CN108683590A - 工业物联网及其中的智能网关、智能网关的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种工业物联网及其中的智能网关、智能网关的数据传输方法。其中，工业物联网中的智能网关包括：数据信息处理模块，分别与数据信息处理模块连接的数据信息接口和通信模块；其中，数据信息接口用于与工业设备的通信接口连接；通信模块，用于与数据中心可通信连接；通信模块的通信协议与数据中心的通信协议相同；数据信息接口，还用于接收工业设备发送的数据信息；数据信息处理模块，用于将工业设备发送的数据信息的通信协议格式转换为数据中心支持的通信协议格式，并通过通信模块将数据信息发送给数据中心。

Description

工业物联网及其中的智能网关、智能网关的数据传输方法

技术领域

本申请涉及工业物联网技术领域，尤其涉及一种工业物联网及其中的智能网关、智能网关的数据传输方法。

背景技术

相关技术中，物联网已经有了广泛的应用，工业物联网是物联网最重要的组成部分，各工业设备可以构成物联网，进行数据的采集、传输。在工业互联网中有各种厂家的各种工业设备，不同厂家不同种类的工业设备使用的通信规约一般不同。当一个厂家拥有两个及两个以上品牌的工业设备时，这两个品牌的工业设备之间，或者是多个不同地点的厂家之间的不同品牌的工业设备之间，受到不同的通信规约的限制，想要实现工业设备的数据传输比较困难，比如目前的一种方案中，工业设备需要将采集的数据转换成modbus协议的数据，发送给modbus网关，然后modbus网关将数据转换成数据中心接受的私有协议，用数据传输网关发送给数据中心，该过程的数据传输的延迟较高。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种工业物联网及其中的智能网关、智能网关的数据传输方法。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种工业物联网中的智能网关，包括：

数据信息处理模块，分别与所述数据信息处理模块连接的数据信息接口和通信模块；其中，所述数据信息接口用于与工业设备的通信接口连接；所述通信模块，用于与数据中心可通信连接；所述通信模块的通信协议与所述数据中心的通信协议相同；

所述数据信息接口，还用于接收所述工业设备发送的原始的数据信息；

所述数据信息处理模块，用于将所述工业设备发送的所述数据信息的通信协议格式转换为所述数据中心支持的通信协议格式，并通过所述通信模块将所述数据信息发送给所述数据中心。

较佳地，所述通信模块包括4G模块和/或以太网模块。

较佳地，所述工业物联网中的智能网关还包括：与所述数据信息处理模块连接的数据存储模块；

所述数据信息处理模块，还用于将转换后的所述数据信息发送给所述数据存储模块；

所述数据存储模块，用于存储转换后的所述数据信息。

较佳地，所述数据存储模块，具体用于按照先入先出限时限量的原则存储转换后的所述数据信息。

较佳地，所述工业物联网中的智能网关还包括与所述数据处理模块连接的人机交互模块；

所述人机交互模块，用于接收用户输入的调试数据并发送给所述数据处理模块；

所述数据处理模块，还用于根据所述调试数据，对所述工业物联网中的智能网关进行调试。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种工业物联网，包括：

工业设备；

工业物联网中的智能网关；所述工业物联网中的智能网关为如以上任一项所述的工业物联网中的智能网关；

数据中心，用于接收并储存所述工业物联网中的智能网关发送的转换后的数据信息，以及将转换后的数据信息发送给客户端；

所述客户端，用于接收所述数据中心发送的转换后的数据信息。

较佳地，所述数据中心为远端服务器。

较佳地，所述数据中心上设置有用于与客户端进行通信连接的标准接口。

较佳地，所述客户端为APP客户端。

根据本申请实施例的第三方面，提供一种工业物联网中的智能网关的数据传输方法，包括：

接收工业设备发送的原始的数据信息；

将所述工业设备发送的所述数据信息的通信协议格式转换为数据中心支持的通信协议格式，并发送给所述数据中心。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由于智能网关中的数据信息接口直接接收工业设备的原始的数据信息，无需工业设备对数据信息进行通信协议格式的转换，降低了对工业设备的要求，又由于智能网关中的通信模块的通信协议格式与数据中心的通信协议格式相同，只需要数据信息处理模块将数据信息接口接收到的原始的数据信息的通信协议格式转换为数据中心支持的通信协议格式的信息，并通过通信模块发送至数据中心，即可完成不同通信规约的工业设备的数据信息向数据中心的传输，与相关技术相比，只需要进行一次通信协议格式的转换即可，降低了传输的延迟。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的工业物联网中的智能网关结构示意图。

图2是本申请另一个实施例提供的工业物联网中的智能网关结构示意图。

图3是本申请另一个实施例提供的一种工业物联网的结构示意图。

图4是本申请另一个实施例提供的一种工业物联网中的智能网关的数据传输方法的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的工业物联网及其中的智能网关、数据传输方法的例子。

图1是本申请一个实施例提供的工业物联网中的智能网关结构示意图。参照图1，本申请实施例中提供的工业物联网中的智能网关，包括：数据信息处理模块11，分别与数据信息处理模块11连接的数据信息接口12和通信模块13；其中，数据信息接口12用于与工业设备的通信接口连接；通信模块13，用于与数据中心可通信连接；通信模块13的通信协议与数据中心的通信协议相同；

数据信息接口12，还用于接收工业设备发送的原始的数据信息；

数据信息处理模块11，用于将工业设备发送的数据信息的通信协议格式转换为数据中心支持的通信协议格式，并通过通信模块13将数据信息发送给数据中心。

其中，原始的数据信息是指未经工业设备进行通信协议格式转换的数据信息。

由于智能网关中的数据信息接口12直接接收工业设备的原始的数据信息，无需工业设备对数据信息进行通信协议格式的转换，降低了对工业设备的要求，又由于智能网关中的通信模块13的通信协议格式与数据中心的通信协议格式相同，只需要数据信息处理模块11将数据信息接口12接收到的原始的数据信息的通信协议格式转换为数据中心支持的通信协议格式的信息，并通过通信模块13发送至数据中心，即可完成不同通信规约的工业设备的数据信息向数据中心的传输，与相关技术相比，只需要进行一次通信协议格式的转换即可，降低了传输的延迟。

可以理解的是，一般工业设备上都具有推荐标准(Recommended Standard，RS)232、RS485接口、已注册的插孔(Registered Jack，RJ)45接口、以太网接口，为方便智能网与工业设备的连接。较佳地，数据信息接口12可以是通用的RS232、RS485接口、以太网接口。如此，工业设备无需做任何硬件结构的改变，实现简单。一个智能网关可以具有多个数据信息接口12，连接不同的工业设备，各个数据信息接口12可以相同也可以不同。

基于不同的通信协议，上述通信模块13的具体结构有多种。比如，通信模块13可以包括通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service，GPRS)模块。再比如，通信模块13可以包括4G模块和/或以太网模块。GPRS模块、4G模块和以太网模块都是目前较为成熟的通信模块13，其中，4G模块和以太网模块与GPRS模块相比，传输速度更快，因此，可以优选的采用4G模块和以太网模块进行通信。相应的，数据中心也采用与通信模块13相同的通信协议。

为了避免断电或断网时数据的丢失，基于上述相关实施例，发明人提出了如下方案，工业物联网中的智能网关还包括：与数据信息处理模块11连接的数据存储模块14；数据信息处理模块11，还用于将转换后的数据信息发送给数据存储模块14；数据存储模块14，用于存储转换后的数据信息。如此设置，数据存储模块14可以对数据进行存储，当发生断电或断网后，若出现了数据的丢失，信息处理模块可以读取数据存储模块14内存储的信息，找回丢失的数据。

实施中，数据存储模块14，具体用于按照先入先出限时限量的原则存储转换后的数据信息。其中，先入先出限时限量的原则是指在数据存储模块14进行数据存储时，最先被存储的数据信息，最先被读取，且存储时只存储当前时刻之前预设时间范围内的数据信息，若数据量较多时，优先存储距离当前时刻最近的时间段内的数据信息。由于最近的数据信息更加重要，如此设置可以有效保存距离当前时刻最近的一段时间内数据信息处理模块11转换后的数据信息。

实际应用中，在使用工业物联网中的智能网关之前，需要对工业物联网中的智能网关进行调试，为了使得工业物联网中的智能网关便于被调试，发明人提出了如下方案：工业物联网中的智能网关还包括与数据处理模块连接的人机交互模块15；人机交互模块15，用于接收用户输入的调试数据并发送给数据处理模块；数据处理模块，还用于根据调试数据，对工业物联网中的智能网关进行调试。

其中，人机交互模块15可以包括用于接收调试人员的编程、调试等数据的调试串口，还可以包括用于在调试过程中进行内部程序复位及断电的按键，还可以包括用于指示调试过程中的运行状态的指示灯。

如此设置，工作人员可以通过人机交互模块15对工业物联网中的智能网关进行调试，以使得工业物联网中的智能网关符合使用需求。

下面结合以上各实施例中的优选实施例，对本申请实施例提供的工业物联网中的智能网关进行更加详细的说明。

参见图2，本实施例中，工业物联网中的智能网关包括：数据信息处理模块11、数据信息接口12、通信模块13、数据存储模块14、人机交互模块15。

其中，数据信息处理模块11可以为处理器。比如，处理器可以为Freescalei.MX6UL处理器。

实施中，可以下载配置，进行软件升级，开启后，接收工业设备的原始的数据信息，即进行数据采集，进行数据采集时，数据信息处理模块11可以执行如下步骤：上电之后检查运行程序的单一性，然后进行运行准备：屏蔽系统信号、检测配置文件、初始化数据管理，然后开始正常运行，开始解析配置文件，配置网络，配置服务器，启动上传服务器线程、启动数据采集线程，开始数据采集。如果有多个工业设备，可以开启多个数据采集线程。

其中，数据存储模块14可以包括NAND FLASH，SDRAM。比如，SDRAM可以为256MDDR3SDRAM，NAND FLASH可以为512MNAND FLASH，如此，可以满足工业物联网中的智能网关内软件对存储资源的需求，并为以后的软件升级留有足够的余量。

其中，数据信息可以存储在SDRAM中。

实施中，数据存储模块14可以使用sqlite数据库，按照先入先出限时限量的原则存储数据信息。具体的，数据信息处理模块11可以执行如下步骤：

打开数据库；

检查数据库；

检查变量保存消息队列；

若队列为空，则检查是否有数据上传请求；

若队列为非空，向数据库插入数据，之后检查是否有数据上传请求；

若无请求，则返回检查数据库步骤；

若有请求，则查询数据并打包，然后返回检查数据库步骤。

其中，数据信息接口12可以包括RS485、RS232、2路以太网接口等。

其中，通信模块13可以包括以太网模块和/或4G模块。比如，以太网模块可以为LAN8720模块，LAN8720模块可实现100M的网络传输。比如，4G模块可以为ME909-821模块，ME909-821模块可根据网络环境实现2G/3G/4G自动切换。

实施中，当通信模块13为以太网模块时，发送数据的流程可以是：

设定心跳检测时间上传ip和端口；

创建socket；

连接服务器；

若连接失败，则关闭socket，返回创建socket步骤；

连接成功后，检查心跳；

若未检测到心跳，断开当前连接，并返回连接服务器步骤；

检查到心跳后，检查消息队列是否非空；若消息队列非空发送数据。

实施中，当通信模块13为4G模块时，发送数据的流程如下：

清空4G模块状态；

等待系统识别4G模块；

初始化模块PCUI控制串口；

若串口打开失败，则模块断电，返回等待系统识别4G模块步骤；

若串口打开成功，则初始化模块；

若初始化模块失败，则关闭PCUI串口，返回等待系统识别4G模块步骤；

若初始化模块成功，则检查户身份识别(Subscriber Identification Module，SIM)卡、网络、信号等；

若检查失败，则返回初始化模块步骤；

若检查成功，则发送数据。

其中，人机交互模块15可以包括指示灯、按键、调试串口。其中指示灯可以为发光二极管(Light Emitting Diode，LED)指示灯。

本实施例提供的智能网关还包括与数据信息处理模块11相连接的电源、SD卡卡接口、日历芯片及电池，等等。

图3是本申请一个实施例提供的工业物联网的结构示意图。

参照图3，本实施例提供的工业物联网，包括：

工业设备2；

工业物联网中的智能网关1；工业物联网中的智能网关1为如以上任意实施例的工业物联网中的智能网关1；

数据中心3，用于接收并储存工业物联网中的智能网关1发送的转换后的数据信息，以及将转换后的数据信息发送给客户端4；

客户端4，用于接收数据中心3发送的转换后的数据信息。

实施中，首先将工业物联网中的智能网关1分别安装在各个工业设备2的通信接口处，接收各个工业设备2发送的原始的数据信息。由于智能网关中的数据信息接口12直接接收工业设备2的原始的数据信息，无需工业设备2对数据信息进行通信协议格式的转换，降低了对工业设备2的要求，又由于智能网关中的通信模块13的通信协议格式与数据中心3的通信协议格式相同，只需要数据信息处理模块11将数据信息接口12接收到的原始的数据信息的通信协议格式转换为数据中心3支持的通信协议格式的信息，并通过通信模块13发送至数据中心3，即可完成不同通信规约的工业设备2的数据信息向数据中心3的传输，与相关技术相比，只需要进行一次通信协议格式的转换即可，降低了传输的延迟。

为了便于用户查看数据中心3内的数据信息，数据中心3上设置有用于与客户端4进行通信连接的标准接口。其中，标准接口可以为API接口。如此，可以使用第三方软件通过用于过程控制的OLE(OLE for Process Control，OPC)读取，支持OPC1.0、OPC2.0、OPC3.0，可以通过API接口调用数据，API接口加密采用三重数据加密算法，以保证数据传输的可靠性和安全性。如此，用户可以直接将客户端4与数据中心3通过标准接口进行可通信的连接，从而使得用户可以从客户端4查看数据中心3内存储的数据。

以一种工业设备2为例进行说明，假设工业设备2内部建立了多种寄存器地址，分别存储着工业设备2的运行状态、报警信息、生产数量等信息，如果要读取需要的数据，必须通过该工业设备2与自身编程软件通信的编程口来实现数据的读取采集，但是编程口的数据通信是工业设备2厂家所自有的协议，并不被普通用户知道，所以可以将本实施例提供的智能网关与工业设备2的RS232接口连接，智能网关中用户可以配置需要的数据(即配置需要的点位)，然后就可以通过RS232接口将数据信息读取出来，然后转换成数据中心3所支持的通信协议格式，通过4G模块或者以太网模块发送给数据中心3，数据中心3上的标准接口可以方便用户查看数据。

其中，数据中心3可以为远端服务器。如此，用户不需要自己独立搭建数据中心3，也避免了对数据中心3的维护。

其中，客户端4可以为应用程序(Application，APP)客户端。用户只需在智能终端上下载或登录APP客户端，就可以就获得查看数据中心3内部的数据信息的权限，即：可以通过该智能终端查看数据中心3内的数据。

图4是本申请一个实施例提供的工业物联网中的智能网关的数据传输方法的流程示意图。参照图4，本申请提供一种工业物联网中的智能网关的数据传输方法，包括：

步骤410、接收工业设备发送的原始的数据信息；

步骤420、将工业设备发送的数据信息的通信协议格式转换为数据中心支持的通信协议格式，并发送给数据中心。

由于智能网关直接接收工业设备的原始的数据信息，无需工业设备对数据信息进行通信协议格式的转换，降低了对工业设备的要求，只需要数据信息处理模块11将接收到的原始的数据信息的通信协议格式转换为数据中心支持的通信协议格式的信息，并发送至数据中心，即可完成不同通信规约的工业设备的数据信息向数据中心的传输，与相关技术相比，只需要进行一次通信协议格式的转换即可，降低了传输的延迟。

较佳地，上述步骤41的执行主体是智能网关中的数据信息接口12。一般工业设备上都具有RS232、RS485接口、RJ45接口、以太网接口，为方便智能网与工业设备的连接。较佳地，数据信息接口12可以是通用的RS232、RS485接口、以太网接口。如此，工业设备无需做任何硬件结构的改变，实现简单。一个智能网关可以具有多个数据信息接口12，连接不同的工业设备，各个数据信息接口12可以相同也可以不同。

较佳地，上述步骤42的执行主体可以是智能网关中的数据信息处理模块11。具体的，发送数据信息时，可以是通过通信模块13发送。通信模块13的通信协议与数据中心的通信协议相同。基于不同的通信协议，上述通信模块13的具体结构有多种。比如，通信模块13可以包括GPRS模块。再比如，通信模块13可以包括4G模块和/或以太网模块。GPRS模块、4G模块和以太网模块都是目前较为成熟的通信模块13，其中，4G模块和以太网模块与GPRS模块相比，传输速度更快，因此，可以优选的采用4G模块和以太网模块进行通信。相应的，数据中心也采用与通信模块13相同的通信协议。

较佳地，本实施例的方法还包括：存储转换后的数据信息。如此，当发生断电或断网后，若出现了数据的丢失，可以读取存储的信息，找回丢失的数据。具体的，可以是按照先入先出限时限量的原则存储转换后的数据信息。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种工业物联网中的智能网关，其特征在于，包括：数据信息处理模块，分别与所述数据信息处理模块连接的数据信息接口和通信模块；其中，所述数据信息接口用于与工业设备的通信接口连接；所述通信模块，用于与数据中心可通信连接；所述通信模块的通信协议与所述数据中心的通信协议相同；

所述数据信息接口，还用于接收所述工业设备发送的原始的数据信息；

所述数据信息处理模块，用于将所述工业设备发送的所述数据信息的通信协议格式转换为所述数据中心支持的通信协议格式，并通过所述通信模块将所述数据信息发送给所述数据中心。

2.根据权利要求1所述的工业物联网中的智能网关，其特征在于，所述通信模块包括4G模块和/或以太网模块。

3.根据权利要求1所述的工业物联网中的智能网关，其特征在于，还包括：与所述数据信息处理模块连接的数据存储模块；

所述数据信息处理模块，还用于将转换后的所述数据信息发送给所述数据存储模块；

所述数据存储模块，用于存储转换后的所述数据信息。

4.根据权利要求3所述的工业物联网中的智能网关，其特征在于，所述数据存储模块，具体用于按照先入先出限时限量的原则存储转换后的所述数据信息。

5.根据权利要求1所述的工业物联网中的智能网关，其特征在于，还包括与所述数据处理模块连接的人机交互模块；

所述人机交互模块，用于接收用户输入的调试数据并发送给所述数据处理模块；

所述数据处理模块，还用于根据所述调试数据，对所述工业物联网中的智能网关进行调试。

6.一种工业物联网，其特征在于，包括：

工业设备；

工业物联网中的智能网关；所述工业物联网中的智能网关为如权利要求1～5任一项所述的工业物联网中的智能网关；

数据中心，用于接收并储存所述工业物联网中的智能网关发送的转换后的数据信息，以及将转换后的数据信息发送给客户端；

所述客户端，用于接收所述数据中心发送的转换后的数据信息。

7.根据权利要求6所述的工业物联网，其特征在于，所述数据中心为远端服务器。

8.根据权利要求7所述的工业物联网，其特征在于，所述数据中心上设置有用于与客户端进行通信连接的标准接口。

9.根据权利要求6所述的工业物联网，其特征在于，所述客户端为APP客户端。

10.一种工业物联网中的智能网关的数据传输方法，其特征在于，包括：

接收工业设备发送的原始的数据信息；

将所述工业设备发送的所述数据信息的通信协议格式转换为数据中心支持的通信协议格式，并发送给所述数据中心。