CN106027674A - 一种互联网与智能制造相结合的架构系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种构件化、可移植与可复用的ISMTA，以及该系统中数据上行与下行的基本流程，同时基于软件工程的基本原则及软件分层基本思想，对ISMTA中各部分技术框架的公共知识要素进行抽象并实例化，给出各部分技术框架可移植与可复用分析，为快速应用开发提供了软硬件模板。
Description
技术领域
本发明面向制造业领域互联网与智能制造的相互结合，即“互联网+智能制造”，尤其涉及一种构件化、可移植与可复用的实现互联网与智能制造相结合的架构系统(ISMTA)。
背景技术
目前，工业技术发展特别是制造业发展已经进入第四次工业革命(工业4.0)时代，其主要特征是充分利用互联网技术、数据库技术、嵌入式技术、无线传感器网络、机器学习等多领域技术相融合的手段实现制造业的智能化、远程化测控转型，又称为现代信息技术时代，其核心便是“互联网+智能制造”。
目前，大多数具体的智能制造系统往往都是专用的，仅适用于特定项目，无法实现系统的移植与复用，对于新的项目必须重新开发。然而要实现一个具体的“互联网+智能制造”的技术体系及系统涉及到很多复杂的技术，如传感器应用设计、微控制器编程、无线传感器与控制器网络(Wireless Sensor and Controller Network，WSCN)组网、WSCN与GPRS或以太网互联、数据库设计、侦听程序设计及人机交互软件设计等，将这些技术全部应用在系统中存在一定开发难度，而且由于应用场景及实现功能千差万别，从零开始进行开发，不仅无法复用已有的成熟技术，还存在开发周期长、人员分工不明确、开发效率低等问题。另外，系统的设计、开发与维护交由不同的人员负责，由于设计思想不统一，会使人员分工不明确、开发效率低下，给系统的开发与维护工作带来更多的困难。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明提出一种互联网与智能制造相结合、即“互联网+智能制造”的架构系统(Technology Architecture of"Internet&Smart Manufacturing"，下称ISMTA)，通过抽象公共部分、合理分解知识要素、厘清共性与个性的衔接关系、封装软硬件构件、实现软件分层与复用，构建了ISMTA总体及其各部分技术框架的设计方案，以此来有效缩短开发周期、降低开发成本、明确人员职责定位、减少重复劳动、提高开发效率。
本发明提出一种构件化、可移植与可复用的ISMTA，以及该系统中数据上行与下行的基本流程，同时基于软件工程的基本原则及软件分层基本思想，对ISMTA中各部分技术框架的公共知识要素进行抽象并实例化，给出各部分技术框架可移植与可复用分析，为快速应用开发提供了软硬件模板。
本发明所述的ISMTA，包括：WSCN节点、GPRS/ETH-WSCN网关、侦听程序模块、数据库模块及人机交互接口；其中，
WSCN节点是具有计算能力和无线通信接口，可连接各种类型传感器及控制器的电子设备，用于：终端数据的实时采集和处理、短距离无线组网、与GPRS/ETH-WSCN网关的通信、对终端对象的控制，通过数据上行将采集的数据上传至GPRS/ETH-WSCN网关，并且通过数据下行从GPRS/ETH-WSCN网关获取相应的命令，以便完成对终端设备的控制；
GPRS/ETH-WSCN网关位于ISMTA的中间层，用于实现感知网络与互联网的互联，是数据传输的中转站；
侦听程序模块运行于服务器端，用于完成与GPRS/ETH-WSCN网关的数据传输及数据处理，同时用于将用户通过人机交互接口下达的命令直接发送给GPRS/ETH-WSCN网关，交由GPRS/ETH-WSCN网关进行处理；
数据库模块是侦听程序模块和人机交互接口进行数据交互和数据同步的中间件；
人机交互接口运行于服务器端，是用户下发命令的通道，以及收集并显示实时状态信息的窗口，用于以友好的图形化界面为用户提供用户管理、系统维护、设备管理和信息管理的基本功能。
优选的是，本发明所述ISMTA通过数据事务实现数据上行与下行传输，所述数据事务是指数据流从一个端点传送到另一个端点；其中，上行数据事务是：WSCN节点通过传感器采集环境中的相关数据，按照通信协议将数据以无线方式传送给GPRS/ETH-WSCN网关，GPRS/ETH-WSCN网关利用GPRS或以太网网络将数据上传至服务器，位于服务器的侦听程序接收到数据之后将数据插入服务器的数据库中，人机交互接口从数据库中获取数据并将其显示出来；下行数据事务为：人机交互接口对GPRS/ETH-WSCN网关或WSCN节点下达命令同时会将命令插入数据库，侦听程序从数据库中获取命令并通过远距离数据传输方式发送给GPRS/ETH-WSCN网关，GPRS/ETH-WSCN网关执行命令或者发送命令给目标WSCN节点执行。
优选的是，所述WSCN节点包括：微控制器模块、感知模块、控制模块、无线射频模块和电源模块；所述微控制器模块包括中央处理单元、存储器、定时器、多种输入/输出接口，负责任务调度、数据整合及处理工作；感知模块负责采集外界实时物理信息，并将物理信息转换成数字信号；控制模块负责控制外接设备；无线射频模块负责数据的无线收发；电源模块则为其它各模块提供动力。
优选的是，所述WSCN节点的软件包括以下模块：底层驱动构件，用于根据硬件构件的实际功能和接口，对具体实现硬件构件的程序代码进行封装，为应用级软件构件提供统一的接口；应用级软件构件，实现对底层驱动构件的上一级操作，可以直接调用已封装好的底层驱动构件；通用级软件构件，用于实现实际的业务逻辑。
优选的是，所述GPRS/ETH-WSCN网关包括：主控系统模块、WSCN节点通信模块、GPRS/以太网模块和电源模块；主控系统模块是能够协调其他各模块运行且功能独立的硬件电子设备，用于正确接收并转发WSCN节点通信模块和GPRS/以太网模块的数据；WSCN节点通信模块用于建立主控系统模块与传感器网络之间的连接，实现对下层WSCN网络的管理与控制；GPRS/以太网模块用于建立主控系统模块与互联网之间的连接，实现数据的远距离传输；电源模块为其它各模块提供最基本的动力支持。
优选的是，侦听程序模块的软件架构包括：网络通信层、数据处理层和应用层；网络通信层负责建立或关闭GPRS/ETH-WSCN网关与侦听程序之间的连接，同时负责传送两者之间交互的数据；数据处理层负责处理GPRS/ETH-WSCN网关和侦听程序之间的数据，并将数据提取并分析形成有用信息；应用层负责根据不同应用场景对应的不同解决方案来对信息做进一步处理。
进一步优选的是，在网络通信层，所述侦听程序模块采用多线程异步Socket机制，使得服务器的同一个端口可以与多个GPRS/ETH-WSCN网关进行通信；数据处理层用于处理上行数据包和下行数据包，分别交由上行数据包处理子模块和下行数据包处理子模块来处理；其中，上行数据包处理子模块用于对GPRS/ETH-WSCN网关发送给侦听程序的应答帧进行处理；所述应答帧有两种类型，一种是对设置命令的应答，包含设置成功与否的信息；另一种是对查询命令的应答，包含GPRS/ETH-WSCN网关的状态信息；所述上行数据包处理子模块从上行数据队列中获取应答帧，解析应答帧获得命令字，然后执行命令表中对应的命令，根据命令的执行结果在数据表中设置对应的标志位，人机交互软件通过该标志位便可以知道命令执行的状态，如果是查询命令应答帧，侦听程序则会将所查询的状态信息插入对应的数据表中，以供查询；所述下行数据包处理子模块用于从数据表中获取新命令并按照通信协议组成数据帧，通过GPRS或以太网发送到指定的GPRS/ETH-WSCN网关，发送成功后等待GPRS/ETH-WSCN网关的应答；所述应用层是与具体项目直接相关的，可以根据不同项目的多样化需求对功能进行有针对性地扩展。
优选的是，所述数据库模块按照数据表名称和各字段属性的可修改性设计了三大类数据表：完全保留型、部分保留型和自定义型；其中
完全保留型数据表包括：用户信息表，用于存储所有用户的信息，实现对用户权限的管理；用户操作记录表，用于记录各个用户的操作信息，权限最高的管理员可以查看所有用户进行的全部操作记录，便于纠正用户不正确的操作；心跳包表用于记录侦听程序与所有GPRS/ETH-WSCN网关之间的通信质量和接收心跳包的时间；命令管控表存储了所有下发的命令，管控对象为GPRS/ETH-WSCN网关或其下挂的WSCN节点；
部分保留型数据表包括：网关信息表，用于存储以GatewayID作为主键的GPRS/ETH-WSCN网关相关配置信息；网关状态表，用于存储GPRS/ETH-WSCN网关的实时状态以及状态的起止时间，以此作为判断GPRS/ETH-WSCN网关是否在线的依据；节点信息表，用于存储GPRS/ETH-WSCN网关所配置各节点的编号、属性及软件版本，以GatewayID+NodeID作为组合主键，唯一地标识WSCN节点；节点状态表，用于存储GPRS/ETH-WSCN网关所配置的各节点信息；侦听程序信息表，用于存储所侦听的目标服务器的IP地址、端口号、实际项目名以及软件版本；侦听程序状态表，用于存储侦听程序是否在线的状态以及记录创建时间；
自定义型数据表与具体项目有关，根据项目新增加的功能，在数据库中相应地新增数据表来存储数据，供侦听程序和人机交互软件取用。
优选的是，所述人机交互接口包括：网关配置模块，用于实现查询、配置、删除节点地址范围，同时实现了网关软件编译时间的读取，从而使得用户能够清楚地了解当前使用的网关软件版本编号；节点配置模块，用于配置节点地址、设置节点路由能力开关、设置节点CSMA/CA功能开关、读取节点软件编译时间；心跳包显示模块，用于定时自动扫描数据库，当有新的心跳包上传时，则更新显示最新上传的心跳包数据，同时显示网关、节点及侦听程序的实时状态，便于用户观察，一旦发现有设备故障或设备离线的状态，及时通知维护人员进行检修，保障系统在相对稳定的环境下运行；通路测试模块，用于供用户在下拉列表中选择要控制的网关和节点编号，输入发送数据帧的命令内容并点击“发送”按钮之后，人机交互接口会把这条数据帧插入数据库命令管控表中，并通知侦听程序模块存在新命令，侦听程序模块从数据表中取出命令数据帧发送给网关，网关解析数据帧获得目标WSCN节点地址，将数据帧发送给对应的节点，节点对命令内容进行加1操作后将结果作为应答数据帧返回；实际项目应用中，以数据采集模块和设备控制模块来替代通路测试模块。
优选的是，所述人机交互接口的软件架构包括：实体层，用于对需要用到的数据库中的每个表创建一个类；业务逻辑层，用于实现用户的业务流程、实现业务中的各种验证逻辑和业务规则；数据访问层，用于与数据库的交互并按照业务流程对数据库中数据进行基本操作；表示层，用于数据的显示和接收用户输入的数据，为用户提供了一种交互式业务操作界面。
说明书附图
图1是本发明优选实施例的系统整体结构示意图；
图2是本发明优选实施例的数据事务流程示意图；
图3A是本发明优选实施例的WSCN节点硬件结构示意图；
图3B是本发明优选实施例的WSCN节点软件构件示意图；
图4是本发明优选实施例的GPRS/ETH-WSCN网关结构示意图；
图5A是本发明优选实施例的侦听程序模块执行功能流程示意图；
图5B是本发明优选实施例的侦听程序模块软件分层架构示意图；
图5C是本发明优选实施例的侦听程序模块Socket机制流程示意图；
图6是本发明优选实施例的人机交互接口架构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
图1是本发明优选实施例的系统整体结构示意图。本发明所述的互联网与智能制造相结合的架构系统(ISMTA)不仅要完成对实际物理数据的采集与具体设备的控制，而且还要实现可复用性，通过尽可能少地修改，便能将整个ISMTA应用于多个不同企业的工程项目。本申请的ISMTA以物联网技术的基本架构为原本，由上至下分为应用层、网络层、感知控制层的体系架构，包括WSCN节点、GPRS/ETH-WSCN网关、侦听程序模块、数据库模块及人机交互接口。
WSCN节点是指具有计算能力和无线通信接口，可连接各种类型传感器及控制器的电子设备。在整个ISMTA中，WSCN节点位于架构的最底层，对应于物联网三层架构的“感知控制层”，是最重要的环节，是终端设备的基本最小智能单元，主要负责终端数据的实时采集、处理、短距离无线组网、与GPRS/ETH-WSCN网关的通信，一般还包含对终端对象的控制。以WSCN节点作为参考系，数据上行是指将采集的数据上传至GPRS/ETH-WSCN网关，数据下行是指从GPRS/ETH-WSCN网关获取相应的命令，以便完成对终端设备的控制，因此就WSCN节点而言，只需考虑如何与GPRS/ETH-WSCN网关进行交互，至于GPRS/ETH-WSCN网关的上层实现与节点无关。
GPRS/ETH-WSCN网关是指连接感知网络与互联网的桥梁、实现两网深度融合的智能化电子设备。GPRS/ETH-WSCN网关处于整个ISMTA的中间层，是数据传输的枢纽中心，起到数据“上传下达、下传上达”的作用，实现长距离的数据通信模式。根据数据承载业务的不同，分为基于GPRS网络的GPRS-WSCN网关和基于以太网网络的ETH-WSCN网关。
侦听程序模块运行于服务器端，在整个ISMTA中起到承上启下的重要作用，负责完成与GPRS/ETH-WSCN网关的数据传输及数据处理，同时负责将用户通过人机交互接口下达的命令直接发送给GPRS/ETH-WSCN网关，交由GPRS/ETH-WSCN网关进行处理。
数据库模块是侦听程序模块和人机交互接口进行数据交互和数据同步的中间件，在整个ISMTA中拥有举足轻重的地位。
人机交互接口同样是运行于服务器端，是用户下发命令的通道、是收集并显示实时状态信息的窗口，主要负责以友好的图形化界面为用户提供用户管理、系统维护、设备管理和信息管理等基本功能。
对于数据上行与下行的流程，本发明依据数据双向流通的特性，提出数据事务概念。数据事务是指数据流从一个端点传送到另一个端点。ISMTA所设计的数据事务根据数据流向分为上行数据事务和下行数据事务，可简称为数据上行和数据下行，如图2所示。上行数据事务(图2中虚线表示)：WSCN节点通过传感器采集环境中的相关数据，按照通信协议将数据以无线方式传送给GPRS/ETH-WSCN网关，GPRS/ETH-WSCN网关利用GPRS或以太网网络将数据上传至服务器，位于服务器的侦听程序接收到数据之后将数据插入服务器的数据库中，人机交互接口从数据库中获取数据并将其显示出来。下行数据事务(图2中实线表示)：人机交互接口对GPRS/ETH-WSCN网关或WSCN节点下达命令同时会将命令插入数据库，侦听程序从数据库中获取命令并通过远距离数据传输方式发送给GPRS/ETH-WSCN网关，GPRS/ETH-WSCN网关执行命令或者发送命令给目标WSCN节点执行。
下面具体介绍本系统中各个组成部分的基本结构与功能。
(一)WSCN节点
WSCN节点处于ISMTA的最底层，是终端设备的基本最小智能单元，主要负责终端数据的实时采集、处理和对终端对象的控制，还包括短距离无线组网及与上层之间的通信。WSCN节点主要分为微控制器模块、感知模块、控制模块、无线射频模块和电源模块五个基本部分，如图3A所示。其中微控制器模块(Microcontroller Unit，MCU)是WSCN节点的核心，包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、存储器(RAM、ROM等)、定时器(计数器)、多种输入/输出接口等，负责任务调度、数据整合及处理等工作；感知模块负责采集外界实时物理信息，并将物理信息转换成数字信号；控制模块负责控制外接设备；无线射频模块负责数据的无线收发；电源模块则为其它各模块提供动力。
根据智能制造的实际应用需求，WSCN节点在软件功能上应当具备数据采集、数据传输、数据解析、执行控制等基本功能。遵循软件分层的思想，对照WSCN节点基本功能将节点程序划分为软件构件层、通信协议层和实际应用层，如图3B所示。软件构件层主要完成与MCU相关和与MCU无关的基本功能。与MCU相关操作包括：初始化芯片各个模块寄存器，包括芯片上电初始化、感知模块初始化、无线射频模块初始化、指示灯模块初始化、串口初始化等；与MCU无关操作：用于初始化存储缓冲数据的链表等。通信协议层实现的主要功能便是对数据帧的解析与组帧。通过无线射频模块中断，接收来自固定频段的数据帧，对数据帧进行解析获得WSCN节点地址，如果属于本节点的数据帧则交由实际应用层对其进行后续处理，对于不属于本节点的数据帧则选择丢弃或转发；对于实际应用层返回的应答帧，则对数据进行组帧，通过软件构件层的无线通信驱动模块发送出去。实际应用层从通信协议层获取属于本层的数据帧并对解析出的命令字进行判断，如果是采集命令，则采集指定通道的数值并反馈给通信协议层；如果是控制命令，则执行相应的控制指令。
为增强软件的可复用性、避免开发中无谓的重复劳动、提升软件产品的成熟度，WSCN节点的软件包括如下具体构件：(1)底层驱动构件：底层驱动构件是与WSCN节点硬件模块紧密相连的，根据硬件构件的实际功能和接口，对具体实现硬件构件的程序代码进行封装，为应用级软件构件提供统一的接口。(2)应用级软件构件：应用级软件构件是对底层驱动构件的上一级操作，可以直接调用已封装好的底层驱动构件，此类构件与具体应用相关。在调用底层驱动构件时仅需要通过构件接口来获取服务，不必关心下级驱动构件的具体实现方式。(3)通用级软件构件：通用级软件构件与硬件模块无关，用于实现实际的业务逻辑，一般指实现嵌入式软件算法的算法构件、执行链表元素操作的链表构件等。
(二)GPRS/ETH-WSCN网关
GPRS/ETH-WSCN网关位于ISMTA的中间层，用于实现感知网络与互联网的互联，是数据传输的中转站，起到数据“上传下达、下传上达”的作用。考虑到实际应用场景的多样性，为满足不同应用场景的需求、提高使用灵活性，设计了两种GPRS/ETH-WSCN网关，分别为GPRS-WSCN网关和ETH-WSCN网关。两种GPRS/ETH-WSCN网关仅在互联网接入方式上存在不同，实际应用时，硬件上，根据需要选取所用的GPRS模块或以太网模块，其他模块则保持不动。GPRS-WSCN网关采用GPRS作为无线数据业务的承载，GPRS网络具有实时在线、按流量计费、自如切换、易于扩展和数据传输速率高等优势，而且使用GPRS无需施工布线，能够节省项目成本，因此适用于环境相对恶劣、危险的场合；ETH-WSCN网关采用以太网方式作为数据交互业务的载体，以太网具有相当高的数据传输速度、抗干扰性强、低功耗及兼容性好等优势，特别适用于对数据实时性要求比较高的场合。
图4是GPRS/ETH-WSCN网关的硬件结构示意图。GPRS/ETH-WSCN网关主要负责将WSCN节点采集的数据通过GPRS或以太网网络转发至互联网，同时接收来自互联网的远程控制命令并将该命令转发给WSCN节点执行。GPRS/ETH-WSCN网关主要由主控系统模块、WSCN节点通信模块、GPRS/以太网模块和电源模块四个部分组成，如图4所示。主控系统模块是指能够协调其他各模块运行且功能独立的硬件电子设备，主要负责数据的处理及转发，即正确接收并转发WSCN节点通信模块和GPRS/以太网模块的数据；WSCN节点通信模块负责建立主控系统模块与传感器网络之间的连接，实现对下层WSCN网络的管理与控制；GPRS/以太网模块负责建立主控系统模块与互联网之间的连接，实现数据的远距离传输；电源模块则为其它各模块提供最基本的动力支持。
根据智能制造实际应用的需求，GPRS/ETH-WSCN网关需要具备网络接入功能、数据转发及处理等基本软件功能。网络接入功能既指GPRS/ETH-WSCN网关通过自身的WSCN节点通信模块接入WSCN网络，接收来自各WSCN节点的数据，同时向目标WSCN节点地址发送各种命令，又指通过GPRS/以太网模块与互联网相连接，从而达到数据的“上传下达、下传上达”效果；数据转发及处理功能也是必不可少的，根据通信协议中命令字和命令内容的不同，对数据进行相应的解析、处理及转发。
(三)侦听程序模块
侦听程序模块运行于服务器端，在ISMTA中起到承上启下的重要作用，负责完成与GPRS/ETH-WSCN网关的数据传输及数据处理，同时负责将用户通过人机交互软件下达的命令直接发送给GPRS/ETH-WSCN网关，交由GPRS/ETH-WSCN网关进行处理。
侦听程序模块执行功能的流程如图5所示。用户对WSCN节点或GPRS/ETH-WSCN网关的操作信息会保存在数据库中，并通知侦听程序模块从数据库中取出操作信息然后将其按照通信协议封装成数据帧发送给GPRS/ETH-WSCN网关，GPRS/ETH-WSCN网关接收到来自侦听程序模块的指令，进行数据帧解析之后执行相应的操作；同时，侦听程序模块也会收到GPRS/ETH-WSCN网关发送过来的数据，将其解析后存放在数据库中供人机交互软件进行处理，处理完成后将结果提供给用户。
侦听程序模块在软件架构上划分为：网络通信层、数据处理层和应用层，如图5B所示。网络通信层负责建立或关闭GPRS/ETH-WSCN网关与侦听程序之间的连接，同时负责传送两者之间交互的数据；数据处理层负责处理GPRS/ETH-WSCN网关和侦听程序之间的数据，并将数据提取并分析形成有用、有价值的信息；应用层负责根据不同应用场景对应的不同解决方案来对信息做进一步处理。
在网络通信层，侦听程序模块采用多线程异步Socket机制，使得服务器的同一个端口可以与多个GPRS/ETH-WSCN网关进行通信。Socket的英文原义是“插座”，通常也被称为“套接字”，用来描述IP地址和端口，利用“套接字”可以方便地发送网络请求或接收网络请求。常用的Socket类型有两种：流式Socket和数据报式Socket。流式Socket是基于TCP传输协议的双向数据流通信服务，具有面向连接、有序、可靠的特点；数据报式Socket是基于UDP传输协议的双向数据报通信服务，具有面向非连接、不保证有序、可靠性差的特点。在选择哪种方式这个问题上有两个方面的考虑，一方面由于UDP协议自身的不可靠性，不能保证数据的完整，为此如果使用数据报式Socket，那么开发人员需要耗费更大的工作量与时间来保证数据的可靠；另一方面，GPRS/ETH-WSCN网关与服务器的通信具有高实时性的要求。因此，侦听程序模块采用流式Socket的方式。侦听程序模块通过不断侦听服务器的特定端口来保持与GPRS/ETH-WSCN网关的连接和通信，通信方式采用C/S模式。侦听程序模块在Socket通信中作为服务器端，GPRS/ETH-WSCN网关则作为客户端与服务器进行通信。侦听程序模块采用异步回调机制，通过使用一张哈希表来存储当前已连接的GPRS/ETH-WSCN网关状态信息。每当有一个新的GPRS/ETH-WSCN网关连接时，侦听程序模块就会为这个GPRS/ETH-WSCN网关生成一个新的Session，并将其作为一条新的记录添加到哈希表中。采用这种机制的好处在于不用担心通信阻塞的问题，同时对于每一个GPRS/ETH-WSCN网关的连接状态均可以进行快速查找及跟踪，进而提高了侦听程序与GPRS/ETH-WSCN网关之间通信的稳定性。Socket通信机制如图5C所示。
数据处理层负责处理上行数据包和下行数据包，分别交由上行数据包处理子模块和下行数据包处理子模块来处理：(1)上行数据包处理子模块，上行数据包处理子模块主要负责对GPRS/ETH-WSCN网关发送给侦听程序的应答帧进行处理，应答帧有两种类型，一种是对设置命令的应答，包含设置成功与否的信息等，另一种是对查询命令的应答，包含GPRS/ETH-WSCN网关的状态信息等。上行数据包处理子模块从上行数据队列中获取应答帧，解析应答帧获得命令字，然后执行命令表中对应的命令，根据命令的执行结果在数据表中设置对应的标志位，人机交互软件通过该标志位便可以知道命令执行的状态，如果是查询命令应答帧，侦听程序则会将所查询的状态信息插入对应的数据表中，以供查询。(2)下行数据包处理子模块。用户通过操作人机交互软件产生命令，人机交互软件将命令按照约定的格式存储在数据库中，同时通知侦听程序新命令已插入对应的数据表中，然后下行数据包处理子模块从该数据表中获取新命令并按照通信协议组成数据帧，通过GPRS或以太网发送到指定的GPRS/ETH-WSCN网关，发送成功后等待GPRS/ETH-WSCN网关的应答。
GPRS/ETH-WSCN网关执行命令后返回应答帧，告知该命令的执行结果，用户可以根据不同的结果执行相应的操作。
应用层是与具体项目直接相关的，可以根据不同项目的多样化需求对功能进行有针对性地扩展。例如，设计短信告警模块便可以实现在GPRS/ETH-WSCN网关出现故障时及时使用短信通知相关人员。
通过侦听程序模块架构上的上述层次划分，ISMTA应用在不同的项目中时，由于项目的差异导致通信协议可能发生变动，因此侦听程序仅需修改数据处理层，根据新的通信协议重新解析数据即可，其他两层不需要任何改动。当用户提出新的需求时，仅需修改应用层便可实现功能的添加，其他两层不需要任何改动。从而，侦听程序模块具有良好的灵活性、可扩展性和可移植性。
(四)数据库模块
数据库模块是侦听程序模块和人机交互接口进行数据交互和数据同步的中间件。本发明基于分析ISMTA整体功能，抽出公共部分，并且按照数据表名称和各字段属性的可修改性设计了三大类数据表：完全保留型、部分保留型和自定义型。
完全保留型具体包括以下数据表：
1)用户信息表
用户信息表用于存储所有用户的信息，实现对用户权限的管理。用户只能在授权范围内进行相应的操作，对于没有授权的操作则无法执行。最高权限，即管理员，拥有对系统操作的所有权限，同时可以对所有用户信息进行管理；一级权限，即维护人员，可以对系统运行参数进行相关配置、控制与查询，但无法管理用户信息；二级权限，即普通用户，仅对其赋予系统运行数据查询权限，但不能对数据进行任何修改。
2)用户操作记录表
用户操作记录表用于记录各个用户的操作信息，权限最高的管理员可以查看所有用户进行的全部操作记录，便于纠正用户不正确的操作。
3)心跳包表
心跳包表用于记录侦听程序与所有GPRS/ETH-WSCN网关之间的通信质量和接收心跳包的时间。GPRS/ETH-WSCN网关每隔一段时间向侦听程序发送心跳包，侦听程序收到心跳包后进行解析得到通信质量和该心跳包的时间。使用心跳包机制既可以判断侦听程序和GPRS/ETH-WSCN网关是否一直保持连接状态，又能够防止数据通信模块由于长时间没有数据通信而掉线情况的发生。
4)命令管控表
命令管控表存储了所有下发的命令，管控对象为GPRS/ETH-WSCN网关或其下挂的WSCN节点。采用网关号和节点号来确定具体的管控对象；命令内容根据不同的命令号而定；命令分为以下几类状态：未发送的、发送成功的、正确应答的、错误应答的、执行超时的，利用HandleFlag字段对这几类命令进行区分：0表示未发送的命令，即新插入的命令；1表示命令已发送，但还未应答；2表示命令收到且已正确应答；3表示命令收到但为错误应答；4表示命令超过一个小时未被发送。用户通过人机交互软件产生各种命令插入数据表中，并通知侦听程序已有新命令产生，此时侦听程序从数据表中找出新命令，然后按照通信协议将新命令组成数据帧发送出去，同时设置HandleFlag字段。命令发送出去之后，人机交互软件隔一定时间获取HandleFlag数值便可知道命令处理结果，并反馈给用户。
部分保留型
部分保留型数据表应用在实际项目中时，会根据项目的不同而进行部分修改，其中数据表名保持不变，目前数据表中列出的字段名及数据类型基本保持不动，数据表也可以根据实际项目需求而增加其他字段。部分保留型数据表具体包括：
1)网关信息表
网关信息表主要用于存储以GatewayID作为主键的GPRS/ETH-WSCN网关相关配置信息，包括GPRS/ETH-WSCN网关所配置的节点总数、节点地址范围和软件版本等公共信息，实际应用时，可以根据需要增加诸如省份、城市、区域、路段、经纬度等字段来标识所使用的GPRS/ETH-WSCN网关。
2)网关状态表
设计此表时，考虑到不论何种实际项目，为了系统运行的稳定性，均需对系统各部分设备的在线/离线状态进行周期性检查，因此，网关状态表主要用于存储GPRS/ETH-WSCN网关的实时状态以及状态的起止时间，以此作为判断GPRS/ETH-WSCN网关是否在线的依据。
3)节点信息表
节点信息表主要用于存储GPRS/ETH-WSCN网关所配置各节点的编号、属性及软件版本，以GatewayID+NodeID作为组合主键，唯一地标识WSCN节点，如表5-8所示。实际项目应用时，针对WSCN节点采集的数据类型，可以增加诸如温度检测周期、温度阈值上限及下限等字段。
4)节点状态表
节点状态表主要用于存储GPRS/ETH-WSCN网关所配置的各节点信息，如节点号、节点在线/离线状态等。设计数据表时，仅抽取了与项目无关的部分，因此目前此表中的Frame字段存储的内容为未解析过的原始数据帧。在实际项目中应用此表时，应当根据数据实际采集需求，新增例如温度、电压、内阻、链路电流等实时数据字段，即对原始数据帧进行解析。
5)侦听程序信息表
侦听程序信息表主要用于存储所侦听的目标服务器的IP地址、端口号、实际项目名以及软件版本等。一般情况下，侦听程序与数据库位于同一个服务器上，因此侦听程序运行之初，便从此表中获取服务器端口号进行侦听，一旦GPRS/ETH-WSCN网关向这个端口发送数据，侦听程序便与之建立连接而后进行数据通信、解析等一系列操作。
6)侦听程序状态表
侦听程序状态表主要用于存储侦听程序是否在线的状态以及记录创建时间，如表5-11所示。侦听程序定时向此表插入新记录，以记录自己的状态，如果侦听程序掉线，便不再对此表进行更新，人机交互软件也定时读取此表最新记录的创建时间，并将这个时间与系统时间进行比较，如果超过一段时间(如：60秒)则判断侦听程序离线。
自定义型
自定义型的数据表与具体项目有关，根据项目新增加的功能，在数据库中相应地新增数据表来存储数据，供侦听程序和人机交互软件取用。自定义型的数据表中表名、列名、数据类型等属性均需根据实际情况进行创建。
(五)人机交互接口
人机交互接口是运行于服务器端的软件，是与用户进行交互的重要途径，负责以友好的图形化界面为用户提供下发命令的通道、收集并显示实时状态信息的窗口。为了提高整体ISMTA最大粒度的可复用性和可扩展性，本发明为该人机交互接口构建了具有四层架构、面向对象的人机交互软件技术框架。本框架采用ASP.NET动态网页技术与数据库技术相结合的方法进行搭建，选用B/S设计模式，使用C#、HTML、JavaScript等语言进行开发，与数据库各个基本表一一对应，简洁易懂，遵循软件工程思想，符合工程框架结构清晰、文件内容安排合理的要求，具有易修改、易扩展的特点。
技术框架内含有四个层次，分别为实体层Model、业务逻辑层WebBLL、数据访问层WebDAL、表示层WebUI，其简明功能及可复用性阐述如下。
实体层
使用实体层就是对需要用到的数据库中的每个表创建一个类，类中的属性对应表中的字段，其他层(WebBLL、WebDAL、WebUI)便可以对这个类声明一个具体的对象，并通过这个具体的对象访问其各个属性。需要注意的是，该层不能访问其他层，只能被其他层调用。
实体层的可复用性：文件夹名不变，文件个数和文件内容随工程所设计的数据表变动而修改。
业务逻辑层
业务逻辑层(Web Business Logic Layer，WebBLL)实现用户的业务流程、实现业务中的各种验证逻辑和业务规则，处于WebUI层和WebDAL层的中间，在数据交互中起到了承上启下的作用，主要负责通过WebDAL层将数据从数据库中取出，经加工处理后送到WebUI层页面显示，或者将WebUI层各页面需要入库的数据，经过加工处理后通过WebDAL层保存到数据库中。该层只能访问本层、Model层和WebDAL层。
业务逻辑层的可复用性：文件夹名不变，文件个数和文件内容随工程需求变动而修改。
数据访问层
数据访问层(Web Data Access Layer，WebDAL)实现了持久化逻辑，主要负责与数据库的交互并按照业务流程对数据库中数据进行增、删、改、查等基本操作。该层只能访问本层和Model层。
为方便对数据库的操作，在WebDAL层添加了Tools_DataBaseFunction类，该类中包含许多数据库操作方法，是一个基于.NET Framework的数据库操作组件，它能够简化重复地去写数据库连接命令SqlConnection、SqlCommand、SqlDataReader等，使用时，只需要给这些方法传入相应参数，如数据库连接字符串、SQL语句等，就可以对数据库进行操作。
数据访问层的可复用性：文件夹名不变，文件个数和文件内容随工程需求及所设计的数据表变动而修改。Tools_DataBaseFunction.cs等工具类文件的名称和内容不变。
表示层
表示层(Web User Interface Layer，WebUI)主要用于数据的显示和接收用户输入的数据，为用户提供了一种交互式业务操作界面。表示层是不能直接对数据服务器进行访问的，即不涉及具体数据的操作，因此对数据库的安全起到了保护的作用。该文件夹内共含有4个下级文件夹和1个文件，分别是Doc、App_Data、Lib、WebPages、Web.config。该层只能访问本层、Model层和WebBLL层。
表示层的可复用性：文件夹名不变。
其中：(1)说明文档Doc
说明文档文件夹中存放的是“说明.docx”文件，它是整个Web工程的总描述文件，主要记载了项目名称、功能概要、使用说明以及版本更新等内容，这使得用户首次接触工程时，无需打开项目，便可了解项目的实现功能及运行方法。可复用性：文件夹名不变，文件内容随工程变动而修改。
(2)数据库App_Data
数据库文件夹中存放的是Web工程所需要用的数据库文件，对于SQL Server而言包括两个文件：数据库主文件(.mdf文件)和日志文件(.ldf文件)。可复用性：文件夹名不变，数据库名和数据库中对象随工程变动而修改。
(3)资源Lib
资源文件夹中存放的是Web工程用到的各种资源，如CSS、图片和动画、JS脚本等，分类存放。可根据新的资源种类自行添加其他文件夹。可复用性：文件夹和子文件夹名不变，文件个数和文件内容随工程变动而修改。
(4)Web网页WebPages
Web网页文件夹中存放的是各个Web网页，它们决定了用户界面的外观、用户数据的显示形式、如何验证用户输入的内容是否符合输入规则等内容，是直接与最终用户交互的界面。任一个Web网页均包括前台(.aspx文件)和后台(.aspx.cs文件)两个部分，前台用于页面的设计，后台负责实现页面功能的代码。如果Web网页上使用了服务器控件，则还会自动生成设计器文件(.aspx.designer.cs文件)。可复用性：文件夹名不变，文件个数和文件内容随工程变动而修改。
人机交互接口技术框架各层次之间关系如图6所示，各层之间执行严格分层、不能跨层访问，如此分层使得编码更加简洁、项目结构更加清晰、各部分操作分工更加明确。技术框架使用的四层架构体现模块化和“高内聚、低耦合”的设计思想，不仅有利于技术框架移植和复用时的维护与升级，而且降低了开发成本、增强了技术框架的灵活性及可扩展性。
在以上层次的基础上，根据人机交互软件的基本功能，同时综合考虑数据库中完全保留型和部分保留型数据表的设计，给出ISMTA所需的最基本功能模块，在其他项目应用ISMTA时，根据项目实际功能添加或修改人机交互软件中的各个功能模块。具体如下：
网关配置模块
系统使用之前需要对网关进行一些参数配置，其中最为基本的就是对网关所轮询的节点地址范围的配置，因此，网关配置模块实现了查询、配置、删除节点地址范围，同时实现了网关软件编译时间的读取，从而使得用户能够清楚地了解当前使用的网关软件版本编号。
在技术框架复用时，用户还可以根据实际项目需要对网关配置模块添加新功能，如配置手机告警功能开关、设置告警手机号码、配置声光告警功能等。
节点配置模块
节点配置模块同网关配置模块一样，都是不可或缺的功能模块，节点配置模块实现了配置节点地址、设置节点路由能力开关、设置节点CSMA/CA功能开关、读取节点软件编译时间等基本功能。技术框架复用时，用户可以根据项目需求新增功能，如：数据采集频率、数据告警阈值、节点分组等。
心跳包显示模块
心跳包是网关设备每一分钟上传给服务器的数据，用于检测网关及节点是否都还在线。设计人机交互软件技术框架时，专门设计了心跳包显示模块，页面会定时自动扫描数据库，当有新的心跳包上传时，则更新显示最新上传的心跳包数据，同时显示网关、节点及侦听程序的实时状态(状态包括在线、故障和离线)，便于用户观察，一旦发现有设备故障或设备离线的状态，及时通知维护人员进行检修，保障系统在相对稳定的环境下运行。
使用传统的Web工作模式，每当新数据上来的时候，页面会整体刷新一次，这给用户带来了极差的体验效果，当传输的数据量比较大时，页面响应时间也会增长，除此之外，一些本不需要刷新的数据内容，不可避免地被重复加载，增加了服务器的负担[56]，也造成了资源的浪费。为改善此类问题，设计本模块时采用Ajax(Asynchronous JavaScript And XML，异步JavaScript和XML)工作机制。Ajax是一种创建交互式动态网页应用的网页开发技术，采用异步通信机制，实现页面局部刷新，能够节省服务器带宽，同时减轻服务器的负担[57-58]，显著提高用户的体验。
通路测试模块
由于ISMTA与具体项目无关，为验证数据帧“上传下达、下传上达”是否正常，因此在人机交互软件中设计了通路测试模块，同时添加新的命令字，如：0x1200，表示目标WSCN节点对命令内容值进行加1操作，相应地，添加应答帧命令字，如：0xA200，表示目标WSCN节点执行加1操作的结果，用以区分其他应答帧，为方便理解，特将发送的整帧数据和接收到的整帧数据全部显示在页面上，只留命令内容部分给用户进行修改。
用户在下拉列表中选择要控制的网关和节点编号，输入发送数据帧的命令内容(如：22)，点击“发送”按钮之后，人机交互接口会把这条数据帧插入数据库命令管控表(DirControl)中，并通知侦听程序模块存在新命令，侦听程序模块从数据表中取出命令数据帧发送给网关，网关解析数据帧获得目标WSCN节点地址，将数据帧发送给对应的节点，节点对命令内容进行加1操作后将结果(如：23)作为应答数据帧返回。
实际项目应用中，以数据采集模块和设备控制模块来替代通路测试模块，采集的数据类型及控制的设备种类依据具体项目而定，但无论何种物理量、何种设备，数据帧“上传下达、下传上达”的核心思想与通路测试模块一致，参照通路测试模块进行修改即可。
综上所述，本发明提出一种面向制造业领域的构件化、可移植与可复用的ISMTA，从而解决开发周期长、人员分工不明确、开发效率低等问题。设计的ISMTA仅需根据项目实际需求连接所测控的硬件设备，在各技术框架中添加协议命令字及相应的处理任务，便可以完成ISMTA的复用，实现方便、快捷且系统稳定可靠，能够满足实际应用需要。本文的主要工作总结如下：本发明给出ISMTA总体设计的基本思路以及上行、下行数据事务的概念，同时对ISMTA的各组成部分所具有的公共要素进行抽象，并对其功能进行简要概述，基于开源免费的嵌入式实时操作系统MQX/MQXLite，提出无关乎集成开发环境的微控制器通用编程技术框架，设计并构建具有层次划分的通信协议，便于整体ISMTA的移植与复用。根据软件构件设计思想，按照软件抽象功能合理划分各个任务，完成WSCN节点及GPRS/ETH-WSCN网关的编程技术框架，并对框架的可移植性与可复用性进行剖析；同时，遵循软件工程中的软件分层、软件复用基本思想，给出侦听程序、数据库及人机交互软件技术框架。通过分层设计不但降低了各技术框架复用时的复杂程度，还使得开发出的实际项目具有良好的可扩展性。按照嵌入式硬件构件思想，遵循硬件电路设计原则，综合考虑有线/无线接入互联网方式的需求，设计并完成GPRS/ETH-WSCN网关通用公共扩展底板，详细分析和介绍主控系统、GPRS、以太网、节点通信、电源等模块的硬件实现，并结合以往的硬件设计经验，给出硬件测试基本流程。结合具体项目需求，给出使用ISMTA进行开发的复用方法，通过对项目运行状态的跟踪及用户的反馈表明，使用ISMTA开发项目不仅所用时间短，而且性能稳定，获得了用户的肯定。
以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种互联网与智能制造相结合的架构系统，其特征在于，包括：WSCN节点、GPRS/ETH-WSCN网关、侦听程序模块、数据库模块及人机交互接口；其中，
WSCN节点是具有计算能力和无线通信接口，可连接各种类型传感器及控制器的电子设备，用于：终端数据的实时采集和处理、短距离无线组网、与GPRS/ETH-WSCN网关的通信、对终端对象的控制，通过数据上行将采集的数据上传至GPRS/ETH-WSCN网关，并且通过数据下行从GPRS/ETH-WSCN网关获取相应的命令，以便完成对终端设备的控制；
GPRS/ETH-WSCN网关位于ISMTA的中间层，用于实现感知网络与互联网的互联，是数据传输的中转站；
侦听程序模块运行于服务器端，用于完成与GPRS/ETH-WSCN网关的数据传输及数据处理，同时用于将用户通过人机交互接口下达的命令直接发送给GPRS/ETH-WSCN网关，交由GPRS/ETH-WSCN网关进行处理；
数据库模块是侦听程序模块和人机交互接口进行数据交互和数据同步的中间件；
人机交互接口运行于服务器端，是用户下发命令的通道，以及收集并显示实时状态信息的窗口，用于以友好的图形化界面为用户提供用户管理、系统维护、设备管理和信息管理的基本功能。
2.根据权利要求1所述的架构系统，其特征在于，所述架构系统通过数据事务实现数据上行与下行传输，所述数据事务是指数据流从一个端点传送到另一个端点；其中，上行数据事务是：WSCN节点通过传感器采集环境中的相关数据，按照通信协议将数据以无线方式传送给GPRS/ETH-WSCN网关，GPRS/ETH-WSCN网关利用GPRS或以太网网络将数据上传至服务器，位于服务器的侦听程序接收到数据之后将数据插入服务器的数据库中，人机交互接口从数据库中获取数据并将其显示出来；下行数据事务为：人机交互接口对GPRS/ETH-WSCN网关或WSCN节点下达命令同时会将命令插入数据库，侦听程序从数据库中获取命令并通过远距离数据传输方式发送给GPRS/ETH-WSCN网关，GPRS/ETH-WSCN网关执行命令或者发送命令给目标WSCN节点执行。
3.根据权利要求1所述的架构系统，其特征在于，所述WSCN节点包括：微控制器模块、感知模块、控制模块、无线射频模块和电源模块；所述微控制器模块包括中央处理单元、存储器、定时器、多种输入/输出接口，负责任务调度、数据整合及处理工作；感知模块负责采集外界实时物理信息，并将物理信息转换成数字信号；控制模块负责控制外接设备；无线射频模块负责数据的无线收发；电源模块则为其它各模块提供动力。
4.根据权利要求1所述的架构系统，其特征在于，所述WSCN节点的软件包括以下模块：底层驱动构件，用于根据硬件构件的实际功能和接口，对具体实现硬件构件的程序代码进行封装，为应用级软件构件提供统一的接口；应用级软件构件，实现对底层驱动构件的上一级操作，可以直接调用已封装好的底层驱动构件；通用级软件构件，用于实现实际的业务逻辑。
5.根据权利要求1所述的架构系统，其特征在于，所述GPRS/ETH-WSCN网关包括：主控系统模块、WSCN节点通信模块、GPRS/以太网模块和电源模块；主控系统模块是能够协调其他各模块运行且功能独立的硬件电子设备，用于正确接收并转发WSCN节点通信模块和GPRS/以太网模块的数据；WSCN节点通信模块用于建立主控系统模块与传感器网络之间的连接，实现对下层WSCN网络的管理与控制；GPRS/以太网模块用于建立主控系统模块与互联网之间的连接，实现数据的远距离传输；电源模块为其它各模块提供最基本的动力支持。
6.根据权利要求1所述的架构系统，其特征在于，侦听程序模块的软件架构包括：网络通信层、数据处理层和应用层；网络通信层负责建立或关闭GPRS/ETH-WSCN网关与侦听程序之间的连接，同时负责传送两者之间交互的数据；数据处理层负责处理GPRS/ETH-WSCN网关和侦听程序之间的数据，并将数据提取并分析形成有用信息；应用层负责根据不同应用场景对应的不同解决方案来对信息做进一步处理。
7.根据权利要求6所述的架构系统，其特征在于，在网络通信层，所述侦听程序模块采用多线程异步Socket机制，使得服务器的同一个端口可以与多个GPRS/ETH-WSCN网关进行通信；数据处理层用于处理上行数据包和下行数据包，分别交由上行数据包处理子模块和下行数据包处理子模块来处理；其中，上行数据包处理子模块用于对GPRS/ETH-WSCN网关发送给侦听程序的应答帧进行处理；所述应答帧有两种类型，一种是对设置命令的应答，包含设置成功与否的信息；另一种是对查询命令的应答，包含GPRS/ETH-WSCN网关的状态信息；所述上行数据包处理子模块从上行数据队列中获取应答帧，解析应答帧获得命令字，然后执行命令表中对应的命令，根据命令的执行结果在数据表中设置对应的标志位，人机交互软件通过该标志位便可以知道命令执行的状态，如果是查询命令应答帧，侦听程序则会将所查询的状态信息插入对应的数据表中，以供查询；所述下行数据包处理子模块用于从数据表中获取新命令并按照通信协议组成数据帧，通过GPRS或以太网发送到指定的GPRS/ETH-WSCN网关，发送成功后等待GPRS/ETH-WSCN网关的应答；所述应用层是与具体项目直接相关的，可以根据不同项目的多样化需求对功能进行有针对性地扩展。
8.根据权利要求1所述的架构系统，其特征在于，所述数据库模块按照数据表名称和各字段属性的可修改性设计了三大类数据表：完全保留型、部分保留型和自定义型；其中
完全保留型数据表包括：用户信息表，用于存储所有用户的信息，实现对用户权限的管理；用户操作记录表，用于记录各个用户的操作信息，权限最高的管理员可以查看所有用户进行的全部操作记录，便于纠正用户不正确的操作；心跳包表用于记录侦听程序与所有GPRS/ETH-WSCN网关之间的通信质量和接收心跳包的时间；命令管控表存储了所有下发的命令，管控对象为GPRS/ETH-WSCN网关或其下挂的WSCN节点；
部分保留型数据表包括：网关信息表，用于存储以GatewayID作为主键的GPRS/ETH-WSCN网关相关配置信息；网关状态表，用于存储GPRS/ETH-WSCN网关的实时状态以及状态的起止时间，以此作为判断GPRS/ETH-WSCN网关是否在线的依据；节点信息表，用于存储GPRS/ETH-WSCN网关所配置各节点的编号、属性及软件版本，以GatewayID+NodeID作为组合主键，唯一地标识WSCN节点；节点状态表，用于存储GPRS/ETH-WSCN网关所配置的各节点信息；侦听程序信息表，用于存储所侦听的目标服务器的IP地址、端口号、实际项目名以及软件版本；侦听程序状态表，用于存储侦听程序是否在线的状态以及记录创建时间；
自定义型数据表与具体项目有关，根据项目新增加的功能，在数据库中相应地新增数据表来存储数据，供侦听程序和人机交互软件取用。
9.根据权利要求1所述的架构系统，其特征在于，所述人机交互接口包括：网关配置模块，用于实现查询、配置、删除节点地址范围，同时实现了网关软件编译时间的读取，从而使得用户能够清楚地了解当前使用的网关软件版本编号；节点配置模块，用于配置节点地址、设置节点路由能力开关、设置节点CSMA/CA功能开关、读取节点软件编译时间；心跳包显示模块，用于定时自动扫描数据库，当有新的心跳包上传时，则更新显示最新上传的心跳包数据，同时显示网关、节点及侦听程序的实时状态，便于用户观察，一旦发现有设备故障或设备离线的状态，及时通知维护人员进行检修，保障系统在相对稳定的环境下运行；通路测试模块，用于供用户在下拉列表中选择要控制的网关和节点编号，输入发送数据帧的命令内容并点击“发送”按钮之后，人机交互接口会把这条数据帧插入数据库命令管控表中，并通知侦听程序模块存在新命令，侦听程序模块从数据表中取出命令数据帧发送给网关，网关解析数据帧获得目标WSCN节点地址，将数据帧发送给对应的节点，节点对命令内容进行加1操作后将结果作为应答数据帧返回；实际项目应用中，以数据采集模块和设备控制模块来替代通路测试模块。
10.根据权利要求1所述的架构系统，其特征在于，所述人机交互接口的软件架构包括：实体层，用于对需要用到的数据库中的每个表创建一个类；业务逻辑层，用于实现用户的业务流程、实现业务中的各种验证逻辑和业务规则；数据访问层，用于与数据库的交互并按照业务流程对数据库中数据进行基本操作；表示层，用于数据的显示和接收用户输入的数据，为用户提供了一种交互式业务操作界面。
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| CN108617027A (zh) * | 2016-12-19 | 2018-10-02 | 成都长城开发科技有限公司 | 智能电表的gprs多通道通信的软件设计方法 |
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