CN108667807A - 一种基于监控云平台与网关的协议自适应方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于监控云平台与网关的协议自适应方法,其包括如下步骤:网关与监控云平台建立连接,并连接终端设备;监控云平台根据用户输入的配置信息,建立监控任务,并对网关发送所述监控任务;网关接收并运行所述监控任务,根据所述通信参数初始化所述设备访问总线对应的总线控制器,执行指令数据访问终端设备;执行指令数据获得的返回数据包在通过返回数据包校验规则校验后封装并上报给监控云平台;监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中截取出对应的数据内容。本发明所述基于监控云平台与网关的协议自适应方法能在不进行定制开发的情形下方便灵活地接入不同总线的不同设备,非开发人员即可完成自适应配置。
Description
技术领域
本发明涉及网关系统技术领域,特别是涉及一种基于监控云平台与网关的协议自适应方法及系统。
背景技术
物联网时代实施工业监控的各种终端设备的专用性强,使得各种终端设备接入网关和监控系统时采用的接入总线可能不同,即使接入总线相同但其使用的上层应用通信协议也可能不同,因此现有的网关和监控系统都是需要针对总线和上层应用通信协议进行定制的。而为了网关能够支持异构网络模块,产生了两种网关自适应技术:①网关固件上预存多种适配协议,在接入设备时通过接收数据包的特征和预存的适配协议列表进行一一匹配,以分析出其对应的适配协议;②用户通过web服务界面对接入网关的设备进行协议适配,但是协议配置的过程很复杂,基本上是对开发人员进行定制编程开发的低层次抽象,一般用户很难掌握使用。
目前市场上已经有大量的自适应网关,但基本上都是根据已经接入的设备的上层应用通信协议进行适配开发,达到支持多种异构设备的目标。这类自适应网关不能直接接入新的终端设备以进行监控,均需要根据各种终端设备的应用协议进行协议适配定制开发才能完成接入。此外,设备产商还要自主研发或者委托第三方开发监控系统后台和对应的监控页面。此方式不仅开发成本高,建设周期也比较长。
发明内容
基于此,本发明的目的在于,提供一种基于监控云平台与网关的协议自适应方法,其能够在不进行定制开发的情形下方便灵活地对接入的各种不同总线的不同设备进行协议自适应,配置操作简单,非开发人员即可完成。本发明的网关是真正意义上的通用网关,可以通过量产来降低成本。因此其能够帮助设备用户极大地降低部署网关和监控系统的费用,并在很大程度上缩短建设周期。
一种基于监控云平台与网关的协议自适应方法,包括如下步骤:
网关与监控云平台建立连接,并连接终端设备;
监控云平台根据用户输入的配置信息,建立监控任务,并对网关发送所述监控任务;所述配置信息包括设备访问总线、通信参数、指令数据和返回数据校验规则;
网关接收并运行所述监控任务,根据所述通信参数初始化所述设备访问总线对应的总线控制器,执行指令数据访问终端设备;执行指令数据获得的返回数据包在通过返回数据包校验规则校验后进行封装并上报给监控云平台;
监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中解析出对应的数据内容。
相较于现有技术中网关和监控云平台都需要特别定制以适应某一个实现某一功能的设备,本发明所述基于监控云平台与网关的协议自适应方法能够在不进行定制开发的情形下方便灵活地接入各种不同总线的不同设备,操作简单,非开发人员即可完成自适应配置。本发明的监控云平台中存储的是应用协议的框架,由用户配置差异性内容,操作简单方便,耗时少,具有显著降低部署网关和监控系统的费用、缩短建设周期的优点。
在一个实施例中,所述通信参数依照终端设备所接入的总线的通信配置要求设定;所述总线包括485总线、SPI总线、I2C总线、CAN总线;所述指令数据参照接入终端设备的应用协议格式制定。
在一个实施例中,所述网关与监控云平台建立连接,并接入终端设备的步骤具体包括如下子步骤:网关访问监控云平台进行认证和登录;
网关创建心跳任务定时器,定时发送心跳包,保持和监控云平台的网络连接。
在一个实施例中,所述网关接收并运行所述监控任务的步骤具体包括如下子步骤:
在心跳任务定时器到达时,网关查询监控云平台是否有监控任务更新;若有,则接收监控任务更新,并将监控任务的配置信息更新到网关本地。
在一个实施例中,所述网关接收并运行所述监控任务的步骤具体包括如下子步骤:
所述配置信息还包括网关运行状态、执行周期和超时时长所述配置信息还包括网关运行状态、执行周期和超时时长;所述网关运行状态包括用户在线实时查看数据的状态和用户离线非实时查看数据的状态;所述执行周期用于设定网关各种状态下访问设备的频率;所述超时时长用于设定网关单次访问设备后等待设备返回数据的最大时长。
网关根据所述网关运行状态、执行周期和超时时长创建执行任务定时器,在执行任务定时器到达时,网关执行所述监控任务。
在一个实施例中,监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中截取出对应的数据内容的步骤具体地包括如下子步骤:
拆分封装后的返回数据包,得到终端设备返回数据包的网关地址和Task ID;所述Task ID是在创建监控任务时与所述监控任务唯一对应的标识;
根据网关地址和Task ID检索出对应的解析规则和对应的数据库表;
根据用户定义的监控数据点和返回数据包的解析规则截取并解析返回数据包中用户感兴趣的字段,并将解析获得的数据内容记录到数据库表中。
在一个实施例中,所述监控数据点包括用户感兴趣的字段的数据类型和值长度,用户感兴趣的字段对应返回数据包的位置、长度和字节序,用于定位用户感兴趣的字段并将其无误差地提取出来;所述返回数据包的解析规则参照终端设备的应用协议格式,用于解析提取出来的用户感兴趣的字段;
所述数据库表由监控云平台根据用户定义的监控数据点进行创建的。
在一个实施例中,在监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中截取出对应的数据内容的步骤之后还包括如下步骤:
根据预设的监控数据点展示样式显示解析获得的数据内容。
本发明还保护一种基于监控云平台与网关的协议自适应系统,其特征在于:包括网关和监控云平台;所述网关与监控云平台建立连接,并通过设备总线连接终端设备;
所述监控云平台包括监控任务配置管理模块与任务查询和解析模块,所述监控任务配置管理模块用于根据用户输入的配置信息,建立监控任务,并对网关发送所述监控任务;所述任务查询和解析模块用于接收所述网关上报的返回数据包,对返回数据包进行分解获得网关地址和Task ID,依据网关地址和Task ID检索出该返回数据包对应的解析规则,根据所述解析规则从返回数据包中截取并解析用户感兴趣的字段;所述配置信息包括设备访问总线、通信参数、指令数据和返回数据校验规则;
所述网关包括任务接收和执行模块,所述任务接收和执行模块用于接收并定时运行所述监控云平台下发的监控任务,根据所述通信参数初始化所述设备访问总线对应的总线控制器,执行指令数据访问终端设备;还用于执行指令数据获得的返回数据包在通过返回数据包校验规则校验后进行封装并上报给监控云平台。
在一个实施例中,所述监控云平台还包括监控数据点定义和管理模块与数据库管理模块,用于根据用户定义的监控数据点创建对应的数据库表;并在根据返回数据包的解析规则截取并解析到用户感兴趣的字段后,将解析获得的数据内容存入到对应的数据库中。
附图说明
图1为本发明的设备-网关-监控云平台配置部署模式图;
图2为本发明的一种基于监控云平台与网关的协议自适应方法的流程示意图;
图3为步骤204的子步骤流程示意图;
图4为本发明的通用网关的电路原理图;
图5为本发明的本发明的一种基于监控云平台与网关的协议自适应系统的系统框架图。
具体实施方式
本发明的目标是建设一个监控云平台,并设计真正意义上通用的协议自适应网关(使用同样的硬件和同样的固件),支持不同设备用户接入其终端设备,并由设备用户通过监控云平台上的可视化配置方式简单配置所接入终端设备的适配协议和设备监控页面,即可以实现对设备完成数据监控。
请参见图1,其为本发明的设备-网关-监控云平台配置部署模式图。图1给出了本发明的设计思想。相较于在背景技术中提及的现有技术中网关和监控云平台都需要特别定制以适应某一个实现某一功能的设备,利用本发明的监控云平台和通用网关,设备用户将不需要对接入设备进行任何开发定制,只需进行简单快速的可视化配置即可完成终端设备的协议适配和监控数据点定义,并可以利用监控云平台已经开发好的展示样式将数据展示出来。
请参见图2,其为本发明的一种基于监控云平台与网关的协议自适应方法的流程示意图。本发明的一种基于监控云平台与网关的协议自适应方法包括如下步骤:
S201网关与监控云平台建立连接,并连接终端设备。
S202监控云平台根据用户输入的配置信息,建立监控任务,并对网关发送所述监控任务;所述配置信息包括设备访问总线、通信参数、指令数据和返回数据校验规则。
S203网关接收并运行所述监控任务;根据所述通信参数初始化所述设备访问总线对应的总线控制器,执行指令数据访问终端设备;执行指令数据获得的返回数据包在通过返回数据包校验规则校验后进行封装并上报给监控云平台。
S204监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中解析出对应的数据内容。
在本发明中,建立如图1中所示的系统整体框架,是采取自上而下在监控云平台中进行适配配置的方式的。因此首先需要建立的是网关与监控云平台之间的通信。在步骤S201中,网关初始化程序通过内置的监控云平台域名进行访问,与监控云平台建立连接,并连接终端设备,其中网关和监控云平台由同一个产商开发,因此可以自由地选用各种通信接口,如socket通信接口或者HTTP GET/POST等接口,并在此基础上定义应用协议,可以用XML或者JSON格式组织数据包。在此基础上,网关只需完成协议转换的功能即可。
其次是通过在监控云平台的简单可视化配置,建立监控任务,由监控云平台推送监控任务的形式告知网关。在这里,用户输入的配置信息的主要作用分为两个方面:第一,建立网关与接入的终端设备的通信;第二,访问终端设备获取终端设备的状态信息。
针对第一点,建立网关与接入的终端设备的通信,首先需要明确,监控云平台对接入网关的终端设备的管理可以划分为以下层级:网关、总线、设备名称、设备编号和设备功能。从监控云平台的管理上,可以有多个网关与监控云平台连接,而网关可以支持不同的总线(如485,I2C,SPI等总线);每个总线还可以挂载不同种类的设备(如同属485总线的电力配网仪和电力温控仪);每个种类的设备可以挂载多个,如同时挂载多个温控仪,就需要进行编号,形成设备编号;每个设备具有多种功能访问方法,如读取状态或者写入控制。从网关操作层面上,网关只关心某个总线下完整的执行指令数据,不关心其中的设备地址和功能访问方法(这在下面第二点中完成),即网关只关心如何驱动总线工作和向总线输出用户设定的执行指令数据。
针对第二点,访问终端设备获取终端设备的状态信息,由设备用户根据设备的应用协议格式制定好访问设备的指令数据内容,包括要访问的目标设备地址、访问设备的功能编号(如温控器的读温度、读状态等)等信息,并录入监控云平台。如某个温控器的应用协议格式是:设备地址+功能码+起始地址+读长度+校验,用户需要根据这个格式来制定好访问设备的指令数据内容。网关不关心指令内容的具体组成,只负责将用户设定的指令数据内容完整地输出到对应的总线上,并从该总线上读取到返回数据包,并根据用户预设的对返回数据包校验规则进行校验,校验通过后对该返回数据包进行封装,加上网关地址和Task ID信息,上传到监控云平台。
在具体实施时,监控云平台支持多个设备产商或用户创建的多个监控应用,监控应用彼此独立,每个监控应用对应管理多个网关设备,一个网关只能隶属于一个监控应用,网关通过网关地址来标识自己。通常一个监控应用之下又设置多个监控任务。比如一个工厂需要进行温度,湿度等多个方面的监控,温度监控可能是多路的,如需对工作车间和仓储室分别进行监控,因此工厂这个应用场景依靠一个带多个总线的网关可以形成一个监控应用,对工作车间的温度监控是监控应用中的其中一个监控任务。监控应用由设备用户通过监控云平台创建,并给该应用注册所管理网关的地址。
在一个实施例中,在监控云平台中用户输入的配置信息包括设备访问总线、通信参数、指令数据和返回数据校验规则;所述通信参数依照终端设备所接入的总线的通信配置要求设定;所述总线包括485总线、SPI总线、I2C总线、CAN总线等;以485总线为例,所述通信参数包括通信波特率、数据位、停止位、奇偶校验位和流控;所述指令数据参照接入终端设备的应用通信协议格式制定。
从而在S202中,监控云平台根据监控应用中用户输入的配置信息,建立监控任务,并对该监控应用管理的网关发送所述监控任务,让网关理解如何建立与接入的终端设备的通信和访问终端设备获取终端设备的状态信息。
步骤S203网关接收并运行所述监控任务,根据所述通信参数初始化所述设备访问总线对应的总线控制器,执行指令数据访问终端设备;执行指令数据获得的返回数据包在通过返回数据包校验规则校验后进行封装并上报给监控云平台。
“根据所述通信参数初始化所述设备访问总线对应的总线控制器”具体地,网关会根据任务的总线类型选用对应的总线控制器进行初始化,并且根据访问的目标设备的要求进行通信参数设置,如485总线需要配置通信波特率、数据位、停止位、奇偶校验位、是否实施流控等。
“执行指令数据内容访问终端设备”具体地,网关通过对应的总线接口发出指令数据内容,并获得设备的返回数据包。
“执行指令数据获得的返回数据包在通过返回数据校验规则校验后封装上报给监控云平台”具体地,返回数据校验规则包括:
A、校验算法(N字节累计、字节与、字节或等);
B、计算长度,即从第几个字节开始,到第几个字节结束;
C、校验码是否存在、校验码的位置;
D、大小端字节序。
经过校验后的数据才是合法的,能被解析的。至于返回数据包的封装与上报,采用上述提到的方式,可以用XML或者JSON格式组织数据包,对返回数据包和网关地址、Task ID进行封装再上报监控云平台;所述Task ID为是在创建监控任务时与所述监控任务唯一对应的标识。当任务配置完成提交后监控云平台会自动创建一个任务标识Task ID,该TaskID在某个监控应用中是唯一的,而网关地址只隶属于一个监控应用,因此网关地址+TaskID在监控平台上是唯一的。监控云平台下发监控任务给网关时也会把Task ID一起下发。网关在执行指令数据获得终端设备返回数据包后会将task ID、网关地址打包,再返回给监控云平台。
S204监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中截取并解析出对应的数据内容。监控云平台支持多个设备用户的多个网关接入,而一个网关也支持在不同的总线上连接多个不同的子设备。当监控云平台接收到某个网关上传的返回数据包后,获得该数据包的网关地址、task ID和设备当前时刻访问的返回数据包。监控云平台通过网关地址来检索出其所属的监控应用,接着通过task ID来明确该返回数据包是哪个监控任务的返回,亦即明确该返回数据包是哪个终端设备的返回。而用户在制定该监控任务时是明确task ID对应的设备种类名称、设备编号、设备功能的(在指令数据内容中根据终端设备的应用协议设定的),也即清楚task ID对应的返回数据包的具体格式,从而用户可以从返回数据包中截取出用户感兴趣的字段,并根据预设的返回数据包的解析规则解析出字段对应的数据内容。
在一个实施例中,所述网关与监控云平台建立连接,并接入终端设备的步骤具体包括如下子步骤:网关访问监控云平台进行认证和登录;创建心跳任务定时器,定时发送心跳包,保持和监控云平台的网络连接。
具体地,网关在监控平台注册后,需要通过网络连接监控云平台进行认证后才能正常使用;认证只需一次,由平台颁发一串KEY给网关;以后网关即可通过该KEY登陆监控云平台,并完成初始化。在完成初始化后,网关创建心跳任务定时器,定时发送心跳包,保持和监控云平台的网络连接。
在一个实施例中,所述网关接收并运行所述监控任务的步骤具体包括如下子步骤:在心跳任务定时器到达时,网关查询监控云平台是否有监控任务更新;若有,则接收监控任务更新,并将监控任务的配置信息更新到网关本地。
在一个实施例中,所述网关接收并运行所述监控任务的步骤具体包括如下子步骤:
所述配置信息还包括网关运行状态、执行周期和超时时长。网关运行状态对应用户在线实时查看数据的状态和用户离线非实时查看数据的状态,前者需要网关较频繁地与设备交互,后者则是较低频率地与设备交互;执行周期是明确指定网关各种状态下访问设备的频率;超时时长则是设定网关单次访问设备后等待设备返回数据的最大时长。
网关根据所述网关运行状态、执行周期和超时时长创建执行任务定时器,在执行任务定时器到达时,网关执行所述监控任务。
具体地,系统状态信息如网关运行状态和执行周期、超时时长由用户定义,一般来说设备用户在登录监控云平台进行实时设备监控时希望网关访问设备并上报数据的频率要高,而在未登录监控云平台进行实时查看时允许网关以较低的频率去访问设备。可以据此设计网关的运行状态、执行周期和超时时长。这个根据用户的需求进行设置,例如用户未登陆时10分钟监控一次,网关执行指令数据后20秒不回复即算超时。
请参见图3,其为步骤204的流程示意图。
在一个实施例中,监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中解析出对应的数据内容的步骤具体地包括如下子步骤:
S301拆分封装后的返回数据包,得到终端设备返回数据包的网关地址和Task ID;所述Task ID是在创建监控任务时与所述监控任务唯一对应的标识。
S302根据网关地址和Task ID检索出对应的解析规则和对应的数据库表;
S303根据用户定义的监控数据点和返回数据包的解析规则截取并解析返回数据包中用户感兴趣的字段,并将解析获得的数据内容记录到数据库表中。
进一步地,所述监控数据点包括用户感兴趣的字段的数据类型和值长度,用户感兴趣的字段对应返回数据包的位置、长度和字节序,监控数据点用于定位用户感兴趣的字段并将其无误差地提取出来;所述返回数据包的解析规则参照终端设备的应用协议格式,用于解析提取出来的用户感兴趣的字段,获得该字段对应的数据内容或值。
所述数据库表由监控云平台根据用户定义的监控数据点进行创建的。
具体而言,对于设备返回数据包中的数据尽管可以全部都将其解析出来,但是其实没有必要这么做,并且全部解析会降低系统的运行效率,只需截取用户感兴趣的字段并将其解析出来就可以了。因此用户需要通过配置的方式告知监控云平台其关心返回数据包中的哪部分数据,也即是定义监控数据点。监控云平台的返回数据包和监控任务一一对应,但是用户可以对一个返回数据包设置多个监控数据点。如一个任务可能访问一个设备的多路状态信息,那用户可以单独就一路状态信息创建一个监控数据点。用户定义监控数据点时需要设置返回数据包的解析规则,即告知监控云平台如何从数据包中解析对应用户感兴趣的字段,获得数据内容。一个监控任务对应一个返回数据格式,一个返回数据包对应1个或者多个监控数据点,一个监控数据点对应一个解析规则。所述监控数据点包含的内容如下:
1、任务标识(Task ID)
Task ID即是上述的监控任务的唯一对应的标识,标识该监控数据点的内容来自于该监控任务的返回数据包。
2、监控数据点名称
标识监控数据点的中英文名称,方便用户对监控数据点进行管理。监控云平台会为每一个监控任务的所有监控数据点在数据库中创建一个对应的数据库表,监控云平台创建数据表时会自动给每个监控数据点分配一个监控数据点序号,监控数据点序号在一个任务中是唯一的。
3、监控数据点的数据类型和值长度(即用户感兴趣的的字段的数据类型和值长度)
4、监控数据点对应返回数据包的位置、长度、字节序(即用户感兴趣的的字段对应返回数据包的位置、长度、字节序)
5、监控数据点的值和返回数据包的返回值的折算关系(即用户感兴趣的的字段的数据内容或值和返回数据包的返回值的折算关系)
6、监控数据点告警阈值(即用户感兴趣的的字段的数据内容或值的告警阈值)
监控云平台会为每一个监控任务的所有监控数据点在数据库中创建一个对应的数据库表,数据库表的属性包括各个监控数据点的值、数据点序号、网关地址、Task ID和上传数据的时间戳。这样,当监控云平台收到某个监控任务的返回数据包后,根据网关地址能检索出对应的监控应用,根据用户设定的监控数据点从返回数据包中截取用户感兴趣的字段;再根据Task ID检索出对应的解析规则,并通过该规则解析用户感兴趣的字段,获得字段对应的数据内容,之后填入相应的记录到对应的数据库表中。当监控数据点的值(用户感兴趣的字段对应的数据内容)超过告警阈值时,可以通过短信或者电话的方式联系设备用户。
在一个实施例中,在监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中截取出对应的数据内容的步骤之后还包括如下步骤:S205根据预设的监控数据点展示样式可视化显示解析获得的数据内容。
监控云平台在完成网关功能自适应并获取到监控数据点的数据后,给设备用户和终端用户提供丰富多样的监控数据点展示样式。如下:
1、基于时间点数据的显示样式,可以设置文本框;对于bool型数据可以设置开关状态。
2、基于历史数据的显示样式,可以设置曲线图、柱形图等样式;可以根据时间进行拖曳。
3、基于告警查询的显示样式,可以设置曲线图、柱形图等样式;可以根据时间进行拖曳。
4、基于实时数据的显示样式,可以设置曲线图、柱形图等样式。
终端用户查询历史数据和实时数据均是从数据库的对应表中读取,并根据用户选择的显示样式进行展示。显示样式可以随时改变,方便用户对设备进行数据监控。
针对上述一种基于监控云平台与网关的协议自适应方法,需要一种通用网关,请参见图4,其为本发明的通用网关的电路原理图,该通用网关包括主控芯片、若干个总线接口、FLASHROM、RAM、EEPROM和通讯模块;所述总线接口用于接入终端设备;所述通讯模块包括以太网、GPRS、4G通讯模块的一种或多种,用于与监控云平台建立网络连接;所述EEPROM存储有监控云平台的域名和服务端口;当所述通用网关与监控云平台建立通讯连接后,所述EEPROM用于存储监控云平台下发的登陆监控云平台的认证KEY;所述RAM用于存储监控任务数据和程序运行,所述FLASH ROM用于存储网关程序。
通用网关可以选择集成丰富外设的主控芯片,对各个外设分配好GPIO,并根据电平规格设计好硬件接口,如串口转485模块,便于设备连接。网关具有485总线、SPI总线、I2C总线等工业总线接口,每个总线可以接入不同种类的多个设备。如485总线可以接入支持485总线接口的配网仪和温控器,而温控器可以接入一台或者多台。通用网关通过以太网或者GPRS、4G等方式跟监控云平台进行通信。网关程序存储在FLASH ROM中,根据内置的监控云平台的域名和服务端口,通过以太网或者无线通信的方式建立网关与监控云平台的连接,然后进行数据交互。EEPROM用于存储登陆云平台的认证KEY。监控任务数据是每次上电后访问监控云平台获取的,其存储在RAM中。该通用网关能够非常灵活地支持一个或者多个通过寻址访问的终端设备接入。
本发明还保护一种基于监控云平台和网关的协议自适应系统,包括网关和监控云平台;所述网关与监控云平台建立连接,并连接终端设备;
所述监控云平台包括监控任务配置管理模块与任务查询和解析模块,所述监控任务配置管理模块用于根据用户输入的配置信息,建立监控任务,并对网关发送所述监控任务;所述任务查询和解析模块用于接收所述网关上报的返回数据包,对返回数据包进行分解获得网关地址和Task ID,依据网关地址和Task ID检索出该返回数据包对应的解析规则,根据所述解析规则从返回数据包中截取并解析用户感兴趣的字段;所述配置信息包括设备访问总线、通信参数、指令数据、返回数据校验规则和返回数据包的解析规则;
所述网关包括任务接收和执行模块,所述任务接收和执行模块用于接收并定时运行所述监控云平台下发的监控任务,根据所述通信参数初始化所述设备访问总线对应的总线控制器,执行指令数据访问终端设备;还用于执行指令数据获得的返回数据包在通过返回数据包校验规则校验后进行封装并上报给监控云平台。
在一个实施例中,所述监控云平台还包括监控数据点定义和管理模块与数据库管理模块,用于根据用户定义的监控数据点创建对应的数据库表;并在根据返回数据包的解析规则截取并解析到用户感兴趣的字段后,将解析获得的数据内容存入到对应的数据库中。
此外,所述网关还包括心跳任务定时器模块,用于创建心跳任务定时器,定时发送心跳包,保持和监控云平台的网络连接,查询监控云平台是否有监控任务更新;任务更新对应的配置信息包括设备访问总线、通信参数、指令数据和返回数据校验规则、网关运行状态、执行周期和超时时长。所述监控云平台还包括展示样式管理模块,所述监控云平台还包括展示样式管理模块,用于根据预设的监控数据点展示样式进行可视化显示解析获得的数据内容。
请参考图5,其为本发明的一种基于监控云平台和网关的协议自适应系统的系统框架图。以下详细说明本发明的一种基于上述通用网关和监控云平台的物联网系统的工作过程:
1、监控云平台根据用户输入的配置信息,建立监控任务并设置监控数据点。
这一阶段的工作主要依靠监控云平台端的监控应用创建和管理模块、监控任务创建和管理模块、监控数据点定义和管理模块来完成。
2、网关获取完整任务列表、心跳任务定时器到达时查询任务更新和系统状态更新、定时执行监控任务并获取返回数据包、对返回数据包进行校验并上报返回数据包。
网关首次登陆后,通过设备获取完整任务列表接口来获得所有的监控任务数据,然后保存在RAM中;在网关心跳定时器到达时通过查询任务更新和系统状态接口来更新监控任务的配置信息和更新网关的系统状态信息,以便改变访问设备的频率和设置等待返回数据的最大时长。网关在定时执行监控任务后获得设备的返回数据包,在通过校验后加上网关地址和对应的任务task ID一起封装打包,再上报给监控云平台。这一阶段的工作主要依靠网关端的任务接收和执行模块与心跳任务定时器模块配合完成。
3、监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中截取出对应的数据内容,保存在对应的数据库中;根据预设的监控数据点展示样式可视化显示解析获得的数据内容。这一阶段的工作主要由监控云平台端的监控数据点定义和管理模块、展示样式管理模块和数据库管理模块来进行。
至于网关包括的连接和心跳模块和存储模块;监控云平台包括的监控应用创建和管理模块、连接服务模块、认证和登录管理模块、用户和权限管理模块、网关管理模块和用户和设备绑定管理模块等,涉及监控云平台与网关的常规管理工作,在这里不再赘述。
下面就实施例1进一步说明本发明的方法、系统的工作过程,以方便理解,但不能因此视为对本发明的限定。
实施例1:
某个支持485总线的温控器包含6路温控输入,其数据通信的应用协议如下表1所示:
表1温控器的数据通信的应用协议
其中,6路温控输入的地址范围如表2所示:
表2温控器6路温控输入的地址范围
据此获得该温控器读温度功能的返回数据格式如表3:
表3温控器读温度功能的返回数据格式
假设需要网关对该设备进行监控,则监控任务的配置信息如下:
1、设备访问总线和通信参数
总线类型是485总线,网关通过串口转485支持,串口的通信参数根据温控器的规格书设置好,网关在收到该监控任务后会根据这个通信参数对串口进行初始化。
2、网关运行状态和执行周期、超时时长。这个根据用户的需求进行设置,例如用户未登陆监控云平台时10分钟监控一次,用户登陆监控云平台时15秒更新访问一次设备,网关发出命令后20秒不回复即算超时。
3、执行指令数据
假设该任务要访问A,B,C三路温控输入的温度,则指令内容是:0x010300000006000a。设备用户是知道网关管理的各个设备的设备地址的,这里假设设备地址是0x01,设备用户能够根据设备的上述应用协议组织出对应的完整指令数据。网关执行任务时即通过串口总线向该设备发送这个完整的指令数据,对应温控器的数据通信的应用协议。指令数据内容如下:
表4指令数据内容
4、返回数据校验规则
A校验计算方式是字节累计和
B计算范围是从第一字节开始到从末尾算第三字节
C校验码存在,位于末尾两字节
D使用大端字节序
5、监控数据点定义
上述监控任务是对A,B,C三路温控输入的温度进行监控,则监控数据点截取出来的用户感兴趣的字段如表5所示:
表5用户感兴趣的字段
如果设备用户希望将三路温控输入的温度进行监控,就需要分别建立三个监控数据点。对其中B路建立的监控数据点配置如下:
1)任务标识(task ID)
即属于上述监控任务,由平台自动创建。
2)监控数据点名称
可以自定义,如“温控器B路监控数据点”。
3)监控数据点的数据类型和值长度
16位整型
4)监控数据点对应返回数据包的位置、长度、字节序
对应的位置为数据包的第七字节,长度是2字节,大端字节序
5)监控数据点的值和返回数据包的返回值的折算关系
等于原始值乘以1
6)监控数据点告警阈值
设备用户可以根据实际需求配置。
这样,当监控任务的返回数据包上传到监控云平台后,监控云平台即会将第七和第八字节的数据内容经过折算后填入B路监控数据点对应的数据库表中。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于监控云平台与网关的协议自适应方法,其特征在于,包括如下步骤:
网关与监控云平台建立连接,并连接终端设备;
监控云平台根据用户输入的配置信息,建立监控任务,并对网关发送所述监控任务;所述配置信息包括设备访问总线、通信参数、指令数据和返回数据校验规则;
网关接收并运行所述监控任务;根据所述通信参数初始化所述设备访问总线对应的总线控制器,执行指令数据访问终端设备;执行指令数据获得的返回数据包在通过返回数据包校验规则校验后进行封装并上报给监控云平台;
监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中截取出对应的数据内容。
2.根据权利要求1所述的基于监控云平台与网关的协议自适应方法,其特征在于,所述通信参数依照终端设备所接入的总线的通信配置要求设定;所述总线包括485总线、SPI总线、I2C总线、CAN总线;所述指令数据参照接入终端设备的应用通信协议格式制定。
3.根据权利要求1所述的基于监控云平台与网关的协议自适应方法,其特征在于,所述网关与监控云平台建立连接,并连接终端设备的步骤具体包括如下子步骤:
网关访问监控云平台进行认证和登录;
网关创建心跳任务定时器,定时发送心跳包,保持和监控云平台的网络连接。
4.根据权利要求3所述的基于监控云平台与网关的协议自适应方法,其特征在于,所述网关接收并运行所述监控任务的步骤具体包括如下子步骤:
在心跳任务定时器到达时,网关查询监控云平台是否有监控任务更新;
若有,则接收监控任务更新,并将监控任务的配置信息更新到网关本地。
5.根据权利要求1所述的基于监控云平台与网关的协议自适应方法,其特征在于:所述网关接收并运行所述监控任务的步骤具体包括如下子步骤:
所述配置信息还包括网关运行状态、执行周期和超时时长;所述网关运行状态包括用户在线实时查看数据的状态和用户离线非实时查看数据的状态;所述执行周期用于设定网关各种状态下访问设备的频率;所述超时时长用于设定网关单次访问设备后等待设备返回数据的最大时长;
网关根据所述网关运行状态、执行周期和超时时长创建执行任务定时器,在执行任务定时器到达时,网关执行所述监控任务。
6.根据权利要求1所述的基于监控云平台与网关的协议自适应方法,其特征在于,监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中截取出对应的数据内容的步骤具体地包括如下子步骤:
拆分封装后的返回数据包,得到终端设备返回数据包的网关地址和Task ID;所述TaskID是在创建监控任务时与所述监控任务唯一对应的标识;
根据网关地址和Task ID检索出对应的解析规则和对应的数据库表;
根据用户定义的监控数据点和返回数据包的解析规则截取并解析返回数据包中用户感兴趣的字段,并将解析获得的数据内容记录到数据库表中。
7.根据权利要求6所述的基于监控云平台与网关的协议自适应方法,其特征在于,所述监控数据点包括用户感兴趣的字段的数据类型和值长度,用户感兴趣的字段对应返回数据包的位置、长度和字节序,用于定位用户感兴趣的字段并将其无误差地提取出来;所述返回数据包的解析规则参照终端设备的应用协议格式,用于解析提取出来的用户感兴趣的字段;
所述数据库表由监控云平台根据用户定义的监控数据点进行创建的。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于监控云平台与网关的协议自适应方法,其特征在于,在监控云平台根据用户预设的返回数据包的解析规则,从返回数据包中截取出对应的数据内容的步骤之后还包括如下步骤:
根据预设的监控数据点展示样式显示解析获得的数据内容。
9.一种基于监控云平台与网关的协议自适应系统,其特征在于:包括网关和监控云平台;所述网关与监控云平台建立连接,并通过设备总线连接终端设备;
所述监控云平台包括监控任务配置管理模块与任务查询和解析模块,所述监控任务配置管理模块用于根据用户输入的配置信息,建立监控任务,并对网关发送所述监控任务;所述任务查询和解析模块用于接收所述网关上报的返回数据包,对返回数据包进行分解获得网关地址和Task ID,依据网关地址和Task ID检索出该返回数据包对应的解析规则,根据所述解析规则从返回数据包中截取并解析用户感兴趣的字段;所述配置信息包括设备访问总线、通信参数、指令数据、返回数据校验规则和返回数据包的解析规则;
所述网关包括任务接收和执行模块,所述任务接收和执行模块用于接收并运行所述监控云平台下发的监控任务,根据所述通信参数初始化所述设备访问总线对应的总线控制器,执行指令数据访问终端设备;还用于执行指令数据获得的返回数据包在通过返回数据包校验规则校验后进行封装并上报给监控云平台。
10.根据权利要求9所述的基于监控云平台与网关的协议自适应系统,其特征在于:
所述监控云平台还包括监控数据点定义和管理模块与数据库管理模块,用于根据用户定义的监控数据点创建对应的数据库表;并在根据返回数据包的解析规则截取并解析到用户感兴趣的字段后,将解析获得的数据内容存入到对应的数据库中。
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