CN108055319A - 一种远程控制物联网接入设备的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远程控制物联网接入设备的系统及方法。系统包括：控制终端，物联网网络及物联网接入设备。所述控制终端是带有以太网接口的PC机、服务器或移动终端，它通过其以太网接口连接到物联网网络来控制连接在物联网网络上的物联网接入设备；所述物联网接入设备包括物联网接入系统和节点设备，该物联网接入系统通过以太网接口连接到物联网网络上，该节点设备通过串行接口连接到物联网接入系统上，并实时采集数据信息与控制终端通信。通过本发明，控制终端上原有通过串行接口控制节点设备的应用程序，在新的物联网环境下通过本发明可以直接使用，不必重新开发基于以太网接口的应用程序，极大地降低了开发成本，提高了工作效率。

Description

一种远程控制物联网接入设备的系统及方法

技术领域

本发明涉及物联网通讯领域，尤其涉及一种远程控制物联网接入设备的系统及方法。

背景技术

物联网技术被誉为21世纪人类第三次技术革命的代表，它是一种建立在互联网上的泛在网络，其宗旨是把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、接入层和应用层。其中感知层以传感器相关技术为依托负责现场数据的采集；接入层负责接收感知层传来的信息并将其接入到各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台中；应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。在接入层技术中，关键是物联网接入系统，即如何将各种“物”连接到网上并能进行信息交换；此外，如何在应用层通过用户接口进行远程控制也是物联网技术的核心之一。现有的物联网接入模式大多采用了定制系统，这在设备灵活性，通用性，以及系统的优化升级等方面存在一定不足。另一方面由于新的基于物联网技术的设备接入模型决定了设备已经被挂在了物联网上，这与控制终端应用软件控制基于串行接口的接入设备模型有很大不同，传统模型中的应用程序由于接口变成网口而不能继续使用，必须重新开发基于网口的应用程序，这极大地增加了开发成本和难度。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种远程控制物联网接入设备的系统及方法，以提高物联网接入设备的通用性，通过本发明，控制终端上原有通过串行接口控制节点设备的应用程序，在新的物联网环境下通过本发明可以直接使用，不必重新开发基于以太网接口的应用程序，极大地降低了开发成本，提高了工作效率。

一种远程控制物联网接入设备的系统，其特征在于，包括控制终端，物联网网络和物联网接入设备；其中，所述控制终端通过其以太网接口连接到物联网网络上；所述物联网接入设备通过其以太网接口连接到物联网网络上。

控制终端是带有以太网接口的PC机、服务器或移动终端中的任意一种。

物联网接入设备包括物联网接入系统和节点设备，其中所述的物联网接入系统至少拥有一个以太网口及一个串行接口，所述的节点设备至少拥有一个串行接口，该节点设备通过串行接口与物联网接入系统连接。

本发明另一方面，提供了一种远程控制物联网接入设备的方法，其特征在于，带有以太网接口的控制终端包括应用程序模块，虚拟串口驱动模块，以太网/串口转接模块。应用程序模块通过虚拟串口驱动模块将控制信息发送到以太网/串口转接模块，以太网/串口转接模块从虚拟串口驱动模块传来的串口格式的控制信息数据并将串口数据转换为以太网数据并通过控制终端的以太网接口将控制信息转发到物联网网络上，被控物联网接入设备通过以太网接口接收来自控制终端的物联网网络上的控制信息完成相应操作。

其中所述的控制信息包括被控物联网设备标识及串行接口控制数据。

一种远程控制物联网接入设备的方法，其特征还在于，物联网接入设备通过其以太网接口将节点数据信息发送到物联网上，控制终端通过其以太网接口从物联网上接收来自被控物联网接入设备的节点数据信息。

有益效果

本发明的优点在于提出了一种远程控制物联网接入设备的系统及方法，弥补了控制终端通过以太网控制远程物联网接入设备时，原有控制终端应用程序不能使用而必须要重新开发基于以太网网口的应用程序所带来的开发成本极大增加的不足。通过本发明，控制终端原有的应用程序不用做任何修改直接可以使用。

附图说明

图1是传统控制终端上应用程序控制设备结构图；

图2根据本发明实施例的通过虚拟串口管理器远程控制物联网接入设备系统体系结构图；

图3传统控制终端控制串行接口设备的实现方法流程图；

图4据本发明实施例的一种远程控制物联网电力设备的实现方法流程图；

图5是根据本发明实施例的虚拟串口驱动模块串口事件处理原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细地描述：

在传统的电力信息控制领域，电力信息控制系统包括电力系统控制终端和被控设备，其中，电力系统控制终端可以是PC机，电力系统基站或电力系统子站终端，电力系统控制终端原先已有应用程序模块，原有的电力系统控制终端控制电力设备的结构如图1，其中所示节点设备为电力设备，所示控制终端为电力控制终端，电力设备通过串行接口连接到电力控制终端。

传统电力系统控制终端控制电力设备的实现方法如图3所示：

步骤S1：应用程序模块将控制数据信息发送给内核层串口驱动的串口设备对象，此串口设备对象是由PNP管理器(即插即用管理器)产生，PNP管理器产生串口总线物理设备对象。

步骤S2：串口驱动程序的物理设备对象将数据发往串行接口。

步骤S3：设备通过串口线从串行接口读取数据信息。

步骤S4：设备将信息通过串口线传入串行接口。

步骤S5：串行接口将数据通过总线传入串口驱动程序的设备对象。

步骤S6：串口驱动程序将接收到的数据传给应用程序。

随着物联网技术的不断发展，如何通过物联网技术在电力系统中实现对电力设备的远程控制越来越被人们所关注，电力设备被挂接在物联网网络后，传统的基于串行接口的电力系统控制终端的应用程序模块将无法使用，必须要重新开发基于网口的应用程序，这极大的增加了开发难度和成本，本发明在使得电力系统控制终端原有的应用程序模块依然可以继续使用的前提下实现对远程电力设备的控制和完成相应电气量信息的传输。这使得不必再重新开发基于网口的应用程序从而极大的节约了成本和开发周期。

根据本发明实施例，提供了一种在电力系统中远程控制物联网电力设备的系统与方法。

图2是根据本发明实施例的远程控制物联网电力设备的系统体系结构图。

如图2所示，根据本发明实施例的控制终端为一台带有以太网网口的PC机，电力系统基站或电力系统子站。

带有以太网接口的电力系统控制终端通过自身以太网接口连接到物联网网络上。

图中所示设备为电力设备，并通过物联网接入系统接入到物联网网络上，电力设备和物联网接入系统共同组成物联网设备。物联网接入系统由电气量数据采集接口单元，物联网接入处理单元和有线通讯单元3部分组成，负责完成电力设备采集数据的接收，处理和转发；或者，来自电力控制终端的控制信息的接收，处理和转发。

所述带有以太网接口的电力系统控制终端包括应用程序模块，虚拟串口驱动模块，以太网/串口转接模块，一方面，应用程序模块通过虚拟串口驱动模块将控制信息发送到以太网/串口转接模块，，以太网/串口转接模块将串口数据转换为以太网数据并通过控制终端的以太网接口将控制信息转发到物联网网络上，被控电力系统物联网设备通过以太网接口接收来自电力系统控制终端的物联网网络上的控制信息完成相应操作。另一方面，物联网设备通过自身以太网接口将采集数据信息发送到物联网上，控制终端通过控制终端以太网接口从物联网上接收来自被控物联网设备的采集数据信息。

其中所述以太网/串口转接模块主要完成4方面功能：

首先，负责以太网接口电力系统中电气量数据的双向传送，一方面通过连接套接字LINKSOCKET接收来自以太网的电气量信息，另一方面将电力系统控制终端的电力系统控制信息通过连接套接字LINKSOCKET发送给以太网；

其次，负责从连接套接字LINKSOCKET中取出来自以太网的相应电气量数据信息并通过mscom接口发送到虚拟串口驱动模块，另一方面通过mscom接口接收电力系统控制终端的串口控制信息并发送到相应连接套接字LINKSOCKET；同时，它还负责串口事件管理器用于管理虚拟串口事件，虚拟串口事件包括虚拟串口打开事件，虚拟串口读事件，虚拟串口写事件，虚拟串口挂起事件，虚拟串口关闭事件。在windows操作系统系统中，虚拟串口驱动模型为IRP消息驱动模型，该模块直接与内核层I/O管理器相连，I/O管理器通过向虚拟串口设备对象栈发送输入输出请求包(IRP)来响应串口操作请求并通过消息处理函数处理相应消息，虚拟串口事件处理原理图如图5所示，由操作系统的PNP管理器(即插即用管理器)首先产生虚拟串口物理层设备对象(PDO)，然后会产生虚拟串口的功能设备对象FDO1和FDO2并按照创建顺序附加在过滤层设备对象上，由此产生设备对象栈。PNP管理器还会生成设备对象栈指针指向栈顶的功能设备对象。当有数据要写入虚拟串口时，操作系统I/O管理器(输入输出管理器)会产生IRP_MJ_WRITE(写请求包)传入设备对象栈，首先会传入设备对象栈的顶层对象，若顶层对象无相应处理函数则会向下逐层渗透直到此IRP处理完成。例如此时网口/串口数据转换模块中有数据要写入相应虚拟串口，则串口数据管理器会首先通过内核层I/O管理器产生写请求包并发送给相应虚拟串口驱动程序，虚拟串口驱动程序根据写消息处理函数响应I/O管理器发出的写请求包从而完成虚拟串口的写操作；同理，若虚拟串口有控制信息要发往物联网中电力设备，以太网/串口转接模块快会通过I/O管理器产生读请求包并发送给相应虚拟串口驱动程序，虚拟串口驱动程序根据读消息处理函数响应I/O管理器发出的读请求包从而完成从虚拟串口中读取控制信息的操作。

另一方面，以太网/串口转接模块负责用户业务管理，具体而言，接收从应用程序模块来的串口控制信息包并在包头加上被控物联网电力设备的标示号封装成新的控制信息包并通过连接套接字LINKSOCKET发往物联网以精确控制所要控制的物联网电力设备。

图4是根据本实施例的一种远程控制物联网电力接入设备的实现方法流程图，如图中所示：

步骤S1：应用程序模块将控制信息发送给内核层虚拟串口驱动模块，此虚拟串口驱动程序是WDM式驱动模型基于IRP(输入输出请求包)消息映射机制，PNP管理器(即插即用管理器)产生虚拟串口的物理设备对象和功能设备对象，串口设备功能对象通过写功能处理函数处理串口“写”请求。

步骤S2：虚拟串口驱动模块通过内核层虚拟串口功能设备对象处理串口“读”请求，将接受来的应用程序数据发送给以太网/串口转接模块。

步骤S3：太网/串口转接模块检测串口事件，此时为“读”事件，即从虚拟串口驱动程序读缓冲区读出控制信息，并在接收来的串口控制信息包头部加上被控的电力系统设备标示封装成新的控制信息包，然后将此信息包转换为以太网网口格式数据发往TCP/IP协议栈。

步骤S4：TCP/IP协议栈解析包头并通过网口将接收到的数据发往到相应标示的被控电力系统设备的物联网接入系统。

步骤S5：物联网接入系统通过串行接口将控制信息传送给电力设备。

步骤S6：电力设备将采集到的电气量信息通过串行接口传送给物联网接入系统。

步骤S7：物联网接入系统将接收到的电气量信息通过网口发送给TCP/IP协议栈。

步骤S8：TCP/IP协议栈通过网口将电气量信息发送给以太网/串口转换模块。

步骤S9：以太网/串口转换模块接收网口数据并转换为串口格式并监听串口事件，串检测到此时为“写”事件，即向虚拟串口驱动模块的内核层功能设备对象写缓冲区写入数据，则完成相应操作。

步骤S10：虚拟串口驱动模块接收到写入其写缓冲区的数据并转发给应用程序完成想用操作。

虽然结合具体实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但并非是对本专利保护范围的限定。在权利要求书所限定的范围内，本领域的技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改或调整仍受本专利的保护。

Claims (6)

1.一种远程控制物联网接入设备的系统，其特征在于，包括控制终端，物联网网络和物联网接入设备；其中，所述控制终端通过其以太网接口连接到物联网网络上；所述物联网接入设备通过其以太网接口连接到物联网网络上。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，控制终端是带有以太网接口的PC机、服务器或移动终端中的任意一种。

3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，物联网接入设备包括物联网接入系统和节点设备，其中所述的物联网接入系统至少拥有一个以太网口及一个串行接口，所述的节点设备至少拥有一个串行接口，该节点设备通过串行接口与物联网接入系统连接。

4.根据权利要求1所述系统的一种远程控制物联网接入设备的方法，其特征在于，所述的控制终端包括应用程序模块，虚拟串口驱动模块，以太网/串口转接模块；应用程序模块通过虚拟串口驱动模块将控制信息发送到以太网/串口转接模块，以太网/串口转接模块将串口数据转换为以太网数据并通过控制终端的以太网接口将控制信息转发到物联网网络上，被控物联网接入设备通过以太网接口接收来自控制终端的物联网网络上的控制信息完成相应操作。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述的控制信息包括被控物联网接入设备标识及串行接口控制数据。

6.根据权利要求4所述方法，其特征在于，物联网接入设备通过其以太网接口将节点数据信息发送到物联网网络上，控制终端通过其以太网接口从物联网网络上接收来自被控物联网接入设备的节点数据信息。