CN108989388B - 一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统及方法 - Google Patents

一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统，包括若干个局域网阀门终端设备、若干个广域网阀门终端设备、虚拟网关、OneNet平台、远程控制平台，所述局域网阀门终端设备与所述虚拟网关通讯连接，所述虚拟网关与所述OneNet平台通讯连接，所述OneNet平台与所述远程控制平台通讯连接，所述广域网阀门终端设备与所述OneNet平台通讯连接。本发明还提出一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统的控制方法，本发明利用虚拟网关直接提取局域网阀门终端设备的IP地址和状态数据等信息，OneNet平台中存储有局域网中设备动态私有IP地址，无需设置固定IP地址；同时通过远程控制平台直接从OneNet平台获取阀门终端设备数据，无需另外购置专用服务器，并能够实现全天候无盲点远程控制。

Description

一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统及方法，属于远程控制技术领域。
背景技术
随着工业自动化进程，自动阀门越来越普及，被广泛用于水、气、风等的输配系统中，给工业生产和生活带来了便利。大多数输配系统地域辽阔，给阀门控制带来很大困难，原有的现地控制方式费时、费力、费工，必须采用远程阀门控制方式。但是，现有的阀门远程控制系统对于在处于局域网阀门终端设备一般需要固定IP的网关设备，并且需要自架服务器与专门的维护，存在投入成本高，性能不够稳定等不足。
发明内容
本发明的目的在于，克服已有的远程阀门控制投入成本高，IP数据需要专门维护和设备性能不够稳定等不足，提出一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统及方法。
本发明采用如下技术方案：一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统，其特征在于，包括若干个局域网阀门终端设备、若干个广域网阀门终端设备、虚拟网关、OneNet平台、远程控制平台，所述局域网阀门终端设备与所述虚拟网关通讯连接，所述虚拟网关与所述OneNet平台通讯连接，所述OneNet平台与所述远程控制平台通讯连接，所述广域网阀门终端设备与所述OneNet平台通讯连接。
作为一种较佳的实施例，局域网阀门终端设备包括局域网阀门、用于对局域网阀门进行状态监测的局域网传感器、用于控制局域网阀门的局域网驱动模块、局域网本地控制单元、用于与虚拟网关和局域网本地控制单元通讯的有线/无线局域网通信模块，局域网阀门分别与局域网驱动模块、局域网传感器通讯连接，局域网传感器与局域网本地控制单元通讯连接，局域网本地控制单元与局域网驱动模块通讯连接，局域网本地控制单元与有线/无线局域网通信模块通讯连接，有线/无线局域网通信模块与虚拟网关通讯连接。
作为一种较佳的实施例，广域网阀门终端设备包括广域网阀门、用于对广域网阀门进行状态监测的广域网传感器、用于控制广域网阀门的广域网驱动模块、广域网本地控制单元、用于与OneNet平台和广域网本地控制单元通讯的OneNet通信模块，广域网阀门分别与广域网驱动模块、广域网传感器通讯连接，广域网传感器与广域网本地控制单元通讯连接，广域网本地控制单元与广域网驱动模块通讯连接，广域网本地控制单元与OneNet通信模块通讯连接，OneNet通信模块与OneNet平台通讯连接。
作为一种较佳的实施例，虚拟网关包括内网IP通讯模块、设备状态数据获取模块、数据存储模块、IP地址获取管理模块、数据库管理模块、OneNet数据封装模块，内网IP通讯模块的输入端与局域网阀门终端设备的输出端通讯连接，内网IP通讯模块的输出端分别与设备状态数据获取模块的输入端、IP地址获取管理模块的输入端通讯连接，设备状态数据获取模块的输出端与数据存储模块的输入端通讯连接，IP地址获取管理模块的输出端与数据库管理模块的输入端通讯连接，数据库管理模块的输出端、数据存储模块的输出端分别与OneNet数据封装模块的输入端通讯连接，OneNet数据封装模块的输出端与OneNet平台的输入端通讯连接。
作为一种较佳的实施例，虚拟网关根据局域网阀门终端设备的动态私有IP地址，分别通过IP地址获取管理模块和设备状态数据获取模块将动态私有IP地址和设备状态数据存储到数据存储模块中，并对动态私有IP地址与设备状态数据进行组合，然后对动态私有IP地址与设备状态数据进行拆封，将动态私有IP地址和设备状态数据存放在数据库管理模块中，OneNet数据封装模块采用OneNet协议进行数据封装，与OneNet平台进行通信，把动态IP地址和设备状态数据发送到OneNet平台。
作为一种较佳的实施例，数据库管理模块用于存储管理局域网阀门终端设备的IP地址和设备状态数据，IP地址和设备状态数据包括动态IP地址、阀门开度、阀门开到位、阀门关到位组数据组成。
作为一种较佳的实施例，远程控制平台通过OneNet平台访问虚拟网关中的数据库管理模块，直接利用已存储的IP地址对局域网阀门终端设备进行控制，无需设置固定IP地址。
本发明还提出一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：远程控制平台对局域网阀门终端设备进行控制步骤；
步骤SS2：远程控制平台对广域网阀门终端设备进行控制步骤。
作为一种较佳的实施例，远程控制平台对局域网阀门终端设备进行控制步骤具体包括：远程控制平台通过OneNet平台分配的虚拟网关虚拟设备ID，通过OneNet协议与虚拟网关建立连接，访问相应虚拟设备数据流，虚拟设备数据流包括局域网阀门终端设备的动态私有IP地址和局域网阀门的状态数据，根据局域网阀门的状态向OneNet平台发出控制局域网阀门的指令和相应的动态私有IP地址，OneNet平台将控制指令以及动态私有IP地址发送给虚拟网关，虚拟网关将接收到的动态私有IP地址通过IP地址获取管理模块与有线/无线局域网通信模块建立TCP连接，并向有线/无线局域网通信模块发送控制指令，有线/无线局域网通信模块接收到控制指令，发送给局域网本地控制单元，通过局域网驱动模块控制局域网阀门，实现远程控制。
作为一种较佳的实施例，远程控制平台对广域网阀门终端设备进行控制步骤具体包括：远程控制平台通过OneNet平台分配的OneNet通信模块虚拟设备ID，通过OneNet协议与相应的OneNet通信模块建立连接，访问广域网阀门终端设备数据，包括根据广域网阀门的状态向OneNet平台发出控制广域网阀门和局域网阀门的指令，OneNet平台将控制指令发送给OneNet通信模块，OneNet通信模块接收到控制指令，发送给广域网本地控制单元，通过广域网驱动模块控制广域网阀门；虚拟网关接收到OneNet平台发出的控制指令，发送给局域网本地控制单元，通过局域网驱动模块控制局域网阀门，实现远程控制。
作为一种较佳的实施例，OneNet协议为基于TCP连接的Modbus协议，用于数据采集和命令下发，利用TCP进行数据封装和收发，利用DTU进行透视，最终实现总线设备域平台的Modbus协议通信。
本发明所达到的有益效果：第一，本发明针对现有的阀门远程控制系统对于局域网阀门终端设备需要固定IP的网关设备，油气是自架服务器与专门的维护，存在投入成本、高性能不稳定的缺陷，提出一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统，从整体上减少了维护成本；第二，本发明利用虚拟网关直接提取局域网阀门终端设备的IP地址和状态数据等信息，该信息采用OneNet协议通信，OneNet平台中存储有局域网中设备动态私有IP地址,无需设置固定IP地址，减少投入成本；第三，本发明通过远程控制平台直接从OneNet平台获取阀门终端设备数据，无需另外购置专用服务器，并能够实现全天候无盲点远程控制。
附图说明
图1是本发明的优选实施例的连接示意图。
图2是本发明的虚拟网关的结构示意图。
图3是本发明的虚拟网关数据库的示意图。
图中标记的含义：1-局域网阀门终端设备，2-广域网阀门终端设备，3-虚拟网关，4-OneNet平台，5-远程控制平台，11-局域网阀门，12-局域网传感器，13-局域网驱动模块，14-局域网本地控制单元，15-有线/无线局域网通信模块，21-广域网阀门，22-广域网传感器，23-广域网驱动模块，24-广域网本地控制单元，25-OneNet通信模块；31-内网IP通讯模块，32-设备状态数据获取模块，33-数据存储模块，34-IP地址获取管理模块，35-数据库管理模块，36-OneNet数据封装模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示的是本发明的优选实施例的连接示意图，一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统，其特征在于，包括若干个局域网阀门终端设备1、若干个广域网阀门终端设备2、虚拟网关3、OneNet平台4、远程控制平台5，局域网阀门终端设备1与虚拟网关3通讯连接，虚拟网关3与OneNet平台4通讯连接，OneNet平台4与远程控制平台5通讯连接，广域网阀门终端设备2与OneNet平台4通讯连接。
作为一种较佳的实施例，局域网阀门终端设备1包括局域网阀门11、用于对局域网阀门11进行状态监测的局域网传感器12、用于控制局域网阀门11的局域网驱动模块13、局域网本地控制单元14、用于与虚拟网关3和局域网本地控制单元14通讯的有线/无线局域网通信模块15，局域网阀门11分别与局域网驱动模块13、局域网传感器12通讯连接，局域网传感器12与局域网本地控制单元14通讯连接，局域网本地控制单元14与局域网驱动模块13通讯连接，局域网本地控制单元14与有线/无线局域网通信模块15通讯连接，有线/无线局域网通信模块15与虚拟网关3通讯连接。
作为一种较佳的实施例，局域网本地控制单元14接收到远程控制平台5发出的指令后，控制局域网传感器12采集局域网阀门11的状态，且根据局域网阀门11的状态发出控制局域网阀门11的局域网驱动模块13的指令，局域网驱动模块13根据接收到的局域网本地控制单元14的指令对局域网阀门11进行开或关操作。
作为一种较佳的实施例，广域网阀门终端设备2包括广域网阀门21、用于对广域网阀门21进行状态监测的广域网传感器22、用于控制广域网阀门21的广域网驱动模块23、广域网本地控制单元24、用于与OneNet平台4和广域网本地控制单元24通讯的OneNet通信模块25，广域网阀门21分别与广域网驱动模块23、广域网传感器22通讯连接，广域网传感器22与广域网本地控制单元24通讯连接，广域网本地控制单元24与广域网驱动模块23通讯连接，广域网本地控制单元24与OneNet通信模块25通讯连接，OneNet通信模块25与OneNet平台4通讯连接。
作为一种较佳的实施例，OneNet平台4对虚拟设备进行管理，当接收虚拟设备的数据请求时进行鉴权工作。OneNet平台4建立阀门控制项目，并在项目下创建多个虚拟设备分配虚拟设备ID，OneNet通信模块25与虚拟网关3在OneNet协议进行数据封装时添加相应的虚拟设备ID数据包头信息，即将OneNet通信模块25与虚拟网关3作为OneNet平台4的阀门控制项目下的虚拟设备，并在虚拟设备下创建多个数据流；通过虚拟设备ID，OneNet通信模块25以及虚拟网关3接入OneNet平台4，并向OneNet平台4上传数据，存储在虚拟设备下创建的数据流中，包括局域网中的所有终端设备动态私有IP地址并将其看成数据流进行数据处理与存储。
如图2所示的是本发明的虚拟网关的结构示意图。作为一种较佳的实施例，虚拟网关3包括内网IP通讯模块31、设备状态数据获取模块32、数据存储模块33、IP地址获取管理模块34、数据库管理模块35、OneNet数据封装模块36，内网IP通讯模块31的输入端与局域网阀门终端设备1的输出端通讯连接，内网IP通讯模块31的输出端分别与设备状态数据获取模块32的输入端、IP地址获取管理模块34的输入端通讯连接，设备状态数据获取模块32的输出端与数据存储模块33的输入端通讯连接，IP地址获取管理模块34的输出端与数据库管理模块35的输入端通讯连接，数据库管理模块35的输出端、数据存储模块33的输出端分别与OneNet数据封装模块36的输入端通讯连接，OneNet数据封装模块36的输出端与OneNet平台4的输入端通讯连接。
作为一种较佳的实施例，虚拟网关3根据局域网阀门终端设备1的动态私有IP地址，分别通过IP地址获取管理模块34和设备状态数据获取模块32将动态私有IP地址和设备状态数据存储到数据存储模块33中，并对动态私有IP地址与设备状态数据进行组合，然后对动态私有IP地址与设备状态数据进行拆封，将动态私有IP地址和设备状态数据存放在数据库管理模块35中，OneNet数据封装模块36采用OneNet协议进行数据封装，与OneNet平台4进行通信，把动态IP地址和设备状态数据发送到OneNet平台4。
如图3所示的是本发明的虚拟网关数据库的示意图。作为一种较佳的实施例，数据库管理模块35用于存储管理局域网阀门终端设备1的IP地址和设备状态数据，IP地址和设备状态数据包括动态IP地址、阀门开度、阀门开到位、阀门关到位4组数据组成。
作为一种较佳的实施例，远程控制平台5通过OneNet平台4访问虚拟网关3中的数据库管理模块35，直接利用已存储的IP地址对局域网阀门终端设备1进行控制，无需设置固定IP地址。
本发明还提出一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：远程控制平台5对局域网阀门终端设备1进行控制步骤；
步骤SS2：远程控制平台5对广域网阀门终端设备2进行控制步骤。
作为一种较佳的实施例，远程控制平台5对局域网阀门终端设备1进行控制步骤具体包括：远程控制平台5通过OneNet平台4分配的虚拟网关虚拟设备ID，通过OneNet协议与虚拟网关3建立连接，访问相应虚拟设备数据流，虚拟设备数据流包括局域网阀门终端设备1的动态私有IP地址和局域网阀门11的状态数据，根据局域网阀门11的状态向OneNet平台4发出控制局域网阀门11的指令和相应的动态私有IP地址，OneNet平台4将控制指令以及动态私有IP地址发送给虚拟网关3，虚拟网关3将接收到的动态私有IP地址通过IP地址获取管理模块34与有线/无线局域网通信模块15建立TCP连接，并向有线/无线局域网通信模块15发送控制指令，有线/无线局域网通信模块15接收到控制指令，发送给局域网本地控制单元14，通过局域网驱动模块13控制局域网阀门11，实现远程控制。
作为一种较佳的实施例，远程控制平台5对广域网阀门终端设备2进行控制步骤具体包括：远程控制平台5通过OneNet平台4分配的OneNet通信模块虚拟设备ID，通过OneNet协议与相应的OneNet通信模块25建立连接，访问广域网阀门终端设备数据，包括根据广域网阀门21的状态向OneNet平台4发出控制广域网阀门21和局域网阀门11的指令，OneNet平台4将控制指令发送给OneNet通信模块25，OneNet通信模块25接收到控制指令，发送给广域网本地控制单元24，通过广域网驱动模块23控制广域网阀门21；虚拟网关3接收到OneNet平台4发出的控制指令，发送给局域网本地控制单元14，通过局域网驱动模块13控制局域网阀门11，实现远程控制。
作为一种较佳的实施例，OneNet协议为基于TCP连接的Modbus协议，用于数据采集和命令下发，利用TCP进行数据封装和收发，利用DTU进行透视，最终实现总线设备域平台的Modbus协议通信。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统，其特征在于，包括若干个局域网阀门终端设备（1）、若干个广域网阀门终端设备（2）、虚拟网关（3）、OneNet平台（4）和远程控制平台（5），所述局域网阀门终端设备（1）与所述虚拟网关（3）通讯连接，所述虚拟网关（3）与所述OneNet平台（4）通讯连接，所述OneNet平台（4）与所述远程控制平台（5）通讯连接，所述广域网阀门终端设备（2）与所述OneNet平台（4）通讯连接；
所述虚拟网关（3）包括内网IP通讯模块（31）、设备状态数据获取模块（32）、数据存储模块（33）、IP地址获取管理模块（34）、数据库管理模块（35）和OneNet数据封装模块（36），所述内网IP通讯模块（31）的输入端与所述局域网阀门终端设备（1）的输出端通讯连接，所述内网IP通讯模块（31）的输出端分别与所述设备状态数据获取模块（32）的输入端、IP地址获取管理模块（34）的输入端通讯连接，所述设备状态数据获取模块（32）的输出端与所述数据存储模块（33）的输入端通讯连接，所述IP地址获取管理模块（34）的输出端与所述数据库管理模块（35）的输入端通讯连接，所述数据库管理模块（35）的输出端、所述数据存储模块（33）的输出端分别与所述OneNet数据封装模块（36）的输入端通讯连接，所述OneNet数据封装模块（36）的输出端与所述OneNet平台（4）的输入端通讯连接；
所述虚拟网关（3）根据所述局域网阀门终端设备（1）的动态私有IP地址，分别通过所述IP地址获取管理模块（34）和所述设备状态数据获取模块（32）将所述动态私有IP地址和所述设备状态数据存储到所述数据存储模块（33）中，并对所述动态私有IP地址与所述设备状态数据进行组合，然后对所述动态私有IP地址与所述设备状态数据进行拆封，将所述动态私有IP地址和所述设备状态数据存放在所述数据库管理模块（35）中，所述OneNet数据封装模块（36）采用OneNet协议进行数据封装，与所述OneNet平台（4）进行通信，把所述动态IP地址和所述设备状态数据发送到所述OneNet平台（4）。
2.根据权利要求1所述的一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统，其特征在于，所述局域网阀门终端设备（1）包括局域网阀门（11）、用于对所述局域网阀门（11）进行状态监测的局域网传感器（12）、用于控制所述局域网阀门（11）的局域网驱动模块（13）、局域网本地控制单元（14）以及用于与所述虚拟网关（3）和所述局域网本地控制单元（14）通讯的有线/无线局域网通信模块（15），所述局域网阀门（11）分别与所述局域网驱动模块（13）、所述局域网传感器（12）通讯连接，所述局域网传感器（12）与所述局域网本地控制单元（14）通讯连接，所述局域网本地控制单元（14）与所述局域网驱动模块（13）通讯连接，所述局域网本地控制单元（14）与所述有线/无线局域网通信模块（15）通讯连接，所述有线/无线局域网通信模块（15）与所述虚拟网关（3）通讯连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统，其特征在于，所述广域网阀门终端设备（2）包括广域网阀门（21）、用于对所述广域网阀门（21）进行状态监测的广域网传感器（22）、用于控制所述广域网阀门（21）的广域网驱动模块（23）、广域网本地控制单元（24）以及用于与所述OneNet平台（4）和所述广域网本地控制单元（24）通讯的OneNet通信模块（25），所述广域网阀门（21）分别与所述广域网驱动模块（23）、所述广域网传感器（22）通讯连接，所述广域网传感器（22）与所述广域网本地控制单元（24）通讯连接，所述广域网本地控制单元（24）与所述广域网驱动模块（23）通讯连接，所述广域网本地控制单元（24）与所述OneNet通信模块（25）通讯连接，所述OneNet通信模块（25）与所述OneNet平台（4）通讯连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统，其特征在于，所述数据库管理模块（35）用于存储管理所述局域网阀门终端设备（1）的IP地址和设备状态数据，所述IP地址和设备状态数据包括动态IP地址、阀门开度、阀门开到位、阀门关到位4组数据组成。
5.根据权利要求1所述的一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统，其特征在于，所述远程控制平台（5）通过所述OneNet平台（4）访问所述虚拟网关（3）中的所述数据库管理模块（35），直接利用已存储的IP地址对所述局域网阀门终端设备（1）进行控制，无需设置固定IP地址。
6.一种采用权利要求1所述的基于OneNet平台的远程阀门控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：远程控制平台（5）对局域网阀门终端设备（1）进行控制步骤；
步骤SS2：远程控制平台（5）对广域网阀门终端设备（2）进行控制步骤。
7.根据权利要求6所述的一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统的控制方法，其特征在于，所述远程控制平台（5）对局域网阀门终端设备（1）进行控制步骤具体包括：远程控制平台（5）通过OneNet平台（4）分配的虚拟网关虚拟设备ID，通过OneNet协议与虚拟网关（3）建立连接，访问相应虚拟设备数据流，所述虚拟设备数据流包括局域网阀门终端设备（1）的动态私有IP地址和局域网阀门（11）的状态数据，根据局域网阀门（11）的状态向OneNet平台（4）发出控制局域网阀门（11）的指令和相应的动态私有IP地址，OneNet平台（4）将控制指令以及动态私有IP地址发送给虚拟网关（3），虚拟网关（3）将接收到的动态私有IP地址通过IP地址获取管理模块（34）与有线/无线局域网通信模块（15）建立TCP连接，并向有线/无线局域网通信模块（15）发送控制指令，有线/无线局域网通信模块（15）接收到控制指令，发送给局域网本地控制单元（14），通过局域网驱动模块（13）控制局域网阀门（11），实现远程控制。
8.根据权利要求6所述的一种基于OneNet平台的远程阀门控制系统的控制方法，其特征在于，所述远程控制平台（5）对广域网阀门终端设备（2）进行控制步骤具体包括：远程控制平台（5）通过OneNet平台（4）分配的OneNet通信模块虚拟设备ID，通过OneNet协议与相应的OneNet通信模块（25）建立连接，访问广域网阀门终端设备数据，包括根据广域网阀门（21）的状态向OneNet平台（4）发出控制广域网阀门（21）和局域网阀门（11）的指令，OneNet平台（4）将控制指令发送给OneNet通信模块（25），OneNet通信模块（25）接收到控制指令，发送给广域网本地控制单元（24），通过广域网驱动模块（23）控制广域网阀门（21）；虚拟网关（3）接收到OneNet平台（4）发出的控制指令，发送给局域网本地控制单元（14），通过局域网驱动模块（13）控制局域网阀门（11），实现远程控制。
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