CN105391719A - 一种基于tcp/ip网络的智能设备远程控制系统及其交互方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制系统,包括智能设备、服务器和终端，所述智能设备通过接口模块连接到服务器，所述服务器和终端通过网络相连，所述服务器包括服务端HTTP通讯模块、智能设备服务端驱动模块、主机控制器模块和身份验证模块，所述终端包括客户端HTTP通讯模块、虚拟主机控制器模块、智能设备客户端驱动模块和客户端UI接口模块，基于该控制系统，所述交互方法的步骤包括：服务器对连接的智能设备进行识别和信息采集；终端虚拟智能设备初始化过程；终端通过服务器实现对智能设备的操控处理。本发明具有成本低廉、维护方便的特点，且支持多种接口类型的设备接入。
Description
技术领域
本发明涉及远程控制技术，具体涉及一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制系统及其交互方法。
背景技术
网络协议是网络中（包括互联网）传递、管理信息的规范。如同人与人之间相互交流是需要遵循一定的规矩一样，计算机之间的相互通信需要共同遵守一定的规则，这些规则就称为网络协议。网络协议包含两个核心协议，即TCP（传输控制协议）和IP（网际协议）。它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。TCP/IP是Internet的基础协议，也是一种电脑数据打包和寻址的标准方法。TCP/IP协议是网络的基础，是Internet的语言，可以说没有这个协议就没有互联网的今天。
但是由于互联网上分为内网和外网，在整个的传输过程中，会遇到防火墙的限制。
基于TCP/IP网络的智能设备远程控制，是通过TCP/IP的网络协议，实现云端的虚拟机共享，或远程管理不同物理位置的智能设备。其主要场景有：（1）映射有限数量的加密锁（俗称加密狗）至云端环境中的任意虚拟化计算机系统；（2）技术人员远程接入现场工业4.0智能设备进行安装、调试和排错；（3）跨办公区共享手机、平板、穿戴、读卡器等智能设备，进行开发调试工作；（4）跨地域接入、使用和监控智能家居、安防等联网设备。
现有技术中，如以Digi公司为代表的AnywhereUSB网络硬件解决方案。AnywhereUSB产品是一个支持网络功能的USB集线器，允许USB设备连接在任何一个局域网中。它通过TCP/IP以太网来访问和监控远程USB和串口设备，能够实现与现有的POS或其他应用程序软件兼容，通过网络在虚拟环境（如VMware）连接USB和串口设备。上述技术方案，成本较高，且目前仅支持USB1.0规范，速度慢，需要从实际生产环境中拆卸下设备，日常维护麻烦。
以FabulaTech公司为代表的USBoverNetwork软件解决方案。USBoverNetwork是一个能够分享和获取本地或者网上USB设备的共享解决方案。它包括USBoverNetworkClient和USBoverNetworkServer两部分：（1）Server相当于服务器端，安装在提供USB内容的电脑上；（2）Client相当于客户端，安装在其他电脑上，用来访问Server端的USB内容，在Client上输入Server端电脑的IP地址就可以访问。
为了能在IP网络上共享USB接口的外围设备,USBoverNetwork创造出基于IP的扩展USB总线概念-iUSB。iUSB是通过在客户端的USB驱动层中加入虚拟主控制器接口(VHCI)，和在服务器端的USB驱动层中加入虚拟设备驱动(VDD)来实现的。由于包括了这个与操作系统无关的协议iUSB,使得网络上的USB设备可以跨平台、透明地被访问。另外,这种实现在驱动级的方法,与传统的远程过程调用共享设备的方法相比,提供了更多的设备和控制信息,减轻了服务器端的负担,且具有更好的安全性。然而，上述技术方案存在以下缺点和限制：（1）仅限于在Windows主机间实现USB设备的共享，不支持Linux主机之间，以及Windows与Linux主机之间的USB设备共享；（2）不具备统一的设备调度功能。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制系统及其交互方法，具有成本低廉、维护方便的特点，且支持多种接口类型的设备接入。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制系统,包括智能设备、服务器和终端，所述智能设备通过接口模块连接到服务器，所述服务器和终端通过网络相连，所述服务器包括服务端HTTP通讯模块、智能设备服务端驱动模块、主机控制器模块和身份验证模块，所述终端包括客户端HTTP通讯模块、虚拟主机控制器模块、智能设备客户端驱动模块和客户端UI接口模块。
上述技术方案中，所述智能设备为打印机或人机交互设备或其他工业制造中所用的设备。
上述技术方案中，所述接口模块为USB接口模、串口模块或无线通信模块。
一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制交互方法，包括如下步骤：
步骤一，所述智能设备连接到服务器后，所述服务器对连接的智能设备进行识别和信息收集；
步骤二，所述终端通过服务器获取智能设备的信息构建虚拟智能设备；
步骤三，所述终端通过服务器实现对智能设备的操控处理。
进一步技术方案，所述步骤二的具体过程如下：
（1）所述终端通过TCP协议连接并登录服务器，所述服务器对终端连接进行身份验证；
（2）所述终端通过TCP协议向服务器发送获取智能设备信息列表的数据包；
（3）所述服务器将所有的智能设备的列表清单以及各自的基本信息发送至终端；
（4）所述终端根据接收到的智能设备的列表清单为每个智能设备构建一个虚拟的智能设备。
进一步的技术方案，所述步骤三的具体过程如下：
（1）所述终端与所要操作的智能设备之间通过服务器进行通讯握手；
（2）所述终端将用户控制指令发送至指定的虚拟智能设备；
（3）所述虚拟智能设备将控制指令打包成HTTP数据报文后发送至服务器；
（4）所述服务器将接收到的HTTP数据报文解析成相应的智能设备的控制信号发送至智能设备；
（5）所述智能设备将操作处理结果返回至服务器；
（6）所述服务器将智能设备的操作处理结果打包成HTTP数据报文发送至终端的虚拟智能设备；
（7）所述虚拟智能设备将操作处理结果返回至客户端UI接口模块。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1．本发明支持多操作系统的智能设备远端网络映射，不需要实际生产环境中拆卸下设备。
2．本发明通过封装、解析客制化TCP包，穿透自创HTTP隐藏隧道，能够跨过公共和私有网络之间的防火墙。
3.本发明的智能设备通过接口模块连接到服务器，所述服务器和终端通过网络相连，支持多种接口类型的设备接入，如USB、蓝牙和串口的不同协议版本。
附图说明
图1是实施例一中本发明的系统结构框图。
图2是实施例一中本发明的交互方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见图1所示，一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制系统,包括智能设备、服务器和终端，所述智能设备通过接口模块连接到服务器，所述服务器和终端通过网络相连，所述服务器包括服务端HTTP通讯模块、智能设备服务端驱动模块、主机控制器模块和身份验证模块，所述终端包括客户端HTTP通讯模块、虚拟主机控制器模块、智能设备客户端驱动模块和客户端UI接口模块。
本实施例中，所述智能设备为打印机时，接口模块对应为USB接口模块,可以通过增设USB集线器扩展连接多个智能设备；所述智能设备为人机交互设备时，接口模块对应为无线通信模块，如蓝牙传输模块；所述智能设备为其他工业制造中所使用的设备时，接口模块对应为串口模块。
参见图2所示，一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制交互方法，包括如下步骤：
步骤一，所述智能设备连接到服务器后，所述服务器对连接的智能设备进行识别和信息收集；
步骤二，所述终端通过服务器获取智能设备的信息构建虚拟智能设备；
步骤三，所述终端通过服务器实现对智能设备的操控处理。
所述步骤二的具体过程如下：
（1）所述终端通过TCP协议连接并登录服务器，所述服务器对终端连接进行身份验证；
（2）所述终端通过TCP协议向服务器发送获取智能设备信息列表的数据包；
（3）所述服务器将所有的智能设备的列表清单以及各自的基本信息发送至终端；
（4）所述终端根据接收到的智能设备的列表清单为每个智能设备构建一个虚拟的智能设备。
所述步骤三的具体过程如下：
（1）所述终端与所要操作的智能设备之间通过服务器进行通讯握手；
（2）所述终端将用户控制指令发送至指定的虚拟智能设备；
（3）所述虚拟智能设备将控制指令打包成HTTP数据报文后发送至服务器；
（4）所述服务器将接收到的HTTP数据报文解析成相应的智能设备的控制信号发送至智能设备；
（5）所述智能设备将操作处理结果返回至服务器；
（6）所述服务器将智能设备的操作处理结果打包成HTTP数据报文发送至终端的虚拟智能设备；
（7）所述虚拟智能设备将操作处理结果返回至客户端UI接口模块。
本发明在驱动层将设备请求封装成IP包进行传送，实现远端设备到本地的透明映射。
通过封装、解析客制化TCP包，穿透自创HTTP隐藏隧道，绕过防火墙。
针对IOS等安全级别较高的平台，通过代理，绕过桌面镜像获取指令操作的权限限制。
Claims (8)
1.一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制系统,包括智能设备、服务器和终端，其特征在于：所述智能设备通过接口模块连接到服务器，所述服务器和终端通过网络相连，所述服务器包括服务端HTTP通讯模块、智能设备服务端驱动模块、主机控制器模块和身份验证模块，所述终端包括客户端HTTP通讯模块、虚拟主机控制器模块、智能设备客户端驱动模块和客户端UI接口模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制系统，其特征在于：所述智能设备为打印机或人机交互设备。
3.根据权利要求1所述的一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制系统，其特征在于：所述接口模块为USB接口模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制系统，其特征在于：所述接口模块为串口模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制系统，其特征在于：所述接口模块为无线通信模块。
6.一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制交互方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，所述智能设备连接到服务器后，所述服务器对连接的智能设备进行识别和信息收集；
步骤二，所述终端通过服务器获取智能设备的信息构建虚拟的智能设备；
步骤三，所述终端通过服务器实现对智能设备的操控处理。
7.根据权利要求6所述的一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制交互方法，其特征在于：所述步骤二的具体过程如下：
（1）所述终端通过TCP协议连接并登录服务器，所述服务器对终端连接进行身份验证；
（2）所述终端通过TCP协议向服务器发送获取智能设备信息列表的数据包；
（3）所述服务器将所有的智能设备的列表清单以及各自的基本信息发送至终端；
（4）所述终端根据接收到的智能设备的列表清单为每个智能设备构建一个虚拟智能设备。
8.根据权利要求6所述的一种基于TCP/IP网络的智能设备远程控制交互方法，其特征在于：所述步骤三的具体过程如下：
（1）所述终端与所要操作的智能设备之间通过服务器进行通讯握手；
（2）所述终端将用户控制指令发送至指定的虚拟智能设备；
（3）所述虚拟智能设备将控制指令打包成HTTP数据报文后发送至服务器；
（4）所述服务器将接收到的HTTP数据报文解析成相应的智能设备的控制信号发送至智能设备；
（5）所述智能设备将操作处理结果返回至服务器；
（6）所述服务器将智能设备的操作处理结果打包成HTTP数据报文发送至终端的虚拟智能设备；
（7）所述虚拟智能设备将操作处理结果返回至客户端UI接口模块。
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