中并且给它们分配网络地址(IP地址)。随后，必须由数据网络中的监视中央设备“找到”所述监视摄像机，以便可以与其进行通信。因此，监视摄像机在网络中的集成通常需要系统管理员的提高的专业知识，以便可以无错误地实施运行。
发明内容
提出具有权利要求1、9以及12的特征的用于监视系统的终端设备以及具有所述终端设备的监视系统和用于初始化所述监视系统中的所述终端设备的方法。由从属权利要求、随后的描述以及附图得到本发明的优选实施方式或者有利实施方式。
因此，本发明涉及一种终端设备、也称作边缘设备，其适于和/或构造为集成到监视系统中。特别地，所述终端设备构成监视系统和监视区域之间的接口。
所述终端设备具有至少一个功能装置，其中所述功能装置构造为传感器装置和/或执行器装置。所述功能装置例如可以构造为自动的或者手动的火灾报警器、温度传感器、对象传感器(例如光栅栏)、开门装置、十字旋转门打开装置等。
所述终端设备包括控制装置，其中所述控制装置构造为数字的数据处理装置。所述数字的数据处理装置尤其实现为具有操作系统的计算机。
所述终端设备包括至少一个网络接口，所述网络接口能够实现控制装置或者终端设备与网络的耦合。网络特别优选地涉及基于TCP/IP协议工作的数据网络。特定地，涉及以太网网络。网络接口和/或控制装置能够实现，可以将数据从功能装置传输到网络中和/或可以将数据从网络传输到功能装置中。因此例如能够实现，将传感器装置的传感器数据传输到网络中或者将指令数据从网络传送到执行器装置中。例如也能够实现，通过网络接口进行双向通信以配置功能装置。
终端设备具有来自第一网络的客户端地址，其中所述第一网络优选构造为LAN(局域网)。所述第一网络尤其构造为局部子网络。
在本发明的范畴内提出，终端设备具有存储器装置，在其中存储来自另一个网络的服务器地址。存储器装置特别优选地构造为非易失性存储器。尤其预配置存储器装置，使得在所述存储器装置中例如在工厂方面存储并且因此已知服务器地址。控制装置在程序技术上和/或在电路技术上构造用于，在终端设备的初始化时通过网络接口向服务器地址发送消息。因此，终端设备具有以下功能性：在终端设备的初始化时将消息优选自动地或者自动化地从终端设备发送到第一网络中并且从那里发送到另一个网络中发送到服务器，其中在终端设备中预配置服务器地址。因此，终端设备在程序技术上和/或在电路技术上构造用于，在初始化时主动建立到所预配置的服务器地址处的服务器的通信。
借助所述终端设备的根据本发明的构型能够实现，终端设备自动地、尤其没有用户互动地向服务器报告。通过这种方式，明显简化终端设备在第一网络中的安装。因此，所述终端设备是用于以下问题的技术解决：当通过路由器从主网络划分局部子网络时，在广泛分布的网络中存在有作为所述第一网络的至少一个局部子网络和作为所述另一个网络的主网络。通过分离(NAT)，局部子网络中的网络参与者(客户端)对于作为所述另一个网络的主网络中的应用和设备不可见。通过传统的方式，例如必须如此使局部子网络的路由器变换配置，使得各个端口对于局部子网络中的客户端可见。然而，所述方法带来安全风险，因为已激活的端口也对于主网络中的其他参与者可见。
与此相反，根据本发明的终端设备利用了以下重要的优点：所述终端设备事先已经了解了对端(Gegenstelle)、作为后端的服务器，因为服务器地址预配置地已存储在存储器装置中。因此，从终端设备到服务器的连接建立涉及从作为第一网络的局部子网络到作为另一个网络的主网络中的通信并且方向不可逆。传统的路由器或者NAT装置能够实现朝所述方向的连接并且不一定耗费地变换参数。作为后端的服务器又可以利用已建立的连接来与终端设备通信并且提出其他询问。通过这种方式，例如可以由服务器参数化终端设备并且所述终端设备可以请求或者传送数据、例如视频显示屏(Videoscreens)。
因此，所述终端设备具有以下多个优点：需要更低的配置耗费，因为在没有路由器配置的情况下能够实现NAT限制的越过。所述终端设备能够实现即插即用装置，因为所述终端设备在第一网络中必须得到仅仅一个网络地址。
在本发明的一种优选的实现中，功能装置和控制装置集成在一个壳体中。所述终端设备以这种方式特别紧凑并且可以简单安装，因为仅仅必须安装壳体并且建立网络连接。
特别优选地，终端设备构造为嵌入式系统和/或智能的功能组件。作为操作系统，优选使用Linux(嵌入式Linux)NetBSD或者Windows(嵌入式、车载CE/XP或者嵌入式PoS(PoS：终端销售机))。通过构造为嵌入式系统/智能的功能组件，能够以低的硬件耗费实现多的功能多样性。
在本发明的一种优选的构型中，消息包括单义的设备ID，以便使服务器能够单义地辨识终端设备。设备ID(以下也简称为ID)例如可以构造为数字序列和/或数码序列(Ziffernfolge)。服务器通过所述ID不仅可以推导出终端设备的类型和/或功能范围而且可以推导出其它信息、例如指令语句和通信细节。
在本发明的一种优选的扩展方案中，终端设备构造成借助基于证书的认证与服务器建立双向通信。终端设备尤其构造为，与服务器进行SSL握手，以便在服务器和终端设备之间能够实现可靠通信。特别优选地，终端设备的存储器装置具有认证证书。替代SSL通信，也可以使用另一加密协议、例如TLS(传输层安全协议)来进行安全的数据传输。通过基于证书的认证，有效抑制终端设备的窃听或者滥用。
在本发明的一种优选的构型中，控制装置具有连接模块，所述连接模块构造用于多次地依次发送消息。尤其如此长时间地发送消息，直至服务器进行了响应。
特别优选地，如此构造连接模块，使得根据自初始化起的时间和/或根据所发送的消息来增大消息的发送之间的时间间隔。所述构型所基于的考虑是，在连接建立时完全可能出现错误，从而重复发送消息是有意义的。然而，如果不能在可所限定的时间段内建立连接，则从以下出发：物理方面的网络问题占主要并且消息的立刻重复没有意义。例如，首先以间隔10秒发送消息；如果在第一个小时内不存在来自服务器的相应的应答，则将间隔增大到30秒并且如果在例如七天的时间段之后不存在来自服务器的应答，则将间隔增大到300秒。通过这种方式能够实现，一方面规律地尝试或者检查连接建立而另一方面节能地运行终端设备。
在本发明的一种特别简单且因此优选的构型中，通过终端设备的接通、尤其通过终端设备与电压供给的连接自动地开始初始化。因此，在运行时将网络接口与第一网络连接并且随后接通终端设备是足够的，其中自动地进行随后的初始化。也可能的是，通过网络(POE：以太网供电)实现电压供给，从而将终端设备与第一网络连接以使初始化开始是足够的。
在本发明的一种优选的扩展方案中，终端设备构造为监视摄像机、尤其数字的监视摄像机。在这种构型中能够实现，监视摄像机也实现为所谓的PTZ摄像机(Pan-Tilt-Zoom：云台全方位移动及镜头变倍、变焦控制)，所述PTZ摄像机控制视线方向并且可以使图像区段变化。如先前所阐述的那样，所述监视摄像机的集成通过即插即用装置起作用。
本发明的另一主题构成监视系统、也称作监视设备，其具有至少一个如其先前已经描述的那样或者根据以上权利要求中的任一项所述的终端设备。所述监视系统还具有服务器，其中终端设备具有来自第一网络的客户端地址而服务器具有来自另一个网络的服务器地址。
特别优选地，所述两个网络通过至少一个NAT装置(网络地址转换装置)彼此分离，使得消息从终端设备通过至少一个NAT装置发送到服务器。这种NAT装置数据技术地设置在两个网络之间，以便使不同的网络相互连接。特别优选地，NAT装置构造为路由器。NAT装置具有以下功能：由另外的地址信息自动化地替代数据分组中的地址信息。通过这种方式例如能够实现，服务器以通过IP地址和NAT装置的端口构成的地址响应终端设备，然而不了解作为终端设备的第一网络的局部网络中的实际IP地址(客户端地址)。NAT装置承担以下功能：将自身IP地址以及端口信息(Portangabe)转换成第一网络中的IP地址(即客户端地址)和端口信息。优选地，以相同的方式在相反方向上实现地址信息的替代。
在一种优选的扩展方案中设置，第一网络具有DHCP功能性(DHCP：动态主机设置协议)，其中由此在没有手动配置终端设备的情况下能够实现终端设备自动地连接到第一网络中。特别地，在终端设备上调节IP地址的自动关联。这种构型再次简化终端设备的安装。
本发明的另一主题涉及用于初始化如其先前已描述的那样的监视系统中的如其同样先前已描述的那样的终端设备的方法，其中终端设备在其初始化时向服务器地址发送消息。所述方法尤其包括所述终端设备和/或所述监视系统的根据目的的应用。
附图说明
由本发明的优选实施例以及附图的以下描述得到本发明的其它特征、优点和作用。附图示图：
图1：作为本发明一个实施例的监视系统的示意性框图；
图2：用于阐述所述方法的流程图，所述方法用于运行图1的监视系统中的终端设备；
图3：用于进一步阐述图2的方法的示意图。
具体实施方式
图1以示意性框图示出作为本发明一个实施例的监视系统1。监视系统1包括作为第一网络2的至少一个局部监视网络。第一网络2安装在监视对象3中，例如安装在建筑物或建筑群、火车站、机场等中。
第一网络2构造为局部网络并且限定一个或至少一个局部域。第一网络2例如实现为LAN。第一网络2中的网络参与者的每一个具有一个局部IP地址。
第一网络2具有路由器5作为到另一个网络4的接口，所述路由器包括NAT装置6。NAT装置6构造用于，在第一网络2和另一个网络4之间转换网络地址。第一网络2尤其涉及仅仅私有的网络，而另一个网络4涉及因特网或者Tier 3或Tier 2或Tier 1网络。
在第一网络2中，设置至少一个具有功能装置12的终端设备7。在终端设备7作为监视摄像机的所示出的构造中，所述终端设备包括作为功能装置12的摄像机装置，所述摄像机装置构造用于监视监视对象3中的监视区域8。终端设备7分别具有网络接口9，通过所述网络接口可以使终端设备7在第一网络2中进行通信。终端设备7构造为智能的终端设备7，其分别包括控制装置10以及本地存储器装置11。
另一个网络4基于因特网协议并且在第一实施替代方案中可以构造为公众的因特网。对此替代地，另一个网络4构造为私有的IP网络，其中另一个网络4的全部接口排他地分配给所述私有的IP网络并且所述私有的IP网络尤其与公共的因特网在数据技术上分离。替代地，另一个网络4也可以构造为LAN(局域网)或者WAN(广域网)。所述另一个网络4尤其实现TCP连接。
监视系统1包括尤其中央的或者全局的安全控制装置，所述安全控制装置构造为服务器13。所述服务器13通过接口与另一个网络4连接并且因此间接地与第一网络2在数据技术上连接。
在监视系统1的运行中，终端设备7的监视数据可以从第一网络2通过路由器5或者NAT装置6转发到构造为安全控制装置的服务器13。随后，服务器13根据其构型可以分析处理监视数据并且自动化地触发警报或者将监视数据转发给监视人员。在相反方向上，服务器13可以将配置数据或者数据查询通过另一个网络4、路由器/NAT装置5/6传送给终端设备7。如果终端设备7构造为监视摄像机，则朝服务器13方向传输监视区域8的图像。
如果构造为智能的监视摄像机，则终端设备7也可以借助控制装置10实施监视数据的自己自足的分析处理。对于监视摄像机替代地或补充地，在第一网络2中也可以集成其它种类的终端设备7、例如开门装置、火灾报警器等。
在第一网络2中，给终端设备7分别分配局部IP地址作为客户端地址。在另一个网络4中，给服务器13分配一个IP地址作为服务器地址。可选择地可以设置，服务器13又设置在局部网络中，其中所述服务器仍然通过服务器地址通过另一个网络4可达。
现在，在终端设备7的安装时提出以下问题：第一网络2中的终端设备7在数据技术方面考虑对于服务器13“不可见”，因为所述终端设备设置在NAT装置6后方。
为了用户友好地建立服务器13和终端设备7之间的通信，终端设备7分别具有套接字/敲门者发送器功能性而服务器13具有套接字/敲门者接收器功能性为了转换，在终端设备7的存储器装置11中固定地存储服务器13的服务器地址。这例如可以通过终端设备7的预配置实现。此外，在存储器装置11中存储终端设备7的单义的ID。可选择地，在存储器装置11中也存储用于终端设备7和服务器13的相互认证的证书。为了实现套接字/敲门者接收器功能，服务器13具有设备管理器14，所述设备管理器例如构造为服务器13中的程序或者服务。
为了阐述终端设备7和设备管理器14之间的连接建立参阅图2。
在步骤100中，接通终端设备7，与电压供给连接或者与第一网络2连接，以便使终端设备7的启动运行。
在步骤200中，从终端设备7向服务器13、尤其向设备管理器14发送消息N作为敲门。所述发送可以通过控制装置10的连接模块(未示出)实现，所述控制装置同样构造为程序或服务。消息N包括终端设备7的单义的ID。
通过消息N向服务器13的发送，在NAT装置6中开始NAT会话，其中所属的连接信息、尤其IP地址、端口和必要时超时存储在NAT表中。借助所存储的信息，NAT装置6可以将来自设备管理器14或者服务器13的应答数据分组正确地分配给相应的终端设备7。因此，通过消息N向服务器13的发送引入双向连接。
如果服务器13、尤其设备管理器14得到信息N，则设备管理器14借助单义的ID将终端设备7添加到设备列表，所述设备管理器将设备列表提供给服务器13。此外，设备管理器14发起与终端设备7的SSL握手。
在步骤300中，终端设备7等待其是否得到来自设备管理器14的应答数据分组。如果不是这种情形，则重复消息N的发送。如果是这种情形，则采取SSL握手并且在步骤400中建立到设备管理器14并且因此到服务器13的可靠连接。
为了安全性，在步骤500中检查：设备管理器14的证书与存储在存储器装置11中的证书是否一致。
在步骤600中，使所建立的连接保持开放，以便可以得到设备管理器14或者服务器13的达到的询问。对于在步骤700中失去连接或者出现超时的情形，重新开始所述过程。
一方面，可以手动地实现客户端地址在第一网络2中的分配，然而更简单的是，在步骤150(图3)中终端设备7自动通过DHCP功能性得到客户端地址。在图3中以另一示图再次示出所述方法：
在步骤100中接通终端设备7。在步骤150中，终端设备7通过DHCP得到客户端地址。在步骤200中，向设备管理器14传送消息N。在步骤400中，终端设备7添加到设备列表并且准备SSL握手。在步骤500中，由终端设备7验证设备管理器14的身份。可选择地可能的是，在步骤800中从外部查询：服务器13或者设备管理器14是否已知新的终端设备7。在这种情形中，在步骤850中从服务器13向设备管理器14在新设备方面发出询问并且在步骤900中将具有终端设备7的设备列表传送给服务器13。
可选择地可以设置，如果在步骤300中已确定，没有设备管理器14或者服务器13的应答到达并且因此敲门没有成功，则重复信息N的发送。在这种情形中，在步骤210中确定发送间隔的时长。例如，如果在数次尝试之后没有应答到达，则增大发送间隔。在步骤220中，等待敲门间隔的时长并且在步骤230中再次发送消息N。

Claims (12)

1.一种终端设备(7)，其具有：
至少一个功能装置(12)，其中，所述功能装置(12)构造为传感器装置和/或执行器装置；
控制装置(10)，其中，所述控制装置(10)构造为数字的数据处理装置；
至少一个网络接口(9)，其中，所述网络接口(9)构造用于使所述控制装置(10)与网络(2)耦合，以便数据能够从所述功能装置传输到所述网络(2)中和/或数据能够从所述网络(2)传输到所述功能装置中，
其中，所述终端设备(7)具有来自作为所述网络的第一网络(2)的客户端地址，
其特征在于，
所述终端设备(7)具有存储器装置(11)，在所述存储器装置中存储来自另一个网络(4)的服务器地址，其中，所述控制装置(10)构造用于在所述终端设备(7)的初始化时通过所述网络接口(9)向所述服务器地址发送消息(N)。
2.根据权利要求1所述的终端设备(7)，其特征在于，所述功能装置(12)和所述控制装置(10)集成在一个壳体中和/或所述终端设备(7)构造为嵌入式系统和/或构造为智能的功能组件。
3.根据权利要求1或2所述的终端设备(7)，其特征在于，所述消息(N)包括所述终端设备(7)的设备ID。
4.根据以上权利要求中任一项所述的终端设备(7)，其特征在于，所述终端设备(7)构造成借助基于证书的认证建立双向通信。
5.根据以上权利要求中任一项所述的终端设备，其特征在于，所述控制装置(10)具有连接模块，所述连接模块构造用于多次地依次发送所述消息。
6.根据权利要求5所述的终端设备(7)，其特征在于，所述连接模块构造用于根据自所述初始化起的时间和/或根据所发送的消息的数量来增大消息的发送之间的时间间隔。
7.根据以上权利要求中任一项所述的终端设备(7)，其特征在于，通过所述终端设备(7)的接通自动地开始所述初始化。
8.根据以上权利要求中任一项所述的终端设备(7)，其特征在于，所述终端设备(7)构造为监视摄像机。
9.一种监视系统(1)，所述监视系统具有至少一个根据以上权利要求中任一项所述的终端设备(7)和服务器(13)，其中，所述终端设备(7)具有来自所述第一网络(2)的客户端地址，其中，所述服务器(13)具有来自所述另一个网络(4)的服务器地址。
10.根据权利要求9所述的监视系统(1)，其特征在于至少一个NAT装置(6)，其中，所述第一网络(2)和所述另一个网络(4)通过所述NAT装置(6)在数据技术方面相互连接，其中，所述消息从所述终端设备(7)通过所述至少一个NAT装置(6)发送到所述服务器(13)。
11.根据权利要求9或10所述的监视系统(1)，其特征在于，所述第一网络(2)具有DHCP功能性。
12.一种用于初始化根据权利要求9至11中任一项所述的监视系统中的根据权利要求1至8中任一项所述的终端设备(7)的方法，其特征在于，所述终端设备(7)在其初始化时向所述服务器地址发送消息(N)。
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